[發明專利]一種適合3D打印的磁粉、粘結磁體及其制備方法

有效

• 申請號: 201710506123.6
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN109148068B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 蔡道炎;秦國超;王聰聰;敖學如;饒曉雷;劉貴川
• 申請（專利權）人: 北京中科三環高技術股份有限公司
• 主分類號: H01F1/047
• 分類號: H01F1/047;H01F1/055;H01F1/057;H01F1/059;H01F41/02;G01R33/12
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉國偉;冷文燕

本發明涉及一種適合3D打印的磁粉、粘結磁體及其制備方法，該磁粉選自釹鐵硼、釤鈷、釹鐵氮、釤鐵氮、鋁鎳鈷，所述磁粉與粘結劑混勻干燥后壓型得到樣品，測量室溫下飽和磁場表磁，對未充磁樣品在100～310℃下施加0.3T～1.0T的充磁場，冷卻至室溫測量樣品的表磁為飽和充磁場表磁的60％以上；隨后在60～120℃下對所述樣品塊再施加與充磁場同等強度的反向磁場后，其表磁保持飽和充磁場表磁的50％以上。該磁粉能在充磁場要求不高的情況下被用于3D打印，能縮小極寬來提高粘結磁體表面磁通密度，從而構建出特殊磁路結構的粘結磁體。

技術領域

本發明涉及磁體制備領域，尤其涉及一種適合3D打印的磁粉、粘結磁體及其制備方法。

背景技術

粘結永磁體由于具有磁性能優異以及制備工藝流程短、形狀自由度大、近終成型等許多優點，符合現代器件短小輕薄的市場需求，使得其在IT、家電、汽車等領域得到了廣泛應用。隨著科技及低碳經濟的發展，粘結稀土磁體將向高性能、大型化、小型化、薄壁化方向發展。

粘結磁體分為各向同性和各向異性磁體兩種，各向異性磁體性能比各向同性磁體高，但是必須采用取向成型工藝，技術難度大，成本高。目前商業化規模應用的主要是各向同性NdFeB粘結磁體。雖然高性能各向異性粘結稀土永磁材料成型簡單，可做小而薄的產品，且能夠一體化成型，其磁性能優異，渦流損耗低，但該各向異性粘結磁體在成形過程中的取向充分性和一致性一直使得該技術的發展并不成熟，且大大增加了其開發成本。

采用永磁體構建的磁場強度偏低，很難獲得較高的取向度，而采用脈沖電磁場來進行取向成型則對模具和取向線圈都提出了極高的要求。此外，粘結永磁體中由于添加了較多體積比的粘結劑等非磁性物質，使得其與燒結磁體相比磁性能大大降低，這在一定程度上限制了它的應用范圍。

由于同一性能原料制備的單極磁體若制備成多極磁體則可以提高其表面磁通密度，極寬越小其表面磁通密度越高。因此，各向同性粘結磁體和輻射取向的各向異性粘結磁體通過多極充磁夾具能夠被制備成多極磁體，從而能對其較低的磁性能有所彌補。

但是多極充磁夾具的設計方式和高充磁場的需求決定了多極充磁夾具的極寬不能太小(通常極寬不小于1mm)，否則多極充磁夾具易于損壞，不僅如此，依賴多極取向裝置制備的多極取向各向異性粘結磁體的極寬也不能太小，通過進一步縮小極寬來提高粘結磁體表面磁通密度受到了不可逾越的限制。

自20世紀90年代中期出現3D打印技術以來，在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域，3D打印技術飛速發展，也為3D打印制造粘結永磁體提供了技術支撐，不僅可獲得形狀奇特的磁體，并且能得到常規制備手段所不可獲得的特殊性能。

因此，現有技術中還不存在充磁場要求不高的情況下，通過縮小極寬來提高粘結磁體表面磁通密度以制備特殊磁路結構磁體的具體方法。

發明內容

面臨上述技術問題，本發明旨在運用3D打印技術制備復雜形狀并且具有多極磁特征的粘結磁體，特別是復雜多極磁特征粘結磁體。主要利用永磁粉末在高溫下充磁場強度需求降低的特性，在進行3D打印操作的同時進行磁粉取向及充磁，可制得最小磁極寬度為3um的多極永磁體，以獲得超強的吸附力。為此，本發明尋找到了一種在充磁場要求不高的情況下也能適合進行3D打印的磁粉以及該磁粉測試方法，從而根據該磁粉制備具備復雜形狀并且具有多極特殊磁路結構的粘結磁體。

為實現上述目的，本發明提出了一種適合進行3D打印的磁粉，所述磁粉選自釹鐵硼、釤鈷、釹鐵氮、釤鐵氮、鋁鎳鈷；其中，

所述磁粉與粘結劑在溶劑中混勻，得到的混合物干燥后壓型得到樣品，測量室溫下飽和充磁場的表磁，對未充磁樣品在100～310℃下施加0.3T～1.0T的充磁場，冷卻室溫測量樣品的表磁為飽和充磁場表磁的60％以上；