一種利用3d打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稀土永磁合金，特別是用于3D打印的粘結(jié)磁體，具體地說(shuō)是一種利用3D打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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(粘結(jié)磁體)，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、順利地輸送到打印溶池，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。
[0003]可通過(guò)等離子球化技術(shù)制備球形粉末。利用這種技術(shù)可將形狀不規(guī)則的顆粒由載氣通過(guò)加料槍噴入等離子體弧中，在輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)傳熱機(jī)制作用下，使粉末迅速加熱而熔化。熔融的顆粒在表面張力作用下形成球形度很高的液滴，并在極高的溫度梯度下迅速凝固，形成球形粉末。
[0004]現(xiàn)有的技術(shù)制備粘結(jié)磁體需要相應(yīng)的模具，制作模具需要一定時(shí)間，產(chǎn)品脫模后還需后續(xù)加工，有一定的加工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種利用3D打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法，以具有良好的性價(jià)比和加工性能，降低粘結(jié)磁體的生產(chǎn)周期和成本。
[0006]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)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法，包括以下步驟:
步驟(1)，將金屬釹、鈰、硼鐵、鐵、鋅、鎳熔煉成合金，其中金屬釹、鈰、硼鐵、鋅、鎳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為15.8-27.6%, 3-12%,4.7%、0.8%、0.5%，余量為鐵，各原料總和為100% ；
經(jīng)過(guò)甩帶和氣流磨后制成不規(guī)則形狀的磁性粉體，甩帶速度10-20m/s，采用對(duì)噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為0.3-lMPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為3000rpm ;
步驟(2)，將不規(guī)則形狀磁性粉體通過(guò)等離子體氣霧化制粉設(shè)備得到球形磁性粉體，所得到的球形磁性粉體粒度為20_60μπι，球形磁性粉體流動(dòng)性好，可以用于3D打?。?br> 步驟(3 )，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(shù)脂或酚醛樹(shù)月旨，加工助劑包含潤(rùn)滑劑和增塑劑；其中球形磁性粉末為69-87%，粘結(jié)劑為12-28%，加工助劑為1_3%，上述百分比為體積百分比；
步驟(4)，將混合好的粉末送入3D打印設(shè)備中，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；
步驟(5 )，將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中，混合粉末噴灑到加熱模型工作臺(tái)上，加熱模型工作臺(tái)的加熱溫度為30-700°C，受加熱模型工作臺(tái)的加熱溫度的作用，噴灑到工作臺(tái)上的混合粉末中的粘結(jié)劑和加工助劑會(huì)溶解并將添加鈰的釹鐵硼粉末粘結(jié)在一起，逐層累積并相互粘結(jié)，并在打印的過(guò)程中進(jìn)行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。
[0007]采用上述方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是更低價(jià)格的添加鈰的釹鐵硼粉末通過(guò)等離子體氣霧化制粉設(shè)備得到球形磁性粉體，將球形磁性粉體與粘結(jié)劑、加工助劑混合進(jìn)行3D打印制備磁體，制備磁體過(guò)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，并由于價(jià)格低的鈰元素的添加，使得成本降低。
[0008]總之，本發(fā)明通過(guò)制備球形磁性粉體作為原材料，利用3D打印技術(shù)制備釹鐵硼磁體，添加了低價(jià)的鈰，用鈰元素代替部分釹元素，降低成本，性能隨鈰的添加有所下降，適用于中低端產(chǎn)品的制造。
【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)施例1
步驟(1)，將金屬釹、鈰、硼鐵、鐵、鋅、鎳熔煉成合金，各原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為21.2%、10%、4.7%,62.8%、0.8%、0.5%。
[0010]經(jīng)過(guò)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IMPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為3000rpm。
[0011]步驟(2)，將不規(guī)則形狀磁性粉體通過(guò)等離子體氣霧化制粉設(shè)備得到球形磁性粉體，所得到的球形磁性粉體平均粒度為20μπι，球形磁性粉體流動(dòng)性好，可以用于3D打印。
[0012]步驟(3)，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(shù)脂，加工助劑包含潤(rùn)滑劑和增塑劑。其中球形磁性粉末為87%，粘結(jié)劑為12%，加工助劑為1%，上述百分比為體積百分比。
[0013]步驟(4)，將混合好的粉末送入3D打印設(shè)備中，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，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知技術(shù)。
[0014]步驟(5)，將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中，混合粉末噴灑到加熱模型工作臺(tái)上，加熱模型工作臺(tái)的加熱溫度為260°C，受加熱模型工作臺(tái)的加熱溫度的作用，噴灑到工作臺(tái)上的混合粉末中的粘結(jié)劑和加工助劑會(huì)溶解并將添加鈰的釹鐵硼粉末粘結(jié)在一起，逐層累積并相互粘結(jié)，并在打印的過(guò)程中進(jìn)行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。所獲得磁體的最大磁能積為9.6MG0e。所得磁體密度為7.4g/cm3。
[0015]實(shí)施例2
步驟(1)，將金屬釹、鈰、硼鐵、鐵、鋅、鎳熔煉成合金，各原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為24.7%、5%、4.7%,64.3%、0.8%、0.5%。
[0016]經(jīng)過(guò)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0.7MPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為3000rpm。
[0017]步驟(2)，將不規(guī)則形狀磁性粉體通過(guò)等離子體氣霧化制粉設(shè)備得到球形磁性粉體，所得到的球形磁性粉體平均粒度為35μπι，球形磁性粉體流動(dòng)性好，可以用于3D打印。
[0018]步驟(3)，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(shù)脂，加工助劑包含潤(rùn)滑劑和增塑劑。其中球形磁性粉末為80%，粘結(jié)劑為17%，加工助劑為3%，上述百分比為體積百分比。
[0019]步驟(4)，將混合好的粉末送入3D打印設(shè)備中，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)行分層切片處理這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知技術(shù)。
[0020]步驟(5)，將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中，混合粉末噴灑到加熱模型工作臺(tái)上，加熱模型工作臺(tái)的加熱溫度為260°C，受加熱模型工作臺(tái)的加熱溫度的作用，噴灑到工作臺(tái)上的混合粉末中的粘結(jié)劑和加工助劑會(huì)溶解并將添加鈰的釹鐵硼粉末粘結(jié)在一起，逐層累積并相互粘結(jié)，并在打印的過(guò)程中進(jìn)行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。所獲得磁體的最大磁能積為
7.9MG0e。所得磁體密度為7.2g/cm3。
[0021]實(shí)施例3
步驟(1)，將金屬釹、鈰、硼鐵、鐵、鋅、鎳熔煉成合金，各原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為24.7%、5%、4.7%、64.3%、0.8%、0.5%。
[0022]經(jīng)過(guò)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。
[0023]步驟(2)，將不規(guī)則形狀磁性粉體通過(guò)等離子體氣霧化制粉設(shè)備得到球形磁性粉體，所得到的球形磁性粉體平均粒度為60μπι，球形磁性粉體流動(dòng)性好，可以用于3D打印。
[0024]步驟(3)，將球形磁性粉體與粘結(jié)劑和加工助劑混合均勻，粘結(jié)劑為酚醛樹(shù)脂，加工助劑包含潤(rùn)滑劑和增塑劑。其中球形磁性粉末為85%，粘結(jié)劑為12%，加工助劑為3%，上述百分比為體積百分比。
[0025]步驟(4)，將混合好的粉末送入3D打印設(shè)備中，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)行分層切片處理這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知技術(shù)。
[0026]步驟(5)，將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中，混合粉末噴灑到加熱模型工作臺(tái)上，加熱模型工作臺(tái)的加熱溫度為200°C，受加熱模型工作臺(tái)的加熱溫度的作用，噴灑到工作臺(tái)上的混合粉末中的粘結(jié)劑和加工助劑會(huì)溶解并將添加鈰的釹鐵硼粉末粘結(jié)在一起，逐層累積并相互粘結(jié)，并在打印的過(guò)程中進(jìn)行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。所獲得磁體的最大磁能積為
8.4MG0e。所得磁體密度為7.lg/cm3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用3D打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟(1)，將金屬釹、鈰、硼鐵、鐵、鋅、鎳熔煉成合金，其中金屬釹、鈰、硼鐵、鋅、鎳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為15.8-27.6%, 3-12%,4.7%、0.8%、0.5%，余量為鐵，各原料總和為100% ； 經(jīng)過(guò)甩帶和氣流磨后制成不規(guī)則形狀的磁性粉體； 步驟(2 )，將不規(guī)則形狀磁性粉體通過(guò)等離子體氣霧化制粉設(shè)備得到球形磁性粉體； 步驟(3 )，將球形磁性粉體與粘結(jié)劑和加工助劑混合均勻； 步驟(4)，將混合好的粉末送入3D打印設(shè)備中，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； 步驟(5)，將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中，混合粉末噴灑到加熱模型工作臺(tái)上，受加熱模型工作臺(tái)的加熱溫度的作用，噴灑到工作臺(tái)上的混合粉末中的粘結(jié)劑和加工助劑溶解并將添加鈰的釹鐵硼粉末粘結(jié)在一起，逐層累積并相互粘結(jié)，并在打印的過(guò)程中進(jìn)行充磁，直到廣品打印完成。2.如權(quán)利要求1所述的一種利用3D打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法，其特征在于:步驟(1)，甩帶速度10-20m/s，采用對(duì)噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為0.3-lMPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為3000rpm。3.如權(quán)利要求1所述的一種利用3D打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法，其特征在于:步驟(2)，所得到的球形磁性粉體粒度為20-60μπι。4.如權(quán)利要求1所述的一種利用3D打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法，其特征在于:步驟(3)，粘結(jié)劑為環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂。5.如權(quán)利要求1所述的一種利用3D打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法，其特征在于:步驟(3)，加工助劑包含潤(rùn)滑劑和增塑劑。6.如權(quán)利要求1所述的一種利用3D打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法，其特征在于:步驟(3)，球形磁性粉末為69-87%，粘結(jié)劑為12-28%，加工助劑為1_3%，上述百分比為體積百分比。7.如權(quán)利要求1所述的一種利用3D打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法，其特征在于:步驟(5)，加熱模型工作臺(tái)的加熱溫度為30-700°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種利用3D打印技術(shù)制備添加鈰的釹鐵硼磁體的方法，將金屬釹、鈰、硼鐵、鐵、鋅、鎳熔煉成合金；經(jīng)過(guò)甩帶和氣流磨后制成不規(guī)則形狀的磁性粉體；將不規(guī)則形狀磁性粉體通過(guò)等離子體氣霧化制粉設(shè)備得到球形磁性粉體；將球形磁性粉體與粘結(jié)劑和加工助劑混合均勻；將混合好的粉末送入3D打印設(shè)備中，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；將三維模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備中，混合粉末噴灑到加熱模型工作臺(tái)上，混合粉末中的粘結(jié)劑和加工助劑溶解并將鈰釹鐵硼粉末粘結(jié)在一起，并在打印的過(guò)程中進(jìn)行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。產(chǎn)品具有良好的性價(jià)比和加工性能，降低粘結(jié)磁體的生產(chǎn)周期和成本。
【IPC分類】H01F1/08, C22C38/08, B22F9/08, B33Y70/00, H01F1/057, H01F41/02, B22F1/00, B33Y10/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105405636
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510968672
【發(fā)明人】解偉, 肖震, 韓珩, 鐘炳文
【申請(qǐng)人】龍巖紫荊創(chuàng)新研究院
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日