CN113523180B - 一种3d覆膜砂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种3D覆膜砂及制备方法,由包括以下重量份数的原料制备而得:无机再生砂:80份~120份;耐高温辅助剂:5份~10份;乌洛托品溶液:0.1份~0.5份;硬脂酸钙:0.05份~0.10份;及酚醛树脂:1份~3份。其中,所述无机再生砂为铸造废砂采用湿法再生制备而得;所述耐高温辅助剂为颗粒状。本发明采用湿法再生砂为骨料,已经过一次浇铸过程,消除了硅砂的相变膨胀,湿法再生后流动性优异,经过湿法含泥量低,树脂覆膜率高;选取颗粒状耐高温辅助剂添加于3D打印覆膜砂中,可弥散分布于覆膜砂中,保证了3D打印覆膜砂的性能均一,浇注过程中这些耐高温颗粒在砂芯中构建耐高温骨架,有效避免铸件粘砂、砂芯开裂等铸造缺陷。

Description

一种3D覆膜砂及制备方法
技术领域
本发明属于覆膜砂领域,具体涉及一种3D覆膜砂及制备方法。
背景技术
3D打印技术是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘结材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。近些年来3D打印技术逐步应用于铸造用热芯盒砂芯成型,通过对树脂砂的逐层烧结成型获得成品砂芯,相对于传统的热芯盒成型技术,3D打印覆膜砂的砂芯表面致密、强度高,有利于提升铸件品质,尤其是航天、船舶等复杂的精密铸造领域。
当前,3D打印覆膜砂是将硅砂或特种砂等作为骨料,酚醛树脂作为粘结剂,乌洛托品作为固化剂,再添加辅剂制备而成。天然硅砂属于矿产资源,在开采及改性处理过程中需要消耗能源甚至造成环境污染,并且硅砂具有热膨胀量大、流动性差等缺点,易引起铸件出现粘砂、脉纹、变形以及开裂等缺陷,导致铸件与砂芯合格率下降;而特种砂多为人工制备,例如宝珠砂、陶粒砂,制作过程对环境造成污染较大,成本太高,不利于推广。
发明内容
针对现有技术所存在的技术问题,本发明提供了一种3D覆膜砂及制备方法。
具体技术方法如下:
一种3D打印覆膜砂,其不同之处在于,由包括以下重量份数的原料制备而得:
无机再生砂:80份~120份;
耐高温辅助剂:5份~10份;
乌洛托品溶液:0.1份~0.5份;
硬脂酸钙:0.05份~0.10份;
酚醛树脂:1份~3份;
所述无机再生砂为铸造废砂经过湿法再生处理后而得;所述乌洛托品溶液的中乌洛托品浓度为0.2%~0.5%wt;所述耐高温辅助剂的制备原料包括:无机污泥、玻璃粉及碳化硼。
与现有技术相比,本发明采用铸造废砂的再生砂为骨料,其无机再生砂中能提升其耐高温性能硅酸钠在高温下可发生玻璃化烧结,防止铸件出现粘砂,提高铸件合格率;选取由无机污泥、玻璃粉及碳化硼制备的耐高温辅助剂,配方简单合理,浇注过程中耐高温辅助剂在砂芯中构建耐高温骨架,有效避免铸件粘砂、砂芯开裂等铸造缺陷,提高砂芯合格率;采用无机污泥与无机再生砂可实现资源化再利用,进一步降低制造成本。
进一步,所述耐高温辅助剂的粒径为23μm~75μm的圆球形颗粒。
采取上述进一步技术方案的效果为:当高温辅助剂为圆形颗粒时,可以使其弥散在3D覆膜砂中,提高流动性与整个材料的强度,而将粒径控制在23μm~75μm,可以进一步保证其分布的均匀性,提高耐高温性质与流动性。
进一步,无机污泥的含水率为10%wt~20%wt,其固体组分包括:45%wt~60%wt的SiO2、10%wt~20%wt的Al2O3、5%wt的~10%wt的MgO、5%wt~10%wt的Fe2O3、5%wt~10%wt的Cr2O3,3%wt~8%wt的杂质。
进一步,所述耐高温辅助剂由包括以下重量份数的原料制备而得:
无机污泥:6份~9份;
玻璃粉:1份~3份;
碳化硼:0.8份~1.4份。
采取上述进一步技术方案的有益效果为:将耐高温辅助剂控制在此范围时,可以使3D覆膜砂在保证强度的前提下进一步提高其耐高温性质,具体为降低热膨胀率及提高耐高温时间。
进一步,所述耐高温辅助剂由包括以下重量份数的原料制备而得:
无机污泥:8份;
玻璃粉:2份;
碳化硼:1份。
进一步,所述乌洛托品溶液包括乌洛托品及溶剂,所述溶剂为铸造废砂采用湿法再生处理时,分离出的污水经絮凝沉淀处理后的无机废水上清液。
采取上述进一步技术方案的有益效果为:在树脂的固化过程中,采用无机废水上清液配制的乌洛托品溶液可以使得树脂之间的连接桥梁更加紧固,能够有效提升3D打印覆膜砂的强度。
进一步,所述无机污泥为铸造废砂采用湿法再生处理时,分离出的污水经絮凝沉淀处理后得到。
采取上述进一步技术方案的有益效果在于:采用铸造废砂再生后处理后的污泥,可以进一步提高3D覆膜砂的强度。
一种上述3D打印覆膜砂的制备方法,其不同之处在于,包括以下步骤:
步骤S1:将铸造废砂经湿法再生后得到湿法再生砂及污水,再将所述湿法再生砂经过干燥及风选后,得到所述无机再生砂,将污水加入絮凝剂与沉淀剂经过絮凝沉淀处理后,得到无机废水上清液及无机污泥;
步骤S2:将无机污泥、碳化硼及玻璃粉混合后进行造粒,得到所述耐高温辅助剂;
步骤S3:将所述无机再生砂、所述耐高温辅助剂、所述乌托洛品水溶液及硬脂酸钙得到所述3D打印覆膜砂;
步骤S1中,所述絮凝剂包括聚合氯化铝或聚合硫酸铁中的一种或两种,所述沉淀剂为聚丙烯酰胺。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:工艺简单,得到的3D覆膜砂耐高温性能高,强度高,流动性佳,无机再生砂经过再利用,更加经济环保,经过絮凝沉淀处理的无机污泥可以进行再利用制备耐高温辅助剂;选取聚合氯化铝或聚合硫酸铁中的一种或两种作为絮凝剂,选取聚丙烯酰胺作为沉淀剂,后续利用该絮凝剂与沉淀剂处理后的无机污泥作为耐高温辅助剂的原料时,在保证其耐高温性质的同时,增强其网状结构,进一步提高其抗拉强度到达3.0MPa,也确保后续的砂芯合格率在1.5%以下。
进一步,所述步骤S1中,将所述铸造废砂、水及草酸混合后,搅拌水洗,然后进行砂水粗分离,得到湿法再生砂及污水,将污水加入絮凝剂与沉淀剂进行絮凝沉淀处理后,得到所述无机废水上清液及所述无机污泥。
采取上述进一步技术方案的有益效果在于:铸造废砂经过湿法再生,角形系数好,流动性优异,含泥量低。
进一步,所述3D打印覆膜砂的制备方法还包括耐高温辅助剂的制备,将所述湿法再生处理过程中的得到的无机污泥与玻璃粉及碳化硼混合后进行造粒,得到所述耐高温辅助剂。
进一步,所述步骤S2中,将无机污泥,加入玻璃粉与碳化硼混制均匀,进行造粒后进行烧结处理,得到圆形固体颗粒的耐高温辅剂,烧结温度为750℃~850℃,烧结时间50min~70min。
采取上述进一步技术方案的有益效果为:将耐高温辅助的烧结温度控制在750℃~850℃,烧结时间控制在50min~70min时,有利于进一步提高其耐高温性能。
进一步,所述步骤S2中,将无机污泥,加入玻璃粉与碳化硼混制均匀,将混制均匀后的物料投入造粒机,然后用200目与600目的筛网对固体颗粒进行筛分,小于600目的细颗粒重新返回造粒机,大于200目的粗颗粒进入破碎机破碎后重新返回造粒机,造粒后经过再次采用200目与600目的筛网过筛,去除大于200目的颗粒以及小于600目的颗粒,得到23μm~75μm大小的固体颗粒。
采取上述进一步技术方案的有益效果在于:采取上述方法可以得到23μm~75μm大小的固体圆形颗粒。
进一步,所述3D打印覆膜砂的制备方法还包括乌洛托品溶液的制备,将所述湿法再生处理过程中的得到的无机废水上清液加入乌洛托品后,得到所述乌洛托品溶液。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为实施例1中耐高温辅助剂在3D覆砂膜中的弥散图片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明,以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。
以下各实施例,仅用于说明本发明,但不止用来限制本发明的范围。基于本发明中的具体实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下,所获得的其他所有实施例,都属于本发明的保护范围。
在本发明实施例中,若无特殊说明,所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品;在本发明实施例中,若未具体指明,所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
本发明涉及原料说明如下:
铸造废砂:为铸铝缸盖铸造企业的无机铸造废砂,其表面包括改性水玻璃与金属氧化物,内核的主要成分为硅砂,改性水玻璃的主要成分包括30wt%≤硅酸钠≤50wt%,3%wt≤硅酸钾≤5wt%,余量为水及不可避免的杂质;金属氧化物主要包括70%≤硅微粉≤80%,10%≤纳米碳粉≤15%,5%≤三氧化二铬≤10%。
酚醛树脂:型号P1901,聚合速度20~40s,软化点85~95℃。
玻璃粉:购于广东启辰新材料有限公司,型号为GT40低熔点玻璃粉。
湿法再生是利用粘结剂的水溶性,在机械的搅拌和水的擦洗作用下,残留在旧砂颗粒表面的粘结剂溶解、脱落。
实施例1
本发明提供一种3D打印覆膜砂,具体由包括下列重量份数的组分制备而成:
无机再生砂:100份,耐高温辅助剂:6份,浓度为0.3%wt的乌洛托品溶液:0.2份,硬脂酸钙:0.06份,酚醛树脂:2份。
无机再生砂,其组分成分主要为70%wt~80%wt的二氧化硅,10%wt~15%wt的三氧化二铝,0.5%wt~1.0%wt的硅酸钠,余量为不可避免的杂质:包括氧化铁、氧化锆、氧化锌等金属氧化物。
耐高温辅助剂的粒径为23μm~75μm的圆形固体颗粒,由包括以下重量份数的原料制备而得:无机污泥:8份,玻璃粉:2份,碳化硼:1份;其中,无机污泥的含水率为10%wt~20%wt,其固体组分包括:45%wt~60%wt的SiO2、10%wt~20%wt的Al2O3、5%wt的~10%wt的MgO、5%wt~10%wt的Fe2O3、5%wt~10%wt的Cr2O3,3%wt~8%wt的杂质,其中,杂质为氯化铝、氯化铁等物质。
乌洛托品溶液中,溶剂为无机废水上清液,无机废水上清液中含有2%wt~8%wt硅酸钠,余量为水及不可避免的杂质。
本实施例3D打印覆膜砂的制备方法,包括如下具体步骤:
1.取铸造废砂110份,自来水130份,草酸0.02份加入洗砂机中,进行搅拌水洗12min,进行砂水粗分离,得到湿再生砂120份、污水120份;湿再生砂经过烘干、风选去除200目及以下细粉,得到精选无机再生砂;
污水加入0.5wt%~0.8wt%絮凝剂与0.02wt%~0.06wt%沉淀剂进行絮凝沉淀处理,得到无机废水上清液及无机污泥,絮凝剂为含铝量为20wt%的聚合氯化铝,沉淀剂为分子量为1200万的聚丙烯酰胺,絮凝沉淀方法为本领域常规操作。
2.取7份无机废水上清液,其电导率8000us/cm,加入3份乌洛托品,搅拌均匀,得到浓度为0.3%wt的乌托水溶液。
3.取8份无机污泥,加入2份玻璃粉,1份碳化硼混制均匀,将混制均匀后的物料投入圆盘造粒机,圆盘转速16r/min,圆盘与垂直方向夹角45°;分别采用200目筛网与600目筛网对固体颗粒依次进行筛分,小于600目的细颗粒重新返回造粒机,大于200目的粗颗粒进入破碎机破碎后重新返回造粒机;将得到的固体颗粒放入焙烧炉中进行烧结处理,采用200目与600目筛网重复过筛操作,去除大于200目颗粒与小于600目的颗粒,得到23μm~75μm的圆形固体颗粒的耐高温辅剂,烧结温度为800℃,烧结时间60min。
4.取100份无机再生砂加热至150℃后投入覆膜砂混砂机,加入耐高温辅剂6份搅拌6s。
5.加入酚醛树脂2份搅拌20s。
6.加入乌洛托品溶液0.2份搅拌15s。
7.加入硬脂酸钙0.06份搅拌30s,排出冷却。
8.得到成品3D打印用覆膜砂,包装入库。
其工艺流程图如图1所示,3D覆膜砂产品图如图2所示,图2中,其黑色颗粒为耐高温辅助剂,从图2可知,耐高温辅助剂可均匀的分散在3D覆膜砂中。
实施例2
本实施例提供一种3D打印覆膜砂,具体成分与含量大致与实施例1相同,不同的是,乌洛托品溶液中,溶剂为清水。
本实施例的3D打印覆膜砂,其制造方法与实施例1大体相同,不同的是步骤2中,乌托水溶液的溶剂替换成清水。
实施例3
本实施例提供一种3D打印覆膜砂,具体成分与含量大致与实施例1相同,耐高温辅助剂的粒径为23μm~75μm的圆形固体颗粒,由包括以下重量份数的原料制备而得:无机污泥:5份,玻璃粉:2份,碳化硼:1份;
本实施例的3D打印覆膜砂,其制造方法与实施例1大体相同,不同的是步骤3中,取无机污泥:5份,玻璃粉:2份,碳化硼:1份进行耐高温辅助具的制备。
实施例4
本发明提供一种3D打印覆膜砂,其具体成分及配比与实施例1大体相同,不同的是,耐高温辅助剂的粒径小于23μm。
本实施例的3D打印覆膜砂,其制造方法与实施例1大体相同,不同的是,步骤3中,收集第二次过筛小于600目的细粉。
实施例5
本实施例提供一种3D打印覆膜砂,具体成分与含量大致与实施例1相同。
本实施例的3D打印覆膜砂,其制造方法与实施例1大体相同,不同的是步骤3中,耐高温辅助剂的烧结时间为45min。
实施例6
本实施例提供一种3D打印覆膜砂,具体成分与含量大致与实施例1相同。
本实施例的3D打印覆膜砂,其制造方法与实施例1大体相同,不同的是步骤3中,耐高温辅助剂的烧结时间为90min。
对比例1
本对比例提供一种3D打印覆膜砂,其具体制备方法如下:
1.取100份内蒙硅砂加热至130℃~180℃后投入覆膜砂混砂机,加入耐火剂6份搅拌6s。其中,耐火剂包括30wt%陶瓷纤维、20wt%氧化钙、20%氧化铝微粉、20wt%氧化锆以及10wt%碳素。
2.取7份清水,加入3份乌洛托品,搅拌均匀,得到乌托水溶液10份。
3.加入酚醛树脂1~3份搅拌20s。
4.加入乌洛托品溶液0.2份搅拌15s。
5.加入硬脂酸钙0.06份搅拌30s,排出冷却。
6.得到成品3D打印用覆膜砂,包装入库。
对比例2
本对比例提供一种3D打印覆膜砂,其具体成分及配比与实施例1大体相同,将内蒙焙烧砂替代无机再生砂。
对比例3
本对比例提供一种3D打印覆膜砂,其具体成分及配比与实施例1大体相同,不同的是,将耐高温辅助剂进行替换。
其中,替换的耐高温辅助剂包括30wt%陶瓷纤维、20wt%氧化钙、20wt%氧化铝微粉、20wt%氧化锆以及10wt%碳素。
对比例4
本对比例提供一种3D打印覆膜砂,无机再生砂:100份,耐高温辅助剂:6份,浓度为0.3%wt的乌洛托品溶液:0.2份,硬脂酸钙:0.06份,酚醛树脂:2份。
无机再生砂,其组分成分主要为70%wt~80%wt的二氧化硅,10%wt~15%wt的三氧化二铝,0.5%wt~1.0%wt的硅酸钠,余量为不可避免的杂质:包括氧化铁、氧化锆、氧化锌等金属氧化物。
耐高温辅助剂的粒径为23μm~75μm的圆形固体颗粒,由包括以下重量份数的原料制备而得:含水率为10%wt~20%wt的无机污泥:8份,玻璃粉:2份,碳化硼:1份;其中。乌洛托品溶液中,溶剂为无机废水上清液。
本对比例3D打印覆膜砂的制备方法,包括如下具体步骤:
1.取铸造废砂110份,自来水130份,草酸0.02份加入洗砂机中,进行搅拌水洗12min,进行砂水粗分离,得到湿再生砂120份、污水120份;湿再生砂经过烘干、风选去除200目及以下细粉,得到无机再生砂;
污水经过加入购于北京海润天成科技有限公司的PSF硅铁絮凝剂沉淀剂进行絮凝沉淀处理,得到无机废水上清液及含水率为10%wt~20%wt的无机污泥,絮凝沉淀方法为本领域常规操作。
2.取7份无机废水上清液,加入3份乌洛托品,搅拌均匀,得到浓度为0.3%wt的乌托水溶液。
3.取8份无机污泥,加入2份玻璃粉,1份碳化硼混制均匀,将混制均匀后的物料投入圆盘造粒机,圆盘转速16r/min,圆盘与垂直方向夹角45°;分别采用200目筛网与600目筛网对固体颗粒依次进行筛分,小于600目的细颗粒重新返回造粒机,大于200目的粗颗粒进入破碎机破碎后重新返回造粒机;将得到的固体颗粒放入焙烧炉中进行烧结处理,重复过筛操作,得到23μm~75μm的圆形固体颗粒的耐高温辅剂,烧结温度为800℃,烧结时间60min。
4.取100份无机再生砂加热至150℃后投入覆膜砂混砂机,加入耐高温辅剂6份搅拌6s。
5.加入酚醛树脂2份搅拌20s。
6.加入乌洛托品溶液0.2份搅拌15s。
7.加入硬脂酸钙0.06份搅拌30s,排出冷却。
8.得到成品3D打印用覆膜砂,包装入库。
实施例7
本实施例将实施例1~2及对比例1~3的3D打印覆膜砂进行性能检测,检测项目包括:耐高温压力、耐高温时间、冷抗强度、热弯强度及流动性,检测结果如表1所示。
其中,抗拉强度与流动性均参考标准JB/T8583-2008。
耐高温时间的检测方法:将覆膜砂在230℃的模具中保温120s,制得试块为直径为20mm,高度为40mm的圆柱体试块。对试块进行垂直恒温恒压加载,所述恒温恒压加载的温度为1000℃,压力为0.2MPa,记录压溃所需要的时间。
耐高温时间压力的检测方法:将覆膜砂在230℃的模具中保温120s,制得试块为直径为20mm,高度为40mm的圆柱体试块。对试块进行垂直恒温变压加载,所述恒温恒压加载的温度为1000℃,压力从0MPa开始以0.01MPa/min的速率增加,记录压溃所达到的压力。
热膨胀率:将覆膜砂在230℃的模具中保温120s,制得试块为直径为20mm,高度为40mm的圆柱体试块。
对试块水平放置与固定模具中加热至1000℃,根据模具固定端的铁线位移比例计算膨胀率,并观测其砂芯情况与铸件情况。
砂芯表面紧实、无疏松、无裂纹,为合格。铸件表面无粘砂、脉纹,机加工后表面无气孔为合格。
表2 耐高温性能
表3 砂芯及铸件合格率
实施例与对比例1相比,本发明采用无机污泥、玻璃粉及碳化硼材料作为耐高温辅助剂,采用铸造废砂再生砂为骨料,从表3的结果来看,其砂芯不良率在1.8%以下,铸件不良率在7%以下;不仅如此,从表2及表3结果来看,在简化耐高温辅助剂配方的同时,耐高温压力达到0.48MPa以上,耐高温时间达到190s以上,保证了其耐高温性质;同时,其抗拉强度在3.0MPa以上,流动性小于23s,
实施例与对比例2相比,本发明采用铸造废砂再生砂为骨料,从表3结果来看,采用的本发明制造的3D覆膜砂,其砂芯不良率与铸件不良率均有所降低,且耐高温时间达到190s以上。
实施例与对比例3相比,本发明采用无机污泥、玻璃粉及碳化硼材料作为耐高温辅助剂,其砂芯不良率与铸件不良率均有所降低,且配方更加简化。
实施例与对比例4相比,本发明采取聚合氯化铝或聚合硫酸铁中的一种或两种作为絮凝剂,选取聚丙烯酰胺作为沉淀剂,后续利用该絮凝剂与沉淀剂处理后的无机污泥作为耐高温辅助剂的原料时,在保证其耐高温性质的同时,增强其网状结构,进一步提高其抗拉强度到达3.0MPa,也确保后续的砂芯不良率在1.5%以下。
进一步,在乌洛托品溶液的溶剂采用絮凝沉淀处理后的污水时,其耐高温压力、耐高温时间、抗拉强度与热膨胀率均有所提高,尤其在抗拉强度与热膨胀率方面,提高幅度较大。
而耐高温辅助剂的配方为无机污泥:6份~9份;玻璃粉:1份~3份;及碳化硼:0.8份~1.4份时,其耐高温压力、耐高温时间、抗拉强度、热膨胀率及流动性均有所提高,尤其在耐高温压力、耐高温时间方面,提高幅度较大,后续的铸件合格率大幅提高。
与此同时,耐高温辅助剂的粒径也是影响3D覆膜砂性质的关键因素,当粒径为23μm~75μm时,其耐高温时间与耐高温压力的性能大幅提高,后续铸件的合格率也会大幅度提高。
在制备工艺方面,控制耐高温辅助剂的烧结时间会进一步提高铸件合格率与砂芯合格率,当烧结温度为50min~70min时,其耐高温时间、耐高温压力及热膨胀率性能进一步提高,砂芯合格率与铸件合格率也会进一步提高。
在此有必要指出的是,以上实施例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和说明,并不是对本发明的技术方案的进一步的限制,本发明的方法仅为较佳的实施方案,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种3D打印覆膜砂,其特征在于,由包括以下重量份数的原料制备而得:
无机再生砂:100份;
耐高温辅助剂:5份~10份;
乌洛托品溶液:0.1份~0.5份;
硬脂酸钙:0.05份~0.10份;
酚醛树脂:1份~3份;
所述无机再生砂为铸造废砂经过湿法再生处理后而得;所述乌洛托品溶液的中乌洛托品浓度为0.2%~0.5%wt;所述耐高温辅助剂的制备原料包括:无机污泥6份~9份、玻璃粉1份~3份及碳化硼0.8份~1.4份。
2.根据权利要求1所述的3D打印覆膜砂,其特征在于,所述耐高温辅助剂为粒径为20μm~75μm的圆形颗粒。
3.根据权利要求1所述的3D打印覆膜砂,其特征在于,所述乌洛托品溶液包括乌洛托品及溶剂,所述溶剂为铸造废砂采用湿法再生处理时,产生的污水经絮凝沉淀处理后得到的无机废水上清液。
4.根据权利要求1~2任一项所述的3D打印覆膜砂,其特征在于,所述无机污泥是铸造废砂采用湿法再生处理时,产生的污水经絮凝沉淀处理后得到。
5.一种权利要求1~4任一项所述的3D打印覆膜砂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:将铸造废砂经湿法再生后得到湿法再生砂及污水,再将所述湿法再生砂经过干燥及风选后,得到所述无机再生砂,将污水加入絮凝剂与沉淀剂经过絮凝沉淀处理后,得到无机废水上清液及无机污泥;
步骤S2:将无机污泥、碳化硼及玻璃粉混合后进行造粒,得到所述耐高温辅助剂;
步骤S3:将所述无机再生砂、所述耐高温辅助剂、乌洛托品溶液及硬脂酸钙得到所述3D打印覆膜砂;
步骤S1中,所述絮凝剂包括聚合氯化铝或聚合硫酸铁中的一种或两种,所述沉淀剂为聚丙烯酰胺。
6.根据权利要求5所述的3D打印覆膜砂的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,将所述铸造废砂、水及草酸混合后,搅拌水洗,然后进行砂水粗分离,得到湿法再生砂及污水,将污水加入絮凝剂与沉淀剂经过絮凝沉淀处理后,得到所述无机废水上清液及所述无机污泥。
7.根据权利要求5所述的3D打印覆膜砂的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,将无机污泥,加入玻璃粉与碳化硼混制均匀,进行造粒后进行烧结处理,得到圆形固体颗粒的耐高温辅剂,烧结温度为750℃~850℃,烧结时间50min~70min。
8.根据权利要求5所述的3D打印覆膜砂的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,将无机污泥,加入玻璃粉与碳化硼混制均匀,将混制均匀后的物料投入造粒机,然后用200目与600目的筛网对固体颗粒进行筛分,小于600目的细颗粒重新返回造粒机,大于200目的粗颗粒进入破碎机破碎后重新返回造粒机,造粒后经过再次采用200目与600目的筛网过筛,去除大于200目的颗粒以及小于600目的颗粒,得到23μm~75μm大小的固体颗粒。
9.根据权利要求5所述的3D打印覆膜砂的制备方法,其特征在于,所述3D打印覆膜砂的制备方法还包括乌洛托品溶液的制备,将所述湿法再生处理过程中的得到的无机废水上清液加入乌洛托品后,得到所述乌洛托品溶液。
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CN102701758B (zh) * 2012-06-04 2013-12-11 苏州宝明高温陶瓷有限公司 一种连续铸造用铝碳耐火材料
CN105731847B (zh) * 2014-12-10 2018-04-03 辽宁法库陶瓷工程技术研究中心 一种水性耐高温无机粘结剂及其制备方法
CN108380814A (zh) * 2018-05-05 2018-08-10 侯马市富达造型材料有限公司 一种铸造铁型件用的再生覆膜砂及其制备方法
CN108822590B (zh) * 2018-07-17 2020-09-22 常州工程职业技术学院 一种用于钢铁热轧工艺的高温防护涂料及其制备方法
CN109277517B (zh) * 2018-11-28 2020-10-23 合肥仁创铸造材料有限公司 一种铸造用耐高温陶粒覆膜砂及其制备方法
CN110421114B (zh) * 2019-08-08 2021-03-09 柳晶(溧阳)环保科技有限公司 一种耐高温覆膜砂
CN110434278B (zh) * 2019-09-10 2020-12-15 合肥仁创铸造材料有限公司 耐高温、低发气、低膨胀、易溃散的覆膜砂及其制备方法
CN110421113B (zh) * 2019-09-18 2020-11-06 北京仁创砂业铸造材料有限公司 一种由旧砂再生废弃物制备的陶粒砂及由该陶粒砂制备的覆膜砂
CN112275996B (zh) * 2020-10-29 2022-06-24 盐城仁创砂业科技有限公司 一种大型铸钢件用砂的再生方法及由该再生砂制备的耐高温覆膜砂

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