一種高強度耐高溫3d打印粘土濕型砂材料及其制備方法
【專利摘要】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。
【專利說明】一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料及其制備方法 發明領域
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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°C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】
[0004] 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。
[0005] 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1〇 _15份、輕質碳酸|丐10-14份、膨脹石墨7-9份、偏錯酸鈉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。
[0006] 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 °C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 拌爸中在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l〇_15min，即得高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料。
[0007] 本發明的有益效果： 本發明通過使用中空陶瓷微球、納米瑩石粉、火山凝灰巖等原料，使型砂具有良好的透 氣性、流動性，同時結合使用輕質碳酸鈣和辛烯基琥珀酸鋁淀粉使型砂具有良好的高溫潰 散性、具有優異的防粘砂能力、能夠適應多種硬化方式，添加的尖晶石、木紋石、紅柱石、羥 基磷灰石晶須等原料，提高了型砂的濕拉強度和耐熱性，使用的羧甲基纖維素、聚乙烯亞胺 研磨分散，增加其可塑性、分散性。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。
【具體實施方式】
[0008] 下面結合具體實施例對本發明所述技術方案作進一步的說明。
[0009] 實施例1: 一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料，以重量份計，由下列重量原料配制而成:木 節粘土240份、膨潤土 11份、中空陶瓷微球20份、硅酸鎂20份、木紋石10份、火山凝灰巖12份、 無水硫酸鈣3份、羥基磷灰石晶須5份、紅柱石15份、納米瑩石粉10份、輕質碳酸鈣10份、膨脹 石墨7份、偏鋁酸鈉6份、尖晶石8份、辛烯基琥珀酸鋁淀粉5份、羧甲基纖維素3份、聚乙烯亞 胺2份、水10份。
[0010] 一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料的制備方法，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 °C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 拌爸中在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l〇_15min，即得高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料。
[0011] 實施例2: 一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料，以重量份計，由下列重量原料配制而成:木 節粘土250份、膨潤土 12份、中空陶瓷微球25份、硅酸鎂22份、木紋石12份、火山凝灰巖16份、 無水硫酸鈣3.5份、羥基磷灰石晶須7份、紅柱石20份、納米瑩石粉12份、輕質碳酸鈣12份、膨 脹石墨8份、偏鋁酸鈉7份、尖晶石10份、辛烯基琥珀酸鋁淀粉8份、羧甲基纖維素4份、聚乙烯 亞胺3份、水15份。
[0012] 制備方法同實施例1。
[0013] 實施例3: 一種高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料，以重量份計，由下列重量原料配制而成:木 節粘土 260份、膨潤土 13份、中空陶瓷微球30份、娃酸鎂25份、木紋石14份、火山凝灰巖18份、 無水硫酸鈣4份、羥基磷灰石晶須9份、紅柱石25份、納米瑩石粉15份、輕質碳酸鈣14份、膨脹 石墨9份、偏鋁酸鈉8份、尖晶石12份、辛烯基琥珀酸鋁淀粉10份、羧甲基纖維素5份、聚乙烯 亞胺4份、水20份。
[0014] 制備方法同實施例1。
[0015] 上述實施例1-3制得的高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料的性能檢測結果如下 表所示：
【主權項】
1. 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|丐10_14份、膨脹石墨7-9份、偏錯酸鈉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。2. 根據權利要求1所述的一種高強度耐高溫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 °C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 拌爸中在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l〇_15min，即得高強度耐高溫3D打印粘土濕型砂材料。
【文檔編號】B22C1/02GK106040961SQ201610385736
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】徐珍
【申請人】蘇州福德龍水產養殖有限公司