水玻璃砂工艺二 3.2.2 水玻璃自硬砂 水玻璃砂在混砂时加入硬化剂，在室温下能够自硬；砂型（芯）在硬化后起模，称之为自硬砂。早期的水玻璃自硬砂的硬化剂多以粉状材料为主，如 β 硅酸二钙（赤泥、炉渣或合成 β硅酸二钙）、硅铁粉、氟硅酸钠等。使用这些粉状材料，使水玻璃加入量居高不下，导致型砂溃散性变差。 有机酯水玻璃自硬砂以液体材料为硬化剂，相对于粉状硬化剂，水玻璃加入量降低了 1/2～ 1/3，比强度提高一倍以上， 1000℃残留强度降低了 90％左右。表 3－ 25是有机酯水玻璃自硬砂与固体硬化剂自硬砂配比及性能对比。图 3－ 26是混合料的配比（质量比）为原砂（福建水洗海砂） 100，有机酯 0.28，水玻璃 2.8时的有机酯硬化水玻璃砂在不同温度下的残留强度值 图 3－ 26 有机酯水玻璃砂不同温度下的残留强度 表 3－ 25有机酯水玻璃自硬砂与固体硬化剂水玻璃自硬砂配比及性能对比 序号 配比（质量比） 性能 原砂 水玻璃 硬化剂 其他 终强度 /MPa 1000 ℃ 残 留强 度 （ 抗 压 强度） /MPa 1 100 7 赤泥 4～ 5 － ＞ 0.9 － 2 100 6 ～ 7 电炉渣 5～ 7 水 1～ 2 0.4 ～ 0.7 － 3 100 5 ～ 6 硅铁粉 1～ 2 ω（ NaOH）＝ 10％溶液 0.5～ 1.0 － － 4 100 2.5 ～ 2.8 有机酯 0.22～ 0.34 － ≈ 2 ≈ 0.2 3.2.2.1 有机酯水玻璃自硬砂的硬化机理 有机酯水玻璃自硬砂的硬化可分为如下三个阶段 ; 第一阶段，有机酯在碱性水溶液中发生水解，生成有机酸或醇。这个阶段时间的长短取决于有机酯与水玻璃的互溶性和水解速度，它决定了型砂的可使用时间的长短。化学反应通式如下： RCOOR ˊ +xH 2O OH- RCOOH+Rˊ OH 第二阶段，有机酯和水玻璃反应，使水玻璃模数升高，且整个反应过程为失水反应，当反应时水玻璃的粘度超过临界值，型砂便失去流动性而固化。化学反应通式如下： Na 2O · mSiO 2· nH 2O+xRCOOH （ 1－ x/2） Na 2O· mSiO 2· (n+x/2)H 2O+xRCOONa 以上两步总的反应式为 : xRCOOH ˊ + Na 2O· mSiO 2· nH 2O+xH 2O （ 1－ x/2） Na 2O· mSiO 2· (n+x/2)H 2O+xRˊ OH+xRCOONa 第三阶段，水玻璃进一步失水强化。 由于反应产物的有机酸盐一般为结晶水化物，而生成的醇也要吸收溶剂水，再加上挥发失水，与机酯能使水玻璃模数－浓度升高到临界值以上，即可促进固化。有机酯加...
