本发明涉及过滤器型芯，特别是涉及一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯及其3d打印方法。
背景技术：
1、在金属铸造生产中，高温金属溶液中的夹杂物不仅会严重降低金属铸件的力学性能，也会影响金属铸件的加工性能和外观成型。因此，设法减少高温金属溶液中的各种夹杂物，是获得高质量铸件的重要措施。随着人们对金属铸件性能要求逐渐提高，采用陶瓷过滤技术可有效净化高温合金，满足人们的需要。
2、目前在浇铸领域应用最多的是蜂窝陶瓷过滤器和泡沫陶瓷过滤器，而泡沫陶瓷具有通孔率达75-90％的三维网状骨架结构，可通过滤饼效应、吸附效应及整流浮渣作用有效滤除金属熔体中的大块夹渣及微米级细小夹杂物。但泡沫陶瓷一次性消耗品的属性对环保节能、不可再生矿物资源保护造成沉重负担；鉴于此，利用富含al/si的玻璃，粉煤灰等城建为主要原材烧成绿色低成本氧化铝基系列莫来石(3al2o3·2sio2)具有广阔的应用前景。
3、然而，莫来石泡沫陶瓷受有机泡沫浸渍、发泡等制备工艺特点的影响，形状与孔群特征调控困难，以致过滤精度与效率难以兼得，3d打印技术的出现展现了对复杂三维多孔结构陶瓷件形状与力学性能极强的调控性能，因此，以富al/si固废粉为主体设计的莫来石前驱体体系，通过多材料3d打印技术设计加强项位置布局调控过滤器孔群特征望解决莫来石泡沫陶瓷形性调控难、力学性能偏低、矿产资源消耗大等问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供基于固废材料体系的多材料过滤器型芯及其3d打印方法，促进了资源综合利用，提升了滤网的耐用性和稳定性，降低了滤网内外表面粗糙度，提高了表面质量与成型精度，加快过滤流速，提高过滤效率。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯，包括若干个组合到一起的单层滤块，单层滤块包括基体和设置在基体上的加强肋，其中基体的材质为基体莫来石陶瓷，基体莫来石陶瓷以含al/si元素的固废物为主要材料，加强肋的材质为加强项陶瓷，加强项陶瓷包括氧化锆、氧化铝。
3、优选的，含al/si元素的固废物包括粉煤灰和城建玻璃废渣。
4、优选的，基体莫来石陶瓷与烧结助剂和光敏树脂混合制成用于打印基体的基体莫来石陶瓷浆料；加强项陶瓷与烧结助剂和光敏树脂混合制成用于打印加强肋的加强项陶瓷浆料
5、更优选的，基体莫来石陶瓷浆料中粉煤灰和城建玻璃废渣占基体莫来石陶瓷的20～70wt％，烧结助剂的用量占粉煤灰城建玻璃废渣用量的3～15wt％，光敏树脂的用量占基体莫来石陶瓷的40～60wt％。
6、更优选的，加强项陶瓷浆料中氧化锆和氧化铝占加强项陶瓷的20～70wt％，烧结助剂的用量占氧化锆和氧化铝用量的3～15wt％，光敏树脂的用量占增强相陶瓷的30～60wt％。
7、优选的，光敏树脂包括改性硅氧烷树脂、光引发剂和分散剂，烧结助剂为alf3。
8、更优选的，光引发剂为光引发剂651。
9、更优选的，分散剂为byk101、byk102、byk103、byk106、byk107、byk108、byk110、byk111中的一种。
10、更优选的，改性硅氧烷类树脂为kh570、kh550、kh560中的一种。
11、更优选的，光敏树脂中分散剂的用量占光敏树脂用量的0.5-3wt％，光引发剂的用量占光敏树脂用量的0.005-5wt％。
12、优选的，单层滤块的基体和加强肋相间排布形成编织结构或晶格结构，单层滤块上还设有若干个均匀分布的过滤孔。
13、一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯的3d打印方法，包括以下步骤：
14、s1根据选择浇铸金属液单位面积过滤能力，利用三维软件设计出网格状单层滤块的基体，设计内容包括单层滤块中过滤孔的尺寸、过滤孔的分布；
15、s2在单层滤块的基体上设计加强肋；
16、s3制备基体莫来石陶瓷浆料；
17、s4制备加强项陶瓷浆料；
18、s5将基体莫来石陶瓷浆料与加强项浆料放入光固化多喷头打印机备用，按照步骤s1设计好的路径进行打印，制备陶瓷坯体；
19、s6在800-1050℃条件下快速脱脂，将陶瓷坯体中的树脂热解除去；继续升温至1350℃保温，合成莫来石晶体；随后升温至1550℃，合成多材料过滤器型芯。
20、优选的，s3中基体莫来石陶瓷浆料的制备为：选取粉煤灰和城建玻璃废渣，将其粉碎成粉体，检测其al/si元素比例，按照莫来石晶体合成条件，添加al、si元素调节剂和烧结助剂；最后再与光敏树脂混合，制得基体莫来石陶瓷浆料备用。
21、优选的，s3中基体莫来石陶瓷浆料的制备中，粉煤灰为脱硅粉煤灰，脱硅粉煤灰为将粉煤灰煅烧除碳后，通过球磨增加表面活性，然后加入氢氧化钠预处理，最后洗涤、干燥得到的。
22、更优选的，al、si元素的质量比为2.55:1。
23、更优选的，煅烧除碳为在600～900℃下煅烧2～6小时，球磨时间为30～60分钟。
24、更优选的，氢氧化钠的浓度为20～35wt％，预处理为在100～120℃下处理80～120分钟。
25、更优选的，洗涤为使用去离子水洗涤5～10次，洗涤至ph值呈中性，干燥为在100～120℃温度下干燥12～24小时。
26、优选的，s4中加强项陶瓷浆料的制备为：选取氧化锆、氧化铝粉体混合均匀，然后加入烧结助剂后与光敏树脂混合，制得加强项陶瓷浆料备用。
27、本发明的有益效果：
28、本发明通过引入氧化锆和氧化铝等作为增韧相，可增强莫来石陶瓷滤网的强度，提升了滤网的耐用性和稳定性。由于强度的提高，过滤效果得到显著增强，从而进一步提升了精密铸造过程的质量水平。
29、本发明利用固废材料制备基体莫来石陶瓷，将粉煤灰转化为莫来石陶瓷滤芯符合可持续发展的理念，促进了资源综合利用，并且3d打印技术可以根据具体需求灵活定制陶瓷滤芯的形状和结构，是一种环保、高效、灵活的制造方案。
30、本发明通过3d打印技术制作滤网，降低了滤网内外表面粗糙度，提高了表面质量与成型精度，加快过滤流速，提高过滤效率。
31、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯，其特征在于：包括若干个组合到一起的单层滤块，单层滤块包括基体和设置在基体上的加强肋，其中基体的材质为基体莫来石陶瓷，基体莫来石陶瓷以含al/si元素的固废物为主要材料，加强肋的材质为加强项陶瓷，加强项陶瓷包括氧化锆、氧化铝。
2.根据权利要求1所述的一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯，其特征在于：含al/si元素的固废物包括粉煤灰和城建玻璃废渣。
3.根据权利要求2所述的一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯，其特征在于：基体莫来石陶瓷与烧结助剂和光敏树脂混合制成用于打印基体的基体莫来石陶瓷浆料；加强项陶瓷与烧结助剂和光敏树脂混合制成用于打印加强肋的加强项陶瓷浆料。
4.根据权利要求3所述的一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯，其特征在于：光敏树脂包括改性硅氧烷树脂、光引发剂和分散剂，烧结助剂为alf3。
5.根据权利要求4所述的一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯，其特征在于：单层滤块的基体和加强肋相间排布形成编织结构或晶格结构，单层滤块上还设有若干个均匀分布的过滤孔。
6.如权利要求5所述的一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯的3d打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯的3d打印方法，其特征在于，s3中基体莫来石陶瓷浆料的制备为：选取粉煤灰和城建玻璃废渣，将其粉碎成粉体，检测其al/si元素比例，按照莫来石晶体合成条件，添加al、si元素调节剂和烧结助剂；最后再与光敏树脂混合，制得基体莫来石陶瓷浆料备用，基体莫来石陶瓷的固含量为50-70wt％。
8.根据权利要求7所述的一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯的3d打印方法，其特征在于，s3中基体莫来石陶瓷浆料的制备中，粉煤灰为脱硅粉煤灰，脱硅粉煤灰为将粉煤灰煅烧除碳后，通过球磨增加表面活性，然后加入氢氧化钠溶液预处理，最后洗涤、干燥得到的。
9.根据权利要求7所述的一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯的3d打印方法，其特征在于，s3中莫来石晶体合成条件为al与si的质量比为2.55:1，元素调节剂为氧化铝粉。
10.根据权利要求6所述的一种基于固废材料体系的多材料过滤器型芯的3d打印方法，其特征在于，s4中加强项陶瓷浆料的制备为：选取氧化锆、氧化铝粉体混合均匀，然后加入烧结助剂后与光敏树脂混合，制得加强项陶瓷浆料备用。
