一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，由混合均勻的原砂、有機(jī)粘結(jié)劑、偶聯(lián)劑、固化劑和阻燃劑組成，阻燃劑為硼酸粉末、碳粉和硫鐵礦粉末中的任意兩種的混合物或三種的混合物。本發(fā)明通過(guò)添加復(fù)合阻燃劑，起到了大幅度降低了鎂合金澆注時(shí)表面的燒蝕和形成的孔洞、微孔等缺陷；同時(shí)，覆膜砂中加入的復(fù)合阻燃劑，解決了單一阻燃劑會(huì)大幅降低覆膜砂激光燒結(jié)件初坯強(qiáng)度的難題。本發(fā)明不僅解決了SLS覆膜砂型砂芯鎂合金阻燃的問(wèn)題，而且保證了激光燒結(jié)成形件的初坯強(qiáng)度，可直接應(yīng)用于鎂合金澆注，尤其在鎂合金高溫澆注、及具有內(nèi)腔特別復(fù)雜，砂型砂芯一體化的快速整體精確成形方面表現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性。
【專利說(shuō)明】一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種適用于鎂合金在高溫澆注條件下的激光燒結(jié)用覆膜砂材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地球上的金屬鎂儲(chǔ)存量豐富，且鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，在工程應(yīng)用時(shí)可大大減輕結(jié)構(gòu)件的重量，與其它金屬材料相比，鎂合金具有比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)熱性好、尺寸穩(wěn)定、有良好的減震降噪能力和電磁屏蔽性能等特點(diǎn)，而且容易回收；此外，它還具有良好的鑄造性能和切削加工性能。目前，鎂合金作為典型的輕質(zhì)工程材料已廣泛用于航空航天、國(guó)防軍事、汽車和電子通訊等領(lǐng)域。例如:應(yīng)用于飛機(jī)的框、翼肋、油箱隔板、導(dǎo)彈和副油箱的掛架以及各種支臂、支座、輪轂等受力構(gòu)件和儀表的各類殼體，各型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣、附件機(jī)匣和附件等，及輕型坦克和裝甲車等部分結(jié)構(gòu)件、變速箱體，導(dǎo)彈殼體和尾翼、雷達(dá)定位器的殼體等。進(jìn)一步擴(kuò)大鎂合金在工程領(lǐng)域的應(yīng)用可有效實(shí)現(xiàn)輕量化的目標(biāo)，緩解現(xiàn)在日益嚴(yán)重的能源問(wèn)題，并可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
[0003]鎂合金鑄件幾乎可以采用所有的鑄造方法來(lái)生產(chǎn)，目前鎂合金鑄件生產(chǎn)大都是采用砂型鑄造、金屬型鑄造和壓鑄等來(lái)生產(chǎn)。其中，精密砂型鑄造是實(shí)現(xiàn)大型、復(fù)雜鎂合金鑄件的最簡(jiǎn)單、有效的一種鑄造方法。而對(duì)于砂型鑄造來(lái)說(shuō)，砂型/砂芯的制造是必不可少的。相對(duì)于傳統(tǒng)模壓法制備精密砂型/砂芯，近些年，隨著快速原型制造技術(shù)的出現(xiàn)，其中采用選區(qū)激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering, SLS)技術(shù)制備覆膜砂型/砂芯具有響應(yīng)速度快、砂型砂芯一體化、一致性高及尺寸精確、表面質(zhì)量好等特點(diǎn)，受到了人們的極大關(guān)注。
[0004]然而,鎂是活潑元素,與氧的親和力強(qiáng),在熔煉和澆注過(guò)程中極易氧化和燃燒。在傳統(tǒng)的砂型鑄造時(shí)，為避免鎂合金在砂型中的氧化燃燒及與砂型/砂芯的界面反應(yīng)，常在型砂中添加氟化物，在芯砂中加入硫磺和硼酸。而由于覆膜砂激光燒結(jié)成形中因其“瞬時(shí)燒結(jié)”，樹(shù)脂不完全固化的特點(diǎn)，采用添加硼酸等單一阻燃劑后，對(duì)激光燒結(jié)覆膜砂型的初坯強(qiáng)度會(huì)造成嚴(yán)重負(fù)面影響，尤其是隨著其添加量的增加，導(dǎo)致SLS覆膜砂材料激光燒結(jié)件的初強(qiáng)度大幅下降，致使其激光燒結(jié)成形困難，甚至不能燒結(jié)成形。
目前，國(guó)內(nèi)外SLS覆膜砂鑄型/砂芯的鎂合金澆注大都是僅在砂芯/砂型表面噴涂一至多層阻燃涂料，以起到防止鎂合金燃燒及與砂型/砂芯的界面反應(yīng)的作用。但SLS覆膜砂型/砂芯，其組成材料和粘結(jié)材料中存在大量的有機(jī)物和氧化物等，使得鎂與SLS覆膜砂型/砂芯之間存在高活性反應(yīng)，尤其鎂合金澆注溫度過(guò)高時(shí)，單純的阻燃涂料層難以阻止鎂合金與SLS覆膜砂型/砂芯之間的界面反應(yīng)或局部燃燒，從而造成鑄件表面燒蝕、及形成微孔、孔洞等缺陷，惡化了鎂合金鑄件的表面質(zhì)量和力學(xué)性能。尤其是SLS覆膜砂型/砂芯一體化整體制造，在一些封閉式、近封閉式復(fù)雜內(nèi)腔(例如:一些內(nèi)腔流道復(fù)雜、有立體交叉且間距很小的多通路變截面的細(xì)長(zhǎng)管道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)件)難以進(jìn)行涂料的噴涂，從而大大地限制了鎂合金SLS覆膜砂型鑄造的工程應(yīng)用。在這種條件下，尋找適合于激光燒結(jié)特點(diǎn)的阻燃材料，是阻止鎂合金與砂型-砂芯的界面反應(yīng)及阻燃的簡(jiǎn)便可行和有效的方法，對(duì)解決上述難題有著非常重要的作用。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料，它通過(guò)在激光燒結(jié)用覆膜砂中添加合適的阻燃劑及控制其含量，在不影響或少降低激光燒結(jié)初坯強(qiáng)度等性能的條件下，以滿足澆注鎂合金時(shí)起到有效的阻燃保護(hù)作用。
[0006]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法。
[0007]本發(fā)明的第一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料，特征是:由混合均勻的原砂、有機(jī)粘結(jié)齊?、偶聯(lián)劑、固化劑和阻燃劑組成，其中:
所述原砂為角形系數(shù)≤1.1的球形或極似球形的寶珠砂，原砂的砂粒粒度的最大粒徑不大于250 μ m ；
所述有機(jī)粘結(jié)劑為固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂，粉碎成粒徑為20~60 μ m均勻的酚醛樹(shù)脂粉末，酚醛樹(shù)脂粉末的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.8~2.0% ；
所述偶聯(lián)劑為Y —氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，其加入量占有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的水溶液；
所述固化劑為六亞甲基四胺，其加入量占有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在12~14%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水溶液；
所述阻燃劑為硼酸粉末、碳粉和硫鐵礦粉末中的任意兩種的混合物或三種的混合物，其中:硼酸粉末的粒徑為15~150 μ m，硼酸粉末的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在
0.5wt%~ 1.5wt%;碳粉的粒徑為15~150 μ m，碳粉的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在
0.lwt%~0.5wt% ;硫鐵礦粉末的粒徑為15~150 μ m，硫鐵礦的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在lwt%~5wt%。
[0008]即:阻燃劑為硼酸粉末、碳粉和硫鐵礦粉末中的任意兩種的混合物，其中:
硼酸粉末和碳粉的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按1: (4-10)的比例控制在I~3.5wt% ； 或，碳粉和硫鐵礦粉末的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按1:(5-10)比例控制在I~
5.5wt% ；
或，硼酸粉末和硫鐵礦粉末的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按1:(10-30)比例控制在I~
8wt%0
[0009]或，阻燃添加劑為硼酸粉末、碳粉和硫鐵礦粉末的混合物，硼酸粉末、硫鐵礦粉末和碳粉加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按1:(2-8):(15-25)比例控制在1~8wt%。
[0010]本發(fā)明的第二個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
第一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，具體步驟如下:
A、將硼酸、碳粉和硫鐵礦中的任意兩種或三種分別進(jìn)行研磨、篩分，得到尺寸15~150 u m的兩種或二種粉末；
B、將得到的兩種或三種粉末混合均勻，得到阻燃劑；
C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為20~60μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末；
D、對(duì)原砂進(jìn)行篩分； E、將篩分后的原砂、以及酚醛樹(shù)脂粉末、偶聯(lián)劑、固化劑和阻燃劑采用常規(guī)的熱法覆膜法制得酚醛樹(shù)脂覆膜砂；
F、將酚醛樹(shù)脂覆膜砂進(jìn)行篩分并包裝，得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。
[0011]第二種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，具體步驟如下
A、將硼酸、碳粉和硫鐵礦中的任意兩種或三種分別進(jìn)行研磨、篩分，得到尺寸15?150 u m的兩種或二種粉末；
B、將得到的兩種或三種粉末混合均勻，得到阻燃劑；
C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為20?60μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末；
D、對(duì)原砂進(jìn)行篩分；
E、將篩分后的原砂、以及酚醛樹(shù)脂粉末、偶聯(lián)劑、固化劑先采用常規(guī)的酚醛樹(shù)脂熱法覆膜后獲得酚醛樹(shù)脂覆膜砂，再在已制備的酚醛樹(shù)脂覆膜砂中添加阻燃劑，并按原砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的l-8wt%混合；
F、將酚醛樹(shù)脂覆膜砂進(jìn)行篩分并包裝，得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。
[0012]所述阻燃劑均勻填充在砂粒之間，澆注鎂合金時(shí)能起到阻燃作用。采用上述工藝配制的覆膜砂材料進(jìn)行激光燒結(jié)成形，激光燒結(jié)件的初強(qiáng)度達(dá)到了使用要求，澆注鎂合金時(shí)沒(méi)有燒蝕現(xiàn)象，且成形復(fù)雜精細(xì)砂芯也不用任何輔助結(jié)構(gòu)，未燒結(jié)的激光燒結(jié)砂不結(jié)塊、清理方便；激光燒結(jié)的砂型(芯)具有高的尺寸精度和表面質(zhì)量。激光燒結(jié)覆膜砂中的阻燃材料在鎂合金澆注過(guò)程中起到良好的阻燃作用，保證了鎂合金鑄件的冶金質(zhì)量和表面質(zhì)量。
[0013]本發(fā)明通過(guò)添加復(fù)合阻燃劑，起到了大幅度降低了鎂合金澆注時(shí)表面的燒蝕和形成的孔洞、微孔等缺陷；同時(shí)，覆膜砂中加入的復(fù)合阻燃劑，解決了單一阻燃劑會(huì)大幅降低覆膜砂激光燒結(jié)件初坯強(qiáng)度的難題。很明顯，其中碳粉作為光吸收劑，有利于提高覆膜砂激光燒結(jié)的溫度，而硫鐵礦在激光燒結(jié)過(guò)程中氧化分解放熱反應(yīng)，使得樹(shù)脂的固化率增加；而硼酸在加熱時(shí)容易失水轉(zhuǎn)變?yōu)槠鹚酘BO2，繼續(xù)加熱時(shí)又可轉(zhuǎn)變?yōu)楦吲鹚酘2B4O7，溫度再次升高后則會(huì)失水最終變成硼酐，在鎂合金澆注時(shí)能起到很好的阻止反應(yīng)和燃燒的作用。另夕卜，原砂采用了角形系數(shù)< 1.1的球形或極似球形細(xì)粒度寶珠砂，減少了激光燒結(jié)材料常用的潤(rùn)滑劑和光吸收劑，簡(jiǎn)化了覆膜砂材料的組成，保證了激光燒結(jié)件的初坯強(qiáng)度。
[0014]因此，本發(fā)明不僅解決了 SLS覆膜砂型砂芯鎂合金阻燃的問(wèn)題，而且保證了激光燒結(jié)成形件的初坯強(qiáng)度，可直接應(yīng)用于鎂合金澆注，尤其在鎂合金高溫澆注、及具有內(nèi)腔特別復(fù)雜，砂型砂芯一體化的快速整體精確成形方面表現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
下面列舉以下實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。
[0016]實(shí)施例1:
一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，具體步驟如下:
A、將硼酸、硫鐵礦分別進(jìn)行研磨、篩分，分別得到尺寸75-150μ m顆粒的硼酸粉末、硫鐵礦粉末；
B、將硼酸粉末和硫鐵礦粉末按1:20比例混合均勻，得到復(fù)合阻燃劑；C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為50μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末；
D、對(duì)角形系數(shù)<1.1的球形或極似球形的顆粒寶珠砂進(jìn)行篩分，得到100/200目的寶珠細(xì)砂，主含量≥90% ；
E、采用常規(guī)的熱法覆膜法制備酚醛樹(shù)脂覆膜砂，其中:上述的寶珠細(xì)砂l(fā)OOOg，粒徑為50 μ m的酚醛樹(shù)脂粉末12g (加入量占寶珠砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%)，Y 一氨丙基三乙氧基硅烷0.12g(加入量占酚醛樹(shù)脂粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的水溶液)，六亞甲基四胺1.44g (加入量占酚醛樹(shù)脂粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水溶液)，阻燃劑30 g (加入量占寶珠砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%)，制得酚醛樹(shù)脂覆膜砂；
F、進(jìn)行篩分得到100/200目酚醛樹(shù)脂覆膜砂，包裝后得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。
[0017]實(shí)施例2:
一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，具體步驟如下:
A、將硼酸、硫鐵礦分別進(jìn)行研磨、篩分，得到尺寸35-45μ m顆粒的硼酸粉末和硫鐵礦粉末；
B、將硼酸粉末和硫鐵礦粉末按1:30比例混合均勻，得到復(fù)合阻燃劑；
C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為30μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末；
D、對(duì)原砂進(jìn)行篩分；
E、將篩分后的原砂、以及酚醛樹(shù)脂粉末、偶聯(lián)劑、固化劑先采用常規(guī)的酚醛樹(shù)脂熱法覆膜后獲得酚醛樹(shù)脂覆膜砂，再在已制備的酚醛樹(shù)脂覆膜砂中添加阻燃劑，并按酚醛樹(shù)脂覆膜砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的3.5wt%混合；
F、將酚醛樹(shù)脂覆膜砂進(jìn)行篩分并包裝，得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用覆膜砂材料成品。
[0018]實(shí)施例3:
一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，具體步驟如下:
A、將碳粉、硫鐵礦分別進(jìn)行研磨、篩分，得到尺寸50-100μ m顆粒的碳粉和硫鐵礦粉
末；
B、將碳粉和硫鐵礦粉末按1:10比例混合均勻，得到復(fù)合阻燃劑；
C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為40μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末；
D、對(duì)角形系數(shù)<1.1的球形或極似球形的顆粒寶珠砂進(jìn)行篩分，得到100/200目的寶珠細(xì)砂，主含量≥90% ；
E、采用常規(guī)的熱法覆膜法制備酚醛樹(shù)脂覆膜砂，其中:上述的寶珠細(xì)砂2000g，粒徑為40 μ m的酚醛樹(shù)脂粉末24g (加入量占寶珠砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%)，Y 一氨丙基三乙氧基硅烷0.24g(加入量占酚醛樹(shù)脂粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的水溶液)，六亞甲基四胺2.88g (加入量占酚醛樹(shù)脂粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水溶液)，阻燃劑44g (加入量占寶珠砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.2%)，制得酚醛樹(shù)脂覆膜砂；
F、進(jìn)行篩分得到100/200目酚醛樹(shù)脂覆膜砂，包裝后得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。
[0019]實(shí)施例4:
一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，具體步驟如下:A、碳粉、硫鐵礦分別進(jìn)行研磨、篩分，得到尺寸30-50μ m顆粒的碳粉和硫鐵礦粉末；
B、將碳粉和硫鐵礦粉末按1:5比例混合均勻，得到復(fù)合阻燃劑；
C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為20μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末；
D、對(duì)原砂進(jìn)行篩分；
E、將篩分后的原砂、以及酚醛樹(shù)脂粉末、偶聯(lián)劑、固化劑先采用常規(guī)的酚醛樹(shù)脂熱法覆膜后獲得酚醛樹(shù)脂覆膜砂，再在已制備的酚醛樹(shù)脂覆膜砂中添加阻燃劑，并按酚醛樹(shù)脂覆膜砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.2%混合；
F、將酚醛樹(shù)脂覆膜砂進(jìn)行篩分并包裝，得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。
[0020]實(shí)施例5:
一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，具體步驟如下:
A、將硼酸、碳粉分別進(jìn)行研磨、篩分，分別得到尺寸75-150μ m顆粒的硼酸粉末、碳粉；
B、將硼酸粉末、碳粉按1:4比例混合均勻，得到復(fù)合阻燃劑；
C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為45μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末；
D、對(duì)角形系數(shù)<1.1的球形 或極似球形的顆粒寶珠砂進(jìn)行篩分，得到100/200目的寶珠細(xì)砂，主含量≤90% ； E、采用常規(guī)的熱法覆膜法制備酚醛樹(shù)脂覆膜砂，其中:上述的寶珠細(xì)砂3000g，粒徑為45 μ m的酚醛樹(shù)脂粉末36g (加入量占寶珠砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%)，Y 一氨丙基三乙氧基硅烷0.36g(加入量占酚醛樹(shù)脂粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的水溶液)，六亞甲基四胺4.32g (加入量占酚醛樹(shù)脂粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水溶液)，阻燃劑60g (加入量占寶珠砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%)，制得酚醛樹(shù)脂覆膜砂；
F、進(jìn)行篩分得到100/200目酚醛樹(shù)脂覆膜砂，包裝后得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。
[0021]實(shí)施例6:
一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，具體步驟如下:
A、將硼酸、碳粉分別進(jìn)行研磨、篩分，分別得到尺寸30-45μ m顆粒的硼酸粉末、碳粉；
B、將硼酸粉末、碳粉按1:8比例混合均勻，得到復(fù)合阻燃劑；
C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為55μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末；
D、對(duì)原砂進(jìn)行篩分；
E、將篩分后的原砂、以及酚醛樹(shù)脂粉末、偶聯(lián)劑、固化劑先采用常規(guī)的酚醛樹(shù)脂熱法覆膜后獲得酚醛樹(shù)脂覆膜砂，再在已制備的酚醛樹(shù)脂覆膜砂中添加阻燃劑，并按酚醛樹(shù)脂覆膜砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.2%混合；
F、將酚醛樹(shù)脂覆膜砂進(jìn)行篩分并包裝，得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。
[0022]實(shí)施例7:
一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，具體步驟如下:
A、將硼酸、硫鐵礦和碳粉分別進(jìn)行研磨、篩分，分別得到尺寸30-50μ m顆粒的硼酸末、硫鐵礦末和碳粉；
B、將硼酸末、硫鐵礦末和碳粉按1:5:20比例混合均勻，得到復(fù)合阻燃劑；C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為25μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末；
D、對(duì)角形系數(shù)<1.1的球形或極似球形的顆粒寶珠砂進(jìn)行篩分，得到100/200目的寶珠細(xì)砂，主含量≥90% ；
E、采用常規(guī)的熱法覆膜法制備酚醛樹(shù)脂覆膜砂，其中:上述的寶珠細(xì)砂5000g，粒徑為50 μ m的酚醛樹(shù)脂粉末60g (加入量占寶珠砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%)，Y 一氨丙基三乙氧基硅烷0.6g (加入量占酚醛樹(shù)脂粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，，成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的水溶液)，六亞甲基四胺7.2g (加入量占酚醛樹(shù)脂粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水溶液)，碳粉、硼酸和硫鐵礦混合粉末130g (加入量占寶珠砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.6%)，制得酚醛樹(shù)脂覆膜砂；
F、進(jìn)行篩分得到100/200目酚醛樹(shù)脂覆膜砂，包裝后得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。
[0023] 實(shí)施例8:
一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，具體步驟如下:
A、將硼酸、硫鐵礦和碳粉分別進(jìn)行研磨、篩分，分別得到尺寸20-40μ m顆粒的硼酸末、硫鐵礦末和碳粉；
B、將硼酸末、硫鐵礦末和碳粉按1:8:15比例混合均勻，得到復(fù)合阻燃劑；
C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為50μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末；
D、對(duì)原砂進(jìn)行篩分；
E、將篩分后的原砂、以及酚醛樹(shù)脂粉末、偶聯(lián)劑、固化劑先采用常規(guī)的酚醛樹(shù)脂熱法覆膜后獲得酚醛樹(shù)脂覆膜砂，再在已制備的酚醛樹(shù)脂覆膜砂中添加阻燃劑，并按酚醛樹(shù)脂覆膜砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的5.2%混合；
F、將酚醛樹(shù)脂覆膜砂進(jìn)行篩分并包裝，得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料，其特征在于:由混合均勻的原砂、有機(jī)粘結(jié)劑、偶聯(lián)劑、固化劑和阻燃劑組成，其中: 所述原砂為角形系數(shù)< 1.1的球形或極似球形的寶珠砂，原砂的砂粒粒度的最大粒徑不大于250 μ m ； 所述有機(jī)粘結(jié)劑為固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂，粉碎成粒徑為20~60 μ m均勻的酚醛樹(shù)脂粉末，酚醛樹(shù)脂粉末的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.8~2.0% ； 所述偶聯(lián)劑為Y —氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，其加入量占有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的水溶液； 所述固化劑為六亞甲基四胺，其加入量占有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在12~14%，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光燒結(jié)用覆膜砂材料，其特征在于:所述阻燃劑為硼酸粉末、碳粉和硫鐵礦粉末中的任意兩種的混合物或三種的混合物，其中:硼酸粉末的粒徑為15~150 μ m，硼酸粉末的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.5wt%~1.5wt% ;碳粉的粒徑為15~150 μ m,碳粉的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.lwt%~0.5wt% ;硫鐵礦粉末的粒徑為15~150 μ m，硫鐵礦的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在lwt%~5wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光燒結(jié)用覆膜砂材料，其特征在于:阻燃劑為硼酸粉末、碳粉和硫鐵礦粉末中的任意兩種的混合物，其中: 硼酸粉末和碳粉的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按1: (4-10)的比例控制在I~3.5wt% ；或，碳粉和硫鐵礦粉末的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按1:(5-10)比例控制在I~5.5wt% ；` 或，硼酸粉末和硫鐵礦粉末的加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按1:(10-30)比例控制在I~8wt%0
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光燒結(jié)用覆膜砂材料，其特征在于:阻燃劑為硼酸粉末、碳粉和硫鐵礦粉末的混合物，硼酸粉末、硫鐵礦粉末和碳粉加入量占原砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按1:(2-8):(15-25)比例控制在 I ~8wt%。
5.一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，其特征在于:具體步驟如下: A、將硼酸、碳粉和硫鐵礦中的任意兩種或三種分別進(jìn)行研磨、篩分，得到尺寸15~150 u m的兩種或二種粉末； B、將得到的兩種或三種粉末混合均勻，得到復(fù)合阻燃劑； C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為20~60μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末； D、對(duì)原砂進(jìn)行篩分； E、將篩分后的原砂、以及酚醛樹(shù)脂粉末、偶聯(lián)劑、固化劑和阻燃劑采用常規(guī)的熱法覆膜法制得酚醛樹(shù)脂覆膜砂； F、將酚醛樹(shù)脂覆膜砂進(jìn)行篩分并包裝，得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。
6.一種適用于鎂合金的激光燒結(jié)用覆膜砂材料的制備方法，其特征在于:具體步驟如下: A、將硼酸、碳粉和硫鐵礦中的任意兩種或三種分別進(jìn)行研磨、篩分，得到尺寸15~`150 u m的兩種或二種粉末； B、將得到的兩種或三種粉末混合均勻，得到復(fù)合阻燃劑； C、將固態(tài)熱塑性酚醛樹(shù)脂粉碎成粒徑為20~60μ m、均勻的酚醛樹(shù)脂粉末； D、對(duì)原砂進(jìn)行篩分； E、將篩分后的原砂、以及酚醛樹(shù)脂粉末、偶聯(lián)劑、固化劑先采用常規(guī)的酚醛樹(shù)脂熱法覆膜后獲得酚醛樹(shù)脂覆膜砂，再在已制備的酚醛樹(shù)脂覆膜砂中添加阻燃劑，并按原砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的l-8wt%混合； F、將酚醛樹(shù)脂覆膜砂進(jìn)行篩分并包裝，得到適合于澆注鎂合金的選區(qū)激光燒結(jié)成形用的覆膜砂材料成品。`
【文檔編號(hào)】B22F3/105GK103551492SQ201310562214
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】徐志鋒, 李偲偲, 張永才, 蔡長(zhǎng)春, 熊博文, 余歡 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)