[發(fā)明專利]一種用于3DP打印快速成型覆膜砂制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610807143.2
• 申請(qǐng)日: 2016-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN106391993B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慧芝;楊秋蘋;許崇娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): B22C1/22
• 分類號(hào): B22C1/22;B22C1/02;B33Y70/00;B33Y10/00
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37240
• 代理人: 李茜

本發(fā)明公開了一種用于3DP打印快速成型覆膜砂制備方法，其特征在于，該方法具有以下工藝步驟：（1）將寶珠砂用水清洗后，浸泡在質(zhì)量百分濃度為3~5%的OP?10的水溶液中，室溫放置24h，固液分離，得到預(yù)處理寶珠砂；（2）在攪拌機(jī)中，按質(zhì)量百分比加入，預(yù)處理寶珠砂：78%~86%，有機(jī)硅環(huán)氧樹脂：2%~6%，乙烯基三胺：0.15%~1.0%，三乙基己基磷酸：0.15%~1.0%，開啟攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速在240轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌40min，再加入正丁醇：10%~15%，各組分之和為百分之百，開啟研磨機(jī)轉(zhuǎn)速在240轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌20min，干燥，得到用于3DP打印快速成型覆膜砂。該覆膜砂在三維印刷打印機(jī)上，噴射溶劑正丁醇可直接成型，具有制備工藝簡(jiǎn)單，條件易于控制，生產(chǎn)成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種覆膜砂的制備方法，屬于快速成型的材料領(lǐng)域，特別涉及一種用于3DP打印快速成型覆膜砂制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

三維印刷（3DP）工藝，就是今天的3D打印，是美國(guó)麻省理工學(xué)院Emanual Sachs等人研制的。E.M.Sachs于1989年申請(qǐng)了3DP（Three-Dimensional Printing）專利，該專利是非成形材料微滴噴射成形范疇的核心專利之一。3DP工藝與SLS工藝類似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連接起來的，而是通過噴頭用粘接劑（如硅膠）將零件的截“印刷”在材料粉末上面。用粘接劑粘接的零件強(qiáng)度較低，還須后處理。具體工藝過程如下：上一層粘結(jié)完畢后，成型缸下降一個(gè)距離（等于層厚：0.013～0.1mm）,供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被鋪粉輥推到成型缸，鋪平并被壓實(shí)。噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，按下一建造截面的成形數(shù)據(jù)有選擇地噴射粘結(jié)劑建造層面。鋪粉輥鋪粉時(shí)多余的粉末被集粉裝置收集。如此周而復(fù)始地送粉、鋪粉和噴射粘結(jié)劑，最終完成一個(gè)三維粉體的粘結(jié)。未被噴射粘結(jié)劑的地方為干粉，在成形過程中起支撐作用，且成形結(jié)束后，比較容易去除。但這種成型工藝也有一定的局限性，膠粘劑的用量大，不好控制，膠粘劑容易堵塞噴頭。

3D打印材料是3D打印的物質(zhì)基礎(chǔ)，決定著3D打印的泛用性，也是當(dāng)前制約3D打印發(fā)展的瓶頸。3D打印材料的種類已從最初的高分子材料（ABS、PLA、PC、PVC、光敏樹脂）拓展到金屬（各種合金，應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療等高端領(lǐng)域）、陶瓷（各種無機(jī)非金屬材料）等。根據(jù)成型原理，3D打印用材被限定為粉體狀、絲狀、層片狀、液體狀，它們各自的適應(yīng)不同的3D打印方式。3D打印粉體材料適用三維印刷工藝（3DP）和選擇性激光燒結(jié)（SLS），目前關(guān)于3D打印用粉體材料的制備方法也有相關(guān)報(bào)道，中國(guó)專利201510125390X公開一種3D打印二氧化鋯粉體成型材料的制備方法；中國(guó)專利2015101260246公開了一種3D打印快速成型鋯鋁碳陶瓷粉體材料的制備，由于無機(jī)非金屬材料具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、低密度、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕等優(yōu)異特性，在航空航天、汽車、生物等行業(yè)有廣泛應(yīng)用，其在3D打印領(lǐng)域里的需求量會(huì)迅猛增加，因此，選擇性激光燒結(jié)3D打印無機(jī)非金屬粉體材料實(shí)現(xiàn)商品化具有十分重要意義和廣闊的市場(chǎng)。

寶珠砂又名電熔陶粒，是石英砂的高級(jí)替代品。 石英砂的優(yōu)點(diǎn)是分布廣泛，成本低廉；但其缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯：一是膨脹系數(shù)大，鑄件精度低；二是鑄件表面粘砂嚴(yán)重，清砂困難。究其因，是石英在不同的溫度下會(huì)有多種同質(zhì)異晶體生成，體積變化大；受耐火度 ( 石英砂的耐火度在 1400 -1700 ℃ 之間 ) 的限制，鑄件局部（孔、槽、及熱節(jié)集中的部位）粘砂嚴(yán)重，清理十分困難。上述缺點(diǎn)在大型鑄鋼件的生產(chǎn)中尤為嚴(yán)重。寶珠砂能克服這些缺點(diǎn)，從而大大提高了鑄件的質(zhì)量。寶珠砂是 以優(yōu)質(zhì)鋁釩土為原料，經(jīng) 煅燒、電熔、造粒、分篩等工藝而制成的。