THẠCH ANH TAN

Thạch anh tan (thạch anh thủy tinh)

Thạch anh hòa tan (thạch anh thủy tinh) được tạo thành từ việc dùng SiO₂ độ tinh khiết cao trong tự nhiên qua lò điện ở nhiệt độ cao trên 1760⁰C để làm nóng chảy, sau đó làm lạnh nhanh. Quá trình này sẽ biến đổi tinh thể SiO₂ thành dạng tan thủy tinh phi tinh thể, có hai loại: trong suốt và không trong suốt.

Nhiệt độ làm chảy thạch anh khoảng 1713⁰C, hệ số dẫn nhiệt thấp, hệ số giãn nở nhiệt gần như là 0.51 x10^-6 ~ 0.63 x 10^-6/⁰C nhỏ nhất trong tất cả các vật liệu chịu lửa, do đó nó có tính ổn định rung nhiệt rất cao. Cho nên, trong quá trình nướng vỏ và quá trình rót thạch anh tan dùng tạo vỏ rất ít do đó nhiệt độ thay đổi mạnh mà dẫn đến nứt gãy, là vật liệu chịu lửa tạo vỏ và tạo lõi lí tưởng.

Thạch anh tan ở dưới nhiệt độ điểm chảy thì có trạng thái ổn định, nhìn từ góc độ nhiệt lực học thì không ổn định. Dưới điều kiện nhiệt độ cao sẽ dần dần biến đổi thành thạch anh vuông a, gọi là tinh thể phân tách. Thạch anh tan chảy trong suốt từ 1200⁰C. thạch anh tan chảy không ở dạng trong suốt từ 1100⁰C bắt đầu phân tách tinh thể, tốc độ phân tách tinh thể đạt đến giá trị lớn nhất của hai loại này lần lượt là 1630⁰C và 1525⁰C. Hàm lượng tạp chất, độ phân tán, nhiệt độ, thời gian duy trì nhiệt đều ảnh hưởng đến tốc độ phân tách tinh thể. Cùng với sự phát sinh của phân tách tinh thể, vật liệu sẽ có sự thay đổi về thể tích. Phân tách tinh thể cũng gây ảnh hưởng đến chất lượng lõi sứ.

Thạch anh tan chảy biến đổi thành thạch anh vuông a khi ở nhiệt độ cao, khi linh kiện được làm mát thạch anh vuông a chuyển từ dạng nhiệt độ cao sang dạng nhiệt độ thấp đồng thời thể tích dần dần thay đổi, khiến cho vỏ xuất hiện rất nhiều vết nứt, độ cứng giảm mạnh, có lợi cho việc thoát vỏ. Ngoài ra, thạch anh tan là tính axit, có thể dùng phương pháp rửa cát hóa học như nấu bằng kiềm, phản ứng kiềm để khử lõi.

Thạch anh tan chảy được sử dụng rộng rãi với lõi sứ, và lớp bề mặt cũng như lớp tăng cứng của vỏ dùng vật liệu chịu lửa. Tính năng của vỏ thạch anh tan rất tốt, nhưng giá thành lại rất cao, chỉ sử dụng vật liệu này để làm vỏ cho những sản phẩm đúc đắt tiền đòi hỏi độ chính xác cao.

Đúc khuôn chảy dùng thạch anh tan, trong đó phân số chất lượng của SiO₂ phải đạt 99.5%. Bột dùng để pha tương tạo vỏ tốt nhất là 270 mắt hoặc bột mịn 320 mắt chiếm 50% (phân số chất lượng), loại bột 200 mắt hoặc 120 mắt chiếm 25% (phân số chất lượng). Thạch anh tan dùng làm lõi sứ thì lượng hàm lượng tạp chất của nó xem thêm bảng 3-6.

Bảng 3-6 Hàm lượng tạp chất giới hạn trong lõi sứ từ thạch anh tan