Ocena zwilżalności kwarcu przez ekologiczne spoiwo odlewnicze modyfikowane nanocząstkami tlenków metali

• Autorzy: Kmita A.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2015.13

Warianty tytułu

EN

Assessment of quartz wettability by the ecological foundry binder modified with nanoparticles of metal oxides

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy zaprezentowane zostały wyniki badań zwilżalności kwarcu przez ekologiczne spoiwo odlewnicze. W badaniach wykorzystano jako spoiwo szkło wodne modyfikowane nanocząstkami tlenków metali typu: MgO, Al₂O₃ oraz ZnO w rozpuszczalnikach organicznych: metanolu lub propanolu. Nanocząstki syntetyzowane były metodą elektrochemiczną w procesie anodowego roztwarzania odpowiednich metali: Zn, Al, Mg. Zwilżalność oceniano, badając zmiany kąta zwilżania θ w czasie w układzie: kwarc-szkło wodne. W badaniach wykorzystano prototypowy aparat do pomiaru kąta zwilżania wraz z opracowaną wcześniej metodyką. Systematyczne badania zwilżalności kwarcu przez zmodyfikowane nanocząstkami szkło wodne wykazały, że na parametr ten wpływa między innymi: ilość wprowadzonego modyfikatora, rodzaj nanocząstek, a także rodzaj zastosowanego rozpuszczalnika. Przeprowadzone badania wykazały, że kwarc był najlepiej zwilżalny (mała wartość kąta zwilżania) przez szkło wodne modyfikowane nanocząstkami MgO oraz Al₂O₃ w propanolu.

EN

The results of studies of quartz wettability by an ecological foundry binder are presented. Water glass modified with nanoparticles of metal oxides, such as: MgO, Al₂O₃ and ZnO in organic solvents (methanol or propanol) was used as a binder in the investigations. The nanoparticles were undergoing electrochemical synthesis in the process of anodic dissolution of metals such as Zn, Al, Mg. Wettability was assessed by measuring the time-related changes of the contact angle θ in a quartz-water glass system. In the measurements of the contact angle a prototype apparatus and previously developed methodology were used. Systematic tests of the quartz wettability by water glass modified with nanoparticles have indicated that this parameter depends, among other things, on the amount of the introduced modifier, and on the type of nanoparticles and type of the solvent applied. The performed investigations have proved that quartz was best wetted (small contact angle) by water glass modified with the nanoparticles of MgO and Al₂O₃ in propanol.

Słowa kluczowe

PL

szkło wodne; nanocząstki; modyfikacja; zwilżalność; masa formierska

EN

water glass; nanoparticles; modification; wettability; moulding sands

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 55, nr 3
• Strony: 43--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kmita A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Odlewnictwa AGH, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków; AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Akademickie Centrum Materiałów i Nanotechnologii, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Lewandowski, J. L. (2007). Tworzywa na formy odlewnicze. Kraków: Wydawnictwo AKAPIT.
• 2. Jelínek, P. (2004). Pojivové soustavy slévárenských formovacích směsí. Chemie slévárenských pojiv. Ostrava: OFTIS.
• 3. Baliński, A. (2009). O strukturze uwodnionego krzemianu sodu jako spoiwa mas formierskich. Kraków: Instytut Odlewnictwa.
• 4. Baliński, A. (2000). Wybrane zagadnienia technologii mas formierskich ze spoiwami nieorganicznymi. Struktura uwodnionego krzemianu sodu i jej wpływ na wiązanie mas formierskich. Kraków: Instytut Odlewnictwa.
• 5. Bobrowski, A., Stypuła, B., Hutera, B., Kmita, A., Drożyński, D., Starowicz, M. (2012). FTIR spectroscopy of water glass – the binder moulding modified by Zn nanoparticles. Metalurgija, 51(4), 477−480.
• 6. Hutera, B., Lewandowski, J. L., Drożyński, D. (2004). Znaczenie lepkości spoiwa i zwilżalności kwarcu przez spoiwo dla wytrzymałości masy. Przegląd Odlewnictwa, 54(7−8), 582−590.
• 7. Hutera, B. (2008). Znaczenie rozcieńczalnika w spoiwie dla przebiegu zjawisk powierzchniowych w układzie: osnowa piaskowa – materiał wiążący. Kraków: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT.
• 8. Kmita, A. (2014). Modyfikacja szkła wodnego, jako spoiwa mas formierskich, nanocząstkami tlenków metali w rozpuszczalnikach organicznych. Rozprawa doktorska, promotor: Barbara Hutera, Kraków: Wydział Odlewnictwa AGH.
• 9. Bobrowski, A., Kmita, A., Starowicz, M., Stypuła, B., Hutera B. (2012). Effect of magnesium oxide nanoparticles on water glass structure. Arch. Foundry Eng., 12(3), 9−12.
• 10. Hutera, B., Stypuła, B., Kmita, A., Bobrowski, A., Drożyński, D., Hajos, M. (2012). Effect of metal oxides nanoparticles on the tensile strength properties of foundry moulding sands with water glass. Int. Foundry Res., (3), 14−18.
• 11. Kmita, A., Hutera, B. (2012). Effect of water glass modification on its viscosity and wettability of quartz grains. Arch. Foundry Eng., 12(3), 59−62.
• 12. Hutera, B., Stypuła, B., Kmita, A., Drożyński, D. (2012). The influence of metal oxide nanoparticles on properties of water glass. Compos. Theory Practice, 12(2), 142−145.
• 13. Hutera, B., Smyksy, K., Lewandowski, J. L., Drożyński, D. (2003). Wybrane aspekty oznaczania zwilżalności osnowy przez materiały wiążące stosowane w masach formierskich. Arch. Technologii Maszyn i Automatyzacji, 23(1), 63−70.
• 14. Wallenhorst, C. (2010). Chemical Background of Inorganic Binder System – Focus on Core Production at the Molecular Level. Giesserei-Rundschau, 57(3−4), 50−52.
• 15. Kukui, D. (1990). Nowe kierunki rozwoju mas ze szkłem wodnym oraz elektrolitycznych metod mokrej regeneracji. Przegląd Odlewnictwa, 40(6), 195−200.
• 16. Hutera, B., Lewandowski, J. L., Para, G. (2001). Wpływ sposobu przygotowania powierzchni kwarcu na wartość kąta zwilżania tego materiału przez składniki ciekłego spoiwa. Arch. Technologii Maszyn i Automatyzacji, 21(nr spec.), 79−86.
• 17. Patent „Sposób otrzymywania mikro- i nanocząstek tlenków metali”. Stypuła, B., Banaś, J., Habdank-Wojewódzki, T., Krawiec, H., Starowicz, M., Polska, 2004, No. P-369 320.
• 18. Starowicz, M. (2013). Anodowe roztwarzanie metali jako metoda otrzymywania nanocząstek metali i tlenków. Kraków: Wydawnictwo AKAPIT.
• 19. Stypuła, B., Kmita, A., Hajos, M. (2014). Morphology and Structure of ZnO Nanoparticles Produced by Electrochemical Method. Mater. Sci., 20(1), 3−9.
• 20. Hutera, B. (2003). Wpływ temperatury na lepkość wybranego spoiwa odlewniczego. Arch. Odlewnictwa, 3(9), 203−208.