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打印技術制備納米晶各向異性磁體的方法。

背景技術：

3D打印的關鍵技術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，國內(nèi)難以制備高端細顆粒球形金屬粉末，這種粉末依賴進口。

利用低溫、表面活性劑輔助外加磁場高能球磨技術制備具有幾個納米尺度的單疇納米磁粉，通過磁場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鍵技術。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制備球形粉末。將納米磁粉與溶劑、粘結劑混合，然后進行噴霧、干燥和燒結。利用這種技術可形成球形粉末。

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

技術實現(xiàn)要素：

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

為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種利用3D打印技術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，采用對噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為0.3-1MPa，分級輪轉速為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高能球磨技術制備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，球形磁性粉體流動性好，可以用于3D打??；

步驟(5)，將納米磁性粉體或球形納米團聚磁性粉體與粘結劑和加工助劑混合均勻，粘結劑為環(huán)氧樹脂、聚酰胺或酚醛樹脂，加工助劑包含潤滑劑和增塑劑；其中球形磁性粉末為50-100％，粘結劑為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中，擠出機溫度為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算機軟件進行三維建模，并對產(chǎn)品模型進行分層切片處理；分層厚度為0.01-10mm；

步驟(8)，將三維模型導入3D打印設備中；

步驟(9)，將絲送到3D打印機并加熱到軟化點，加熱溫度為30-900℃，通過擠出機及可移動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上凝固，加熱工作臺的加熱溫度為30-900℃，擠出的材料逐層累積并相互粘結，打印機掃描速度為1mm/s-50mm/s,并在打印的過程中進行充磁，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。

具體實施方式

實施例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，采用對噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為0.3MPa，分級輪轉速為3000rpm；

步驟(3)，將上述粉體利用低溫、表面活性劑輔助外加磁場高能球磨技術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，球形磁性粉體流動性好，可以用于3D打印；

步驟(5)，將球形磁性粉體與粘結劑和加工助劑混合均勻，粘結劑為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂，加工助劑包含潤滑劑和增塑劑；其中球形磁性粉末為90％，粘結劑為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中，擠出機溫度為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算機軟件進行三維建模，并對產(chǎn)品模型進行分層切片處理；分層厚度為0.1mm

步驟(8)，將三維模型導入3D打印設備中；

步驟(9)，將絲送到3D打印機并加熱到軟化點，加熱溫度為250℃，通過擠出機及可移動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上凝固，加熱工作臺的加熱溫度為40℃，擠出的材料逐層累積并相互粘結，打印機掃描速度為20mm/s,并在打印的過程中進行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。

實施例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，采用對噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為1MPa，分級輪轉速為3000rpm；

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

步驟(4)，將錳鉍納米磁性粉體與粘結劑和加工助劑混合均勻，粘結劑為尼龍，加工助劑包含潤滑劑和增塑劑；其中球形磁性粉末為90％，粘結劑為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中，擠出機溫度為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算機軟件進行三維建模，并對產(chǎn)品模型進行分層切片處理；分層厚度為0.1mm

步驟(7)，將三維模型導入3D打印設備中；

步驟(8)，將絲送到3D打印機并加熱到軟化點，加熱溫度為250℃，通過擠出機及可移動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上凝固，加熱工作臺的加熱溫度為40℃，擠出的材料逐層累積并相互粘結，打印機掃描速度為15mm/s,并在打印的過程中進行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。

實施例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，采用對噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為0.6MPa，分級輪轉速為3000rpm；

步驟(3)，將上述粉體利用低溫、表面活性劑輔助外加磁場高能球磨技術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，球形磁性粉體流動性好，可以用于3D打??；

步驟(5)，將球形磁性粉體與粘結劑和加工助劑混合均勻，粘結劑為尼龍，加工助劑包含潤滑劑和增塑劑；其中球形磁性粉末為90％，粘結劑為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中，擠出機溫度為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算機軟件進行三維建模，并對產(chǎn)品模型進行分層切片處理；分層厚度為0.1mm

步驟(8)，將三維模型導入3D打印設備中；

步驟(9)，將絲送到3D打印機并加熱到軟化點，加熱溫度為270℃，通過擠出機及可移動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上凝固，加熱工作臺的加熱溫度為60℃，擠出的材料逐層累積并相互粘結，打印機掃描速度為25mm/s,并在打印的過程中進行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。

實施例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，采用對噴式氣流磨，噴嘴的空氣壓力為0.9MPa，分級輪轉速為3000rpm；

步驟(3)，將上述粉體利用低溫、表面活性劑輔助外加磁場高能球磨技術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，球形磁性粉體流動性好，可以用于3D打??；

步驟(6)，將混合好的粉末送入擠出機中，擠出機溫度為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算機軟件進行三維建模，并對產(chǎn)品模型進行分層切片處理；分層厚度為0.1mm

步驟(8)，將三維模型導入3D打印設備中；

步驟(9)，將絲送到3D打印機并加熱到軟化點，加熱溫度為830℃，通過擠出機及可移動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上凝固，加熱工作臺的加熱溫度為800℃，擠出的材料逐層累積并相互粘結，打印機掃描速度為20mm/s,并在打印的過程中進行充磁，直到產(chǎn)品打印完成。