[发明专利]一种用于3D打印砂型芯的水基涂料及其制备工艺

说明书

一种用于3D打印砂型芯用水基涂料及其制备工艺，所述水基涂料由复合耐火骨料，复合悬浮剂‑粘结剂组合物，消泡剂，防腐剂和溶剂材料混合配制而成。复合耐火骨料为锆英粉、白刚玉粉、莫来石粉、铝矾土粉、高岭土粉、滑石粉中的两种或两种以上；复合悬浮剂‑粘结剂组合物由悬浮剂、粘结剂、悬浮助剂、流变助剂混合配置而成；消泡剂为非离子型炔二醇改性表面活性剂；防腐剂为甲基氯异噻唑啉酮衍生物；溶剂为水。本发明所述水基涂料适用于流涂工艺及浸涂工艺，涂料流平性能优异，可显著改善3D砂型芯的表面质量，涂层强度高，悬浮稳定性优异，浇注后脱壳率高，节约能源，保护环境，为传统铸造生产企业向绿色环保生产的转型提供更便捷的方法。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域中的一种水基涂料及其制备方法，具体涉及一种应用于铸钢、铸铁和有色合金的3D打印砂型芯铸造生产的水基涂料及其制备方法。

背景技术

3D打印砂型芯大都是多孔多腔的复杂结构，因其特殊的成型工艺以及较低的砂粒目数，使具有垂直断面的砂型芯表面有明显的阶梯式痕迹，且3D砂型芯的紧实度及强度较传统工艺制备的砂型芯低，因此选择合适的施涂方式及高性能涂料对改善铸件表面质量起到关键作用。由于3D砂型芯结构及表面的独特性，刷涂和喷涂都不能满足其施涂要求，最合适的施涂方式是浸涂和流涂，生产厂家可以根据砂型芯的形状特点，选择浸涂或流涂。浸涂涂料和流涂涂料的性能是影响铸件表面质量的主要因素，因此，与普通砂型芯用水基涂料相比较，3D打印砂型芯用水基涂料的性能要求较高，不但要求其具有优秀的高温性能，如：抗粘砂性、热化学稳定性、高温烧结剥离性、低发气量，还要具有良好的常温性能，如：悬浮性、流平性、触变性、涂挂性、耐磨性、高固含量，并且要无毒、无污染、无刺激性气味。目前，国内生产上使用的水基浸涂涂料和流涂涂料性能不稳定，无法有效满足3D打印砂型芯的高质量要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于3D打印砂型芯的水基涂料及其制备工艺，该发明根据铸钢、铸铁和有色合金的高温浇铸特点、3D打印砂型芯的特点以及流涂和浸涂对涂料性能的要求，合理选用涂料中耐火骨料的种类，选择的悬浮剂、粘结剂、悬浮助剂、流变助剂，经过特殊处理后作为保证涂料性能的核心复合组合，不仅能够使涂料获得良好的悬浮性、流平性、触变性、涂挂性，还能有效减少溶剂含量，降低在施涂过程中因过多溶剂渗入3D打印砂型芯进而导致砂型芯强度下降的风险。

本发明技术方案如下：

一种用于3D打印砂型芯的水基涂料，其特征在于：所述水基涂料的配方组成的重量百分比是：复合耐火骨料70-79％，复合悬浮剂-粘结剂组合物5-10％，消泡剂0.1-0.3％，防腐剂0.2-0.5％和溶剂15.5-23％。

所述复合耐火骨料为锆英粉、白刚玉粉、莫来石粉、铝矾土粉、高岭土粉、滑石粉中的两种或两种以上；所述消泡剂为非离子型炔二醇改性表面活性剂；所述防腐剂为甲基氯异噻唑啉酮衍生物；所述溶剂为水。

所述复合悬浮剂-粘结剂组合物由悬浮剂、粘结剂、悬浮助剂、流变助剂和溶剂组成，其中：悬浮剂为钠基膨润土、锂基膨润土、改性凹凸棒土之一种或多种，粘结剂为聚乙烯醇、改性硅酸盐无机粘结剂、温轮胶、醚化淀粉之一种或多种，悬浮助剂为气相二氧化硅、羟乙基纤维素之一种或多种，流变助剂为木质素磺酸钠；溶剂为水。

所述复合悬浮剂-粘结剂组合物中各组分的是重量百分百比：悬浮剂23-27％；粘结剂32-37％；悬浮助剂1-2％；流变助剂0.8-1.5％；溶剂35-39％。