1.本发明涉及3d打印技术领域，具体涉及一种3d打印砂型用阻燃剂及其制备和使用方法。
背景技术：
2.在铸造行业中，使用砂型生产的铸件占铸件生产总量的80％以上，传统方法生产的铸件普遍耗时耗力，精度不高，并且在生产过程中能耗高、效率低。3d打印技术及其相关产业应运而生并蓬勃发展，在铸造领域应用最广泛的是利用粉末材料进行打印的3dp技术，生产过程大致分为微滴喷射、粉末颗粒粘结和固化成型三个步骤；重复一层层铺砂并粘结，最终实现整体砂型/芯的固化粘结成型。
3.在砂型3d打印的成形过程中，使用的粘结剂主要为呋喃树脂，但采用呋喃树脂成形的砂型/芯耐高温性能差，不能满足浇注时反应活性高的镁铝合金铸件的生产。为提高镁铝合金铸造用砂型/芯的耐高温性能，需要在砂型/芯的制作过程添加阻燃剂，现有阻燃剂主要包括以溴系、磷氮系、氮系和红磷及其化合物为代表的有机阻燃剂，和以三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硅系为代表的无机阻燃剂，无论何种阻燃剂，普遍存在与铸造用砂难以均匀混合以及在3d打印过程中易与固化剂发生反应，降低3d打印砂型/芯的耐高温性能和固化成型性能。
技术实现要素：
4.基于此，为了解决现有阻燃剂与铸造用砂难以均匀混合以及易与固化剂反应的技术问题，本发明提供一种适用于镁铝合金生产的3d打印砂型用阻燃剂及其制备和使用方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种阻燃剂,包括硼系阻燃剂和/或覆盖型阻燃剂；所述阻燃剂的粒度包括a粒度、b粒度和c粒度，且所述b粒度的重量不小于所述阻燃剂重量的85％；所述a粒度为＜100目，所述b粒度为100目～200目，所述c粒度为＞200目。
7.进一步地，所述b粒度包括100目、140目、180目和200目，且各粒度的重量比为(7～10)：(2～6)：(2～6)：(0～3)。
8.进一步地，所述硼系阻燃剂为氟硼酸钾、氟硼酸铵和四硼酸钠中的至少一种。
9.进一步地，所述覆盖型阻燃剂为磷酸铵、碳酸氢铵中的至少一种。
10.第二方面，本技术还提供一种制备方法，应用于上述任意所述的阻燃剂，包括如下步骤：
11.s1、将所述硼系阻燃剂和/或所述覆盖型阻燃剂置于球磨机内球磨1～2小时，得到细粉；
12.s2、将所述细粉使用筛子筛分；
13.s3、将筛分的细粉称重、配比并混合均匀，制得所述阻燃剂。
14.第三方面，本技术还提供上述任意所述的阻燃剂的使用方法，将所述阻燃剂加入铸造用砂中并均匀混合。
15.进一步地，所述阻燃剂的加入量为所述铸造用砂重量的1％～5％。
16.本发明方法与现有技术相比具有以下有益效果：
17.本发明公开的阻燃剂，容易与铸造用砂均匀混合，在砂型/芯3d打印过程铺粉均匀，减少脉纹，并提高砂型/砂芯的耐高温性能，有效防止镁铝合金在铸造过程中产生气孔、呛火等缺陷，提升铸造质量；本发明公开的阻燃剂，不与固化剂进行反应，防止固化剂和阻燃剂的流失，有效提高铸造用砂型/芯的固化强度和阻燃性能。
附图说明
18.无
具体实施方式
19.为了便于理解本发明，下面将参照相关实施例对本发明进行更全面的描述。实施例中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.本发明的目的之一在于公开一种阻燃剂,所公开的阻燃剂包括硼系阻燃剂和覆盖型阻燃剂，可以以任意比例进行配比。需要说明的是，根据需要，本发明公开的阻燃剂也可以单独选择硼系阻燃剂或覆盖型阻燃剂，本发明对此不做具体限制。其中，硼系阻燃剂在镁铝合金铸造生产时融化，在高温下释放出结合水吸收热量，并且硼系阻燃剂可改变砂型/芯的热分解过程，减少可燃性气体，有效提高砂型/芯的耐高温性能；覆盖型阻燃剂在镁铝合金铸造生产过程中遇热膨胀，可对砂型/芯表面进行覆盖，隔绝空气从而达到阻燃的目的。当然，同时使用硼系阻燃剂和覆盖型阻燃剂，还可以达到二者的协同作用，在覆盖型阻燃剂膨胀覆盖过程中，可以减少硼系阻燃剂的组分流失率，从而降低高温时砂型/芯的热应力膨胀，极大提高阻燃性能。
22.优选地，硼系阻燃剂为氟硼酸钾、氟硼酸铵和四硼酸钠中的至少一种；覆盖型阻燃剂为磷酸铵、碳酸氢铵中的至少一种；加入碳酸氢铵还可以有限提高本发明阻燃剂的抑烟能力。
23.进一步地，本发明公开的阻燃剂的粒度包括a粒度、b粒度和c粒度。具体地，a粒度为＜100目，b粒度为100目～200目，c粒度为＞200目，且b粒度的重量不小于阻燃剂总体重量的85％。3d打印机用铸造用砂为100目～140目硅砂或陶粒砂，铸造用砂的堆积密度约为1.5g/cm3，不小于85％的b粒度阻燃剂粉末密度为1.3g/cm3～1.8g/cm3，其除了与适用于3d打印机使用的铸造用砂堆积密度相平衡，提高阻燃剂与铸造用砂的混合均匀性外，还考虑到与铸造砂型/芯3d打印工艺的兼容性，若阻燃剂颗粒过大，会影响打印过程中下粉均匀
性，若阻燃剂颗粒过小，阻燃剂颗粒极易漂浮至砂层表面，堵塞打印头。
24.优选地，b粒度包括100目、140目、180目和200目，且各粒度的重量比为((7～10)：(2～6)：(2～6)：(0～3)。
25.本发明的目的之二在于公开上述阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
26.s1.根据需要，设计硼系阻燃剂和/或覆盖型阻燃剂各组分配比，并按照该组分配比称取原料；
27.s2.将原料置于球磨机内，球磨1～2小时，制得细粉；
28.s3.使用各个目数筛网对细粉进行筛分，得到相应目数细粉；
29.s4、根据需要，设计阻燃剂粒度配比，按照该粒度配比称取相应目数细粉并混合，制得本发明阻燃剂。
30.本发明的目的之三在于公开上述阻燃剂的使用方法，包括如下步骤：
31.s1.根据铸造用砂重量称取阻燃剂，具体地，阻燃剂的重量为铸造用砂重量的1％～5％；
32.s2.铸造用砂和固化剂混砂阶段，加入称取好的阻燃剂，并使三者充分混合均匀制得混合物；
33.s3.将该混合物加入3d打印机中，并将树脂加入3d打印机中，铺砂、打印。
34.实施例一
35.一种阻燃剂，组分配比为100％氟硼酸钾，球磨1小时后使用筛网筛分，按照粒度配比重新混合制得本实施例公开的阻燃剂，粒度配比具体为：
[0036][0037]
经测量，本实施例公开的阻燃剂的堆积密度为1.55g/cm3。
[0038]
本实施例公开的阻燃剂的使用方法，在铸造用砂中加入其重量2％的阻燃剂，3d打印方法完成砂型制作，砂型表面无裂纹、无脉纹。
[0039]
使用本实施例公开的阻燃剂制作的3d打印砂型进行镁铝合金浇注，浇注过程中无燃烧现象且镁铝合金溶液与砂型无反应。
[0040]
实施例二
[0041]
一种阻燃剂，组分配比为40％四硼酸钠、30％氟硼酸钾、20％氟硼酸铵和10％磷酸铵，球磨1小时后使用筛网筛分，按照粒度配比重新混合制得本实施例公开的阻燃剂，粒度配比具体为：
[0042][0043]
经测量，本实施例公开的阻燃剂的堆积密度为1.55g/cm3。
[0044]
本实施例公开的阻燃剂的使用方法，在铸造用砂中加入其重量2％的阻燃剂，3d打印方法完成砂型制作，砂型表面无裂纹、无脉纹。
[0045]
使用本实施例公开的阻燃剂制作的3d打印砂型进行镁铝合金浇注，浇注过程中无燃烧现象且镁铝合金溶液与砂型无反应。
[0046]
实施例三
[0047]
一种阻燃剂，组分配比为100％碳酸氢铵，球磨1小时后使用筛网筛分，按照粒度配比重新混合制得本实施例公开的阻燃剂，粒度配比具体为：
[0048][0049]
经测量，本实施例公开的阻燃剂的堆积密度为1.40g/cm3。
[0050]
本实施例公开的阻燃剂的使用方法，在铸造用砂中加入其重量5％的阻燃剂，3d打印方法完成砂型制作，砂型表面无裂纹、无脉纹。
[0051]
使用本实施例公开的阻燃剂制作的3d打印砂型进行镁铝合金浇注，浇注过程中无燃烧现象且镁铝合金溶液与砂型无反应。
[0052]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。