CN108530102A - 一种高强度耐高温3d打印粘土湿型砂材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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：
本发明通过使用中空陶瓷微球、纳米莹石粉、火山凝灰岩等原料，使型砂具有良好的透气性、流动性，同时结合使用轻质碳酸钙和辛烯基琥珀酸铝淀粉使型砂具有良好的高温溃散性、具有优异的防粘砂能力、能够适应多种硬化方式，添加的尖晶石、木纹石、红柱石、羟基磷灰石晶须等原料，提高了型砂的湿拉强度和耐热性，使用的羧甲基纤维素、聚乙烯亚胺研磨分散，增加其可塑性、分散性。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。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料，以重量份计，由下列重量原料配制而成：木节粘土240份、膨润土11份、中空陶瓷微球20份、硅酸镁20份、木纹石10份、火山凝灰岩12份、无水硫酸钙3份、羟基磷灰石晶须5份、红柱石15份、纳米莹石粉10份、轻质碳酸钙10份、膨胀石墨7份、偏铝酸钠6份、尖晶石8份、辛烯基琥珀酸铝淀粉5份、羧甲基纤维素3份、聚乙烯亚胺2份、水10份。
一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料的制备方法，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。
实施例2：
一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料，以重量份计，由下列重量原料配制而成：木节粘土250份、膨润土12份、中空陶瓷微球25份、硅酸镁22份、木纹石12份、火山凝灰岩16份、无水硫酸钙3.5份、羟基磷灰石晶须7份、红柱石20份、纳米莹石粉12份、轻质碳酸钙12份、膨胀石墨8份、偏铝酸钠7份、尖晶石10份、辛烯基琥珀酸铝淀粉8份、羧甲基纤维素4份、聚乙烯亚胺3份、水15份。
制备方法同实施例1。
实施例3：
一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料，以重量份计，由下列重量原料配制而成：木节粘土260份、膨润土13份、中空陶瓷微球30份、硅酸镁25份、木纹石14份、火山凝灰岩18份、无水硫酸钙4份、羟基磷灰石晶须9份、红柱石25份、纳米莹石粉15份、轻质碳酸钙14份、膨胀石墨9份、偏铝酸钠8份、尖晶石12份、辛烯基琥珀酸铝淀粉10份、羧甲基纤维素5份、聚乙烯亚胺4份、水20份。
制备方法同实施例1。
上述实施例1-3制得的高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料的性能检测结果如下表所示：
Claims (2)
1.一种高强度耐高温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。
2.一种高强度耐高温3D打印粘土湿型砂材料的制备方法的用途，其特征在于：在提高型砂的湿拉强度和耐热性，增加可塑性、分散性方面的用途。
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