Hersteller von Nano-Silica-Sol

Wie wirkt sich die Bindungseigenschaft von aus? Nano-Silica-Sol Hochfeste Verbindungen im Präzisionsguss erreichen?

I. Bindungsmechanismus von Nano-Silica-Sol : Von der Mikropenetration zur chemischen Vernetzung

Der Kernbestandteil von Nano Silica Sol sind amorphe Silicapartikel (Molekülformel: mSiO₂·nH₂O), und seine Bindungseigenschaften resultieren aus der synergistischen Wirkung mehrerer Mechanismen:
Penetrations- und Fülleffekt auf Nanoebene
Aufgrund seiner extrem geringen Partikelgröße kann Nano Silica Sol schnell in die Mikroporen von Gussmaterialien wie Wachsmodellen, Formsanden und Keramikschlämmen eindringen und eine „nanoverankernde“ Struktur bilden. Wenn beispielsweise beim Feinguss Nano Silica Sol als Bindemittel auf die Oberfläche eines Wachsmodells aufgetragen wird, betten sich die Nanopartikel in die molekularen Lücken der Oberfläche des Wachsmodells ein. Nach dem Trocknen entsteht eine mechanisch ineinandergreifende Struktur, die die Haftung zwischen Beschichtung und Untergrund deutlich verbessert.
Chemische Hydroxyl-Oberflächenadsorption
Die Oberflächen von Siliciumdioxidpartikeln sind reich an Hydroxylgruppen (-OH), die Wasserstoffbrückenbindungen oder kovalente Bindungen mit den polaren Gruppen auf den Oberflächen von Materialien wie Metalloxiden und Keramik bilden können. Diese chemische Adsorption ist besonders wichtig bei der Schalenvorbereitung. Wenn Nano Silica Sol mit feuerfesten Materialien (wie Quarzsand und Mullit) in Kontakt kommt, bilden die Hydroxylgruppen durch Dehydratisierungskondensationsreaktionen kovalente Si-O-M-Bindungen (M steht für Metallelemente) und erreichen so eine starke Bindung auf molekularer Ebene.
Effekt zur Verstärkung der Gelverfestigung
Nano Silica Sol geliert unter sauren oder alkalischen Bedingungen und bildet eine dreidimensionale Netzwerkstruktur. Beim Präzisionsguss kann Nano Silica Sol durch Einstellen des pH-Werts oder Zugabe von Härtern (z. B. Ammoniumsalzen) schnell zu einem harten Kieselgel erstarren und dispergierte feuerfeste Partikel fest zu einem Ganzen verbinden. Diese Gelstruktur bietet nicht nur mechanischen Halt, sondern verbessert auch die Bindungsstärke durch Van-der-Waals-Kräfte zwischen Nanopartikeln weiter.

II. Technische Vorteile beim Präzisionsguss: Von der Prozessoptimierung bis hin zu Leistungsdurchbrüchen

Im Vergleich zu herkömmlichen Bindemitteln (wie Natriumsilikat und Harzen) weist der Einsatz von Nano Silica Sol im Präzisionsguss erhebliche Vorteile auf:
Ausgewogenheit zwischen hoher Festigkeit und geringer Schrumpfung
Herkömmliche Natriumsilikat-Bindemittel neigen aufgrund der Wasserverdunstung während der Erstarrung zu Schwindrissen. Im Gegensatz dazu reduziert die Nano-Partikelfüllung von Nano Silica Sol die Porosität und die elastische Verformungsfähigkeit des Gelnetzwerks reduziert innere Spannungen, wodurch die Integrität der Schale nach dem Hochtemperaturrösten gewährleistet wird. Daten zeigen, dass die Biegefestigkeit von mit Nano Silica Sol hergestellten Schalen 15 bis 20 MPa erreichen kann, was einer Steigerung von über 30 % im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren entspricht.
Hochtemperaturstabilität und Erosionsbeständigkeit
Beim Präzisionsguss muss die Schale dem Auswaschen geschmolzenen Metalls bei Temperaturen über 1000 °C standhalten. Das durch Nano Silica Sol gebildete Silica-Gerüst verfügt über eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit (Schmelzpunkt bis zu 1713 °C), und die dichte Packung der Nanopartikel unterdrückt das Eindringen von geschmolzenem Metall und vermeidet Sandanhaftungsfehler. Beispielsweise wurde beim Gießen von Hochtemperaturlegierungen für die Luft- und Raumfahrt die Erosionsbeständigkeit von Nano-Silica-Sol-Schalen durch mehrere tatsächliche Gusstests überprüft.
Anpassungsfähigkeit an komplexe Strukturen
Die niedrige Viskosität (normalerweise < 50 mPa·s) von Nano Silica Sol ermöglicht es, es gleichmäßig auf die Oberfläche komplexer Wachsmuster aufzutragen und sogar in winzige Rillen mit einer Tiefe von weniger als 0,1 mm einzudringen. Aufgrund dieser hervorragenden Beschichtungseigenschaft eignet sich Nano Silica Sol hervorragend für die Herstellung von Gussteilen mit feinen Hohlraumstrukturen im Inneren, wie etwa Turbinenschaufeln und Motorblöcken, und löst das Problem ungleichmäßiger Beschichtungen, die durch unzureichende Fließfähigkeit herkömmlicher Bindemittel verursacht werden.

III. Praktischer Anwendungsfall: Technologieimplementierung am Beispiel von Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd

Als wichtiger Akteur auf dem Gebiet der anorganischen Siliziummaterialien in China hat Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd. die Bindungsleistung von Nano Silica Sol durch technologische Innovation weiter optimiert. Das Unternehmen stützt sich auf technische Talente auf nationaler Ebene und ein hochrangiges Forschungs- und Entwicklungsteam und hat Nano-Silica-Sol-Produkte mit mehreren Modulen (1,0 – 3,8) und hohen Konzentrationen (20 % – 40 % SiO₂) entwickelt, die den Anforderungen verschiedener Gießverfahren gerecht werden.
In einem Präzisionsgussprojekt eines Autoteileherstellers sank die Schalenausschussrate nach dem Ersetzen herkömmlicher Natriumsilikatbindemittel durch Nano Silica Sol-Produkte von Hengli Chemical von 12 % auf 5 % und die Oberflächenrauheit (Ra) der Gussteile verbesserte sich von 12,5 μm auf 6,3 μm. Diese Verbesserung profitiert von der Penetrationsfähigkeit von Nano Silica Sol auf Nanoebene und der präzisen Modulsteuerung. Durch die Anpassung des Moduls von Nano Silica Sol (das Molverhältnis von Siliciumdioxid zu Alkalimetalloxiden) können die Gelierungsrate und die Endfestigkeit flexibel gesteuert und so an die schnellen Formungsanforderungen automatisierter Produktionslinien angepasst werden.
Darüber hinaus haben die Produkte von Hengli Chemical die Zertifizierung des Qualitätsmanagementsystems ISO 9001 bestanden. Die Anwendung seines Nano-Silica-Sols im Präzisionsguss deckt mehrere High-End-Bereiche ab, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und medizinische Geräte, und ist zu einem Maßstab für technische Zuverlässigkeit in der Branche geworden.

IV. Zukünftige Trends: Die Integration von Nanotechnologie und Green Casting

Mit der Verschärfung der Umweltvorschriften und der Popularisierung der intelligenten Fertigung wird die Anwendung von Nano-Silica-Sol im Präzisionsguss zwei große Trends zeigen:
Grüne Upgrades ohne Aldehyde und Phenole
Herkömmliche Harzbindemittel setzen bei hohen Temperaturen Schadstoffe wie Formaldehyd frei. Im Gegensatz dazu ist Nano Silica Sol mit Wasser als Dispersionsmedium ungiftig und geruchlos, erfüllt Umweltstandards wie EU REACH und wird zum bevorzugten Material für „grünen Guss“.
Anpassung an die intelligente Produktion
In Kombination mit der Internet-of-Things-Technologie (IoT) kann die automatisierte Steuerung des Bindemittelbeschichtungsprozesses durch Online-Überwachung von Parametern wie der Viskosität und dem pH-Wert von Nano Silica Sol erreicht werden, wodurch die Gussausbeute weiter verbessert wird. Beispielsweise haben die Nano Silica Sol-Produkte, die die intelligenten Produktionslinien von Hengli Chemical unterstützen, eine präzise Steuerung von Modul und Konzentration erreicht und so die digitale Transformation von Gießprozessen unterstützt.