水玻璃：类型及其在铸造中的广泛应用

水玻璃别名泡花碱,为无色透明的粘性液体,但因混有某些杂质,如Fe₂O₃·Al₂ O₃·CaO等,使水玻璃呈各种颜色,如微红、青灰、浅蓝等,它的pH值大约在12～13之间。水玻璃的基本组成物是硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂和硅酸季铵盐及水,不是单一的化合物,而是二氧化硅与氧化钠以不同比例组成的多种化合物的混合体,其中除包含硅酸钠的胶体质点(xNa₂O·ySiO₂·2H₂O)和硅胶质点(mSiO₂·nH₂O)之外,还有一些离子,如Na+、H+、OH-、Si2 O5-2等,因而它们是硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂和硅酸季铵盐在水中以离子、分子和硅酸胶粒并存的分散体系。它们处在特定的模数和含量范围内,分别称为钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃和季铵盐水玻璃。

水玻璃易分解成无机聚合物,凝结、粘附在砂粒表面。当与空气中的CO₂或各种固化剂反应时,能使型(芯)快速硬化,并具有较高的强度。

在本书中除特别指明外,水玻璃一般指钠水玻璃。其化学通式为Na₂O·mSiO₂·nH₂O。SiO₂与Na₂O的摩尔比称为模数,用M表示。(www.xing528.com)

铸造中使用的水玻璃的模数通常为2<M<4。水玻璃的SiO₂与Na₂O的质量比称为硅碱比,但西方某些国家习惯上也将钠水玻璃的硅碱比称为模数。

钾水玻璃、锂水玻璃和季铵盐水玻璃由于原材料供应和价格等方面的原因,过去很少用于铸造生产。现代研究表明这些非钠水玻璃用做型砂粘结剂,相对于钠水玻璃,在抗吸湿、抗侵蚀、抗烧结以及控制硬化反应等方面具有优势,可用于钠水玻璃的改性,正逐步得到应用。