水玻璃的特性

1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库教学资源库主讲教师：王伟春铸钢造型材料技术课程 浙江机电职业技术学院水玻璃的特性 水玻璃的特性职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 水玻璃有两个重要参数模数和密度，直接影响它的化学和物理性质，也直接影响水玻璃砂的工艺性能。铸钢造型材料技术2222222222SiOSiONa ONa OSiONa OSiOSiO621.03Na O60.1Na OM 摩尔分子数质量分数质量分数摩尔分子数分子量分子量质量分数质量分数质量分数质量分数 模数代表了SiO2在硅酸钠中所占的比例。硅酸钠中SiO2和Na2O的摩尔分子数的比称为模数，用M来表示，即

2、：1. 模数职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 模数不一定为整数。 有些国家直接采用水玻璃中SiO2的质量分数和Na2O的质量分数的比来描述其特性，称之为硅碱比。 采用硅碱比，不必求摩尔数，比较方便。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 铸造生产中用的水玻璃模数在2.03.5，普遍砂型铸造在2.22.6。实际生产中，根据环境的变化，可适当调整水玻璃的模数。2. 水玻璃模数的调整 调整水玻璃的模数就是调整水玻璃溶液中SiO2和Na2O的摩尔比值，可以通过数学计算，调整水玻璃中Na2O的质量分数来调整。职业教育材料成

3、型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术（1）降低水玻璃模数 要求降低水玻璃模数时，向水玻璃中加入NaOH水溶液（质量分数为10%20%），以提高其中Na2O的含量，反应式为：2222SiO +2NaOHNa OSiO +H Omm职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术（2）提高水玻璃模数 要求提高水玻璃模数时，向水玻璃中加入HCl或NH4Cl水溶液（质量分数10%），以中和部分Na2O，其反应式为： 222222Na OSiOH O2HClSiOH O2NaCl+H Omnmn22222423Na OSiOH O2NH ClSiO(1)H O2NaCl+2H O+2NHm

4、nmn 也可按比例将高、低模数的水玻璃混合，获得一种中间模数的水玻璃。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术（3）用NaOH和NH4Cl调整水玻璃模数的计算公式： 式中 x 每1kg水玻璃应加入的NaOH (g) 每1kg水玻璃应加入的NH4Cl (g) M 要求达到的模数 B 原水玻璃中SiO2的质量分数（） C 原水玻璃中Na2O的质量分数（）CMBx9 .1233. 1)(73. 1MBC 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术（4）混合高、低模数水玻璃调整模数的计算公式为： 式中 M 混合后的水玻璃模数 Bd 原低模数水玻璃中SiO2的质量分数（）

5、Cd 原低模数水玻璃中Na2O的质量分数（） D 原低模数水玻璃加入量（kg) Bg 原高模数水玻璃中SiO2的质量分数（） Cg 原高模数水玻璃中Na2O的质量分数（） G 原高模数水玻璃加入量（kg)GCDCGBDBMgdgd职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 水分是水玻璃的另一要素，但是，测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就能气化的自由水，其中一部分与硅酸钠形成水合物，还有一部分则束缚在硅胶的网架之间。在125烘干，大约还有5%11%的水不能脱除，这部分水要加热到650左右才能脱除。3. 水分和密度职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库

6、铸钢造型材料技术 测定密度是简单易行的，由密度也可判定水分，所以通常将密度作为水玻璃的指标之一。图1 水玻璃水分和密度的关系 图1是水玻璃中水分和密度的关系。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 密度代表了水玻璃中硅酸钠固体物与水的比例。 水玻璃密度小，说明其中含硅酸钠量少，而含水量多，故粘度小，粘结力也小。 反之，水玻璃密度大，说明水玻璃中硅酸钠固体物多，含水量小，则水玻璃的粘度较大，粘结力好，铸造用的水玻璃密度通常在1.451.6之间。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 水玻璃中，SiO2和Na2O的摩尔数比（即模数）不同，固体物含量（即密度）不同

7、，对水玻璃的粘度和状态影响很大。 由图2可知：在同样固体物含量时，高模数水玻璃粘度大，甚至呈膏状或固态，而低模数水玻璃则粘度小，呈液态。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术图2 水玻璃模数和固体含量对粘度的影响职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 水玻璃的浓度一般用密度（）或波美度（Be）来表示。生产中常用波美密度计测量溶液的波美度。波美度计同时标有两种刻度，可以直接读出密度值。20的水玻璃，波美度与密度的换算公式如下：波美度3 .1443 .144职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术图3 水玻璃模数和浓度对粘度的影响图3是水玻璃的模

8、数及浓度对粘度的影响。可看出：浓度一定时，模数越高，粘度越大，而且高模数水玻璃的粘度随浓度增加较低模数水玻璃增加得更快。图上的曲线在模数为4时终止，因为模数大于4时，在各种浓度下溶液都将出现不稳定液体或凝胶。模数过低的水玻璃中将有晶体出现，也不利于铸造应用。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术4. 水玻璃模数和密度的关系及选用 （1）水玻璃特定模数和水玻璃浓度范围的关系，见图4。 在图中，其实线的上方为溶胶或凝胶区，下方为真溶液区，由于下限未找到具体数据，故以虚线表示。阴影区为水玻璃区。图图4 水玻璃模数与浓度的关系水玻璃模数与浓度的关系（图中阴影部分为水玻璃区）职业教育材

9、料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术（2）水玻璃模数和密度选用 水玻璃的主要参数是模数和密度。铸造生产中，大多采用模数M =2.12.9、密度p=1.441.508g/cm3的水玻璃。 夏季为延长可使用时间，M=2.22.5；冬季为缩短硬化时间，M=2.62.9。生产周期短的中小型芯，可用M=2.62.9、p =1.441.508g/cm3的水玻璃。（2）水玻璃模数和密度选用 水玻璃的主要参数是模数和密度。铸造生产中，大多采用模数M =2.12.9、密度p=1.441.508g/cm3的水玻璃。 夏季为延长可使用时间，M=2.22.5；冬季为缩短硬化时间，M=2.62.9。生产周期短的中小型芯，可用M=2.62.9、p =1.441.508g/cm3的水玻璃。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术铸钢用钠水玻璃专业标准技术指标指标见下表。牌号牌号密度密度/g.cm-3sio2 /%Na2o /%模数模数mFe / %水不溶水不溶物