[發(fā)明專利]稀土永磁材料的3D打印工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410078399.5
• 申請(qǐng)日: 2014-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN104889390B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張瑞龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張瑞龍
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;H01F1/053
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種稀土永磁材料的3D打印工藝

背景技術(shù)

當(dāng)前，3D打印技術(shù)已風(fēng)靡全球。未來學(xué)家預(yù)測(cè)它可能引領(lǐng)制造業(yè)新潮流，掀起第三次工業(yè)革命。由于該技術(shù)原創(chuàng)于西方發(fā)達(dá)國家，目前有關(guān)工藝的知識(shí)產(chǎn)權(quán)多為外國公司持有，將來我國企業(yè)要深入進(jìn)入這一領(lǐng)域，需要支付高昂的專利費(fèi)，或產(chǎn)生諸多專利糾紛。因此，面對(duì)3D打印熱潮，我國急需迎頭趕上，盡快開拓有關(guān)發(fā)明構(gòu)想，研發(fā)實(shí)施工藝，盡快形成我國自有的3D打印知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。

目前，3D打印未能大規(guī)模地開展，是由于應(yīng)用最廣泛的制造業(yè)，大多數(shù)工業(yè)零件需要用金屬材料制成，而由于金屬粉末印材的制備與打印工藝遠(yuǎn)比塑料、樹脂復(fù)雜，形成3D打印發(fā)展的瓶頸。換句話說，要讓3D打印真正武裝龐大的制造業(yè)，一定要盡快解決金屬粉末印材制備與有關(guān)打印工藝。

在金屬粉末中，尤以稀土永磁材料為引領(lǐng)新材料。永磁材料是不需要消耗能量而能保持其磁場(chǎng)的磁功能材料，稀土永磁材料是永磁材料的主體產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工藝與科學(xué)技術(shù)中。由于稀土資源近80％在中國，21世紀(jì)中國將成為稀土永磁材料生產(chǎn)和開發(fā)的基地與中心。而新材料的開發(fā)應(yīng)用，是國家產(chǎn)業(yè)政策大力鼓勵(lì)的高新科技領(lǐng)域。

稀土永磁材料家族中，釹鐵硼由于磁性能高(被稱為“磁王”)，相對(duì)價(jià)格較低，因而得到廣泛應(yīng)用。用量最大的是電子信息行業(yè)，單臺(tái)用量最大則是醫(yī)療設(shè)備行業(yè)的磁共振成像儀，主磁體可有十多噸重。

2013年6月26日，中國發(fā)明專利CN103170628A(下稱“該發(fā)明”)公開了一種基于3D打印技術(shù)的釹鐵硼制備方法，首次提出把3D打印技術(shù)應(yīng)用于釹鐵硼，擴(kuò)大了3D打印在金屬粉末印材上的選擇。該發(fā)明與本發(fā)明的區(qū)別是：

1、釹鐵硼雖是稀土永磁材料中應(yīng)用最廣泛的，但它畢竟只是稀土磁料的一種，屬于稀土-鐵系。還有稀土釤鈷、稀土鐠鐵銅硼等眾多系列。作為稀土磁材家族的共同成員，它們都有著相同的材料特征，應(yīng)當(dāng)有更多的發(fā)明把3D打印應(yīng)用擴(kuò)大到整個(gè)稀土磁材家族。

2、該發(fā)明涉及的產(chǎn)品為“小型、超薄”的微特電機(jī)(見該發(fā)明摘要)，而本發(fā)明以醫(yī)用磁共振儀主磁體的大型、多元、高值產(chǎn)品為目標(biāo)，有更大的適應(yīng)范圍。

3、稀土磁料的傳統(tǒng)制備工藝分為燒結(jié)、粘結(jié)與熱變形三種，其中燒結(jié)磁體的磁性能較高，而粘結(jié)磁材磁性能比較穩(wěn)定。燒結(jié)工藝需用超千度高溫?zé)Y(jié)，而該發(fā)明是用20～900攝氏度加熱工作臺(tái)，如需燒結(jié)則需在發(fā)明范疇以外進(jìn)行，說明書中也確認(rèn)該發(fā)明工藝制作的是“粘結(jié)釹鐵硼”，應(yīng)屬一種加溫粘結(jié)新工藝。而本發(fā)明則是傳統(tǒng)燒結(jié)工藝與3D打印對(duì)接的新工藝，工藝流程與該發(fā)明有很大區(qū)別，因此與該發(fā)明是兩種不同類型的工藝。

4、正因?yàn)樵摪l(fā)明是粘結(jié)型工藝，所以其原料用的釹鐵硼造粒是機(jī)械混合粉末，而且需要添加粘結(jié)劑，而本發(fā)明工藝用的是冶煉合金粉末，且不需要添加粘結(jié)劑。

綜上所述，該發(fā)明屬于釹鐵硼3D打印非燒結(jié)工藝；

本發(fā)明屬于稀土永磁材料3D打印燒結(jié)工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是提供一種可以整體稀土磁材家族為原料，特別適用于醫(yī)用磁共振儀一類大型設(shè)備零部件制造，可對(duì)接傳統(tǒng)稀土磁材燒結(jié)工藝的3D打印稀土磁材工藝，并提供用于該工藝的原料制備方法。

本發(fā)明工藝可免模具開發(fā)制作成本，縮短制作周期，可獲得優(yōu)于傳統(tǒng)燒結(jié)工藝的成型質(zhì)量，甚至達(dá)到鍛件質(zhì)量。

本發(fā)明技術(shù)文案為：

一、選擇燒結(jié)型3D打印機(jī)作打印設(shè)備，以激光等發(fā)熱裝置為熱源。

3D打印機(jī)為已知技術(shù)，“3D打印”是一個(gè)廣義的概念，實(shí)際上是快速成型制造技術(shù)的通俗名稱。其原理雖與普通打印機(jī)工作原理基本相同，但實(shí)現(xiàn)打印的技術(shù)與設(shè)備卻五花八門。如果不能選擇最合適的已知技術(shù)與設(shè)備配合，就無法進(jìn)行打印操作，更談不上研發(fā)先進(jìn)工藝。所以，3D技術(shù)與設(shè)備的選擇，成為本發(fā)明的起點(diǎn)。

鑒于本發(fā)明的目的是要提出制作燒結(jié)磁體的3D打印工藝，所以，本發(fā)明選擇金屬粉末直接激光燒結(jié)技術(shù)及相關(guān)設(shè)備作為實(shí)施本發(fā)明的工具。

二、計(jì)算機(jī)建模切片：

3D打印的三維建模為已知技術(shù)，用CAD軟件創(chuàng)建擬加工零件三維實(shí)體模型，用分層軟件將該模型分解成二維平面切片，再用掃描軌跡生成軟件將切片輪廓信息轉(zhuǎn)化成激光掃描軌跡信息。