一种砂型3D打印用无机粘结剂及其制备方法技术

一种砂型3D打印用无机粘结剂及其制备方法，属于铸造领域，所述无机粘结剂为磷酸盐基的液体3D打印用无机粘结剂，包括以下质量份数的原料：磷酸二氢铝40

【技术实现步骤摘要】
一种砂型3D打印用无机粘结剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于铸造领域，提供一种在铸造砂型砂芯3D打印过程中使用的无机粘结剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]3D打印(Three Dimensional Printing，3DP)实质为一种快速成型技术，是由成型设备以粉末材料累加的方式制成实物模型。与传统制造业的去除材料加工方式不同，3D打印遵循的是加法原则，即实物为层层粉末叠加而成，所以也称“增材”技术。
[0003]目前在铸造领域应用最广泛、效率最高的增材制造技术为砂型喷墨3D打印技术。喷墨3D打印技术对粘接剂材料有着苛刻的要求，既要保证无机粘结剂的流动性、粘度、表面张力、纯净度理化性能指标，又要求无机粘结剂具有较高的强度、良好的抗湿型及溃散性等铸造工艺性能，因此对砂型3D打印用无机粘结剂的研发提出了巨大的挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对无机粘结剂的特点及3D打印砂型砂芯的使用要求，提出了一种砂型3D打印用无机粘结剂及其制备方法，开发出可替代目前有机粘结剂的无机粘结剂。本专利技术所述3D打印无机粘结剂具有低粘度、高纯净度、高强度、高溃散性的特点，适用3D打印的技术要求，能够进行砂型及复杂砂芯的3D打印制造。
[0005]本专利技术技术方案如下：
[0006]一种砂型3D打印用无机粘结剂，其特征在于：所述无机粘结剂为磷酸盐基的液体3D打印用无机粘结剂，包括以下质量份数的原料：磷酸二氢铝40
‑
70份，硅溶胶5
‑
20份，二甲基硅油2
‑
10份，表面活性剂0.1
‑
3份，液态硅胶5
‑
30份，硅烷偶联剂HD
‑
560 0.1
‑
2份。
[0007]作为优选的技术方案：
[0008]本专利技术磷酸酸盐选用磷酸二氢铝，所述磷酸二氢铝密度为1.2
‑
1.4g/cm3，优选为1.3
‑
1.42g/cm3，硅溶胶密度为1.1
‑
1.3g/cm3，优选为1.15
‑
1.2g/cm3，二甲基硅油粘度为500
‑
1000mPa
·
S，优选为600
‑
700mPa
·
S。
[0009]所述表面活性剂为烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、二辛基琥珀酸磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、烷基磷羧酸盐之一种或多种，用以降低无机粘结剂的粘度。
[0010]所述无机粘结剂粘度为：≤30mPa
·
S。
[0011]本专利技术在无机粘结剂中加入改性液体硅胶，大大降低了无机粘结剂的粘度，提高了无机粘结剂砂的强度，将无机粘结剂的加入量降低到2.0％以下(远低于现有加入量2.5％)，从根本上解决了水玻璃基无机粘结剂型砂的粘结强度低、硬化速度慢、以及溃散性差等技术难题。
[0012]本专利技术还提供了所述砂型3D打印用无机粘结剂的制备方法，其特征在于：将液态硅胶加入到三孔瓶中，加入二甲基硅油稀释使粘度达到25mpa
·
s～40mpa
·
s，并再加入表
面活性剂，搅拌均匀后加入磷酸二氢铝，加热到80℃～110℃，保温2小时，降温至30℃以下后加入硅烷偶联剂HD
‑
560，搅拌60min即制得无机粘结剂。
[0013]本专利技术所述无机粘结剂可用于3D打印砂型，具体应用方法为：在3D打印砂芯制备过程中，通过铺砂器将砂铺在打印平台上，控制喷头在所需位置喷洒无机粘结剂，之后利用红外加热的方式，对无机粘结剂进行固化，逐层打印实现3D打印制备无机砂芯，清理浮砂后可直接使用，也可对砂芯进行烘箱加热或微波二次固化，增加无机砂芯的强度后再进行使用。
[0014]表1是本专利技术3D打印无机粘结剂各项性能参数与3D呋喃树脂砂的对比，硅砂为50/100目的大林标准砂。表中型砂强度按照GB/T 2684
‑
2009标准要求的方法测得。
[0015]表1型砂性能参数的对比
[0016][0017]注：残留强度为Φ50mm的圆柱试样，其值为抗压强度值。
[0018]本专利技术所提供的3D打印无机粘结剂具有优良的铸造工艺性能，尤其是发气量明显低于呋喃树脂砂，有利于减少有毒有害气体排放，环保优势明显，适用于3D打印砂型制造。
具体实施方式
[0019]如未特殊说明，本专利技术所述百分比均为质量百分比。
[0020]实施例1
[0021]磷酸酸盐基的液体3D打印用无机粘结剂，包括以下质量份数的原料：磷酸二氢铝40份，硅溶胶5份，二甲基硅油10份，表面活性剂(脂肪酸甘油酯50％、脂肪酸山梨坦50％)0.1份，液态硅胶5份，硅烷偶联剂HD
‑
5600.1份。
[0022]将一定量液态硅胶加入到三孔瓶中加入二甲基硅油稀释使粘度达到30mpa/s，并加入表面活性剂。搅拌均匀，加入一定量的磷酸二氢铝加热到90℃，保温2小时，降温至30℃以下后加入一定量的硅烷偶联剂HD
‑
560，搅拌60min即制得无机粘结剂。
[0023]实施例2
[0024]磷酸酸盐基的液体3D打印用无机粘结剂，包括以下质量份数的原料：磷酸二氢铝70份，硅溶胶20份，二甲基硅油2份，表面活性剂(二辛基琥珀酸磺酸钠20％、十二烷基苯磺酸钠40％、甘胆酸钠40％)3份，液态硅胶30份，硅烷偶联剂HD
‑
560 2份。
[0025]将一定量液态硅胶加入到三孔瓶中加入二甲基硅油稀释使粘度达到30mpa/s，并加入表面活性剂。搅拌均匀，加入一定量的磷酸二氢铝加热到90℃，保温2小时，降温至30℃以下后加入一定量的硅烷偶联剂HD
‑
560，搅拌60min即制得无机粘结剂。
[0026]实施例3
[0027]磷酸酸盐基的液体3D打印用无机粘结剂，包括以下质量份数的原料：磷酸二氢铝50份，硅溶胶10份，二甲基硅油5份，表面活性剂(烷基葡糖苷30％、脂肪酸甘油酯30％、脂肪酸山梨坦40％)2份，液态硅胶20份，硅烷偶联剂HD
‑
560 1份。
[0028]将一定量液态硅胶加入到三孔瓶中加入二甲基硅油稀释使粘度达到30mpa/s，并加入表面活性剂。搅拌均匀，加入一定量的磷酸二氢铝加热到90℃，保温2小时，降温至30℃以下后加入一定量的硅烷偶联剂HD
‑
560，搅拌60min即制得无机粘结剂。
[0029]实施例4
[0030]磷酸酸盐基的液体3D打印用无机粘结剂，包括以下质量份数的原料：磷酸二氢铝60份，硅溶胶15份，二甲基硅油8份，表面活性剂(脂肪酸甘油酯40％、十二烷基苯磺酸钠60％)1.5份，液态硅胶18份，硅烷偶联剂HD
‑
560 1.5份。
[0031]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种砂型3D打印用无机粘结剂，其特征在于：所述无机粘结剂为磷酸盐基的液体3D打印用无机粘结剂，包括以下质量份数的原料：磷酸二氢铝40
‑
70份，硅溶胶5
‑
20份，二甲基硅油2
‑
10份，表面活性剂0.1
‑
3份，液态硅胶5
‑
30份，硅烷偶联剂HD
‑
560 0.1
‑
2份。2.按照权利要求1所述砂型3D打印用无机粘结剂，其特征在于：所述磷酸二氢铝密度为1.2
‑
1.4g/cm3，硅溶胶密度为1.1
‑
1.3g/cm3，二甲基硅油粘度为500
‑
1000mPa
·
S。3.按照权利要求1或2所述砂型3D打印用无机粘结剂，其特征在于：磷酸二氢铝密度为1.3
‑
1.42g/cm3，硅溶胶密度为1.15
‑
1.2g/cm3，二甲基硅油粘度为600
‑
700mPa
·
S。4.按照权利要求1所述砂型3D打印用无机粘结剂，其特征在于：表面活...

【专利技术属性】
技术研发人员：李延海，尹绍奎，刘加军，谭锐，于瑞龙，张海东，高天娇，王鹏伟，李玲，
申请(专利权)人：沈阳铸造研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：