（1）不宜使用主要由高岭石组粘土矿物组成的铸造用粘土作为较重要铸件或具有较大平面铸件的湿型砂的粘结剂 粘土是铸造生产中用量最大的一种粘结剂。它是一种天然土状的细颗粒材料，一般为白色或灰白色，有杂质污染时则呈土黄、淡红或黑灰等颜色。粘土被水润湿后具有粘性和塑性，烘干后有一定的干强度；而烘干硬结的粘土加水后又能恢复粘性和塑性，因而具有较好的复用性；它的耐火度较高，资源丰富，价格低廉，所以在铸造生产中获得广泛的应用。

粘土主要是由细小结晶质的粘土矿物所组成，它的主要成分是水化硅酸铝。而铸造生产中所采用的粘土，主要分为铸造用粘土和铸造用膨润土两类。铸造用粘土，又称白泥、甘子土、瓷土、高岭土等，主要是由高岭石组粘土矿物所组成。遇水后粘土颗粒不产生晶间膨胀。因此它的吸水率、膨胀性都比较小，湿强度较低，烘干后干强度较好，而且开裂倾向较小；另外它的耐火度较高，根据机械行业标准JB/T9227—1999《铸造用膨润土和粘土》的耐火度规定，铸造用粘土按耐火度的不同分为两级，见表1-6；按其工艺试样湿压强度和干压强度值，都分为三级，分别见表1-7～8。为能在生产中选出合适的铸造用粘土，必须对我国铸造粘土的牌号及其含义有所了解。例如牌号为NG—3—50，就表示该铸造用粘土（参见表1-6～8）的耐火度高，大于1580℃；其工艺试样湿压强度值为30～50kPa；干压强度值大于500kPa；如果牌号为ND—5—30，则表示该铸造用粘土耐火度较低，只有1350～1580℃；其工艺试样湿压强度＞50kPa；干压强度为300～500kPa。总之，铸造用粘土主要适合用作需要烘干的粘土砂型和砂芯的粘结剂。而较重要铸件所用湿型型砂，应把保证铸件质量放在首要位置，要求湿强度应高，而水分宜较低，这对由高岭石组为基的铸造用粘土来说是无法满足要求的；对具有较大平面铸件的湿型型砂，更要求其具有足够高的热湿态粘结强度，否则铸件会产生夹砂类缺陷。为达到这一目的，只有使用优质活化膨润土，或者用钠基与钙基混合膨润土作粘结剂才可满足要求。

表1-6 铸造用粘土按耐火度分级

表1-7 铸造用粘土按湿压强度值分级

表1-8 铸造用粘土按干压强度值分级

（2）为能选定不同铸造生产适用的膨润土，不可不知我国制定的铸造用膨润土的牌号及其含义 根据机械行业标准JB/T9227—1999《铸造用膨润土和粘土》的规定，铸造用膨润土分类、分级情况及技术指标如下：

1）铸造用膨润土按其主要交换性阳离子分类：以膨润土代号“P”及主要交换性阳离子的化学元素符号来表示。如果某一交换性阳离子量占阳离子交换容量的50%或50%以上时，称其为主要交换性阳离子；假如任一交换性阳离子量均占阳离子交换容量的50%以下时，以其中含量相对较多的两种交换性阳离子表示（含量较多的阳离子的符号在前）。例如以钠离子为主要交换性阳离子的膨润土以PNa表示，称为钠膨润土；以钙离子与钠离子为主要交换性阳离子的膨润土以PCaNa表示，称为钙钠膨润土。

2）铸造用膨润土按pH值的不同又可分为酸性、碱性两类，分别用S和J表示。

3）铸造用膨润土按工艺试样湿压强度值分为四级，见表1-9。

4）按工艺试样热湿拉强度值分为四级，见表1-10。

5）铸造用膨润土的牌号按分类、分级代号顺序排列表示。例如湿压强度值30～50kPa的酸性钙膨润土，其牌号为PCaS—3—5；牌号为PNaJ—7—20，则表示该膨润土为碱性钠膨润土，其湿压强度＞70～100kPa，热湿拉强度＞2.0～2.5kPa。

表1-9 铸造用膨润土按湿压强度值分级

表1-10 铸造用膨润土按热湿拉强度值分级

(www.daowen.com)

图1-10 粘土带电的实验

1—粘土桨 2—砂 3—粘土 4—无底玻璃管

（3）为了满足铸造厂对钠膨润土的需要，不可不进行钙膨润土的“钠化处理”或“活化处理”对粘土进行电泳实验（见图1-10）证实，粘土质点带负电荷。该实验是用两支无底的玻璃管插入粘土浆中，管底垫上一层洗净的细砂，同时向管中注入蒸馏水，保持两管中水面平齐，然后在两管中分别插入两根电极，接通电源。这时可以发现接负电极的管中水位上升，接正电极的管中水位下降，而且在管中底部出现混浊状态，但是接负电极的管中仍水清如初。这表明粘土带有负电，在电场作用下，粘土质点穿过细砂向正电极移动。为了使带有负电荷的粘土矿物达到电荷的平衡，粘土质点通常要吸附一些阳离子，如Ca2+、Mg2+、Na+、K+等，而主要由蒙脱石矿物组成的膨润土就具有良好的吸附和交换阳离子的能力。如果蒙脱石吸附的或交换的阳离子以Ca2+、Mg2+为主，则称为钙膨润土；以钠离子为主的叫做钠膨润土。我国铸造生产中常用的有钙膨润土、钠膨润土以及钙钠膨润土。钠膨润土膨胀能力大，与水形成胶体能力较钙膨润土强，因此，用钠膨润土配制出的型砂的流动性、落砂性稍差些，但是用钠膨润土配制的型砂的脆性较小，热湿拉强度较钙膨润土型砂高得多，有好的抗夹砂能力，而且复用性（又称膨润土的热稳定性或耐用性，是指在砂型中经高温金属液加热的膨润土再次加入水分后，仍然具有粘结力，能够反复配制型砂的性能）较好。因此一些工厂希望使用钠膨润土或含有一定数量钠离子的钙钠膨润土。我国天然钙膨润土资源远比钠膨润土丰富，为了适合铸造厂对钠膨润土的需要，常用碳酸钠对钙膨润土进行处理，使原来所含的钙离子部分或绝大部分被钠离子置换，称为膨润土的“钠化处理”或“活化处理”。这一过程的化学反应机理简单示意如下：Ca^2+蒙脱石+Na₂CO₃→2Na^+蒙脱石+CaCO₃活化膨润土时的碳酸钠加入量，通常为膨润土质量的3%～5%。膨润土的钠化反应能否充分进行的关键在于钠化的工艺。我国有些铸造厂是混砂时向砂和膨润土中加入粉状碳酸钠或它的水溶液。这种工艺处理后的钠离子不能充分地被蒙脱石晶体吸收并与钙离子相互置换，不但需要多加碳酸钠，而且还可能引起铸件表面粘砂缺陷。较好的活化工艺有湿法和干法两种。

1）湿法工艺是将膨润土和水配成泥浆后加入碳酸钠，经强力搅拌而成。这种方法适用于配制铸型涂料。如果用于湿型砂，需经过脱水、干燥、破碎、磨粉等复杂工序，所以难以在铸造厂应用，只能在膨润土加工厂进行。

2）干法工艺是由膨润土加工厂将开采出的膨润土破碎成小颗粒，与碳酸钠混合成具有一定湿度的混合料。有时还要添加少量增效助剂，加入挤压机（如轮碾机、双螺旋挤压机、对辊挤压机等）中反复挤压，然后存放数日老化，从而完成钠化反应过程。再经低温烘干、破碎制粉，即可得钠化膨润土产品。挤压是膨润土钠化工艺的关键，因为强力挤压作用可使钙膨润土的团块产生相对运动而分离，增加与钠离子的接触，而使交换速度加快。挤压摩擦可产生大量的热，加快了离子运动速度和运动范围。在较大的机械力作用下，蒙脱石彼此连接的化学键遭到破坏，也有利于吸附或交换带有相反电荷的钠离子。这些方法都有助于钠化反应的充分进行。

（4）不可能单凭肉眼识别是铸造用粘土还是铸造用膨润土 铸造用粘土和膨润土从外观上难以区别。要分清其矿物结构，需要较高级的仪器进行检测，一般铸造生产厂无法进行。通常只能利用两类粘土的比表面积、吸附性能的差别，检测吸附色素能力、吸水率等来加以区分。现在介绍其中部分常用方法：

1）测定吸咐亚甲基蓝量（吸蓝量）：膨润土中的蒙脱石矿物具有强烈吸附亚甲基蓝或其他色素的能力，而铸造用粘土的粘土矿物的吸附能力却低很多。通常每100g干膨润土吸附亚甲基蓝的量称为吸蓝量，大多在20～40g范围内，而100g干粘土大都不超过5～10g，因此可以区分。一般用标准法（JB/T9227—1999）测定时，其试验步骤为：称取烘干的膨润土或粘土试样0.20g±0.01g置于三角烧杯中，加入50mL蒸馏水，使其预先润湿；然后加入质量分数为1.0%的焦磷酸钠溶液20mL；摇晃均匀后，再在电炉上加热煮沸5min；在空气中冷却至室温；用滴定管滴入质量分数为0.20%的亚甲基蓝（化学试剂，纯度≥98.5%）溶液。滴定时，第一次可加入预计的亚甲基蓝溶液量的2/3左右，以后每次滴加1～2mL。检验终点的方法是，每次滴加亚甲基蓝溶液后，摇晃30s，用玻璃棒蘸一滴试液滴在中速定量滤纸上，观察在中央深蓝色点的周围有无出现淡蓝色的晕环，若未出现，继续滴加亚甲基蓝溶液。如此反复操作，当开始出现蓝色晕环时，将试液静置1min后，再用玻璃棒蘸一滴试液，若四周又未出现淡蓝色的晕环，说明未到终点，应再滴加亚甲基蓝溶液，直到出现明显的淡蓝色晕环为试验终点。试样吸蓝量可按下式计算M_B=[（ρ_b^V）/m]×100

式中 M_B——100g膨润土或粘土试样的吸蓝量（g）；

ρ_b——亚甲基蓝溶液的质量浓度（g/mL）；

V——亚甲基蓝溶液的滴定量（mL）；

m——膨润土或粘土试样的质量（g）。

2）测定吸水率：粘土或膨润土吸收水分后增加的质量分数称为吸水率。铸造用粘土吸水率小，会很快达到最大值，2h后的吸水率在90%以下。膨润土吸水率大，2h后在110%以上。钠膨润土更大，2h后可达280%。吸水率的测定，采用图1-11所示的SES型吸水率测定仪。

图1-11 吸水率测定示意图

1—放水阀 2—过滤器 3—漏斗 4—三通阀 5—毛细管 6—试样漏斗

3）用染色法鉴别粘土矿物：将浓度为0.001%亚甲基蓝与密度约为1.004的粘土悬浮液各5mL相混合，呈紫蓝色。然后分成两半，其中一分加入2～3滴氯化钾饱和溶液，铸造用粘土不会变色；而铸造用膨润土的蒙脱石则变成天蓝色。如果粘土悬浮液用0.01%碱性菊橙染色，铸造用粘土呈黄色，而铸造用膨润土的蒙脱石呈砖红色，吸收完善。