本發(fā)明涉及永磁合金，特別是用于3D打印的磁體，具體地說是一種利用3D打印技術(shù)制備納米晶各向異性磁體的方法。

背景技術(shù)：

3D打印的關(guān)鍵技術(shù)之一在于所用材料的形態(tài)和性能。打印材料一般為球形粉末，粉末的球化率一般要求大于98％。只有高的球化率，才能保證打印粉末均勻、順利地輸送到打印熔池，從而得到組織致密、低缺陷率的打印產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)難以制備高端細(xì)顆粒球形金屬粉末，這種粉末依賴進(jìn)口。

利用低溫、表面活性劑輔助外加磁場(chǎng)高能球磨技術(shù)制備具有幾個(gè)納米尺度的單疇納米磁粉，通過磁場(chǎng)取向后具有高的取向度，為制備高性能各向異性磁粉提供關(guān)鍵技術(shù)。采用納米磁粉做3D打印的原料尚屬首創(chuàng)。

可通過噴霧干燥等技術(shù)制備球形粉末。將納米磁粉與溶劑、粘結(jié)劑混合，然后進(jìn)行噴霧、干燥和燒結(jié)。利用這種技術(shù)可形成球形粉末。

現(xiàn)有的技術(shù)制備磁體需要相應(yīng)的模具，制作模具需要一定時(shí)間和成本，產(chǎn)品脫模后還需后續(xù)加工，有一定的加工成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用3D打印技術(shù)制備納米晶各向異性磁體的方法，以具有良好的性價(jià)比和加工性能，降低磁體的生產(chǎn)周期和成本。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種利用3D打印技術(shù)制備納米晶各向異性磁體的方法，包括以下步驟：

步驟(1)，將釹鐵硼、釤鈷、鋁鎳鈷、錳鉍、釤鐵分別熔煉成合金；

步驟(2)，經(jīng)過甩帶和氣流磨后制成不同規(guī)則形狀的磁性粉體，甩帶速度5-40m/s，采用對(duì)噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為0.3-1MPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為3000-4000rpm；

步驟(3)，將上述粉體利用低溫、表面活性劑輔助外加磁場(chǎng)高能球磨技術(shù)制備2nm-1μm的納米磁粉；

步驟(4)，將不規(guī)則形狀磁性粉體通過噴霧干燥法得到球形磁性粉體，所得到的球形磁性粉體粒度為1-100μm，球形磁性粉體流動(dòng)性好，可以用于3D打?。?/p>

步驟(5)，將納米磁性粉體或球形納米團(tuán)聚磁性粉體與粘結(jié)劑和加工助劑混合均勻，粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂、聚酰胺或酚醛樹脂，加工助劑包含潤(rùn)滑劑和增塑劑；其中球形磁性粉末為50-100％，粘結(jié)劑為0-48％，加工助劑為0-3％，上述百分比為體積百分比；

步驟(6)，將混合好的粉末送入熱擠出機(jī)中，擠出機(jī)溫度為100-400℃，擠出絲直徑為0.5-10mm；

步驟(7)，根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和形狀利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模，并對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行分層切片處理；分層厚度為0.01-10mm；

步驟(8)，將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中；

步驟(9)，將絲送到3D打印機(jī)并加熱到軟化點(diǎn)，加熱溫度為30-900℃，通過擠出機(jī)及可移動(dòng)的具有加熱功能的噴嘴，被擠出的材料沉積在可以加熱的工作臺(tái)上凝固，加熱工作臺(tái)的加熱溫度為30-900℃，擠出的材料逐層累積并相互粘結(jié)，打印機(jī)掃描速度為1mm/s-50mm/s,并在打印的過程中進(jìn)行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。

采用上述方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是3D打印制備磁體，制備磁體過程中不需要模具，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，3D打印磁體一次成型，不需要后續(xù)加工。由于采用各向異性納米磁粉，磁體磁性能更高。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

步驟(1)，將釹鐵硼熔煉成合金；

步驟(2)，經(jīng)過甩帶和氣流磨后制成不規(guī)則形狀的磁性粉體，甩帶速度15m/s，采用對(duì)噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為0.3MPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為3000rpm；

步驟(3)，將上述粉體利用低溫、表面活性劑輔助外加磁場(chǎng)高能球磨技術(shù)10nm的納米磁粉；

步驟(4)，將不規(guī)則形狀磁性粉體通過噴霧干燥法得到球形磁性粉體，所得到的球形磁性粉體粒度為40μm，球形磁性粉體流動(dòng)性好，可以用于3D打?。?/p>

步驟(5)，將球形磁性粉體與粘結(jié)劑和加工助劑混合均勻，粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂，加工助劑包含潤(rùn)滑劑和增塑劑；其中球形磁性粉末為90％，粘結(jié)劑為9％，加工助劑為1％，上述百分比為體積百分比；

步驟(6)，將混合好的粉末送入擠出機(jī)中，擠出機(jī)溫度為270℃，擠出絲直徑為1mm；

步驟(7)，根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和形狀利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模，并對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行分層切片處理；分層厚度為0.1mm

步驟(8)，將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中；

步驟(9)，將絲送到3D打印機(jī)并加熱到軟化點(diǎn)，加熱溫度為250℃，通過擠出機(jī)及可移動(dòng)的具有加熱功能的噴嘴，被擠出的材料沉積在可以加熱的工作臺(tái)上凝固，加熱工作臺(tái)的加熱溫度為40℃，擠出的材料逐層累積并相互粘結(jié)，打印機(jī)掃描速度為20mm/s,并在打印的過程中進(jìn)行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。

實(shí)施例2

步驟(1)，將錳鉍熔煉成合金；

步驟(2)，經(jīng)過甩帶和氣流磨后制成不規(guī)則形狀的磁性粉體，甩帶速度20m/s，采用對(duì)噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為1MPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為3000rpm；

步驟(3)，將上述粉體利用低溫、表面活性劑輔助外加磁場(chǎng)高能球磨技術(shù)50nm的納米磁粉；

步驟(4)，將錳鉍納米磁性粉體與粘結(jié)劑和加工助劑混合均勻，粘結(jié)劑為尼龍，加工助劑包含潤(rùn)滑劑和增塑劑；其中球形磁性粉末為90％，粘結(jié)劑為9％，加工助劑為1％，上述百分比為體積百分比；

步驟(5)，將混合好的粉末送入擠出機(jī)中，擠出機(jī)溫度為250℃擠出絲直徑為1.8mm；

步驟(6)，根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和形狀利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模，并對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行分層切片處理；分層厚度為0.1mm

步驟(7)，將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中；

步驟(8)，將絲送到3D打印機(jī)并加熱到軟化點(diǎn)，加熱溫度為250℃，通過擠出機(jī)及可移動(dòng)的具有加熱功能的噴嘴，被擠出的材料沉積在可以加熱的工作臺(tái)上凝固，加熱工作臺(tái)的加熱溫度為40℃，擠出的材料逐層累積并相互粘結(jié)，打印機(jī)掃描速度為15mm/s,并在打印的過程中進(jìn)行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。

實(shí)施例3

步驟(1)，將釤鈷熔煉成合金；

步驟(2)，經(jīng)過甩帶和氣流磨后制成不規(guī)則形狀的磁性粉體，甩帶速度25m/s，采用對(duì)噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為0.6MPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為3000rpm；

步驟(3)，將上述粉體利用低溫、表面活性劑輔助外加磁場(chǎng)高能球磨技術(shù)20nm的納米磁粉；

步驟(4)，將不規(guī)則形狀磁性粉體通過原子霧化法得到球形磁性粉體，所得到的球形磁性粉體粒度為45μm，球形磁性粉體流動(dòng)性好，可以用于3D打??；

步驟(5)，將球形磁性粉體與粘結(jié)劑和加工助劑混合均勻，粘結(jié)劑為尼龍，加工助劑包含潤(rùn)滑劑和增塑劑；其中球形磁性粉末為90％，粘結(jié)劑為9％，加工助劑為1％，上述百分比為體積百分比；

步驟(6)，將混合好的粉末送入擠出機(jī)中，擠出機(jī)溫度為270℃，擠出絲直徑為1.7mm；

步驟(7)，根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和形狀利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模，并對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行分層切片處理；分層厚度為0.1mm

步驟(8)，將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中；

步驟(9)，將絲送到3D打印機(jī)并加熱到軟化點(diǎn)，加熱溫度為270℃，通過擠出機(jī)及可移動(dòng)的具有加熱功能的噴嘴，被擠出的材料沉積在可以加熱的工作臺(tái)上凝固，加熱工作臺(tái)的加熱溫度為60℃，擠出的材料逐層累積并相互粘結(jié)，打印機(jī)掃描速度為25mm/s,并在打印的過程中進(jìn)行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。

實(shí)施例4

步驟(1)，將釹鐵硼熔煉成合金；

步驟(2)，經(jīng)過甩帶和氣流磨后制成不規(guī)則形狀的磁性粉體，甩帶速度15m/s，采用對(duì)噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為0.9MPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為3000rpm；

步驟(3)，將上述粉體利用低溫、表面活性劑輔助外加磁場(chǎng)高能球磨技術(shù)100nm的納米磁粉；

步驟(4)，將上述粉體經(jīng)PVD鍍2nm厚的NdCu晶界擴(kuò)散相合金；

步驟(5)，將上述不規(guī)則形狀磁性粉體通過等離子體氣霧化制粉得到球形磁性粉體，所得到的球形磁性粉體粒度為45μm，球形磁性粉體流動(dòng)性好，可以用于3D打??；

步驟(6)，將混合好的粉末送入擠出機(jī)中，擠出機(jī)溫度為830℃，擠出絲直徑為1.7mm；

步驟(7)，根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和形狀利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模，并對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行分層切片處理；分層厚度為0.1mm

步驟(8)，將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中；

步驟(9)，將絲送到3D打印機(jī)并加熱到軟化點(diǎn)，加熱溫度為830℃，通過擠出機(jī)及可移動(dòng)的具有加熱功能的噴嘴，被擠出的材料沉積在可以加熱的工作臺(tái)上凝固，加熱工作臺(tái)的加熱溫度為800℃，擠出的材料逐層累積并相互粘結(jié)，打印機(jī)掃描速度為20mm/s,并在打印的過程中進(jìn)行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。