[發明專利]一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810441626.4
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN108530102A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 徐珍
• 申請（專利權）人: 蘇州福德龍水產養殖有限公司
• 主分類號: C04B38/08
• 分類號: C04B38/08;C04B28/16;B33Y70/00
• 代理公司: 北京瑞思知識產權代理事務所(普通合伙) 11341
• 代理人: 張建生

本發明公開了一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料及其織布方法，其由下列重量份的原料配制而成：木節粘土240?260、膨潤土11?13、中空陶瓷微球20?30、硅酸鎂20?25、木紋石10?14、火山凝灰巖12?18、無水硫酸鈣3?4、羥基磷灰石晶須5?9、紅柱石15?25、納米瑩石粉10?15、輕質碳酸鈣10?14、膨脹石墨7?9、偏鋁酸鈉6?8、尖晶石8?12、辛烯基琥珀酸鋁淀粉5?10、羧甲基纖維素3?5、聚乙烯亞胺2?4、水10?20。本發明的濕型砂具有耐熱性好，強度高，透氣性好、分散性好，鑄件氣孔現象少等優點。

發明領域

本發明涉及一種型砂，具體地說是涉及一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料及其制備方法。

背景技術

型砂在3D打印中用來造型的材料。型砂一般由鑄造用原砂、型砂粘結劑和輔加物等造型材料按一定的比例混合而成。型砂按所用粘結劑不同，可分為粘土砂、水玻璃砂、水泥砂、樹脂砂等。以粘土砂、水玻璃砂及樹脂砂用的最多。型砂在鑄造生產中的作用極為重要，因型砂的質量不好而造成的鑄件廢品約占鑄件總廢品的30-50%。通常對型砂的要求是：具有較高的強度和熱穩定性，以承受各種外力和高溫的作用；良好的流動性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒間相互移動的能力；一定的可塑性，即型砂在外力作用下變形，當外力去除后能保持所給予的形狀的能力；較好的透氣性，即型砂孔隙透過氣體的能力；高的潰散性，又稱出砂性，即在鑄件凝固后型砂是否容易破壞，是否容易從鑄件上清除的性能。

濕型鑄造方法具有許多優點：無需烘干，可節省烘干設備和燃料，延長砂箱和型砂的使用壽命，改善工人勞動條件，工序簡單，生產率高，生產周期短，便于組織流水生產，易于實現生產過程的機械化合自動化。因此，濕型鑄造在鑄鋼中得到廣泛應用。雖然濕型與干型相比有諸多優點，但其沒有經過烘干處理，因此，當高溫鋼液澆入時，金屬與濕型的界面作用反應較為強烈，鑄件容易出現一些缺陷。例如：濕型砂的含水量比干型砂高出很多，當與溫度高達1500℃的鋼液相遇時，水分蒸發，體積驟脹，易使鑄鋼件產生氣孔缺陷；粘土砂的濕態強度比干強度低，在外力作用下容易掉砂，形成鑄件砂眼；且澆注系統壁的砂粒在金屬液流的沖刷作用下容易脫落，由金屬液帶入鑄件中形成砂眼。由于濕型砂本身存在存在以上缺陷，這就要求開發一種高強度耐高溫粘土濕型砂為新型打印材料，使之達到較好的使用效果，從而得到表面質量較高的鑄件。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料及其制備方法。

為達到上述目的，本發明所采取的技術方案為：

一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料，其特征在于，以重量份計，由下列重量原料配制而成：木節粘土240-260份、膨潤土11-13份、中空陶瓷微球20-30份、硅酸鎂20-25份、木紋石10-14份、火山凝灰巖12-18份、無水硫酸鈣3-4份、羥基磷灰石晶須5-9份、紅柱石15-25份、納米瑩石粉10-15份、輕質碳酸鈣10-14份、膨脹石墨7-9份、偏鋁酸鈉6-8份、尖晶石8-12份、辛烯基琥珀酸鋁淀粉5-10份、羧甲基纖維素3-5份、聚乙烯亞胺2-4份、水10-20份。

一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將木紋石、火山凝灰巖、紅柱石、尖晶石放入800-900℃煅燒爐中煅燒4-5小時，然后，取出，粉碎成60-80目粉末，然后與木節粘土、膨潤土、中空陶瓷微球、硅酸鎂一起放入攪拌釜中在200-250r/min的轉速下干混8-10min，得到預混料；

（2）將無水硫酸鈣、羥基磷灰石晶須、膨脹石墨、偏鋁酸鈉、辛烯基琥珀酸鋁淀粉、羧甲基纖維素、聚乙烯亞胺，倒入球磨機中研磨分散20-30min后，與預混料、納米瑩石粉、輕質碳酸鈣等其余原料混合，再加入水濕混10-15min，即得高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料。

本發明的有益效果：