CN108971419A - 一种3d打印砂型用水基浸涂涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及3D打印砂型铸造技术领域,具体是一种3D打印砂型用水基浸涂涂料及其制备方法。由以下重量百分比计的复合耐火骨料50‑75%、复合悬浮剂3‑6%、复合粘结剂0.8‑1.2%、渗透剂0.1‑0.5%、流平剂0.2‑0.6%、DL‑T201防腐剂0.05‑0.2%、助熔剂2‑5%、消泡剂0.1‑0.3%、水25‑38%混合配置而成。本发明还公开了一种3D打印砂型用水基浸涂涂料的制备方法。本发明涂料性能优异,具有优越的涂挂性、适当的渗透性、良好的流平性、高效的悬浮稳定性、合适的涂层厚度及良好的烧结剥离性、超强的抗粘砂性优。与常规涂料相比,本涂料使用过程中,只需浸涂一遍,渗透深度和涂层厚度就能达到要求,烘干后涂层强度非常高,而且使用过程中无流痕、无滴挂、无堆积。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印砂型铸造技术领域,具体是一种3D打印砂型用水基浸涂涂料及其制备方法。
背景技术
为推动中国制造业的发展及转型升级,国家推出了“中国制造2025计划”是通过技术创新与引进高端智能设备,使制造业走上创新型企业的道路。
3D打印技术综合了计算机图形处理、数字化信息控制、机电技术和材料技术等多项高技术优势。目前,3D打印技术具体应用于铸造工艺当中的造型及制芯工部,用来快速制造砂型/芯且省去模具。与传统制芯方式相比,3D打印技术在铸造中的产业化应用,不仅大大缩短了新产品的开发周期和成本,缩短铸造生产流程,为公司开拓新的市场抢占了先机,而且3D打印技术可以将零散的小砂型打印为一个整体,避免了手工制芯、造型中组芯过程造成的累积误差,提高了砂型的尺寸精度,避免了因砂型尺寸不符造成了铸件尺寸超差的缺陷,且节省了部分组芯工序,提高铸件质量,提升生产效率。另外,由于3D打印工艺是采用数字文化传输入3D打印设备的方式,故其设计方案修改灵活、及时,且可以完成手工造型无法完成的复杂型腔结构的打印,降低了生产难度。3D打印技术大幅改善了铸造现场的环境,降低了操作人员的劳动强度。用3D打印机替代了人工制芯、造型,节省了人力成本,同时实现了铸造业的智能生产、绿色生产。3D打印技术在铸造领域的产业化应用,对中国铸造行业的转型升级,铸造工序智能化,以及未来铸造智能工厂的建设将产生变革性的意义。
由于使用砂型3D打印技术制芯所用的砂粒比传统制芯所用砂粒数细,同时3D打印砂型具有整体性结构复杂等特点,因此,施涂方式对铸件质量有很重要的影响。使用刷涂和喷涂效率低,而且有时内部无法施涂;使用流涂会出现涂层厚度不一、渗透深度不够、漏涂和流痕较大的现象,影响铸件的精度和产生粘砂情况。最好的施涂方式就是使用浸涂,不但不会出现上述问题,而且效率较高。浸涂涂料的性能是影响3D打印砂型铸件质量的关键,因此,对3D打印砂使用的浸涂涂料性能要求较高,不但要具有良好的烧结剥离性,抗粘砂性、抗高温金属液浸蚀性及足够的耐火度、化学稳定性和热稳定性,而且要无毒、无污染、无刺激味,具有附着强度高、发气量低、优良的悬浮性、良好的涂刷性、涂挂性、流变性外和高透气性、适合的流变性、涂层强度和润湿性。目前,生产采用的水基浸涂涂料都是进口或合资厂家生产的,涂料的各种性能指标高,施涂后,效果较好,无缺陷,但是价格昂贵。国产涂料也有比较好的,但涂料质量却不稳定,整体质量与国外涂料差距比较大。
发明内容
针对现有技术中的不足之处,本发明旨在提供一种具有优越的涂挂性、适当的渗透性、良好的流变性、高效的悬浮稳定性、合适的涂层厚度及良好的烧结剥离性、超强的抗粘砂性,而且环保、无毒、无污染、高效率的3D打印砂型用水基浸涂涂料及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明的一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,由以下重量百分比计的复合耐火骨料50-75%、复合悬浮剂3-6%、复合粘结剂0.8-1.2%、渗透剂0.1-0.5%、流平剂0.2-0.6%、DL-T201防腐剂0.05-0.2%、助熔剂2-5%、消泡剂0.1-0.3%、水25-38%混合配置而成。
优选的,是由以下重量百分比计的复合耐火骨料60%、复合悬浮剂4.5%、复合粘结剂1%、渗透剂0.3%、流平剂0.4%、DL-T201防腐剂0.1%、助熔剂4%、消泡剂0.2%、水29.5%混合配置而成。
优选的,所述复合耐火骨料是由锆英粉、锂辉石粉、碳化硅粉、镁铝尖晶石粉、镁铬尖晶石粉、铝铬尖晶石粉中的两种或两种以上按照7:1或7:1:0.5的量混合制备而成。
优选的,所述复合悬浮剂是由钠基膨润土、凹凸棒土、聚丙烯酰胺、海藻酸钠中的两种或两种以上按照1:1的比例混合制备而成。
优选的,所述复合粘结剂是由聚乙烯醇、α-淀粉、磷酸盐中的两种或两种以上混合制备而成。
优选的,所述渗透剂为磺化琥珀酸二辛酯钠盐。
优选的,所述流平剂为氟改性的含羟基丙烯酸树脂。
优选的,所述助溶剂是由萤石、氧化铁红制成。
优选的,所述消泡剂为SAF乳液、CSE乳液中的一种或两种。
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料的制备方法,包括以下步骤:
a、复合悬浮剂预处理:在搅拌状态下将膨润土及凹凸棒土、聚丙烯酰胺、海藻酸钠与水进行1:1混合,完全分散均匀,静置12-24小时,制得预处理复合悬浮剂浆;
b、复合粘结剂的预处理:准备4倍聚乙烯醇质量的水置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入聚脂乙烯醇,然后充分搅拌至其完全溶解,并用筛网过滤,且必须现配现用,将2倍α-淀粉质量的水置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入α-淀粉,然后充分搅拌至其完全溶解,并用复筛网过滤,且必须现配现用;
c、向分散釜中加入总水量3/5的水及处理好的复合悬浮剂浆,开启分散釜进行搅拌,调整转速为1200-1500r/min,搅拌5分钟,然后加入预处理好的复合粘结剂,搅拌5分钟,最后依次加入渗透剂、防腐剂、助熔剂、流平剂和消泡剂,搅拌10-15分钟;
d、将分散釜的搅拌速度调至500-600r/min,向分散釜中依次加入粉碎至300-600目的复合耐火骨料,加料完毕后调节转速为1200-1500r/min,分散15-20分钟;
e、最后,用水调波美度,将波美度控制在70-80出料包装。
本发明在复合耐火骨料里面加入了部分的尖晶石,使涂料具有良好的抗侵蚀、冲击能力强,热震稳定性好,耐高温等性能特点;钠基膨润土、凹凸棒土、聚丙烯酰胺、海藻酸钠作为复合悬浮剂,可以根据涂料的悬浮性、粘度及其它性能的需要,调节这几种悬浮剂的比例,都不会影响涂料的使用。在复合粘剂中加入α-淀粉,其对各种耐火材料均有良好的适应性,使涂料具有更好的涂挂性和悬浮性,而且不开裂,不空鼓,不剥落,有独到的烧结性,使涂层壳剥落;涂料保质期更长,而且不发酵,不分层,粘度不下降,不结块。磺化琥珀酸二辛酯钠盐作为渗透剂,无毒性,具有优良的润湿性和很高的渗透力,渗透性快速均匀,而且对水没有要求,能在硬水中稳定存在。氟改性的含羟基丙烯酸树脂作为流平剂,有效的降低了涂料与砂型之间表面张力,使涂料与砂型具有极佳的润湿性,使涂料涂层平整、光滑、均匀;萤石、氧化铁红作为助熔剂,能有效降低涂料的烧结温度,在铁水浇注时能快速的形成陶瓷状的剥离层,增强了涂料抗粘砂性;DL-T201防腐剂具有抗菌力高、时效长等特点,具有极好的杀菌防霉功能,不仅能有效地防止料的变质,还能提高涂料的卫生安全性。本发明涂料性能优异,具有优越的涂挂性、适当的渗透性、良好的流平性、高效的悬浮稳定性、合适的涂层厚度及良好的烧结剥离性、超强的抗粘砂性优。与常规涂料相比,本涂料使用过程中,只需浸涂一遍,渗透深度和涂层厚度就能达到要求,烘干后涂层强度非常高,而且使用过程中无流痕、无滴挂、无堆积。
具体实施方式
实施例1
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,是由以下重量百分比计的复合耐火骨料60%、复合悬浮剂4.5%、复合粘结剂1%、渗透剂0.3%、流平剂0.4%、DL-T201防腐剂0.1%、助熔剂4%、消泡剂0.2%、水29.5%混合配置而成。复合耐火骨料是由锆英粉、锂辉石粉、碳化硅粉、镁铝尖晶石粉、镁铬尖晶石粉、铝铬尖晶石粉中的两种或两种以上按照7:1或7:1:0.5的量混合制备而成。其中,复合悬浮剂是由钠基膨润土、凹凸棒土、聚丙烯酰胺按照1:1的比例混合制备而成。复合粘结剂是由聚乙烯醇、α-淀粉混合制备而成。渗透剂为磺化琥珀酸二辛酯钠盐。流平剂为氟改性的含羟基丙烯酸树脂。助溶剂是由萤石、氧化铁红制成。所述消泡剂为SAF乳液。
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料的制备方法,包括以下步骤:
a、复合悬浮剂预处理:在搅拌状态下将3%份膨润土及3%份凹凸棒土与水进行1:1混合,完全分散均匀后,静置12-24小时,制得预处理复合悬浮剂浆;
b、复合粘结剂的预处理:准备4倍聚乙烯醇质量的水(即2%份的水)置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入0.5%份聚脂乙烯醇,然后充分搅拌至其完全溶解,并用筛网过滤,且必须现配现用,将2倍α-淀粉质量的水(即8%份的水)置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入4%份α-淀粉,然后充分搅拌至其完全溶解,并用复筛网过滤,且必须现配现用;
c、向分散釜中加入总水量3/5的(即29.5%份)水及处理好的4.5%份复合悬浮剂浆,开启分散釜进行搅拌,调整转速为1200-1500r/min,搅拌5分钟,然后加入预处理好的1%份复合粘结剂,搅拌5分钟,最后依次加入0.3%份渗透剂、0.4%份流平剂、0.1%份DL-T201防腐剂、4%份助熔剂、0.2%份消泡剂,搅拌10-15分钟;
d、将分散釜的搅拌速度调至500-600r/min,向分散釜中依次加入粉碎至300-600目的60%份复合耐火骨料,加料完毕后调节转速为1200-1500r/min,分散15-20分钟即得。
实施例2
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,是由以下重量百分比计的复合耐火骨料55%、复合悬浮剂5%、复合粘结剂0.8%、渗透剂0.1%、流平剂0.2%、DL-T201防腐剂0.05%、助熔剂2%、消泡剂0.15%、水36.7%混合配置而成。复合耐火骨料是由锆英粉、锂辉石粉、碳化硅粉、镁铝尖晶石粉、镁铬尖晶石粉、铝铬尖晶石粉中的两种或两种以上按照7:1或7:1:0.5的量混合制备而成。其中,复合悬浮剂是由钠基膨润土、凹凸棒土、聚丙烯酰胺按照1:1的比例混合制备而成。复合粘结剂是由聚乙烯醇、α-淀粉混合制备而成。渗透剂为磺化琥珀酸二辛酯钠盐。流平剂为氟改性的含羟基丙烯酸树脂。助溶剂是由萤石、氧化铁红制成。所述消泡剂为SAF乳液。
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料的制备方法,包括以下步骤:
a、复合悬浮剂预处理:在搅拌状态下将3%份膨润土及3%份凹凸棒土与水进行1:1混合,完全分散均匀后,静置12-24小时,制得预处理复合悬浮剂浆;
b、复合粘结剂的预处理:准备4倍聚乙烯醇质量的水(即2%份的水)置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入0.5%份聚脂乙烯醇,然后充分搅拌至其完全溶解,并用筛网过滤,且必须现配现用,将2倍α-淀粉质量的水(即8%份的水)置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入4%份α-淀粉,然后充分搅拌至其完全溶解,并用复筛网过滤,且必须现配现用;
c、向分散釜中加入总水量3/5的(即36.7%份)水及处理好的5%份复合悬浮剂浆,开启分散釜进行搅拌,调整转速为1200-1500r/min,搅拌5分钟,然后加入预处理好的0.8%份复合粘结剂,搅拌5分钟,最后依次加入0.1%份渗透剂、0.2%份流平剂、0.05%份DL-T201防腐剂、2%份助熔剂、0.15%份消泡剂,搅拌10-15分钟;
d、将分散釜的搅拌速度调至500-600r/min,向分散釜中依次加入粉碎至300-600目的55%份复合耐火骨料,加料完毕后调节转速为1200-1500r/min,分散15-20分钟即得。
实施例3
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,是由以下重量百分比计的复合耐火骨料60%、复合悬浮剂4.5%、复合粘结剂1%、渗透剂0.3%、流平剂0.4%、DL-T201防腐剂0.1%、助熔剂4%、消泡剂0.2%、水29.5%混合配置而成。复合耐火骨料是由锆英粉、锂辉石粉、碳化硅粉、镁铝尖晶石粉、镁铬尖晶石粉、铝铬尖晶石粉中的两种或两种以上按照7:1或7:1:0.5的量混合制备而成。其中,复合悬浮剂是由钠基膨润土、凹凸棒土、聚丙烯酰胺按照1:1的比例混合制备而成。复合粘结剂是由聚乙烯醇、α-淀粉混合制备而成。渗透剂为磺化琥珀酸二辛酯钠盐。流平剂为氟改性的含羟基丙烯酸树脂。助溶剂是由萤石、氧化铁红制成。所述消泡剂为SAF乳液。
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料的制备方法,包括以下步骤:
a、复合悬浮剂预处理:在搅拌状态下将3%份膨润土及3%份凹凸棒土与水进行1:1混合,完全分散均匀后,静置12-24小时,制得预处理复合悬浮剂浆;
b、复合粘结剂的预处理:准备4倍聚乙烯醇质量的水(即2%份的水)置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入0.5%份聚脂乙烯醇,然后充分搅拌至其完全溶解,并用筛网过滤,且必须现配现用,将2倍α-淀粉质量的水(即8%份的水)置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入4%份α-淀粉,然后充分搅拌至其完全溶解,并用复筛网过滤,且必须现配现用;
c、向分散釜中加入总水量3/5的(即29.5%份)水及处理好的4.5%份复合悬浮剂浆,开启分散釜进行搅拌,调整转速为1200-1500r/min,搅拌5分钟,然后加入预处理好的1%份复合粘结剂,搅拌5分钟,最后依次加入0.3%份渗透剂、0.4%份流平剂、0.1%份DL-T201防腐剂、4%份助熔剂、0.2%份消泡剂,搅拌10-15分钟;
d、将分散釜的搅拌速度调至500-600r/min,向分散釜中依次加入粉碎至300-600目的60%份复合耐火骨料,加料完毕后调节转速为1200-1500r/min,分散15-20分钟即得。
实施例4
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,是由以下重量百分比计的复合耐火骨料50%、复合悬浮剂6%、复合粘结剂1%、渗透剂0.2%、流平剂0.6%、DL-T201防腐剂0.2%、助熔剂5%、消泡剂0.3%、水36.7%混合配置而成。复合耐火骨料是由锆英粉、锂辉石粉、碳化硅粉、镁铝尖晶石粉、镁铬尖晶石粉、铝铬尖晶石粉中的两种或两种以上按照7:1或7:1:0.5的量混合制备而成。其中,复合悬浮剂是由钠基膨润土、凹凸棒土、聚丙烯酰胺按照1:1的比例混合制备而成。复合粘结剂是由聚乙烯醇、α-淀粉混合制备而成。渗透剂为磺化琥珀酸二辛酯钠盐。流平剂为氟改性的含羟基丙烯酸树脂。助溶剂是由萤石、氧化铁红制成。所述消泡剂为SAF乳液。
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料的制备方法,包括以下步骤:
a、复合悬浮剂预处理:在搅拌状态下将3%份膨润土及3%份凹凸棒土与水进行1:1混合,完全分散均匀后,静置12-24小时,制得预处理复合悬浮剂浆;
b、复合粘结剂的预处理:准备4倍聚乙烯醇质量的水(即2%份的水)置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入0.5%份聚脂乙烯醇,然后充分搅拌至其完全溶解,并用筛网过滤,且必须现配现用,将2倍α-淀粉质量的水(即8%份的水)置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入4%份α-淀粉,然后充分搅拌至其完全溶解,并用复筛网过滤,且必须现配现用;
c、向分散釜中加入总水量3/5的(即36.7%份)水及处理好的6%份复合悬浮剂浆,开启分散釜进行搅拌,调整转速为1200-1500r/min,搅拌5分钟,然后加入预处理好的1%份复合粘结剂,搅拌5分钟,最后依次加入0.3%份渗透剂、0.6%份流平剂、0.2%份DL-T201防腐剂、5%份助熔剂、0.3%份消泡剂,搅拌10-15分钟;
d、将分散釜的搅拌速度调至500-600r/min,向分散釜中依次加入粉碎至300-600目的50%份复合耐火骨料,加料完毕后调节转速为1200-1500r/min,分散15-20分钟即得。
实施例5
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,是由以下重量百分比计的复合耐火骨料65%、复合悬浮剂4%、复合粘结剂1%、渗透剂0.3%、流平剂0.3%、DL-T201防腐剂0.1%、助熔剂4%、消泡剂0.2%、水25.1%混合配置而成。复合耐火骨料是由锆英粉、锂辉石粉、碳化硅粉、镁铝尖晶石粉、镁铬尖晶石粉、铝铬尖晶石粉中的两种或两种以上按照7:1或7:1:0.5的量混合制备而成。其中,复合悬浮剂是由钠基膨润土、凹凸棒土、聚丙烯酰胺按照1:1的比例混合制备而成。复合粘结剂是由聚乙烯醇、α-淀粉混合制备而成。渗透剂为磺化琥珀酸二辛酯钠盐。流平剂为氟改性的含羟基丙烯酸树脂。助溶剂是由萤石、氧化铁红制成。所述消泡剂为SAF乳液。
一种3D打印砂型用水基浸涂涂料的制备方法,包括以下步骤:
a、复合悬浮剂预处理:在搅拌状态下将3%份膨润土及3%份凹凸棒土与水进行1:1混合,完全分散均匀后,静置12-24小时,制得预处理复合悬浮剂浆;
b、复合粘结剂的预处理:准备4倍聚乙烯醇质量的水(即2%份的水)置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入0.5%份聚脂乙烯醇,然后充分搅拌至其完全溶解,并用筛网过滤,且必须现配现用,将2倍α-淀粉质量的水(即8%份的水)置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入4%份α-淀粉,然后充分搅拌至其完全溶解,并用复筛网过滤,且必须现配现用;
c、向分散釜中加入总水量3/5的(即25.1%份)水及处理好的4%份复合悬浮剂浆,开启分散釜进行搅拌,调整转速为1200-1500r/min,搅拌5分钟,然后加入预处理好的1%份复合粘结剂,搅拌5分钟,最后依次加入0.3%份渗透剂、0.3%份流平剂、0.1%份DL-T201防腐剂、4%份助熔剂、0.2%份消泡剂,搅拌10-15分钟;
d、将分散釜的搅拌速度调至500-600r/min,向分散釜中依次加入粉碎至300-600目的65%份复合耐火骨料,加料完毕后调节转速为1200-1500r/min,分散15-20分钟即得。
Claims (10)
1.一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,其特征在于:由以下重量百分比计的复合耐火骨料50-75%、复合悬浮剂3-6%、复合粘结剂0.8-1.2%、渗透剂0.1-0.5%、流平剂0.2-0.6%、DL-T201防腐剂0.05-0.2%、助熔剂2-5%、消泡剂0.1-0.3%、水25-38%混合配置而成。
2.根据权利要求1所述一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,其特征在于:是由以下重量百分比计的复合耐火骨料60%、复合悬浮剂4.5%、复合粘结剂1%、渗透剂0.3%、流平剂0.4%、DL-T201防腐剂0.1%、助熔剂4%、消泡剂0.2%、水29.5%混合配置而成。
3.根据权利要求1或2所述一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,其特征在于:所述复合耐火骨料是由锆英粉、锂辉石粉、碳化硅粉、镁铝尖晶石粉、镁铬尖晶石粉、铝铬尖晶石粉中的两种或两种以上按照7:1或7:1:0.5的量混合制备而成。
4.根据权利要求1或2所述一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,其特征在于:所述复合悬浮剂是由钠基膨润土、凹凸棒土、聚丙烯酰胺、海藻酸钠中的两种或两种以上按照1:1的比例混合制备而成。
5.根据权利要求1或2所述一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,其特征在于:所述复合粘结剂是由聚乙烯醇、α-淀粉、磷酸盐中的两种或两种以上混合制备而成。
6.根据权利要求1或2所述一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,其特征在于:所述渗透剂为磺化琥珀酸二辛酯钠盐。
7.根据权利要求1或2所述一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,其特征在于:所述流平剂为氟改性的含羟基丙烯酸树脂。
8.根据权利要求1或2所述一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,其特征在于:所述助溶剂是由萤石、氧化铁红制成。
9.根据权利要求1或2所述一种3D打印砂型用水基浸涂涂料,其特征在于:所述消泡剂为SAF乳液、CSE乳液中的一种或两种。
10.一种3D打印砂型用水基浸涂涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a、复合悬浮剂预处理:在搅拌状态下将膨润土及凹凸棒土、聚丙烯酰胺、海藻酸钠与水进行1:1混合,完全分散均匀,静置12-24小时,制得预处理复合悬浮剂浆;
b、复合粘结剂的预处理:准备4倍聚乙烯醇质量的水置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入聚脂乙烯醇,然后充分搅拌至其完全溶解,并用筛网过滤,且必须现配现用,将2倍α-淀粉质量的水置于桶中,在搅拌条件下缓慢加入α-淀粉,然后充分搅拌至其完全溶解,并用复筛网过滤,且必须现配现用;
c、向分散釜中加入总水量3/5的水及处理好的复合悬浮剂浆,开启分散釜进行搅拌,调整转速为1200-1500r/min,搅拌5分钟,然后加入预处理好的复合粘结剂,搅拌5分钟,最后依次加入渗透剂、防腐剂、助熔剂、流平剂和消泡剂,搅拌10-15分钟;
d、将分散釜的搅拌速度调至500-600r/min,向分散釜中依次加入粉碎至300-600目的复合耐火骨料,加料完毕后调节转速为1200-1500r/min,分散15-20分钟;
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