水玻璃的特性

1、職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫教學(xué)資源庫主講教師：王偉春鑄鋼造型材料技術(shù)課程 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院水玻璃的特性 水玻璃的特性職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù) 水玻璃有兩個(gè)重要參數(shù)模數(shù)和密度，直接影響它的化學(xué)和物理性質(zhì)，也直接影響水玻璃砂的工藝性能。鑄鋼造型材料技術(shù)2222222222SiOSiONa ONa OSiONa OSiOSiO621.03Na O60.1Na OM 摩爾分子數(shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾分子數(shù)分子量分子量質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 模數(shù)代表了SiO2在硅酸鈉中所占的比例。硅酸鈉中SiO2和Na2O的摩爾分子數(shù)的比稱為模數(shù)，用M來表示，即

2、：1. 模數(shù)職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù) 模數(shù)不一定為整數(shù)。 有些國家直接采用水玻璃中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比來描述其特性，稱之為硅堿比。 采用硅堿比，不必求摩爾數(shù)，比較方便。職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù) 鑄造生產(chǎn)中用的水玻璃模數(shù)在2.03.5，普遍砂型鑄造在2.22.6。實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)環(huán)境的變化，可適當(dāng)調(diào)整水玻璃的模數(shù)。2. 水玻璃模數(shù)的調(diào)整 調(diào)整水玻璃的模數(shù)就是調(diào)整水玻璃溶液中SiO2和Na2O的摩爾比值，可以通過數(shù)學(xué)計(jì)算，調(diào)整水玻璃中Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來調(diào)整。職業(yè)教育材料成

3、型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù)（1）降低水玻璃模數(shù) 要求降低水玻璃模數(shù)時(shí)，向水玻璃中加入NaOH水溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%20%），以提高其中Na2O的含量，反應(yīng)式為：2222SiO +2NaOHNa OSiO +H Omm職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù)（2）提高水玻璃模數(shù) 要求提高水玻璃模數(shù)時(shí)，向水玻璃中加入HCl或NH4Cl水溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%），以中和部分Na2O，其反應(yīng)式為： 222222Na OSiOH O2HClSiOH O2NaCl+H Omnmn22222423Na OSiOH O2NH ClSiO(1)H O2NaCl+2H O+2NHm

4、nmn 也可按比例將高、低模數(shù)的水玻璃混合，獲得一種中間模數(shù)的水玻璃。職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù)（3）用NaOH和NH4Cl調(diào)整水玻璃模數(shù)的計(jì)算公式： 式中 x 每1kg水玻璃應(yīng)加入的NaOH (g) 每1kg水玻璃應(yīng)加入的NH4Cl (g) M 要求達(dá)到的模數(shù) B 原水玻璃中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（） C 原水玻璃中Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（）CMBx9 .1233. 1)(73. 1MBC 職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù)（4）混合高、低模數(shù)水玻璃調(diào)整模數(shù)的計(jì)算公式為： 式中 M 混合后的水玻璃模數(shù) Bd 原低模數(shù)水玻璃中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（）

5、Cd 原低模數(shù)水玻璃中Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（） D 原低模數(shù)水玻璃加入量（kg) Bg 原高模數(shù)水玻璃中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（） Cg 原高模數(shù)水玻璃中Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（） G 原高模數(shù)水玻璃加入量（kg)GCDCGBDBMgdgd職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù) 水分是水玻璃的另一要素，但是，測定水玻璃中的水分是不太容易的。 水玻璃中的水并不都是在100就能氣化的自由水，其中一部分與硅酸鈉形成水合物，還有一部分則束縛在硅膠的網(wǎng)架之間。在125烘干，大約還有5%11%的水不能脫除，這部分水要加熱到650左右才能脫除。3. 水分和密度職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫

6、鑄鋼造型材料技術(shù) 測定密度是簡單易行的，由密度也可判定水分，所以通常將密度作為水玻璃的指標(biāo)之一。圖1 水玻璃水分和密度的關(guān)系 圖1是水玻璃中水分和密度的關(guān)系。職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù) 密度代表了水玻璃中硅酸鈉固體物與水的比例。 水玻璃密度小，說明其中含硅酸鈉量少，而含水量多，故粘度小，粘結(jié)力也小。 反之，水玻璃密度大，說明水玻璃中硅酸鈉固體物多，含水量小，則水玻璃的粘度較大，粘結(jié)力好，鑄造用的水玻璃密度通常在1.451.6之間。職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù) 水玻璃中，SiO2和Na2O的摩爾數(shù)比（即模數(shù)）不同，固體物含量（即密度）不同

7、，對水玻璃的粘度和狀態(tài)影響很大。 由圖2可知：在同樣固體物含量時(shí)，高模數(shù)水玻璃粘度大，甚至呈膏狀或固態(tài)，而低模數(shù)水玻璃則粘度小，呈液態(tài)。職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù)圖2 水玻璃模數(shù)和固體含量對粘度的影響職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù) 水玻璃的濃度一般用密度（）或波美度（Be）來表示。生產(chǎn)中常用波美密度計(jì)測量溶液的波美度。波美度計(jì)同時(shí)標(biāo)有兩種刻度，可以直接讀出密度值。20的水玻璃，波美度與密度的換算公式如下：波美度3 .1443 .144職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù)圖3 水玻璃模數(shù)和濃度對粘度的影響圖3是水玻璃的模

8、數(shù)及濃度對粘度的影響?？煽闯觯簼舛纫欢〞r(shí)，模數(shù)越高，粘度越大，而且高模數(shù)水玻璃的粘度隨濃度增加較低模數(shù)水玻璃增加得更快。圖上的曲線在模數(shù)為4時(shí)終止，因?yàn)槟?shù)大于4時(shí)，在各種濃度下溶液都將出現(xiàn)不穩(wěn)定液體或凝膠。模數(shù)過低的水玻璃中將有晶體出現(xiàn)，也不利于鑄造應(yīng)用。職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù)4. 水玻璃模數(shù)和密度的關(guān)系及選用 （1）水玻璃特定模數(shù)和水玻璃濃度范圍的關(guān)系，見圖4。 在圖中，其實(shí)線的上方為溶膠或凝膠區(qū)，下方為真溶液區(qū)，由于下限未找到具體數(shù)據(jù)，故以虛線表示。陰影區(qū)為水玻璃區(qū)。圖圖4 水玻璃模數(shù)與濃度的關(guān)系水玻璃模數(shù)與濃度的關(guān)系（圖中陰影部分為水玻璃區(qū)）職業(yè)教育材

9、料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù)（2）水玻璃模數(shù)和密度選用 水玻璃的主要參數(shù)是模數(shù)和密度。鑄造生產(chǎn)中，大多采用模數(shù)M =2.12.9、密度p=1.441.508g/cm3的水玻璃。 夏季為延長可使用時(shí)間，M=2.22.5；冬季為縮短硬化時(shí)間，M=2.62.9。生產(chǎn)周期短的中小型芯，可用M=2.62.9、p =1.441.508g/cm3的水玻璃。（2）水玻璃模數(shù)和密度選用 水玻璃的主要參數(shù)是模數(shù)和密度。鑄造生產(chǎn)中，大多采用模數(shù)M =2.12.9、密度p=1.441.508g/cm3的水玻璃。 夏季為延長可使用時(shí)間，M=2.22.5；冬季為縮短硬化時(shí)間，M=2.62.9。生產(chǎn)周期短的中小型芯，可用M=2.62.9、p =1.441.508g/cm3的水玻璃。職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫鑄鋼造型材料技術(shù)鑄鋼用鈉水玻璃專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)見下表。牌號牌號密度密度/g.cm-3sio2 /%Na2o /%模數(shù)模數(shù)mFe / %水不溶水不溶物