[发明专利]一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料及其织布方法，其由下列重量份的原料配制而成：木节粘土240‑260、膨润土11‑13、中空陶瓷微球20‑30、硅酸镁20‑25、木纹石10‑14、火山凝灰岩12‑18、无水硫酸钙3‑4、羟基磷灰石晶须5‑9、红柱石15‑25、纳米莹石粉10‑15、轻质碳酸钙10‑14、膨胀石墨7‑9、偏铝酸钠6‑8、尖晶石8‑12、辛烯基琥珀酸铝淀粉5‑10、羧甲基纤维素3‑5、聚乙烯亚胺2‑4、水10‑20。本发明的湿型砂具有耐热性好，强度高，透气性好、分散性好，铸件气孔现象少等优点。

发明领域

本发明涉及一种型砂，具体地说是涉及一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料及其制备方法。

背景技术

型砂在3D打印中用来造型的材料。型砂一般由铸造用原砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成。型砂按所用粘结剂不同，可分为粘土砂、水玻璃砂、水泥砂、树脂砂等。以粘土砂、水玻璃砂及树脂砂用的最多。型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30-50%。通常对型砂的要求是：具有较高的强度和热稳定性，以承受各种外力和高温的作用；良好的流动性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒间相互移动的能力；一定的可塑性，即型砂在外力作用下变形，当外力去除后能保持所给予的形状的能力；较好的透气性，即型砂孔隙透过气体的能力；高的溃散性，又称出砂性，即在铸件凝固后型砂是否容易破坏，是否容易从铸件上清除的性能。

湿型铸造方法具有许多优点：无需烘干，可节省烘干设备和燃料，延长砂箱和型砂的使用寿命，改善工人劳动条件，工序简单，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现生产过程的机械化合自动化。因此，湿型铸造在铸钢中得到广泛应用。虽然湿型与干型相比有诸多优点，但其没有经过烘干处理，因此，当高温钢液浇入时，金属与湿型的界面作用反应较为强烈，铸件容易出现一些缺陷。例如：湿型砂的含水量比干型砂高出很多，当与温度高达1500℃的钢液相遇时，水分蒸发，体积骤胀，易使铸钢件产生气孔缺陷；粘土砂的湿态强度比干强度低，在外力作用下容易掉砂，形成铸件砂眼；且浇注系统壁的砂粒在金属液流的冲刷作用下容易脱落，由金属液带入铸件中形成砂眼。由于湿型砂本身存在存在以上缺陷，这就要求开发一种高强度耐高温粘土湿型砂为新型打印材料，使之达到较好的使用效果，从而得到表面质量较高的铸件。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料，其特征在于，以重量份计，由下列重量原料配制而成：木节粘土240-260份、膨润土11-13份、中空陶瓷微球20-30份、硅酸镁20-25份、木纹石10-14份、火山凝灰岩12-18份、无水硫酸钙3-4份、羟基磷灰石晶须5-9份、红柱石15-25份、纳米莹石粉10-15份、轻质碳酸钙10-14份、膨胀石墨7-9份、偏铝酸钠6-8份、尖晶石8-12份、辛烯基琥珀酸铝淀粉5-10份、羧甲基纤维素3-5份、聚乙烯亚胺2-4份、水10-20份。

一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将木纹石、火山凝灰岩、红柱石、尖晶石放入800-900℃煅烧炉中煅烧4-5小时，然后，取出，粉碎成60-80目粉末，然后与木节粘土、膨润土、中空陶瓷微球、硅酸镁一起放入搅拌釜中在200-250r/min的转速下干混8-10min，得到预混料；

（2）将无水硫酸钙、羟基磷灰石晶须、膨胀石墨、偏铝酸钠、辛烯基琥珀酸铝淀粉、羧甲基纤维素、聚乙烯亚胺，倒入球磨机中研磨分散20-30min后，与预混料、纳米莹石粉、轻质碳酸钙等其余原料混合，再加入水湿混10-15min，即得高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料。

本发明的有益效果：