熔模铸造氯化铵硬化水玻璃型壳工艺制造技术

本发明专利技术涉及到熔模铸造氯化铵硬化液硬化水玻璃型壳工艺。本发明专利技术包括：(1)控制氯化铵硬化液的浓度、温度、硬化时间，并且三者之间有密切的关系。(2)没有必要控制硬化液中的氯化钠含量。不需要更换硬化液，造成不必要的浪费。(3)不需要控制硬化液的PH值，不需要用盐酸中和法或加热去氨法使硬化液的PH值；不存在硬化液中的过剩盐酸＜0.5％。(4)氯化铵硬化水玻璃型壳的硬化机理应该是：氯化铵(NH4Cl)是强酸弱碱盐，水玻璃(Na2O.mSiO2)是强碱弱酸盐，两者水解后发生下列化学反应：

Melt mold casting process of ammonium chloride hardened glass shell

The invention relates to the process of hardening water glass shell with the molten mold casting ammonium chloride hardened solution. The invention includes: (1) controlling the concentration, temperature and hardening time of the ammonium chloride hardening solution, and there is a close relationship between the three. (2) it is not necessary to control the content of sodium chloride in the sclerosing fluid. No need to replace the sclerosing fluid, causing unnecessary waste. (3) no need to control pH value of hardening solution, no need to use hydrochloric acid neutralization or heating and ammonia removal to make pH value of hardening solution. There is no excess hydrochloric acid in hardening solution < 0.5%. (4) the hardening mechanism of ammonium chloride hardened water glass shell should be: ammonium chloride (NH4Cl) is strong acid and weak base salt, and sodium silicate (Na2O.mSiO2) is a strong base and weak acid salt. After hydrolysis, the following chemical reactions occur.

【技术实现步骤摘要】
熔模铸造氯化铵硬化水玻璃型壳工艺
本专利技术涉及到熔模铸造氯化铵硬化水玻璃型壳的基本硬化工艺参数。技术背景氯化铵硬化水玻璃型壳工艺是前苏联科学家、功勋院士彼尔欣教授在五十年代传入中国，其主要工艺如下：1、控制氯化铵硬化液的浓度、温度、硬化时间和氯化钠的含量；2、控制硬化液的PH＝5，可以用盐酸中和法或加热去氨法使硬化液的PH＝5；硬化液中的过剩盐酸＜0.5％；3、氯化铵硬化水玻璃型壳，反应的结果除了生成起粘结作用的硅胶以外，还生成氢氧化铵，氢氧化铵分解成氨气和水；生成氯化钠的比重(d＝2.16)较大，常沉淀在硬化槽的底部。为了保持硬化液的性能每年更换一次硬化液。本专利技术涉及氯化铵硬化水玻璃型壳的上述工艺，揭示了氯化铵硬化水玻璃型壳的工艺和硬化机理，与前苏联科学家、功勋院士彼尔欣教授提出的工艺有很大的差异。
技术实现思路
1、控制氯化铵硬化液的浓度、温度、硬化时间，并且三者之间有密切的关系。2、没有必要控制硬化液中的氯化钠含量。3、不需要控制硬化液的PH值，不需要用盐酸中和法或加热去氨法使硬化液的PH值；不存在硬化液中的过剩盐酸＜0.5％。4、氯化铵硬化水玻璃型壳的硬化机理应该是：氯化铵(NH4Cl)是强酸弱碱盐，水玻璃(Na2O.mSiO2)是强碱弱酸盐，两者水解后发生下列化学反应：上述两个化学反应方程式水解后生成的H+和OH-中和，生成电离度极小的H2O，使两个方程式向右进行，生成硅胶mSiO2.(n-1)H2O又促进了水解；进而又中和，周而复始地进行下去，就会生成越来越多起到粘结作用的硅胶mSiO2.(n-1)H2O。而不是“氯化铵水溶液硬化水玻璃型壳的理论基础，除了生成起粘结作用的硅胶以外，还生成氢氧化铵和氯化钠，氢氧化铵分解成氨气和水；氯化钠的比重(d＝2.16)较大，常沉淀在硬化槽的底部。”附图说明图1是NaCl-NH4Cl-H2O的三相图。在20℃时，当NaCl＝19.58g/100ml，NH4Cl＝17.23g/100ml时，NH4Cl和NaCl同时饱和。即当溶液中氯化钠的含量达到相图中的e点时，再增加NaCl或NH4Cl，就会析出增加的那种盐。在正常生产中，硬化液中NaCl的含量低于19.58g/100ml时，不会析出NaCl。不需要更换硬化液，更不要定期更换硬化液。具体实施方案1、实验氯化铵硬化液的浓度、温度、硬化时间和氯化钠含量对硬化层的影响(1)实验条件：实验工具：千分尺、温度计、秒表及塑料瓶盖若干。实验材料：选用不同的氯化铵浓度、不同的温度、不同的硬化时间、不同的氯化钠含量。实验方案：实验方法：用3只塑料瓶盖装满涂料，按照上述实验方案分别放在不同的氯化铵浓度、不同的温度、不同的硬化时间、不同的氯化钠含量中硬化，取出后用千分尺检测硬化层的厚度。每个硬化层检测3个点，取其平均值作为评定硬化效果。(2)实验结论：随着硬化液浓度的增加、温度的提高、硬化时间的延长，硬化层的厚度增加；随着硬化液中的氯化钠含量增加，对硬化层的影响不太明显。因此，应严格控制硬化液的浓度、温度和硬化时间，并且三者有密切关系；不必控制氯化钠含量。2、实验硬化液中的氯化钠是否能够沉淀“硬化液随着使用时间的增长，……氯化钠也随之增加。……由于氯化钠的比重(d＝2.16)较大，它常沉积在硬化槽底部”。氯化钠是否能沉淀，就要找出它们同时饱和了的三相点。在20℃时，当NaCl＝19.58g/100ml，NH4Cl＝17.23g/100ml时，NH4Cl和NaCl同时饱和。即当溶液中氯化钠的含量达到相图中的e点时，再增加氯化钠或氯化铵，就会析出增加的那种盐。在正常生产中，硬化液中氯化钠的含量低于19.58g/100ml时，不会析出氯化钠。不需要更换硬化液，更不要定期更换硬化液。3、硬化液的PH值(1)理论计算硬化液与实际配置硬化液的PH值本专利技术实验表明：用蒸馏水配置硬化液的PH值与理论计算的PH值结果基本一致，用自来水配置硬化液的PH值，因水质的不同，对硬化液PH值的影响很大。(2)实际生产中，PH值是否变化，及变化规律本专利技术的实验表明：硬化液的PH值在使用过程中是不断变化的。PH＝5是很不稳定；而在PH＝7～8之间比较稳定。(3)生产中能否控制PH＝5彼尔欣院士提出“生产中控制PH值有两种方法：一是加盐酸中和法，二是加热去氨法。”盐酸中和法。彼尔欣教授给出的加HCl调整硬化液的PH值，是采用化学反应方程式计算的结果。而实际上使用过的硬化液至少可以看成NH4Cl-NH4OH-H2O的多项缓冲体系，这时必须考虑到离子强度对硬化液PH值的影响；当溶液中有Na+离子和Cl-离子存在时，必然引起离子强度的变化，从而影响了H+离子的活度。因此，按照彼尔欣的理论计算结果与实际不符。本专利技术实验表明：盐酸能调整硬化液PH值；但是只要使用PH值就上升。无法稳定控制PH＝5。加热去氨法：“当硬化剂温度达到35～40℃，NH4Cl变成不稳定状态，分解，PH不会达到7”。本专利技术实验表明：提高硬化液的温度可以降低PH值。当硬化液温度为40℃时，PH值从7.6降到7.5，降低得太少；当硬化液的温度为70℃时，PH值从7.6降到7.1。彼尔欣博士认为：“当硬化液温度达到35～40℃，NH4Cl变成不稳定状态，分解，PH值不会达到7”之说法不准确。(4)为什么PH＝5不稳定？本专利技术实验表明：当硬化液的PH＝5时，溶液中的OH-浓度很低；当硬化水玻璃型壳以后，水玻璃中的Na2O与NH4Cl反应，中和了NH4Cl水解出来的H+离子，同时生成了NH4OH(实际上在硬化液中是以离子状态存在，只有达到饱和状态才能以分子状态存在)，硬化液中的OH-浓度升高，PH值都很快上升到7附近。此时，硬化液变成了NH4Cl-NH4OH-H2O的多项缓冲溶液，并具有了一定的缓冲能力，使PH值的上升速度缓慢并趋于稳定。本专利技术实验表明：PH值对硬化层深度的影响很小；实际生产中，没有必要控制PH＝5～6。(5)盐酸的残留量“当硬化剂溶液中NH4OH超过0.3％时，可以用浓盐酸来中和它。。。。。。。允许硬化液中有过剩的HCl；但是不得大于0.5％”。本专利技术实验说明：生产中不需要控制硬化液的PH值，不用盐酸调整，就不存在过剩盐酸问题。其实，0.5％的HCl其当量浓度是0.13N；硬化液中有0.5％的过剩HCl时，其PH＝0.9。(6)硬化机理“氯化铵水溶液硬化水玻璃型壳的理论基础，除了生成起粘结作用的硅胶以外，还生成氢氧化铵和氯化钠，氢氧化铵分解成氨气和水；氯化钠的比重(d＝2.16)较大，常沉淀在硬化槽的底部。”本专利技术实验表明：氯化铵水溶液硬化水玻璃型壳时，首先生成氨气；氨气溶入硬化液中生成氢氧化铵。当氢氧化铵没有达到饱和浓度时，不能分解成氨气和水，在空气中嗅不到氨气味。当氢氧化铵饱和以后，反应生成的氨气直接挥发，使人们嗅到刺鼻的氨气味。因此应该是首先生成氨气，而不是氢氧化铵。氯化铵(NH4Cl)是强酸弱碱盐，水玻璃(Na2O.mSiO2)是强碱弱酸盐，两者水解后发生下列化学反应：上述两个化学反应方程式水解后生成的H+和OH-中和，生成电离度极小的H2O，使两个方程式向右进行，生成硅胶mSiO2.(n-1)H2O又促进了水解；进而又中和，周而复始地进行下去，就会生成越来越多起到粘结本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及到熔模铸造氯化铵硬化液硬化水玻璃型壳工艺。本专利技术包括：(1)控制氯化铵硬化液的浓度、温度、硬化时间，并且三者之间有密切的关系。(2)没有必要控制硬化液中的氯化钠含量。不需要更换硬化液，造成不必要的浪费。(3)不需要控制硬化液的PH值，不需要用盐酸中和法或加热去氨法使硬化液的PH值；不存在硬化液中的过剩盐酸＜0.5％。(4)氯化铵硬化水玻璃型壳的硬化机理应该是：氯化铵(NH4Cl)是强酸弱碱盐，水玻璃(Na2O.mSiO2)是强碱弱酸盐，两者水解后发生下列化学反应：

【技术特征摘要】
1.本发明涉及到熔模铸造氯化铵硬化液硬化水玻璃型壳工艺。本发明包括：(1)控制氯化铵硬化液的浓度、温度、硬化时间，并且三者之间有密切的关系。(2)没有必要控制硬化液中的氯化钠含量。不需要更换硬化液，造成不必要的浪费。(3)不需要控制硬化液的PH值，不需要用盐酸中和法或加热去氨法使硬化液的PH值；不存在硬化液中的过剩盐酸＜0.5％。(4)氯化铵硬化水玻璃型壳的硬化机理应该是：氯化铵(NH4Cl)是强酸弱碱盐，水玻璃(Na2O.mSiO2)是强碱弱酸盐，两者水解后发生下列化学反应：上述两个化学反应方程式水解后生成的H+和OH-中和，生成电离度极小的H2O，使两个方程式向右进行，生成硅胶mSiO2.(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟杰，潘玉洪，
申请(专利权)人：朱伟杰，
类型：发明
国别省市：江苏,32