[发明专利]一种制备用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材

权利要求书

1.一种制备用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材的方法，其特征在于，包括片状软磁合金粉末的制备、片状绝缘包覆软磁合金粉末的制备、用于3D打印丝材的粒料制备和用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材的制备；其中：片状软磁合金粉末是通过湿法球磨破碎干燥制得，片状绝缘包覆软磁合金粉末是通过与磷酸乙醇溶液加热反应并在氢气气氛下煅烧制得，用于3D打印丝材的粒料是通过将片状绝缘包覆软磁合金粉末与包含聚酰亚胺的聚合物体系加入密炼机混合并经造粒机造粒制得；用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材是通过将粒料经3D打印长丝挤出机挤出加工并冷却制得；

所述用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材强度能达到40MPa~100MPa，使用温度不低于450℃；

具体方法如下述步骤所示：

S1、将合金粉末放入带有不锈钢球的湿磨机混料筒内混合均匀，球磨介质为无水乙醇，其中：不锈钢球与合金粉末的体积总量不超过混料筒体积的50%，无水乙醇刚刚没过球料，需要加入0.5wt%的油酸，湿磨24小时然后过滤，过滤后在真空干燥箱中80℃进行干燥，破碎后所得片状软磁合金粉末备用；

S2、将S1所述片状软磁合金粉末置入100ml反应釜内，加入50ml磷酸乙醇溶液，完全封闭反应釜后将反应釜置入真空干燥箱内，调节真空干燥箱的温度在80℃-180℃内反应0.5h-8h，反应完成后冷却取出，得到表面包覆一层绝缘磷化层的片状软磁合金粉末，过滤后在真空干燥箱中80℃干燥，并在H₂还原气氛下煅烧，得到片状绝缘包覆软磁合金粉末；

S3、将S2所述片状绝缘包覆软磁合金粉末与包含聚酰亚胺的聚合物体系按体积比62:38混合，置入密炼机内进行混炼以得到喂料，混炼时间为2.0h，混炼温度为160℃，将得到的喂料置入造粒机中，在130℃加热挤出造粒制得用于3D打印丝材的粒料，对用于3D打印丝材的粒料进行冷却干燥，将冷却干燥后的用于3D打印丝材的粒料置于单螺杆挤出机中以挤出用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材，挤出温度为350℃~365℃，经过风冷装置迅速将用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材冷却，由牵引装置牵引并通过定径拉丝模得到用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材。

2.根据权利要求1所述制备用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材的方法，其特征在于，合金粉末为Fe-Si-Cr合金粉末，粒度范围为1μm～10μm，其中Si的含量在3.0wt%~7.0wt%范围内，Cr的含量在4.0wt%~10wt%范围内，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述制备用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材的方法，其特征在于，所述包含聚酰亚胺的聚合物体系包括聚酰亚胺、微晶蜡、硬脂酸，所述铁基软磁复合材料丝材为铁硅铬-聚酰亚胺丝材。

4.根据权利要求2所述制备用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材的方法，其特征在于，所述包含聚酰亚胺的聚合物体系包括65wt%~80wt%的聚酰亚胺、15wt%~30wt%的微晶蜡、5wt%~10wt%的硬脂酸。

5.根据权利要求4所述制备用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材的方法，其特征在于，S2的磷酸乙醇溶液为0.5wt%-2.0wt%的磷酸乙醇溶液。

6.根据权利要求1所述制备用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材的方法，其特征在于，S2中在H₂还原气氛下煅烧的工艺条件为：H₂还原气氛的气流量为2ml/min~8ml/min，煅烧温度为650℃~770℃，还原时间为0.5h~1.0h。

7.根据权利要求1所述制备用于3D打印的铁基软磁复合材料丝材的方法，其特征在于，S3中的定径拉丝模的内径尺寸为1.25mm~1.5mm，牵引速度为5~7m/min，所述单螺杆挤出机的挤出速度为10~20r/min。