Справочник литейных материалов

Глины

Формовочные глины являются горными породами, которые состоят из тонкодисперсных частиц водных алюмосиликатов, обладающие высокой связующей способностью и термохимической устойчивостью, а также пластичностью после увлажнения.В состав формовочных глин входят минералы групп каолинита, монтмориллонита (бентонита) и гидрослюд.Каолинит Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O имеет твердость 2 по шкале Мооса, плотность 2,6 г/см3, температуру плавления 1750 oС. Кристаллы каолинита представляют собой двухслойные пакеты с размером в поперечнике 2-4 мкм. В сухом состоянии каолинит поглощает влагу, образуя пластичное тесто. При нагреве претерпевает следующие превращения: в интервале температур 100-400 oС удаляется поверхностно-связанная влага, при 550-690 oС - химически связанная влага, при 900-1050 oС полностью разрушается кристаллическая решетка каолинита и он превращается в амфорные глинозем и кремнезем, при 1200-1280 oС образуется новый минерал - муллит (3Аl2O3 * 2SiO2).Монтмориллонит (бентонит) Al2O3 * 4SiO2 * H2O * nH2O имеет температуру плавления 1250-1300 oС. Плотность 1,0-2,0 г/см3. Кристаллы монтмориллонита представляют собой трехслойные пакеты с размером в поперечнике 0,2-1,0 мкм. При нагреве до 100-200 oС удалятся поверхностно-связная влага, при 500-700 oС - химически-связанная влага, что сопровождается необходимой дегидратацией минерала, при 700-900 oС кристаллическая решетка разрушается и минерал превращается в амфорные вещества. Отличительной особенностью монтмориллонита является высокая интенсивность набухания при увлажнении. При набухании промежутки между отрицательными пакетами значительно расширяются, содержание поверхностно-связанной воды при этом увеличивается с 6 до 30 % и более.Гидрослюды являются промежуточным продуктом разложения слюды в каолин.Кроме упомянутых выше минералов в формовочных глинах присутствуют кварц. Полевой шпат, гидриды или оксигидриды железа.Глинистые минералы слагаются из октаэдрических и тетраэдрических образований в виде пластинок толщиной 5 * 10-7 мм.Октаэдрическая решетка состоит из атомов кислорода и гидроксидов, внутри нее расположен атом алюминия.Тетраэдрическая решетка состоит из атомов кислорода, а внутри нее расположен атом кремния.Кристаллическая решетка каолинита состоит из двух слоев - алюмогидроксильного и кремнекислородного, образующих пакет между отдельными пакетами каолинитовой глины возникает достаточно прочная водородная связь. При увлажнении такие пакеты плохо расщепляются и слабо диспергирубт (плохо измельчаются). Это объясняется тем, что межпакетное расстояние составляет всего 2 * 10-7 мм, а диаметр молекулы воды - 2,9 * 10-7 мм, вследствие чего проникновение воды в межпакетный зазор и расщепление отдельных пакетов затруднено.Кристаллическая решетка монтмориллонита состоит из трех слоев - двух кремнекислотных и одного гидроксильного. Отдельные пакеты этой глины соприкасаются плоскостями с одинаковыми атомами, между ними возникает непрочная валентная связь. При увлажнении такой глины молекулы воды легко проникают в межпакетный зазор, увеличивая его до 20 * 10-7 мм и более. Этим объясняется высокая связующая способность монтмориллонитовых глин.