熔融石英砂在制壳耐材中应用的探索
公司名称：巩义市大千净化材料有限公司 作者：Admin 发布时间：2021/10/14 19:59:22
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熔融石英在精铸中应用虽然已有相当长的历史，熔融石英砂在精铸型壳的使用上更是逐年不断增加，现已是仅次于铝-硅系材料，远远超过锆石等其他耐火材料，迅速成为制壳耐火材料的新秀。
熔融石英的缺点：
（1）粉料粒度分布范围窄，再加上密度小，不利于涂料流淌、滴落；由于熔融石英涂料浆透明度高，使操作者难于识别涂料厚度和均匀程度。
（2）作为面层撒砂，熔融石英砂粒形为多角形，再加上密度小，容易架桥，形成浮砂。
熔融石英制壳工艺特点：
近来国内某些精铸生产厂家的试验和实践证明，使用熔融石英型壳，脱壳性确实明显改善，容易清理，代替锆石经济效益显著。此外，型壳容易充型，浇注碳钢铸件还有利于防止表面脱碳。与此同时，也存在以下问题值得注意。
（1）由于粉粒粒形为多角形，密度小和其他一些原因，熔融石英配成涂料的流变行为不理想，流淌性、覆盖性等均不如锆石粉，粉液比也不易达到期望的水平。由于熔融石英透明度高，涂挂模组过程中，操作者不易判断涂层厚薄和均匀程度。这些问题可考虑通过以下途径解决：①改变搅拌方法，先快搅，后慢搅。合理级配粉料粒度。对此，美、欧各国进行了大量试验研究，认为熔融石英粉与硅溶胶配制涂料时，较适合的粉料级配是270#或320#细粉50%，200#和120#粉料各占25%。涂料浆中加入少量钛白粉，以降低涂层的透明度。④采用聚合物增强硅溶胶，并添加少量改善流平性的附加物。由此可见，推广应用熔融石英，还需要得到粘结剂生产厂商的大力支持和密切配合，国外也常有熔融石英与某种合适的粘结剂捆绑销售的做法。
（2）作为面层撒砂材料，由于熔融石英砂粒形为多角形，不利于蜡模上精细部位的充填，再加上密度小，砂粒容易架桥，形成浮砂，处臵不当，浇注时容易造成钢液渗漏。对此，可适当减小撒砂粒度，用70#/120#砂代替50#/100#砂；目前国产熔融石英砂中，粉尘含量高，也是产生浮砂的重要原因。不难看出，制订精铸用熔融石英砂/粉的产品质量标准也是当务之急。采用聚合物增强硅溶胶，也有利于减少浮砂。
（3）温度/湿度变化对涂层干湿状态的影响，比其他耐火材料更为敏感。因此，对上述工艺条件的控制要求更严格。
（4）由于熔融石英在1200℃附近转变为方石英，随后，冷却至300℃左右产生相变。所以，型壳焙烧后应尽快浇注。如果工艺要求必须二次焙烧，则焙烧温度务必低于1000℃。
（5）由于熔融石英热膨胀系数小，铸件尺寸可能会变小。
应用熔融石英应注意的一些问题：
采用熔融石英作面层耐火材料需要特别注意它的适用范围。从热力学角度考虑，在高温条件下，某些金属和合金元素会和二氧化硅反应，例如，航空结构件的重要合金材料IN-718中，铌就会与二氧化硅起反应，臵换出硅而污染合金。许多高温合金中都含有的铝、钛等活性元素，或铪、锆和镧等强化元素，以及铝-锂合金中的锂等，在浇注温度下也都有和二氧化硅反应的可能性。但从动力学角度考虑，还存在一个反应速度问题。
用熔融石英粉配制面层涂料，浇注普通碳钢和低合金钢最安全和保险。也可以适当比例和锆石粉混合，浇注不锈钢。但对于含有钛、铌等高活性元素的不锈钢应慎用。一些精铸厂家认为，由于熔融石英的主要化学成分是SiO2,用它作为面层材料浇注不锈钢，可能会催生黑色硅酸铁麻点或斑疤。铸件表面一旦出现此类缺陷，防止钢液和铸件氧化是有效地应对措施。但值得一提的是，由于在浇注温度下，锆石也很容易分解成ZrO2和SiO2,所以，即使采用锆石作面层材料，此类缺陷也同样时有发生。改用刚玉作面层材料才是较为彻底的解决办法。
综上所述，熔融石英用在背层材料，在技术上难度较小，用作面层材料，则需要下点功夫。熔融石英作为一种制壳材料，在我国推广应用，尚属新生事物，需审慎从事，一切通过试验，防止大起大落。
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