Rheological properties of ceramic slurries with colloidal binders used in the investment casting technology

Propiedades reológicas de lechadas cerámicas con aglutinantes coloidales utilizadas en la tecnología de fundición a la cera perdida

El artículo presenta los resultados de los análisis de lechadas cerámicas elaboradas con materiales actualmente ensayados en esta tecnología, a saber: sílice coloidal (Ludox AM y Ludox SK) como aglutinante y Al₂O₃ como material de la matriz cerámica. Para caracterizar el aglutinante, se determinó el tamaño de las partículas de aglutinante coloidal, el potencial Zeta y el pH del aglutinante. Se estudiaron las propiedades reológicas de lechadas cuya proporción de fase sólida (tecnológicamente justificada) ascendía a: 73; 74; 75 %. Se determinó el impacto de la proporción de fase sólida en el espesor de las capas posteriores aplicadas al modelo de cera, la viscosidad dinámica y la densidad. La investigación también incluyó el impacto del tamaño de los granos de la matriz y la temperatura en las propiedades mencionadas.

INTRODUCCIÓN

La tecnología de fundición a la cera perdida es uno de los métodos más antiguos, utilizado en las industrias de maquinaria, transporte (ferrocarril, aviación, motorización) y armamento. En la actualidad, este método se aplica a los moldes multicapa que forman un determinado tipo de carcasa. El aglutinante, que es un componente de las arenas de moldeo cerámicas líquidas, determina en gran medida la calidad de los moldes de fundición producidos y la calidad de la fundición.

En la tecnología anterior, y en parte también en la actualidad, se ha aplicado silicato de etilo como aglutinante. Debido a su carácter alcohólico, este aglutinante pasa con relativa facilidad del estado de sol al de gel, proporcionando la resistencia tecnológica adecuada de la capa. Los alcoholes, al tener una temperatura de evaporación baja y casi tres veces menor que el calor de vaporización del agua, se eliminan rápidamente de las capas del molde que se está formando. En la actualidad, se han introducido nuevas normativas de protección del medio ambiente que obligan a retirar el silicato de etilo del proceso tecnológico y sustituirlo por el nuevo aglutinante (agua) de nueva generación: la sílice coloidal [1, 2].

El cambio del aglutinante, obliga también a cambiar los materiales cerámicos aplicados en la nueva tecnología. Las arenas cerámicas de moldeo con un aglutinante en forma de sílice coloidal tienen varias propiedades diferentes a las aplicadas hasta el momento. Se trata de propiedades muy importantes en el proceso de fabricación de moldes. Estas propiedades importantes son las siguientes propiedades reológicas que incluyen la viscosidad dinámica y cinemática, la tendencia a la sedimentación, la humectabilidad de los moldes de cera. Todas estas propiedades dependen de la composición de la mezcla cerámica, el tipo de silicato coloidal, la cantidad de sólidos en la mezcla, la temperatura, etc. [3, 4]