[发明专利]3D打印用精密铸造粉末材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种3D打印用精密铸造粉末材料及其制备方法。所述铸造粉末材料按质量份由以下组分组成，包括耐火材料82～94份、助熔剂1～5份、增韧剂1～5份、增塑剂2～4份和分散增强剂2～4份。本发明针对现有技术中工艺繁多、材料使用复杂、综合性能较差、生产效率低、型壳强度较低、制造周期长等问题，提出一种3D打印用精密铸造粉末材料及其制备方法，实现了粉末材料在3D打印精密铸造方向的成功应用，材料由以前材料众多到现在的只需要一种散热性优良的复合型材料，实现铸造智能化、周期短、效率高、规模化生产。所述粉末可以通过3D打印机直接打印出复杂精密铸造的型壳。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种3D打印用精密铸造粉末材料及其制备方法。

背景技术

3D打印技术是一种新型快速成形技术，所应用技术包括3DP喷墨打印技术、SLS选区激光烧结技术、FDM熔融层积成型技术等。其中，利用粉末材料进行打印的3DP技术应用范围非常广泛，其原理大致分为：微滴喷射、粉末颗粒粘结和固化成型三个步骤。目前在成形过程中，粉末颗粒首先与固化剂混合搅拌，然后铺好一层厚度固定的粉末颗粒材料，再通过喷头将粘结剂选择性的喷射在铺好的粉末颗粒层上，重复此操作，一层一层叠加起来，最终实现固化粘结成型。然而现有的三维打印粉末材料主要为陶粒砂、硅砂、热法再生砂、石膏粉等材料，目前材料单一，性能存在很大缺陷很难达到较高的力学性能性能和散热性能。陶瓷型铸造是精密铸造的一种重要方法，已广泛应用于传统工业生产。目前，精密铸造型壳制作主要有三种方式：①失蜡精密铸造：是利用硅酸乙酯的水解液、水玻璃或硅溶胶作为粘结剂，与耐火材料配成浆料后，通过挂浆、撒砂、干燥、固化、去味、脱蜡、焙烧等工艺烧制而成；②消失模精密铸造：是使用硅酸乙酯、水玻璃、硅溶胶作为粘结剂，与耐火材料配成浆料后，通过挂浆、撒砂、干燥硬化、焙烧等工艺烧制而成；③陶瓷型芯铸造：针对目前形状复杂、铸件内腔过于窄小的型壳通过预制型芯来形成铸件型腔。以上方法过程工艺复杂、材料多且综合性能较差、生产场地大、生产效率低、型壳强度较低、制造周期长、自动化程度低、产品散热慢、内部缺陷大、不能大规模生产等诸多缺陷限制了其广泛应用。因此设计和开发一种低收缩率、导热性好、散热快、强度高、综合性能优良的适用于3DP喷墨打印的精密铸造粉末材料，成为本领域中亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中工艺繁多、材料使用复杂、综合性能较差、生产场地大、生产效率低、型壳强度较低、制造周期长、自动化程度低、产品散热慢、内部缺陷大等问题，提出一种3D打印用精密铸造粉末材料及其制备方法，实现了粉末材料在3D打印精密铸造方向的成功应用，材料由以前材料众多到现在的只需要一种散热性优良的复合型材料，实现铸造智能化、周期短、效率高、规模化生产。

为解决上述存在的不足，本发明采用的技术方案为：

一种3D打印用精密铸造粉末材料，所述铸造粉末材料按质量份由以下组分组成，包括耐火材料82～94份、助熔剂1～5份、增韧剂1～5份、增塑剂2～4份和分散增强剂2～4份。

进一步的，所述耐火材料为200～600目的熔融石英、白刚玉、锆英粉以及莫来石中的一种或几种，所述耐火材料的耐火度大于1700℃。

进一步的，所述助熔剂为200～600目的金属氧化物；所述金属氧化物包括氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化钙、氧化锌、氧化锰、三氧化二铁、氧化镍、三氧化二铋、氧化铜、氧化亚铜、氧化钛、氧化铍、氧化钡、三氧化二铝以及氧化铬中的一种或几种。

进一步的，所述增韧剂为500～2000目的碳纤维、纳米二氧化硅、纳米黏土以及玻璃纤维中的一种或几种，所述增韧剂粒子尺寸为1～100nm。

进一步的，所述增塑剂为300～600目的氧化锌粉或硬脂酸锌。

进一步的，所述分散增强剂为300～600目的炭黑、硅微粉、纳米二氧化钛以及纳米二氧化硅中的一种或几种。