Wasserglas (Natriumsilikat): Effizienz & Qualität in der Gussproduktion steigern

1. Überblick

(1) Natriumsilikat (Wasserglas) – Dispersionssystem von Natrium-, Kalium-, Lithiumsilikat und quartärem Ammoniumsilikat in Wasser mit Koexistenz von Ionen, Molekülen und kolloidalen Silikatpartikeln.

(2) Reines Natriumsilikat: farblose, transparente, viskose Flüssigkeit. Bei Eisen-, Mangan-, Aluminium- und Calciumoxiden färbt es sich gelb, grün, grau, weiß.

(3) Modul (M) von Guss-Natriumsilikat üblicherweise 2 < M < 4.

(4) Natriumsilikatsand bietet guten Kompromiss und reduziert Heißrisse beim Gussstück bei Erhitzung über 800 °C. Bei übermäßigem Anteil: hohe Restfestigkeit des Formschotts, schlechtes Kollabierverhalten.

2. Eigenschaften von Natriumsilikat

(1) Härten & Stärken:

Natriumsilikat beginnt zu härten, wenn Viskosität den kritischen Konzentrations-Modul-Wert überschreitet – weiter Wasserverlust führt zur Stärkung. Härtung förderbar durch: Heißlufttrocknung, Mikrowellentrocknung, CO₂-Gashärtung, Ferrosiliciumpulver-Selbsthärtungssand.

(2) Starke Dehydrierung & geringe Reaktion

zur Erhöhung der Bindfestigkeit während der Natriumsilikat-Binder-Härtung.

(3) Modul-Anpassung:

NaOH-wässrige Lösung (Massengehalt 10–20 %) senkt Modul; NH₄Cl-wässrige Lösung (10 %) oder amorphes SiO₂ erhöht Modul. Mittlerer Modul auch durch proportionales Mischen von Hoch- und Niedrigmodul-Produkten erreichbar.

(4) Konzentrationsanpassung:

Durch thermische Dehydrierung oder Anstau. Dichte (Baume-Grad °Bé) gängiges Maß für Konzentration.

(5) Alterung & physikalische Modifikation:

Alterung: Viskosität und Bindfestigkeit sinken signifikant, Geliergeschwindigkeit beschleunigt sich während Lagerung – langsame Freisetzung interner Energie. Eliminierbar durch physikalische Modifikation: Magnetfeldbehandlung, Ultraschallosziillation, Rückfluserhitzung, Heißautoklav.

(6) Natriumsilikatsand-Brechmittel:

Polysaccharide, Harze, Öle, Zellulose, Kohlenstoff, anorganische, mineralische Stoffe etc.

(7) Natriumsilikat-Härter:

Gasförmig (CO₂), fest (Ferrosiliciumpulver etc.), flüssig (Carbonatacrylate). Chinas gängige MDT-Serie organischer Ester: MDT-901 (langsam), MDT-903 (schnell), MDT-800 (sehr langsam), MDT-Q (sehr schnell).

3. Form- & Kernsand mit Natriumsilikat als Binder

(1) CO₂-Lufthärtender Natriumsilikatsand: Je nach Mischverhältnis für Gussstahl-(Kern-)Sand, Gusseisensand etc. anwendbar.

(2) Selbsthärtender Natriumsilikatsand: Organischer Ester-Natriumsilikatsand.

(3) Trocknungs- & Härtender Natriumsilikatsand.