一种3d打印砂型用水基流涂涂料的制备方法
【技术领域】
[00011本发明涉及3D打印砂型铸造技术领域，尤其是涉及一种3D打印砂型用水基流涂涂 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着技术进步，生产、生活方式的改变，铸造业也必须考虑可持续化发展。未来的 铸造发展，从产品需求上呈现"品种多样性、现结构复杂化、更新换代快"等特点，从铸造生 产上要求优质可靠、高效智能、绿色低碳，从对铸件产品的质量和生产效率上要求越来越 高，把3D打印技术应用到铸造工艺设计中，实现了设计、分析、制造过程的一体化，大大提高 了铸造工艺研发的效率、降低了企业研发成本、提高了铸件质量。3D打印砂型技术与传统铸 造紧密融合，有利于改造和提升传统铸造行业的核心竞争力，同时，巨大的市场容量也将砂 型3D打印技术带入快速发展通道。
[0003]与传统制芯方式相比，3D打印砂型技术无需模具，可制作复杂的砂型/砂芯，尤其 是丰旲具难以成型的型芯。实现复杂砂芯的一体成型，提尚造型精度，打印砂芯尺寸大，精度 高，速度快，成本低，而且自动化控制工作，劳动强度低，噪音、粉尘污染小，剩余原料可回收 再利用。3D打印技术在快速成形铸造型(芯)方面具有广阔的应用前景。
[0004] 但是，由于砂型3D打印技术所用的砂粒比传统制芯所用砂粒目数较细，常规涂料 的渗透性很难满足使用需求；由于3D打印的砂型内腔结构较为复杂，对涂料的流平性要求 较高，使用常规涂料时流痕较大，堆积、滴挂严重，后续处理麻烦，严重影响铸件质量。如果 通过调低涂料的波美度来满足渗透性和流平性，流痕、堆积、滴挂会有所解决，但是涂料的 涂层厚度不够，铸件粘砂严重;如果通过多流几遍解决涂层厚度问题，那么在多次烘干的过 程中对砂型的强度影响较大，有时砂型还会开裂，而且砂型在转运过程中容易损坏。现有技 术中，公开号为CN103878302A的专利文献，公开了一种水基自干/快干砂型铸造涂料及其制 备方法，具体公开了一种水基自干/快干砂型铸造涂料，干燥速度快、少/无污染、使用安全、 制造成本低、烧结剥离率高。目前传统的铸造用涂料还没有解决上述问题的方法。
[0005] 因此，开发3D打印砂型用水基流涂涂料，对于拓宽砂型3D打印技术在铸造生产中 的应用具有较大的现实意义，而且这对提高铸件的质量具有重要意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有优越的流动性、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、超强的抗粘砂性以及环保、无污 染、高效率的3D打印砂型用水基流涂涂料制备方法。
[0007] 为了实现发明目的，本发明通过如下方式实现： 一种3D打印砂型用水基流涂涂料，其特征在于，包括以下组分:锆英粉、白刚玉、高铝细 粉、铬铁矿粉、叶腊石粉、硅线石粉、蓝晶石粉、红柱石粉、锂辉石粉、钠基膨润土、海泡石粉、 聚乙烯醇、聚醋酸乙烯乳液、磷酸盐、硅溶胶、磺化琥珀酸二辛酯钠盐、防腐剂、消泡剂、萤 石、氧化铁红和水。
[0008] 进一步的，所述的3D打印砂型用水基流涂涂料，其特征在于，所述的锆英粉、白刚 玉、高铝细粉、铬铁矿粉、叶腊石粉、硅线石粉、蓝晶石粉、红柱石粉、锂辉石粉中的一种或几 种为耐火填料，所述的钠基膨润土及海泡石粉作为复合悬浮剂，所述的聚乙烯醇、聚醋酸乙 烯乳液、磷酸盐及硅溶胶中的两种或两种以上作为复合粘结剂，所述的磺化琥珀酸二辛酯 钠盐作为渗透剂，所述的萤石、氧化铁红作为助熔剂，采用DY-防腐剂、KST-202消泡剂，水作 为载液。
[0009] 进一步的，所述的3D打印砂型用水基流涂涂料，其特征在于，各个组分的质量百分 比为:耐火骨料55-70%、钠基膨润土 2-3%、海泡石粉1-2%、聚乙烯醇0.4-0.6%、聚醋酸乙烯乳 液0-0.2%、磷酸盐0-0.2%、硅溶胶0-0.2%、磺化琥珀酸二辛酯钠盐0.1-0.3%、DY-防腐剂0. ΙΟ · 2%、 萤石 0 · 3-2 · 0%、氧化铁红 1 · 0-2 · 0%、KST-202 消泡剂 0 · 1-0 · 2% 和水 23-38%。
[0010] 进一步的，所述的3D打印砂型用水基流涂涂料，其特征在于，所述的锆英粉、白刚 玉、高铝细粉、铬铁矿粉、叶腊石粉、硅线石粉、蓝晶石粉、红柱石粉目数均为400-600目。
[0011] 进一步的，所述的3D打印砂型用水基流涂涂料，其特征在于，可以根据涂料的粘度 及悬浮性调节悬浮剂钠基膨润土和海泡石粉比例，钠基膨润土:海泡石的比例控制在3:1-1:1〇
[0012] 同时，本发明提供了一种3D打印砂型用水基流涂涂料的制备方法，其特征在于，包 括以下步骤： (1) 钠基膨润土及海泡石粉预处理:在搅拌下将膨润土及海泡石与水进行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； (2) 聚乙烯醇的预处理:称4倍聚乙烯醇质量的水倒入桶中，搅拌条件下缓慢加入聚乙 烯醇，然后充分搅拌至其完全溶解，并用筛网过滤要现配现用； (3) 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，开启搅拌，调节转速为 1200-1500r/min，然后加入粘结剂、渗透剂、防腐剂、助熔剂和消泡剂，最后加入预处理好的 聚乙烯醇溶液，搅拌10-15分钟； (4) 将搅拌速度调至500-600r/min，向分散爸中依次耐火骨料，加料完毕后调节转速为 1200-1500r/min，分散 15-20 分钟； (5) 用水调波美度，将波美度控制在70-80°Β?，出料包装。
[0013] 本发明的有益效果如下： (1) 所选材料均为无毒材料，环保、无污染，安全系数高，改善了现场使用的环境； (2) 本涂料具有优越的流动性、适当的渗透性、良好的流平性、高效的悬浮稳定性、合适 的涂层厚度及超强的抗粘砂性； (3) 与常规涂料相比，本涂料使用过程中，只需流一遍就能解决渗透深度和涂层厚度的 问题，而且无流痕、无滴挂、无堆积； (4) 本发明提供的涂料具有高耐火度、低烧结温度的特点，适应不同壁厚、不同浇注温 度、大小不一的各类铸铁件； (5) 本流涂涂料颜色为浅红色，容易识别，可避免漏涂。铸件落砂时，呈陶瓷态的涂料自 动剥落或轻轻敲击后剥落，不产生粉尘，消除了常规粉涂料对生产环境的污染，改善了铸造 作业环境。
【具体实施方式】
[0014] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有优越的流动性、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、超强的抗粘砂性以及环保、无污 染、高效率的3D打印砂型用水基流涂涂料制备方法。
[0015] 为了实现发明目的，本发明通过如下方式实现： 本发明提供了一种独特的环保、无污染、高效率的3D打印砂型用水基流涂涂料，生产原 料为:锆英粉、白刚玉、高铝细粉、铬铁矿粉、叶腊石粉、硅线石粉、蓝晶石粉、红柱石粉、锂辉 石粉、钠基膨润土、海泡石粉、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯乳液、磷酸盐、硅溶胶、磺化琥珀酸二辛 酯钠盐、DY-防腐剂、KST-202消泡剂、萤石、氧化铁红和水。其中，以锆英粉、白刚玉、高铝细 粉、铬铁矿粉、叶腊石粉、硅线石粉、蓝晶石粉、红柱石粉、锂辉石粉中的一种或几种为耐火 填料;钠基膨润土及海泡石粉作为复合悬浮剂，可以根据涂料的悬浮性、粘度及其它性能的 需要，调节二者比例，都不会影响涂料的使用;聚乙烯醇、聚醋酸乙烯乳液、磷酸盐及硅溶胶 中的两种或两种以上作为复合粘结剂，其对各种耐火材料均有良好的适应性，用其配制的 涂料不仅常温强度和高温强度均高，抗裂性好，而且具有良好的悬浮性和流平性等工艺性 能;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;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； 采用DY-防腐剂、KST-202消泡剂;水作为载液。并且，各个组分的比例（质量百分比）为耐火 骨料55-70%、钠基膨润土2-3%、海泡石粉1-2%、聚乙烯醇0.4-0.6%、聚醋酸乙烯乳液0-0.2%、 磷酸盐0-0.2%、硅溶胶0-0.2%、磺化琥珀酸二辛酯钠盐0.1-0.3%、DY-防腐剂0.1-0.2%、萤石 0.3-2.0%、氧化铁红1.0-2.0%、KST-202消泡剂0.1-0.2%、水23-38%;锆英粉、白刚玉、高铝细 粉、铬铁矿粉、叶腊石粉、硅线石粉、蓝晶石粉、红柱石粉目数均为400-600目；可以根据涂料 的粘度及悬浮性调节悬浮剂钠基膨润土和海泡石粉比例，钠基膨润土:海泡石的比例控制 在3:1-1:1 〇
[0016]本发明所述的独特的环保、无污染、高效率的3D打印砂型用水基流涂涂料的生产 工艺，包括如下步骤： a. 钠基膨润土及海泡石粉预处理:在搅拌下将膨润土及海泡石与水进行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. 聚乙烯醇的预处理:称4倍聚乙烯醇质量的水于桶中，搅拌条件下缓慢加入PVA，然后 充分搅拌至其完全溶解，并用筛网过滤要现配现用； 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，开启搅拌，调节转速为 1200-15