20世紀(jì)六十年代。硅溶膠做為粘結(jié)劑運用于鑄造各個領(lǐng)域。馬上以其無法比擬的競爭優(yōu)勢逐漸替代了曾經(jīng)被廣泛使用的有環(huán)境污染、成本相對高的硅酸乙酯水解液．自此，英、美、法、日等國的熔模鑄造業(yè)迅速且廣泛的選用了硅溶膠．俄國從20世紀(jì)八十年代末也漸漸地選用硅溶膠，并獲得顯著效果。但是，硅溶膠是一種水基粘結(jié)劑．其漿料的膠凝硬化時間很長。且受干燥環(huán)境溫度和濕度的影響到非常大．這直接影響到了生產(chǎn)周期及鑄造件的產(chǎn)品質(zhì)量。國際上普遍選用將硅酸乙酯水解液和硅溶膠兩種粘結(jié)劑相結(jié)合，既可降低生產(chǎn)成本，又可縮短生產(chǎn)周期，進(jìn)而保證鑄造件的產(chǎn)品質(zhì)量。隨著環(huán)保要求更加嚴(yán)格。對空氣中VOC含量有嚴(yán)格限制，硅酸乙酯制殼車間已達(dá)不到要求。需進(jìn)行空氣過濾。因而，這種醇基硅酸乙酯粘結(jié)劑的使用呈下降趨勢。正在被增強(qiáng)型快干硅溶膠替代。鑒于此，這篇文章綜述了增強(qiáng)快干硅溶膠的研究現(xiàn)狀及其在鑄造各個領(lǐng)域中的運用。

1國外研究現(xiàn)狀及在鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用

早在1980年，人們就以聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素等水溶性高聚物為增強(qiáng)劑來改性硅溶膠．并將其應(yīng)用到熔模鑄造中，以用來提高型殼濕強(qiáng)度、加快干燥速度，受到了精鑄廠家的青睞。如1992年Remet公司推出了RemasolAdbondB聚合物增強(qiáng)硅溶膠．次年又推出改進(jìn)產(chǎn)品RemasolAdbondBV聚合物增強(qiáng)硅溶膠。20世紀(jì)90年代以后，由于環(huán)保方面的壓力越來越大．不少原先采用硅酸乙酯制殼工藝的廠家紛紛改用硅溶膠。這些廠家大多希望在現(xiàn)

有廠房、設(shè)備基本不變的前提下。保持原來的生產(chǎn)進(jìn)度和能力。為此，重要的一點就是制殼層間干燥時間要和使用硅酸乙酯時保持大體一致。在此背景下，硅溶膠生產(chǎn)廠家研制和開發(fā)了層間干燥時間更短的所謂聚合物增強(qiáng)快干硅溶膠。

1994年杜邦公司首先推出LudoxSK系列硅溶膠．如LudOXSK．B、LudoxSK—R和LudoxSK-F等。其中。LudoxSK．R被確認(rèn)為硅酸乙酯水解液的理想替代品。英國蘇格蘭格拉斯哥國家工程實驗室用LudoxSK．R制得的型殼濕強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度比硅酸乙酯型殼高出約1倍，殘留強(qiáng)度和高溫透氣性大體相當(dāng)。2001年Remet公司推出了ADBOND⑧3301系列產(chǎn)品(SP．3301和LP．3301)，主要用作背層粘結(jié)劑。層間于燥僅lh后，型殼強(qiáng)度即可達(dá)到大值，不但具有較高的濕強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度，而且殘留強(qiáng)度較低、容易脫殼等。某公司采用FOSECO公司生產(chǎn)的DCOAT快干硅溶膠制殼工藝代替硅溶膠一硅酸乙酯復(fù)合制殼工藝生產(chǎn)了23臺末級導(dǎo)葉片，產(chǎn)品全部符合設(shè)計要求。1998年美國第46屆精鑄年會上．美國BuntrockR&D實驗室將研制的大粒徑高濃度快干硅溶膠(Megasol硅溶膠)公布于眾，研究發(fā)現(xiàn)采用該硅溶膠制成的型殼濕強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)硅溶膠高出l倍以上，完全適用于熔模鑄造。很多精鑄廠使用Megasol進(jìn)行試驗發(fā)現(xiàn)其完全可以替代硅酸乙酯水解液。這種硅溶膠克服了聚合物增強(qiáng)硅溶膠的涂料漿易老化、穩(wěn)定性較差，難以有效地監(jiān)控質(zhì)量等缺點。20世紀(jì)末。美國BuntrockIndustries公司和英國WexChemicals公司聯(lián)合開發(fā)出WEXCOAT粘結(jié)劑，跟一般的聚合物增強(qiáng)硅溶膠不同。它不是靠加入聚合物，而是靠加入不溶于水的有機(jī)纖維(尼龍絲)WEXPERM來增強(qiáng)的一種纖維增強(qiáng)改性硅溶膠。由于纖維的存在。水分由里向外遷移，加快了型殼干燥速度。此外，采用纖維增強(qiáng)涂料，涂層厚度增加，涂掛層數(shù)可減少1層。生產(chǎn)實踐業(yè)已證明,ⅦXCOAT粘結(jié)劑完全適用于有色、黑色和高溫合金的精密鑄造。

2國內(nèi)研究現(xiàn)狀及在鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用

浙江宇達(dá)化工有限公司與清華大學(xué)聯(lián)合在國內(nèi)率先成功研制了FS．30快干硅溶膠(現(xiàn)稱FS．I．即鋁離子改性快干硅溶膠)，并對其制殼工藝進(jìn)行研究。1997年11月通過機(jī)械工業(yè)部鑒定。FS．I快干硅溶膠的制殼周期和型殼強(qiáng)度均與傳統(tǒng)硅酸乙酯型殼相當(dāng)．但制殼時間為普通全硅溶膠型殼的l／2～1／4，甚至更短。但是FS．I快干硅溶膠在干燥速度和

型殼性能上與國際知名的LudoxSK系列產(chǎn)品還有差距。為此，上述兩家單位又開發(fā)出了FS．II、FS—IⅡ兩種增強(qiáng)型快干硅溶膠。其中，F(xiàn)S．III增強(qiáng)快干硅溶膠和LudoxSK．R硅

溶膠的型殼干燥速度和型殼性能相近。馬波將浙江宇達(dá)化工有限公司生產(chǎn)的FS—II快干硅溶膠應(yīng)用于熔模精密鑄造中，效果不錯。此外，清華大學(xué)還研制了乳膠增強(qiáng)型快干硅溶膠(編號為F)等。羅瓊等采用東莞市惠和硅制品有限公司生產(chǎn)的SKP227型快干硅溶膠進(jìn)行型殼制造。研究發(fā)現(xiàn)SKP．27型快干硅溶膠型殼比普通S．1430硅溶膠型殼常溫強(qiáng)度高。高溫強(qiáng)度相當(dāng)、殘留強(qiáng)度低、潰散性好，在同等工藝條件下，前者比后者的干燥速度約快50％。李毓飛等分析了當(dāng)前國內(nèi)精密鑄造業(yè)的發(fā)展方向，并對現(xiàn)行精密鑄造生產(chǎn)的制殼工藝優(yōu)缺點進(jìn)行比較，提出了一種新型節(jié)能精密鑄造粘接劑．ZF．801型快干硅溶膠。通過分析ZF一801型快干硅溶膠型殼的制殼時間、鑄件尺寸精度、表面質(zhì)量、常溫強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度、殘留強(qiáng)度，結(jié)果表明，ZF．801型快干硅溶膠符合“十一五”規(guī)劃的降低能耗．較少污染物排放的要求，且成本適中。

3在陶瓷型鑄造中的應(yīng)用

眾所周知．陶瓷型鑄造常用的粘結(jié)劑為硅酸乙酯水解液。同熔模鑄造一樣。硅酸乙酯價格昂貴、水解工藝復(fù)雜、且存在嚴(yán)重的VOC問題及安全隱患。目前在硅酸乙酯水解液的工藝改進(jìn)方面進(jìn)行了大量研究。但是，生產(chǎn)主要原料硅酸乙酯依然很昂貴，且水解工藝復(fù)雜，從目前的發(fā)展趨勢來看。硅溶膠完全代替硅酸乙酯水解液在陶瓷型鑄造中應(yīng)用已成為可能。尤其是各種增強(qiáng)快干硅溶膠的研制成功。前期研究表明。硅溶膠可代替硅酸乙酯水解液而被應(yīng)用于陶瓷型鑄造中．既可滿足傳統(tǒng)陶瓷型鑄造的基本要求，又可降低生產(chǎn)成本、改善操作條件。但是，由于硅溶膠是水基粘結(jié)劑．其膠凝硬化時間很長，達(dá)不到硅酸乙酯的生產(chǎn)效率、干燥條件不易控制、鑄型彈性差且易產(chǎn)生裂紋等．這嚴(yán)重限制了硅溶膠在陶瓷型鑄造中的應(yīng)用。綜上所述，進(jìn)一步研究增強(qiáng)快干硅溶膠，并將其應(yīng)用到陶瓷型鑄造中以期保證鑄型的質(zhì)量且降低生產(chǎn)成本及空氣中的VOC含量。縮短生產(chǎn)周期是其今后研究的重要方向。