CN112103073A - 一种利用3d打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复杂形状粘结磁体的制备技术领域，且公开了一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，包括合金磁粉，利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体有以下步骤：S1、将配好的合金磁粉熔炼。该利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，具有工艺过程简单、制备周期短、成本低且不易引进杂质等优点，可广泛应用于复杂形状粘结磁体的制备领域；不需要模具支持，节约成本，且制备粘结磁体稳定可靠，操作性强，可重复性高，产品尺寸精度高，可制备超薄微型永磁产品，满足各类微特电机对永磁配件的需要；采用有机、无机润滑剂使得磁塑熔融体在不同温度下的流动性都好，磁体的成型温度较低，粘结磁体的磁性能高。
Description
技术领域
本发明涉及复杂形状粘结磁体的制备技术领域，具体为一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法。
背景技术
粘结磁体是指将一定永磁性能的磁粉与一定比例的粘结剂混合，按一定的成型工艺制成的一种磁体。若在成型过程中施加取向磁场，使磁粉的易磁化方向在磁体中都沿同一方向，这就是各向异性粘结磁体，否则就是各向同性磁体。粘结磁体的成形方法是多种多样的，包括模压成型，注射成型，挤出成型和压延成型等。
随着科学技术日新月异的发展，2012年英国著名杂志《经济学人》制作专题并指出，全球工业正在经历第三次工业革命。而3D打印技术被作为“第三次工业革命的重要标志”，因为其是具有前沿性、先导性的新兴技术。目前，市场上3D打印快速成形技术使用的方法有很多种，比较主流的方法包括光固化立体成形SLA、分层实体制造LOM、选择性激光烧结SLS、熔积成形FDM、激光选区熔融SLM等。
随着近年来3D打印技术的发展使得粘结磁体的组织均匀，得到质量优质的工件，激光选区熔融金属粉的快速成形技术，能直接成形出完整的金属零件，便于制造复杂形状的粘结磁体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，包括合金磁粉，所述利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体有以下步骤：
S1、将配好的合金磁粉熔炼，每份合金磁粉包括以下物质：钕铁硼磁粉30-40份，锶铁氧体磁粉30-40份，纳米晶磁粉30-40份，钴5-7份，钛3-5份，镍7-9份，锌5-6份，铁50-60份；
将熔炼后的合金磁块破碎后，放入气流磨中研磨，采用冷却水对研磨中的合金磁粉进行快速冷却处理，冷却后干燥处理，得到干燥合金磁粉；
S2、将合金磁粉进行甩片加工，形成铸片；将铸片进行氢碎制粉，得到粒度为0.3mm以下的粉末颗粒，将氢碎好的合金磁粉放入气流磨中再次研磨，冷却后干燥处理，得到干燥粉末，将粉末震动过筛，采用冷却水对研磨中的粉末进行快速冷却处理，得到所需颗粒大小的合金磁粉；
S3、将每份经过S2制得的合金磁粉倒入密炼机内部添加粘接剂和助剂，通过双螺杆挤出机熔融混炼，制成磁塑熔融体，所述助剂包括润滑剂和增塑剂，其中润滑剂10-20份，增塑剂10-15份；
S4、使用挤压机将磁塑熔融体挤压成直径为0.2-1.5mm的磁性丝材；
S5、根据所需结构形状利用proe绘图软件绘制所需空间结构的立体模型，然后导入magics分层软件中进行分层，根据打印的热作模具钢材料确定3D打印的加工参数，生成运行轨迹代码；
S6、将同轴送粉3D打印机的喷嘴加热后，将挤出的磁性丝材插入送料装置，控制送料速度和喷嘴温度，使丝材熔融并能稳定地挤出细丝；
S7、将三维模型导入3D打印设备中，将粘接磁体喷洒到加热模型工作台上，受加热模型工作台的加热温度的作用，喷洒到工作台上的粘接磁体中的粘结剂和助剂溶解并将多层细丝粘结在一起，逐层累积并相互粘结，并在打印的过程中进行充磁，直到产品打印完成。
优选的，所述在S1步骤中将熔炼后的所述合金磁块破碎后，放入气流磨中研磨，研磨时间为0.5-1.0h。
优选的，所述在S2步骤中将氢碎好的合金磁粉再次放入气流磨中研磨，研磨时间为1-1.5h，筛分的筛网为100-120目的规格。
优选的，所述S3步骤中混炼的温度为80-300℃，混炼时间为50-60min。
优选的，所述S3步骤中的粘接剂包括热固性树脂和热塑性树脂，其中热固性树脂30-40份，热塑性树脂30-40份。
优选的，所述S3步骤中润滑剂由有机润滑剂和无机润滑剂1：1制成。
优选的，所述S8步骤中同轴送粉3D打印机的喷嘴的加热温度为550-600℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，具有工艺过程简单、制备周期短、成本低且不易引进杂质等优点，可广泛应用于复杂形状粘结磁体的制备领域；不需要模具支持，节约成本，且制备粘结磁体稳定可靠，操作性强，可重复性高，产品尺寸精度高，可制备超薄微型永磁产品，满足各类微特电机对永磁配件的需要；采用有机、无机润滑剂使得磁塑熔融体在不同温度下的流动性都好，磁体的成型温度较低，粘结磁体的磁性能高。
附图说明
图1为本发明制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供以下实施例：
实施例一
一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，包括合金磁粉，利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体有以下步骤：
S1、将配好的合金磁粉熔炼，每份合金磁粉包括以下物质：钕铁硼磁粉30份，锶铁氧体磁粉30份，纳米晶磁粉30份，钴5份，钛3份，镍7份，锌5份，铁50份；
将熔炼后的合金磁块破碎后，放入气流磨中研磨，研磨时间为0.5-1.0h，采用冷却水对研磨中的合金磁粉进行快速冷却处理，冷却后干燥处理，得到干燥合金磁粉，该利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，具有工艺过程简单、制备周期短、成本低且不易引进杂质等优点，可广泛应用于复杂形状粘结磁体的制备领域；
S2、将合金磁粉进行甩片加工，形成铸片；将铸片进行氢碎制粉，得到粒度为0.3mm以下的粉末颗粒，将氢碎好的合金磁粉放入气流磨中再次研磨，研磨时间为1h，冷却后干燥处理，得到干燥粉末，将粉末震动过筛，筛分的筛网为100目的规格，采用冷却水对研磨中的粉末进行快速冷却处理，得到所需颗粒大小的合金磁粉；
S3、将每份经过S2制得的合金磁粉倒入密炼机内部添加粘接剂和助剂，通过双螺杆挤出机熔融混炼，制成磁塑熔融体，混炼的温度为80℃，混炼时间为50min，粘接剂包括热固性树脂和热塑性树脂，其中热固性树脂30份，热塑性树脂30份，助剂包括润滑剂和增塑剂，润滑剂由有机润滑剂和无机润滑剂1：1制成，其中润滑剂10份，增塑剂10份，采用有机、无机润滑剂使得磁塑熔融体在不同温度下的流动性都好，磁体的成型温度较低，粘结磁体的磁性能高；
S4、使用挤压机将磁塑熔融体挤压成直径为0.2mm的磁性丝材；
S5、根据所需结构形状利用proe绘图软件绘制所需空间结构的立体模型，然后导入magics分层软件中进行分层，根据打印的热作模具钢材料确定3D打印的加工参数，生成运行轨迹代码；
S6、将同轴送粉3D打印机的喷嘴加热至550℃后，将挤出的磁性丝材插入送料装置，控制送料速度和喷嘴温度，使丝材熔融并能稳定地挤出细丝；
S7、将三维模型导入3D打印设备中，将粘接磁体喷洒到加热模型工作台上，受加热模型工作台的加热温度的作用，喷洒到工作台上的粘接磁体中的粘结剂和助剂溶解并将多层细丝粘结在一起，逐层累积并相互粘结，并在打印的过程中进行充磁，直到产品打印完成，不需要模具支持，节约成本，且制备粘结磁体稳定可靠，操作性强，可重复性高，产品尺寸精度高，可制备超薄微型永磁产品，满足各类微特电机对永磁配件的需要。
实施例二
一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，包括合金磁粉，利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体有以下步骤：
S1、将配好的合金磁粉熔炼，每份合金磁粉包括以下物质：钕铁硼磁粉34份，锶铁氧体磁粉34份，纳米晶磁粉34份，钴6份，钛4份，镍8份，锌5份，铁54份，该利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，具有工艺过程简单、制备周期短、成本低且不易引进杂质等优点，可广泛应用于复杂形状粘结磁体的制备领域；
将熔炼后的合金磁块破碎后，放入气流磨中研磨，研磨时间为0.5-1.0h，采用冷却水对研磨中的合金磁粉进行快速冷却处理，冷却后干燥处理，得到干燥合金磁粉；
S2、将合金磁粉进行甩片加工，形成铸片；将铸片进行氢碎制粉，得到粒度为0.3mm以下的粉末颗粒，将氢碎好的合金磁粉放入气流磨中再次研磨，研磨时间为1.2h，冷却后干燥处理，得到干燥粉末，将粉末震动过筛，筛分的筛网为110目的规格，采用冷却水对研磨中的粉末进行快速冷却处理，得到所需颗粒大小的合金磁粉；
S3、将每份经过S2制得的合金磁粉倒入密炼机内部添加粘接剂和助剂，通过双螺杆挤出机熔融混炼，制成磁塑熔融体，混炼的温度为100℃，混炼时间为54min，粘接剂包括热固性树脂和热塑性树脂，其中热固性树脂34份，热塑性树脂34份，助剂包括润滑剂和增塑剂，润滑剂由有机润滑剂和无机润滑剂1：1制成，其中润滑剂14份，增塑剂12份，采用有机、无机润滑剂使得磁塑熔融体在不同温度下的流动性都好，磁体的成型温度较低，粘结磁体的磁性能高；
S4、使用挤压机将磁塑熔融体挤压成直径为1.0mm的磁性丝材；
S5、根据所需结构形状利用proe绘图软件绘制所需空间结构的立体模型，然后导入magics分层软件中进行分层，根据打印的热作模具钢材料确定3D打印的加工参数，生成运行轨迹代码；
S6、将同轴送粉3D打印机的喷嘴加热至570℃后，将挤出的磁性丝材插入送料装置，控制送料速度和喷嘴温度，使丝材熔融并能稳定地挤出细丝；
S7、将三维模型导入3D打印设备中，将粘接磁体喷洒到加热模型工作台上，受加热模型工作台的加热温度的作用，喷洒到工作台上的粘接磁体中的粘结剂和助剂溶解并将多层细丝粘结在一起，逐层累积并相互粘结，并在打印的过程中进行充磁，直到产品打印完成，不需要模具支持，节约成本，且制备粘结磁体稳定可靠，操作性强，可重复性高，产品尺寸精度高，可制备超薄微型永磁产品，满足各类微特电机对永磁配件的需要。
实施例三
一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，包括合金磁粉，利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体有以下步骤：
S1、将配好的合金磁粉熔炼，每份合金磁粉包括以下物质：钕铁硼磁粉38份，锶铁氧体磁粉38份，纳米晶磁粉38份，钴6份，钛5份，镍7份，锌6份，铁58份，该利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，具有工艺过程简单、制备周期短、成本低且不易引进杂质等优点，可广泛应用于复杂形状粘结磁体的制备领域；
将熔炼后的合金磁块破碎后，放入气流磨中研磨，研磨时间为0.8h，采用冷却水对研磨中的合金磁粉进行快速冷却处理，冷却后干燥处理，得到干燥合金磁粉；
S2、将合金磁粉进行甩片加工，形成铸片；将铸片进行氢碎制粉，得到粒度为0.3mm以下的粉末颗粒，将氢碎好的合金磁粉放入气流磨中再次研磨，研磨时间为1.4h，冷却后干燥处理，得到干燥粉末，将粉末震动过筛，筛分的筛网为110目的规格，采用冷却水对研磨中的粉末进行快速冷却处理，得到所需颗粒大小的合金磁粉；
S3、将每份经过S2制得的合金磁粉倒入密炼机内部添加粘接剂和助剂，通过双螺杆挤出机熔融混炼，制成磁塑熔融体，混炼的温度为200℃，混炼时间为58min，粘接剂包括热固性树脂和热塑性树脂，其中热固性树脂38份，热塑性树脂38份，助剂包括润滑剂和增塑剂，润滑剂由有机润滑剂和无机润滑剂1：1制成，其中润滑剂18份，增塑剂14份，采用有机、无机润滑剂使得磁塑熔融体在不同温度下的流动性都好，磁体的成型温度较低，粘结磁体的磁性能高；
S4、使用挤压机将磁塑熔融体挤压成直径为1.3mm的磁性丝材；
S5、根据所需结构形状利用proe绘图软件绘制所需空间结构的立体模型，然后导入magics分层软件中进行分层，根据打印的热作模具钢材料确定3D打印的加工参数，生成运行轨迹代码；
S6、将同轴送粉3D打印机的喷嘴加热至580℃后，将挤出的磁性丝材插入送料装置，控制送料速度和喷嘴温度，使丝材熔融并能稳定地挤出细丝；
S7、将三维模型导入3D打印设备中，将粘接磁体喷洒到加热模型工作台上，受加热模型工作台的加热温度的作用，喷洒到工作台上的粘接磁体中的粘结剂和助剂溶解并将多层细丝粘结在一起，逐层累积并相互粘结，并在打印的过程中进行充磁，直到产品打印完成，不需要模具支持，节约成本，且制备粘结磁体稳定可靠，操作性强，可重复性高，产品尺寸精度高，可制备超薄微型永磁产品，满足各类微特电机对永磁配件的需要。
实施例四
一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，包括合金磁粉，利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体有以下步骤：
S1、将配好的合金磁粉熔炼，每份合金磁粉包括以下物质：钕铁硼磁粉40份，锶铁氧体磁粉40份，纳米晶磁粉40份，钴7份，钛5份，镍9份，锌6份，铁60份，该利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，具有工艺过程简单、制备周期短、成本低且不易引进杂质等优点，可广泛应用于复杂形状粘结磁体的制备领域；
将熔炼后的合金磁块破碎后，放入气流磨中研磨，研磨时间为1.0h，采用冷却水对研磨中的合金磁粉进行快速冷却处理，冷却后干燥处理，得到干燥合金磁粉；
S2、将合金磁粉进行甩片加工，形成铸片；将铸片进行氢碎制粉，得到粒度为0.3mm以下的粉末颗粒，将氢碎好的合金磁粉放入气流磨中再次研磨，研磨时间为1.5h，冷却后干燥处理，得到干燥粉末，将粉末震动过筛，筛分的筛网为120目的规格，采用冷却水对研磨中的粉末进行快速冷却处理，得到所需颗粒大小的合金磁粉；
S3、将每份经过S2制得的合金磁粉倒入密炼机内部添加粘接剂和助剂，通过双螺杆挤出机熔融混炼，制成磁塑熔融体，混炼的温度为300℃，混炼时间为60min，粘接剂包括热固性树脂和热塑性树脂，其中热固性树脂40份，热塑性树脂40份，助剂包括润滑剂和增塑剂，润滑剂由有机润滑剂和无机润滑剂1：1制成，其中润滑剂20份，增塑剂15份，采用有机、无机润滑剂使得磁塑熔融体在不同温度下的流动性都好，磁体的成型温度较低，粘结磁体的磁性能高；
S4、使用挤压机将磁塑熔融体挤压成直径为1.5mm的磁性丝材；
S5、根据所需结构形状利用proe绘图软件绘制所需空间结构的立体模型，然后导入magics分层软件中进行分层，根据打印的热作模具钢材料确定3D打印的加工参数，生成运行轨迹代码；
S6、将同轴送粉3D打印机的喷嘴加热至600℃后，将挤出的磁性丝材插入送料装置，控制送料速度和喷嘴温度，使丝材熔融并能稳定地挤出细丝；
S7、将三维模型导入3D打印设备中，将粘接磁体喷洒到加热模型工作台上，受加热模型工作台的加热温度的作用，喷洒到工作台上的粘接磁体中的粘结剂和助剂溶解并将多层细丝粘结在一起，逐层累积并相互粘结，并在打印的过程中进行充磁，直到产品打印完成，不需要模具支持，节约成本，且制备粘结磁体稳定可靠，操作性强，可重复性高，产品尺寸精度高，可制备超薄微型永磁产品，满足各类微特电机对永磁配件的需要。
综上可得：该利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，具有工艺过程简单、制备周期短、成本低且不易引进杂质等优点，可广泛应用于复杂形状粘结磁体的制备领域；不需要模具支持，节约成本，且制备粘结磁体稳定可靠，操作性强，可重复性高，产品尺寸精度高，可制备超薄微型永磁产品，满足各类微特电机对永磁配件的需要；采用有机、无机润滑剂使得磁塑熔融体在不同温度下的流动性都好，磁体的成型温度较低，粘结磁体的磁性能高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，包括合金磁粉，其特征在于：所述利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体有以下步骤：
S1、将配好的合金磁粉熔炼，每份合金磁粉包括以下物质：钕铁硼磁粉30-40份，锶铁氧体磁粉30-40份，纳米晶磁粉30-40份，钴5-7份，钛3-5份，镍7-9份，锌5-6份，铁50-60份；
将熔炼后的合金磁块破碎后，放入气流磨中研磨，采用冷却水对研磨中的合金磁粉进行快速冷却处理，冷却后干燥处理，得到干燥合金磁粉；
S2、将合金磁粉进行甩片加工，形成铸片；将铸片进行氢碎制粉，得到粒度为0.3mm以下的粉末颗粒，将氢碎好的合金磁粉放入气流磨中再次研磨，冷却后干燥处理，得到干燥粉末，将粉末震动过筛，采用冷却水对研磨中的粉末进行快速冷却处理，得到所需颗粒大小的合金磁粉；
S3、将每份经过S2制得的合金磁粉倒入密炼机内部添加粘接剂和助剂，通过双螺杆挤出机熔融混炼，制成磁塑熔融体，所述助剂包括润滑剂和增塑剂，其中润滑剂10-20份，增塑剂10-15份；
S4、使用挤压机将磁塑熔融体挤压成直径为0.2-1.5mm的磁性丝材；
S5、根据所需结构形状利用proe绘图软件绘制所需空间结构的立体模型，然后导入magics分层软件中进行分层，根据打印的模具钢材料确定3D打印的加工参数，生成运行轨迹代码；
S6、将同轴送粉3D打印机的喷嘴加热后，将挤出的磁性丝材插入送料装置，控制送料速度和喷嘴温度，使丝材熔融并能稳定地挤出细丝；
S7、将三维模型导入3D打印设备中，将粘接磁体喷洒到加热模型工作台上，受加热模型工作台的加热温度的作用，喷洒到工作台上的粘接磁体中的粘结剂和助剂溶解并将多层细丝粘结在一起，逐层累积并相互粘结，并在打印的过程中进行充磁，直到产品打印完成。
2.根据权利要求1所述的一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，其特征在于：所述在S1步骤中将熔炼后的所述合金磁块破碎后，放入气流磨中研磨，研磨时间为0.5-1.0h。
3.根据权利要求1所述的一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，其特征在于：所述在S2步骤中将氢碎好的合金磁粉再次放入气流磨中研磨，研磨时间为1-1.5h，筛分的筛网为100-120目的规格。
4.根据权利要求1所述的一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中混炼的温度为80-300℃，混炼时间为50-60min。
5.根据权利要求1所述的一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中的粘接剂包括热固性树脂和热塑性树脂，其中热固性树脂30-40份，热塑性树脂30-40份。
6.根据权利要求1所述的一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中润滑剂由有机润滑剂和无机润滑剂1：1制成。
7.根据权利要求1所述的一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的制备方法，其特征在于：所述S8步骤中同轴送粉3D打印机的喷嘴的加热温度为550-600℃。
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