一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的方法，属于复杂形状粘结磁体制备技术领域。先将磁性合金粉、粘合剂和助剂熔融混炼后，经挤压制备出一定直径的磁性丝材，再利用3D打印设备的喷嘴将磁性丝材融化堆积并同时取向和固化，最终打印出所需的具有特定磁性和空间复杂形状的粘结磁体产品。此方法能够制备出任意空间复杂形状及很薄的（小于0.4mm）粘结磁体，产品尺寸精度高，进一步能够在打印过程中对产品进行充磁和取向控制，能够制备各向同性或各向异性的永磁产品，并且制备过程中无需原坯和模具，能大幅节省原材料和提高生产效率，工艺稳定可靠，操作性强，可重复性高，适用于复杂形状粘结磁体的批量生产。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的方法，属于复杂形状粘结磁体制备
。先将磁性合金粉、粘合剂和助剂熔融混炼后，经挤压制备出一定直径的磁性丝材，再利用3D打印设备的喷嘴将磁性丝材融化堆积并同时取向和固化，最终打印出所需的具有特定磁性和空间复杂形状的粘结磁体产品。此方法能够制备出任意空间复杂形状及很薄的（小于0.4mm）粘结磁体，产品尺寸精度高，进一步能够在打印过程中对产品进行充磁和取向控制，能够制备各向同性或各向异性的永磁产品，并且制备过程中无需原坯和模具，能大幅节省原材料和提高生产效率，工艺稳定可靠，操作性强，可重复性高，适用于复杂形状粘结磁体的批量生产。【专利说明】一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的方法
本专利技术属于复杂形状粘结磁体制备
，特别是涉及利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体。
技术介绍
永磁材料亦称硬磁材料，是最早发现和使用的磁性材料。将永磁材料在磁场中充磁后，去掉外磁场，仍能保留很强的磁性，而且不易被退磁，可在一定的空间提供一个恒定的工作磁场，从而得到广泛的应用。多数实用永磁材料用烧结、粘结、铸造法制造，磁体又硬又脆，机械加工多采用磨削，难于制作形状复杂和较薄的磁体，另外，对尺寸精度要求严格的磁体加工成本高,是价格贵的主要原因。在20世纪70年代，研发了一种新型磁体:粘结磁体。粘结磁体是由永磁合金粉末与可挠性好的橡胶或质量轻的塑料、树脂等粘结材料按一定比例相混合，按用户需求直接成型为各种形状的永磁部件，使其既具有永磁材料的特性又具有塑料橡胶等易加工、易成型的特点。近年来，随着粘结磁体的磁性能显著提高，其应用范围越来越广。粘结磁体有同性与异性之分，同性材料和异性材料因为其磁性能的显著差异而应用于各自不同的领域。同性材料是在无取向磁场的条件下，通过机械方式成型的一种永磁材料，其中尤以冰箱磁条、旅游、广告、玩具、文具等领域的磁板应用最为广泛；异性粘结磁体则是在外加磁场或机械压力作用下，使粘结体中的各项异性磁性合金粉的磁畴按一定方向取向排列而制成的一种永磁体，它具有远比同性粘结磁高的磁性能，成为各类微特电机的理想恒磁源。3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又被称为“增材制造”。并且3D打印技术无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。利用3D打印技术来制备粘结磁体，不但避免了硬磁材料难以加工的问题，运用3D打印技术的制造灵活性和粘结磁体的易成型性，能够制作形状复杂和较薄的磁体，产品尺寸精度也得以提高，并且大幅节省原材料，降低了粘结磁体的生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备复杂形状粘结磁体的方法，即使用3D打印设备成型粘结磁体，一方面利用3D打印技术成型任意复杂空间几何形状的永磁体，另一方面在打印过程中可以对磁性材料逐层充磁，并且可以通过改变外加磁场来制备各向同性粘结永磁体或各向异性粘结永磁体。具体的工艺流程和参数如下: (一)选择磁性合金粉成分及粘结剂、助剂成分 (1)选择满足粘结磁体产品要求的磁性合金粉末，如锶铁氧体粉末、钡铁氧体粉末以及钕铁硼的快淬粉、HDDR粉(氢爆粉)、气雾化粉等，磁性合金粉粒度为5 μm~50 μ m ；(2)选择适用的粘结剂，包括偶联剂(多采用硅烷系或钛酸酯)、粘合剂(多采用树脂和橡胶)和助剂(如润滑剂、增塑剂和热稳定剂等)，使用偶联剂对磁性合金粉进行表面处理，提高磁性合金粉与粘合剂之间的亲和性；粘合剂可提供适当的流动性，并使分散的磁性合金粉粘结起来，使之成为具有一定强度的磁性制品；助剂能够改善加工时物料的流动性和稳定性。(二)制备打印物料 (1)磁性合金粉混炼:使用少量偶联剂对磁性合金粉进行表面处理，随后按体积百分比将磁性合金粉(70%~90%)、粘合剂(10%~30%)和助剂(1%~3%)混合后通过双螺杆挤出机熔融混炼，混炼温度为80°C~300°C，混炼时间为5mirT60min ； (2)制备打印物料:使用挤压机将磁塑熔融体挤压成直径0.5mnT4mm的磁性丝材； (三)三维建模 根据所需永磁产品的形状和尺寸，使用三维建模软件实现3D建模，并对产品模型进行分层切片处理； (四)送料 将喷嘴加热至50°C "600°C (根据磁性丝材的成分选择最佳熔融温度)后将挤出的磁性丝材插入送料装置，利用给料速度控制仪和电脑程序精确控制送丝速度和调整喷嘴温度，直到喷头能迅速将磁性丝材熔融并能稳定地挤出细丝； (五)3D打印 将三维模型导入3D打印设备中，受打印程序控制，打印机喷嘴加热到50°C ^600°C (根据磁性丝材的成分选择最佳熔融温度)，送料装置中的磁性丝材通过给料速度控制仪稳定精确地送入喷嘴，其中的粘合剂`和助剂受热迅速熔融液化，随后喷撒到室温的打印平台上，粘合剂和助剂会迅速凝固，使磁性合金粉粘结在一起形成粘结磁体，如此将磁性合金粉一层层喷涂在基材上，最终形成了具有复杂空间几何形状的粘结永磁产品； (六)充磁 在3D打印磁性合金粉逐层累积的过程中，通过外加磁场对永磁产品充磁，还可通过外加取向磁场控制粘结磁体的取向，制备各向同性粘结磁体或各向异性粘结磁体。本专利技术的有益效果在于: (I)本专利技术提供一种利用3D打印技术制备粘结磁体的方法，运用3D打印技术的制造灵活性和粘结磁体的易成型性，能够制备任意复杂形状和很薄(小于0.4mm)的粘结磁体。(2)3D打印无需原坯和模具，能够大幅度节省原材料，且打印出的产品仅需要少量或不需要后续机械加工，降低了成本，缩短了生产周期，使得生产效率大大提高。(3)打印过程中可对永磁产品进行充磁和取向控制，能够制得各向同性或各向异性的永磁产品。(4)此方法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求。【具体实施方式】实施实例1:利用3D打印技术制备铁氧体粘结磁体 1.确定磁性合金粉成分及粘结剂、助剂成分 (I)选择平均粒度为50 μ m的锶铁氧体粉末作为原料磁性合金粉； (2 )偶联剂为硅烷系KH-550，粘合剂为尼龙6，以及少量的抗氧剂(0.4%)、润滑剂(0.7%)、热稳定剂(0.2%)，上述百分比均为体积百分比； 2.制备打印物料 (1)磁性合金粉混炼:将2g硅烷偶联剂(KH-550)溶入200ml溶剂乙醇中，搅拌均匀后，与IOOOg锶铁氧体粉末充分混匀，然后将乙醇挥发，完成对锶铁氧体粉末的表面处理，再将锶铁氧体粉末、粘合剂(尼龙6)及少量的抗氧剂、润滑剂等助剂通过双螺杆挤出机熔融混合，混炼温度为210°C，混炼时间为lOmin，混炼后制成的磁塑熔融体成分为:尼龙6占20%，抗氧化剂占0.4%，润滑剂占0.7%，热稳定剂占0.2%，其余为锶铁氧体粉末，上述百分比为体积百分比； (2)挤压:将磁塑熔融体送入塑料挤压机料斗中，在210°C将磁塑熔融体挤压成直径为Imm的磁性丝材； 3.三维建模:根据所需永磁产品的形状和尺寸，使用三维建模软件实现3D建模，并对产品模型进行分层切片本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用3D打印技术制备复杂形状粘结磁体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、使用偶联剂对磁性合金粉进行表面处理，偶联剂的用量为磁性合金粉质量的0.1%~5%，随后按体积百分比将磁性合金粉70%~90%、粘合剂10%~30%和助剂1%~3%混合后通过双螺杆挤出机熔融混炼，制成磁塑熔融体，混炼温度为80℃~300℃，混炼时间为5min~60min；步骤二、使用挤压机将磁塑熔融体挤压成直径为0.5mm~4mm的磁性丝材；步骤三、根据所需永磁产品的形状和尺寸，使用三维建模软件实现永磁产品的3D建模，并对产品模型进行分层切片处理；步骤四、将喷嘴加热至50℃~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；步骤五、将永磁产品三维模型参数导入3D打印设备中，打印出复杂空间形状的粘结磁体产品；步骤六、在3D打印磁性合金粉逐层堆积的过程中，通过外加磁场对永磁产品充磁，还可通过外加取向磁场控制粘结磁体的取向，制备各向同性粘结磁体或各向异性粘结磁体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭志猛，张欣悦，郭雷辰，叶青，柏鉴玲，于海华，徐延龙，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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