Fosfátové formovací hmoty

Stávají se v současnosti univerzálními hmotami. Původně byly určeny jen pro lití vysokotavitelných slitin obecných kovů, jsou však použitelné i pro zlaté a stříbropalladiové slitiny (viz sádrové formovací hmoty). Jejich použití zabrání škodám, ohrožujícím odlitek v přehřáté a rozkládající se formě se sádrovým pojivem.

Složení a výroba

Ostřivem zůstává nejčastěji krystobalit, popř. ve směsi s křemenem. Nejčastěji používané fosfátové formovací hmoty patří do tzv. jednofázových preparátů, které v prášku obsahují jako pojivo kovové oxidy a fosfáty. Může to být např. práškovitá směs oxidu hořečnatého (MgO) s kyselým fosforečnanem amonným a oxidem křemičitým SiO2 jako ostřivem.

K přípravě směsi se použije voda, směs tuhne během 5-8 minut. Při tuhnutí reaguje oxid hořečnatý s fosforečnanem amonným a vzniklý fosforečnan hořečnatoamonný zrnka ostřiva pevně stmelí. Reakce pokračuje při zahřívání formy: nejprve do 270 °C ztrácí pojivo vodu a při teplotě nad 300 °C se uvolňuje čpavek. Pojivo se změní na pyrofosforečnan hořečnatý, který je dostatečně pevný i po vypálení (okolo 10 MPa). Popsaná reakce platí jen pro jednu skupinu fosfátových hmot. Složení jiných druhů pojiva přesně neznáme.

V prášku pojiva je obvykle více fosforečnanu amonného, než je třeba k reakci při tuhnutí. Zbytek reaguje při vyšších teplotách s ostřivem, a tak dochází k reakci mezi vznikajícím oxidem fosforečným P2O5 a oxidem křemičitým SiO2. Vzniklý silikofosfát přispívá ke zvýšení pevnosti formy při vysokých teplotách.
Výroba je v základě podobná jako u předcházejících sádrových hmot. Jemně práškovaná hmota se plní do obalů, které ji ochrání před vzdušnou vlhkostí, např. různých kontejnerů nebo sáčků s jednotlivými dávkami.

Vlastnosti a použití

Vznik fosforečnanu hořečnatoamonného je při tuhnutí provázen značnou expanzí, dosahující 0,5- 0,7 %. Při zahřívání se opět uplatňuje expanze křemičitého ostřiva (okolo 1,0 %), takže celková expanze fosfátové formovací hmoty je asi 1,5 %. Fosfátové pojivo, na rozdíl od sádry, při zahřátí na vysokou teplotu nekontrahuje.

Pevnost v tlaku postačí k tomu, aby velká forma potřebná k odlévání např. chrómkobaltových konstrukcí odolala silám a tlaku při lití.

Všechny vlastnosti formovací hmoty jsou ale zcela závislé na dodržení mísicího poměru V/P. K usnadnění přípravy přidávají výrobci obvykle odměrky nebo balí prášek v jednotlivých dávkách. Směs je u některých preparátů zpočátku velice hustá, ale během míchání zkapalní (tixotropie) a lze s ní snadno manipulovat jak při dublování, tak při vlastním zatmelení.

Formy se vypalují na teploty do 900 °C. Křivka teplotní expanze probíhá nelineárně a dochází ke dvěma skokům – kristobalitovému (200-300 °C) a křemenovému (600 °C), proto se musí opatrně zahřívat, aby nedošlo k popraskání formy při prudkém zvýšení teploty. Kontrakční křivka při ochlazení probíhá jinak a při opakovaném zahřátí vychladlé formy je její průběh opět jiný, obvykle neznámý, stejně jako dosažené hodnoty expanze. Navíc při druhém ohřevu forma praská, a proto není opakované zahřívání vhodné.

Fosfátové formovací hmoty jsou velice tvrdé a vybavení odlitku někdy ulehčuje grafit, přidávaný pro redukční účin. Hmoty s ním však nelze použít pro odlévání stříbrných a palladiových slitin.

Formovací hmoty jsou značně náchylné k pohlcování vzdušné vlhkosti, a proto je zvláště nutné neprodyšně uzavírat načatá balení. Zvlhnutím prášku se zvyšuje mísicí poměr, mění se doba tuhnutí, výrazně se snižuje tepelná expanze a hlavně klesá pevnost až na polovinu. Formy mají navíc tendenci praskat.

Fosfátové formovací hmoty jsou univerzálně použitelné pro odlévání všech druhů protetických slitin. Dají se použít pro vysokotavitelné zlaté slitiny pro metalokeramiku, vysokotavitelné slitiny obecných kovů pro odlévání konstrukcí snímatelných protéz, slitiny obecných kovů pro metalokeramiku, stříbrné a palladiové slitiny. Při odlévání konstrukcí snímatelných protéz z chromkobaltů se fosfátové formovací hmoty používají k přípravě licího modelu pomocí dublovací techniky. Licí model je třeba před modelací při nízké teplotě vysušit a jeho povrch zpevnit impregnací voskovým roztokem.

U všech fosfátových hmot lze použitím speciální mísicí tekutiny řídit celkovou expanzi tak, aby kompenzovala kontrakci konkrétní slitiny. Koncentrovaná mísicí tekutina (zpravidla křemičitý sol) se ředí destilovanou nebo demineralizovanou vodou.

Koncentrace mísicí tekutiny Expanze při tuhnutí Expanze teplotní
25 % 0,35 0,95
50 % 0,55 1,15
75 % 0,65 1,25
100 % 0,75 1,35

Tabulka uvádí možnosti řízení expanze fosfátových hmot použitím mísicí tekutiny s křemičitým solem.