CN109148068A - 一种适合3d打印的磁粉、粘结磁体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适合3D打印的磁粉、粘结磁体及其制备方法，该磁粉选自钕铁硼、钐钴、钕铁氮、钐铁氮、铝镍钴，所述磁粉与粘结剂混匀干燥后压型得到样品，测量室温下饱和磁场表磁，对未充磁样品在100～310℃下施加0.3T～1.0T的充磁场，冷却至室温测量样品的表磁为饱和充磁场表磁的60％以上；随后在60～120℃下对所述样品块再施加与充磁场同等强度的反向磁场后，其表磁保持饱和充磁场表磁的50％以上。该磁粉能在充磁场要求不高的情况下被用于3D打印，能缩小极宽来提高粘结磁体表面磁通密度，从而构建出特殊磁路结构的粘结磁体。

Description

一种适合3D打印的磁粉、粘结磁体及其制备方法
技术领域
本发明涉及磁体制备领域，尤其涉及一种适合3D打印的磁粉、粘结磁体及其制备方法。
背景技术
粘结永磁体由于具有磁性能优异以及制备工艺流程短、形状自由度大、近终成型等许多优点，符合现代器件短小轻薄的市场需求，使得其在IT、家电、汽车等领域得到了广泛应用。随着科技及低碳经济的发展，粘结稀土磁体将向高性能、大型化、小型化、薄壁化方向发展。
粘结磁体分为各向同性和各向异性磁体两种，各向异性磁体性能比各向同性磁体高，但是必须采用取向成型工艺，技术难度大，成本高。目前商业化规模应用的主要是各向同性NdFeB粘结磁体。虽然高性能各向异性粘结稀土永磁材料成型简单，可做小而薄的产品，且能够一体化成型，其磁性能优异，涡流损耗低，但该各向异性粘结磁体在成形过程中的取向充分性和一致性一直使得该技术的发展并不成熟，且大大增加了其开发成本。
采用永磁体构建的磁场强度偏低，很难获得较高的取向度，而采用脉冲电磁场来进行取向成型则对模具和取向线圈都提出了极高的要求。此外，粘结永磁体中由于添加了较多体积比的粘结剂等非磁性物质，使得其与烧结磁体相比磁性能大大降低，这在一定程度上限制了它的应用范围。
由于同一性能原料制备的单极磁体若制备成多极磁体则可以提高其表面磁通密度，极宽越小其表面磁通密度越高。因此，各向同性粘结磁体和辐射取向的各向异性粘结磁体通过多极充磁夹具能够被制备成多极磁体，从而能对其较低的磁性能有所弥补。
但是多极充磁夹具的设计方式和高充磁场的需求决定了多极充磁夹具的极宽不能太小(通常极宽不小于1mm)，否则多极充磁夹具易于损坏，不仅如此，依赖多极取向装置制备的多极取向各向异性粘结磁体的极宽也不能太小，通过进一步缩小极宽来提高粘结磁体表面磁通密度受到了不可逾越的限制。
自20世纪90年代中期出现3D打印技术以来，在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域，3D打印技术飞速发展，也为3D打印制造粘结永磁体提供了技术支撑，不仅可获得形状奇特的磁体，并且能得到常规制备手段所不可获得的特殊性能。
因此，现有技术中还不存在充磁场要求不高的情况下，通过缩小极宽来提高粘结磁体表面磁通密度以制备特殊磁路结构磁体的具体方法。
发明内容
面临上述技术问题，本发明旨在运用3D打印技术制备复杂形状并且具有多极磁特征的粘结磁体，特别是复杂多极磁特征粘结磁体。主要利用永磁粉末在高温下充磁场强度需求降低的特性，在进行3D打印操作的同时进行磁粉取向及充磁，可制得最小磁极宽度为3um的多极永磁体，以获得超强的吸附力。为此，本发明寻找到了一种在充磁场要求不高的情况下也能适合进行3D打印的磁粉以及该磁粉测试方法，从而根据该磁粉制备具备复杂形状并且具有多极特殊磁路结构的粘结磁体。
为实现上述目的，本发明提出了一种适合进行3D打印的磁粉，所述磁粉选自钕铁硼、钐钴、钕铁氮、钐铁氮、铝镍钴；其中，
所述磁粉与粘结剂在溶剂中混匀，得到的混合物干燥后压型得到样品，测量室温下饱和充磁场的表磁，对未充磁样品在100～310℃下施加 0.3T～1.0T的充磁场，冷却室温测量样品的表磁为饱和充磁场表磁的 60％以上；
随后在60～120℃下对所述样品块再施加与充磁场同等强度的反向磁场后，其表磁保持饱和充磁场表磁的50％以上。具体地，粘结剂可以是环氧树脂；环氧树脂含量优选为除溶剂外物料总质量的2.5％；溶剂可以是丙酮；干燥温度为50℃以下。
进一步地，当所述磁粉为各向异性磁粉时，压型所用的压机为带磁场的压机，采用取向压制的方法得到所需样品块；样品块大小优选为 10×10mm的圆柱。
本发明还提出了一种利用上述磁粉制备粘结磁体的方法，该方法包括以下步骤：
A.将磁粉、粘结剂和助剂按照一定配比混炼；
B.将混炼所得的物料制成丝材或颗粒料；
C.通过三维建模软件设计出三维模型以及进行切片(最小磁性单元)设置，并对最小磁性单元进行划分，设定各磁性单元的磁化方向以及排列顺序；
D.将所述丝材或所述颗粒料送入3D打印机中进行打印；其中，
打印第一磁性单元时，在100～310℃下对所述丝材或所述颗粒料施加0.3T～1.0T的充磁场，所述第一磁性单元打印结束后，充磁场按照设定磁化方向进行转向或者仍保持原方向，按相同条件打印第二磁性单元格，以此类推，从而构建出由磁性单元组合而成的特殊磁路结构的粘结磁体。
进一步地，步骤A中，所述磁粉占比为80％～95％，所述粘结剂为 4％～18％，所述助剂为1％～2％。优选地，所述混炼的温度为80～310℃，时间为5～60min。
具体地，所述磁粉选自钕铁硼、钐钴、钕铁氮、钐铁氮、铝镍钴等。
所述粘结剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、蜡基粘结剂、尼龙、PPS、 PP、环氧树脂等。
所述助剂选自抗氧化剂、增塑剂等，抗氧剂如受阻酚类抗氧剂，增塑剂如邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯和环氧大豆油。
进一步地，步骤B中，将所述丝材直径控制在1～5mm，所述颗粒料粒径控制在小于300μm。
优选地，步骤D中，挤出头温度控制在140～330℃，打印速度20～600 mm/s。
进一步地，打印过程可以采用熔融沉积或者激光3D打印机熔覆粘结剂进行打印。
具体地，步骤D中，所述充磁场选自多脉冲的电磁场或永磁体构建的磁场。
进一步地，所述磁场转向的方式包括所述磁性单元不动所述充磁场自由旋转，或者所述充磁场不动所述磁性单元自由旋转。
本发明还提出了一种利用上述制备方法制得的磁体，所述磁体由多个相同或不同取向的磁性单元排列而成，每层磁性单元最小宽度为3um。
进一步地，所述磁体由包括多个相同或不同取向n×n×n的所述磁性单元排列而成，n的取值范围为3～400μm，优选为Hallbach阵列的磁体。
本发明还提出了一种适合进行3D打印的磁粉的测试方法，其特征在于：
(1)将待测磁粉、粘结剂在溶剂中混合均匀后，干燥除去溶剂；
(2)对上述干燥混合物用压机压制成多个样品圆柱磁体，选择其中一个在饱和磁场下(6T)进行充磁，室温下用特斯拉计测量表面磁场强度(表磁)，其值为A；
(3)选择另外一个磁体进行升温加热，升温至在100～310℃时(此温度由所用粘结剂的熔点决定)，施加0.3T～1.0T的充磁场，随后冷却至室温下时得到的利用特斯拉计测量其表磁，其值为A1；
(4)将步骤(3)中测量表磁后磁体二次加温，升温至在60～120℃下，再施加与步骤(3)充磁场同等强度方向相反的反向磁场，随后冷却至室温，再次测量得到的表磁，其值为A2；
当A1/A≥为其室温饱和充磁场下(6.0T)表磁的60％以上，且A2/A＞保持为其室温饱和充磁场下表磁(6.0T)的50％以上时，待测磁粉适合3D 打印。
具体地，粘结剂可以是环氧树脂；环氧树脂含量优选为占固体混合物总质量的2.5wt％；溶剂可以是丙酮；干燥温度为50℃以下。
进一步地，当所述磁粉为各向异性磁粉时，压型所用的压机为带磁场的压机，采用取向压制的方法得到所需样品块；样品块大小优选为 10×10mm的圆柱。
采用本发明的技术方案有如下优点：
(1)本发明找到了能通过3D打印技术制备各种特殊磁路结构的高性能粘结磁体的磁粉，以及该磁粉测试方法。利用该磁粉制备粘结磁体的方法对于各向同性粘结磁粉可直接充磁；而对于各向异性磁粉，取向和磁体充磁可同时完成，无需再次充磁；
(2)利用本发明的粘结磁体方法可以制备任意空间复杂形状及很薄的粘结磁体。
(3)本发明所得到的多极粘结磁体，其最小磁极间距为3μm，可以用来制备超窄磁极宽度的多极磁体，从而得到极高的吸附力。
(4)在3D打印多极磁体过程中，需要在高温条件下不断沿需要在多个方向对原料进行取向(充磁)，而本发明利用了永磁粉末在高温下充磁场强度需求降低的特性，在3D打印磁体的取向(充磁)过程中，用到的取向(充磁)场并不高，因此既可以采用多脉冲的电磁场，也可以采用永磁体构建的磁场。
(5)本发明不限于某一取向磁场打印一层，也可实现在同一层内的不同区块，实现不同方向的磁场取向打印。
(6)本发明的取向(充磁)场，可以通过机械设计，与磁体相对地进行全方位旋转，实现对磁体单元的任意方向取向。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明的粘结磁体的典型磁路结构图；
图2为本发明实施例1的粘结磁体样式图；
图3为本发明不同磁极宽度下对应的吸力图；
图4为本发明实施例2的粘结磁体样式图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
由于3D打印用于多极磁体的制备时速度较快，打印的每一个单极磁体作为一层，当下一层单极磁体层打印中施加的取向场与前一层取向场不同方向时，要求前一级已经打印好的磁体受后一极打印中的取向场影响程度低，从而保持前一极的取向度，这样就对磁粉原料的高温磁化特性有一定要求。
因此，需要寻找一种适合进行3D打印的磁粉，才能实现在充磁场要求不高的情况下制备特殊磁路结构的磁体。本发明通过对磁粉进行选择以及3D打印过程的参数进行筛选，发现了满足一定条件下的磁粉即能实现特殊磁路结构的磁体制备。
有鉴于此，本发明提出了一种适合进行3D打印制备特殊磁路结构的磁粉，所述磁粉选自钕铁硼、钐钴、钕铁氮、钐铁氮、铝镍钴；其中，
所述磁粉与粘结剂在溶剂中混匀，得到的混合物干燥后，在 100～310℃下对其施加0.3T～1.0T的充磁场并压型，得到的样品块的表磁在其饱和充磁场下表磁的60％以上；
在60～120℃下对所述样品块再施加与充磁场同等强度的反向磁场后，其表磁在其饱和充磁场下表磁的50％以上。
具体地，粘结剂可以是环氧树脂；环氧树脂含量优选为占固体混合物总质量的2.5wt％；溶剂可以是丙酮；干燥温度为50℃以下。
进一步地，当所述磁粉为各向异性磁粉时，压型所用的压机为带磁场的压机，采用取向压制的方法得到所需样品块；样品块大小优选为 10×10的圆柱。
本发明还提出了一种利用上述磁粉制备特殊磁路粘结磁体的方法，该方法包括以下步骤：
A.将磁粉、粘结剂和助剂按照一定配比混炼；
B.将混炼所得的物料制成丝材或颗粒料；
C.通过三维建模软件设计出三维模型以及进行切片(最小磁性单元)设置，并对最小磁性单元进行划分，设定各磁性单元的磁化方向以及排列顺序；
D.将所述丝材或所述颗粒料送入3D打印机中进行打印；其中，
打印第一磁性单元时，在100～310℃下对所述丝材或所述颗粒料施加0.3T～1.0T的充磁场，所述第一磁性单元打印结束后，充磁场按照设定磁化方向进行转向或仍保持原方向，按相同条件打印第二磁性单元格，以此类推，从而构建出由磁性单元组合而成的特殊磁路结构的粘结磁体。
该打印过程对于各向同性粘结磁粉可直接充磁；而对于各向异性磁粉，取向和磁体充磁可同时完成，无需再次充磁。通过磁性单元排列顺序的设置，能制备任意空间复杂形状及很薄的粘结磁体。
可以看出，该打印方式也并不限于某一取向磁场打印一层，也可实现在同一层内的不同区块，实现不同方向的磁场取向打印。
进一步地，步骤A中，所述磁粉占比为80％～95％，所述粘结剂为 4％～18％，所述助剂为1％～2％。优选地，所述混炼的温度为80～310℃，时间为5～60min。
具体地，所述磁粉选自钕铁硼、钐钴、钕铁氮、钐铁氮、铝镍钴等。
所述粘结剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、蜡基粘结剂(如微晶蜡)、尼龙、PPS、PP、环氧树脂等。
所述助剂选自抗氧化剂、增塑剂等，抗氧剂如受阻酚类抗氧剂，增塑剂如邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯和环氧大豆油。
进一步地，步骤B中，将所述丝材直径控制在1～5mm，所述颗粒料粒径控制在小于300μm。
优选地，步骤D中，挤出头温度控制在140～330℃，打印速度20～600 mm/s。
进一步地，打印过程可以采用熔融沉积或者激光3D打印机熔覆粘结剂进行打印。
具体地，步骤D中，由于在高温下充磁场强度需求降低，所述充磁场选自多脉冲的电磁场或永磁体构建的磁场。
进一步地，所述磁场转向的方式包括所述磁性单元不动所述充磁场自由旋转，或者所述充磁场不动所述磁性单元自由旋转。该转向可以通过机械设计，从而与磁体相对地进行全方位旋转，最终实现对磁性单元的任意方向取向。
本发明还提出了一种利用上述制备方法制得的磁体，所述磁体由不同取向的磁性单元排列而成，每层磁性单元最小宽度为3um。进一步地，所述磁体由包括多个相同或不同取向n×n×n的所述磁性单元排列而成，n的取值范围为3～400μm，例如图1所示的A/B/C/D结构(并不仅限于此)，其中箭头方向为磁场方向。通过设定各磁性单元的磁化方向，能够将不同磁化方向的磁性单元按照一定顺序排列，从而构建出特殊磁路结构的粘结磁体。优选为Hallbach阵列的磁体。
由于该磁粉尤其适于3D打印以制备各类特殊磁路结构的粘结磁体。由于在3D打印前需对颗粒料的高温磁化特性进行测试筛选，本发明还提出了一种适合进行3D打印的磁粉的测试方法，其特征在于：
(1)将待测磁粉、粘结剂在溶剂中混合均匀后，干燥除去溶剂；
(2)对上述干燥混合物用压机压制成多个样品圆柱磁体，选择其中一个在饱和磁场下(6T)进行充磁，室温下用特斯拉计测量表面磁场强度(表磁)，其值为A；
(3)选择另外一个磁体进行升温加热，升温至在100～310℃时(此温度由所用粘结剂的熔点决定)，施加0.3T～1.0T的充磁场，随后冷却至室温下时得到的利用特斯拉计测量其表磁，其值为A1；
(4)将步骤(3)中测量表磁后磁体二次加温，升温至在60～120℃下，再施加与步骤(3)充磁场同等强度方向相反的反向磁场，随后冷却至室温，再次测量得到的表磁，其值为A2；
当A1/A≥为其室温饱和充磁场下(6.0T)表磁的60％以上，且A2/A＞保持为其室温饱和充磁场下表磁(6.0T)的50％以上时，待测磁粉适合3D 打印。
具体地，粘结剂可以是环氧树脂；环氧树脂含量优选为除溶剂外物料总质量的2.5％；溶剂可以是丙酮；干燥温度为50℃以下。
进一步地，当所述磁粉为各向异性磁粉时，压型所用的压机为带磁场的压机，采用取向压制的方法得到所需样品块；样品圆柱磁体大小优选为10×10mm的圆柱。
利用该测试方法，可以准确判断磁粉的性能，以便尽快寻找出适合复杂磁路结构磁体3D打印制备的磁粉。
下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数以及设备，可参照常规技术进行。
实施例1
该3D打印制备粘结磁体的方法如下：
1)选取MQ公司(MQP-14-12牌号)各向同性磁粉，按照比例为：磁粉95％wt、粘结剂尼龙4％wt、2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚1％wt，放入混炼机中混炼，混炼温度230℃，混炼时间10min；
2)使用挤出机将混炼的物料制成颗粒料，其中颗粒料粒径为250 μm；
3)通过三维建模软件设计出三维模型，并通过软件进行切片处理；为方便测试比较，打印的磁体大小为10×10×10mm，磁极宽度(多极磁体N极或者S极的宽度)分别为5um、10um、20um、100um、200um、 400um、1mm、5mm、10mm，样式如图2所示。
4)把上述颗粒料送入3D打印机中进行打印，挤出头温度250℃，打印速度100mm/s，在打印第一磁性单元的时候施加磁场，在250℃对粘结磁粉进行充磁，取向场为1.0T；第一磁性单元打印结束后，按照设定的磁化方向继续施加磁场，以相同条件开始打印第二磁性单元，以此类推，从而得到符合设计形状的粘结磁体，如图1(C)。
不同磁极间距的粘结磁体的吸力如图3所示。从测量结果可以看出，超窄磁极宽度的3D打印多极粘结磁体的吸附力对一般多极磁体(磁极宽度1mm以上)要强得多，这显示出该技术方案在未来在智能家电、新能源汽车、航天航空都有着广阔的应用前景。
上述磁粉测试过程及数据如下：
将上述混炼料压制成多个φ10×10mm的样品圆柱测量其端面表磁大小。在250℃时，施加1.0T的充磁场，冷却到室温后，得到表磁为其室温饱和充磁场下(6.0T)表磁的84％；二次加热到60℃，再施加 1.0T的反向磁场，冷却到室温后，表磁保持为其室温饱和充磁场下 (6.0T)表磁的63％。
具体数据为：250℃/1.0T充磁，室温表磁1760Gs；二次加热到60℃ /1.0T退磁，室温表磁1320Gs；其中，室温饱和充磁后的表磁为2100Gs。
实施例2
3D打印制备粘结磁体的方法如下：
1)把各向异性钐钴粘结磁粉(磁粉牌号：SAM-17)80％wt、粘结剂PPS(聚苯硫醚)18％wt，邻苯二甲酸二丁酯2％wt，放入混炼机中混炼，混炼温度310℃，混炼时间20min；
2)使用挤出机将混炼的物料制成丝材，其中丝材的直径为1.0mm；
3)按图4的样式，通过三维建模软件设计出三维模型，并通过软件进行切片处理；打印的磁体大小为10×10×30mm，磁极间距为200μm。
4)把上述丝材送入3D打印机中进行打印，挤出头温度310℃，打印速度500mm/s，在打印第一磁体单元格的时候施加磁场，在310℃对粘结磁粉进行取向并同时充磁，取向场为0.3T；第一磁体单元格打印结束后，按照设定的磁化方向继续施加磁场，以相同条件开始打印第二磁体单元格，第二磁体单元格打印结束后，磁场再次转向打印，以此类推，从而得到符合设计形状的粘结磁体。
上述磁粉测试过程及数据如下：
将上述混炼料压制成φ10×10mm的圆柱测量其端面表磁大小。在 310℃时，施加0.3T的充磁场，冷却到室温后，得到表磁为其室温饱和充磁场下(6.0T)表磁的78％；加热到120℃，再施加0.3T的反向磁场，冷却到室温后，表磁保持为其室温饱和充磁场下(6.0T)表磁的61％。
具体数据为：310℃/0.3T充磁，室温表磁为1810Gs；二次加热到 120℃/0.3T退磁，室温表磁为1420Gs；其中，室温饱和充磁后的表磁为2330GS。
实施例3
3D打印制备粘结磁体的方法如下：
1)选取MQ公司(MQP-14-12牌号)各向同性磁粉，按照比例为：磁粉90％wt、粘结剂聚乙烯醇8％wt，2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚1％wt，放入混炼机中混炼，混炼温度80℃，混炼时间5min；
2)使用挤出机将混炼的物料制成颗粒料，其中颗粒料粒径为300 μm；
3)通过三维建模软件设计出三维模型，并通过软件进行切片处理；打印的磁体大小为10×10×10mm，双面多极，磁极宽度为100um；
4)把上述颗粒料送入3D打印机中进行打印，挤出头温度260℃，打印速度20mm/s，在打印第一磁性单元的时候施加磁场，在260℃对粘结磁粉进行充磁，取向场为0.5T；第一磁性单元打印结束后，磁场转向，相同条件开始打印第二磁性单元，以此类推，从而得到和实施例1相同形状的粘结磁体。
上述磁粉测试具体数据如下：
260℃/0.5T充磁，室温表磁为1530Gs；二次加热到80℃/0.5T退磁，室温表磁1140Gs；其中，室温饱和充磁后的表磁为2050Gs。
实施例4
3D打印制备粘结磁体的方法如下：
1)把各向异性钐钴粘结磁粉(磁粉牌号：SAM-17)80％wt、粘结剂微晶蜡12％wt，邻苯二甲酸二乙酯2％wt，放入混炼机中混炼，混炼温度120℃，混炼时间20min；
2)使用挤出机将混炼的物料制成丝材，其中丝材的直径为5.0mm；
3)按图4的样式，通过三维建模软件设计出三维模型，并通过软件进行切片处理；打印的磁体大小为10×10×30mm，每极的宽度为200 μm；
4)把上述丝材送入3D打印机中进行打印，挤出头温度100℃，打印速度600mm/s，在打印第一磁体单元格的时候施加磁场，在100℃对粘结磁粉进行取向并同时充磁，取向场为0.7T；第一磁体单元格打印结束后，按照设定的磁化方向继续施加磁场，开始打印第二磁体单元格，以此类推，从而得到符合设计形状的粘结磁体。
上述磁粉测试具体数据如下：100℃/0.7T充磁，室温表磁为1600Gs；二次加热到80℃/0.7T退磁，室温表磁为1260Gs；其中，室温饱和充磁后的表磁为2300GS。
实施例5
3D打印制备粘结磁体的方法如下：
1)选取MQ公司(MQP-14-12牌号)各向同性磁粉，按照比例为：磁粉95％wt、粘结剂PP4％wt，2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚1％wt，放入混炼机中混炼，混炼温度80℃，混炼时间5min；
2)使用挤出机将混炼的物料制成颗粒料，其中颗粒料粒径为200 μm；
3)通过三维建模软件设计出三维模型，并通过软件进行切片处理；打印的磁体大小为10×10×10mm，每极的宽度为50um；
4)把上述颗粒料送入3D打印机中进行打印，挤出头温度180℃，打印速度400mm/s，在打印第一磁性单元的时候施加磁场，在180℃对粘结磁粉进行取向和充磁，取向场为1.0T；第一磁性单元打印结束后，按照设定的磁化方向继续施加磁场，以相同条件开始打印第二磁性单元，以此类推，从而得到图1(A)样式的粘结磁体。
上述磁粉测试具体数据如下：180℃/1T充磁，室温表磁为1555Gs；二次加热到60℃/1T退磁，室温表磁1165Gs；其中，室温饱和充磁后的表磁为2090Gs。
实施例6
3D打印制备粘结磁体的方法如下：
1)把各向异性钐钴粘结磁粉(磁粉牌号：SAM-17)85％wt、粘结剂为尼龙10％wt，2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚2％wt，放入混炼机中混炼，混炼温度110℃，混炼时间20min；
2)使用挤出机将混炼的物料制成丝材，其中丝材的直径为3.0mm；
3)按图4的样式，通过三维建模软件设计出三维模型，并通过软件进行切片处理；打印的磁体大小为10×10×30mm，每极的宽度为200 μm；
4)把上述丝材送入3D打印机中进行打印，挤出头温度250℃，打印速度300mm/s，在打印第一磁体单元格的时候施加磁场，在250℃对粘结磁粉进行取向并同时充磁，取向场为0.7T；第一磁体单元格打印结束后，按照设定的磁化方向继续施加磁场，开始打印第二磁体单元格，此时前已成型的磁体单元格的温度为100℃；第二磁体单元格打印结束后，磁场再次转向打印，以此类推，从而得到符合设计形状的粘结磁体。
上述磁粉测试具体数据如下：250℃/0.7T充磁，室温表磁为2000Gs；二次加热到120℃/0.7T退磁，室温表磁为1650Gs；其中，室温饱和充磁后的表磁为2360GS。
以上实施例表明，符合一定测试条件的磁粉能被用于各种特殊磁路结构的磁体的3D打印，测试条件即：100～310℃/0.3T～1.0T充磁，室温表磁在其室温饱和充磁场下表磁的60％以上；二次加热到60～120℃ /0.3T～1.0T退磁，表磁在其饱和充磁场下表磁的50％以上。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种适合进行3D打印的磁粉，所述磁粉选自钕铁硼、钐钴、钕铁氮、钐铁氮、铝镍钴，其特征在于，
所述磁粉与粘结剂在溶剂中混匀，得到的混合物干燥后压型得到样品，该样品在100～310℃下施加0.3T～1.0T的充磁场后，其表磁为饱和充磁场表磁的60％以上；随后在60～120℃下对所述样品再施加与充磁场同等强度的反向磁场后，其表磁保持饱和充磁场表磁的50％以上。
2.一种利用权利要求1所述磁粉制备粘结磁体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A.将磁粉、粘结剂和助剂按照一定配比混炼；
B.将混炼所得的物料制成丝材或颗粒料；
C.通过三维建模软件设计出三维模型以及进行切片设置，并对最小磁性单元进行划分，设定各磁性单元的磁化方向以及排列顺序；
D.将所述丝材或所述颗粒料送入3D打印机中进行打印，其中，
打印第一磁性单元时，在100～310℃下对所述丝材或所述颗粒料施加0.3T～1.0T的充磁场，所述第一磁性单元打印结束后，充磁场按照设定磁化方向进行转向或者仍保持原方向，按相同条件打印第二磁性单元格，以此类推，从而构建出由磁性单元组合而成的特殊磁路结构的粘结磁体。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A中，所述磁粉占比为80％～95％，所述粘结剂为4％～18％，所述助剂为1％～2％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述混炼的温度为80～310℃，时间为5～60min；
所述粘结剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、蜡基粘结剂、尼龙、PPS、PP、环氧树脂；
所述助剂选自抗氧化剂、增塑剂。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
步骤B中，将所述丝材直径控制在1～5mm，所述颗粒料粒径控制在小于300μm。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤D中，
将打印用的挤出头温度控制在100～330℃，打印速度控制在20～600mm/s；
打印方式为采用激光3D打印机熔覆粘结剂打印；
所述充磁场选自多脉冲的电磁场或永磁体构建的磁场。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述磁场转向的方式包括所述磁性单元不动所述充磁场自由旋转，或者所述充磁场不动所述磁性单元自由旋转。
8.利用权利要求1-7任一所述方法制得的磁体，其特征在于，所述磁体由多个相同或不同取向的n×n×n的所述磁性单元排列而成，n的取值范围为3～400μm。
9.一种适合进行3D打印的磁粉的测试方法，其特征在于，
(1)将待测磁粉、粘结剂在溶剂中混合均匀后，干燥除去溶剂；
(2)将上述干燥混合物压制成多个样品块，选择其中一个在饱和磁场下充磁，测量其表磁为A；
(3)选择另一个样品块升温至在100～310℃时，施加0.3T～1.0T的充磁场，测量其表磁为A1；
(4)将步骤(3)中测量表磁后样品块升温至在60～120℃下，再施加与步骤(3)充磁场同等强度方向相反的反向磁场，测量其表磁为A2；
当A1/A≥为其饱和充磁场下表磁的60％以上，且A2/A＞为其室温饱和充磁场下表磁的50％以上时，表明待测磁粉适合3D打印。
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