[发明专利]一种3D凝胶打印制备钕铁硼磁体的方法

摘要

一种3D凝胶打印制备钕铁硼磁体的方法，属于3D打印领域。本发明将钕铁硼磁性粉末和纳米铁粉进行混合，以甲苯或酒精为球磨介质，加入分散剂，进行高能球磨，在不断球磨的过程中使得纳米铁粉包覆钕铁硼磁性粉末颗粒，从而得到表面改性的复合磁性粉末，将干燥后的复合磁粉和预混液按照一定的体积比进行混合，制备出稳定、不易沉降、不易团聚的高固相低粘度的复合磁粉料浆，采用3D凝胶打印机进行打印，打印过程中添加引发剂和催化剂实现边打印边固化，通过调节喷头直径、打印层高、挤出速率、打印速度等打印参数，从而获得强度高的打印坯体，将打印坯体经过高温烧结获得组织致密均匀的钕铁硼磁制品。采用这种方法能够制备形状复杂、表面精度高、磁性能高的钕铁硼磁制件，大大提高了生产效率和产品质量。

主权项

1.一种3D凝胶打印制备钕铁硼磁体的方法，包括步骤如下：(1)将平均粒度5～75μm的钕铁硼磁粉和平均粒度40～100nm的铁粉以质量比(20～8):1混合，进行球磨使得钕铁硼磁粉和纳米铁粉能充分接触从而进行表面改性；湿磨介质采用甲苯或酒精，并加入0.1～10wt％的分散剂，球磨采用硬质合金球，球料质量比(5～20):1，球磨时间1～10h，转速150～400r/min，之后将球磨后粉末在30～90℃条件下真空干燥1～12小时，得到钕铁硼与纳米铁粉复合磁性粉末；(2)将有机单体和有机溶剂按照体积比1：4～4:1混合均匀，配制成具有机单体浓度20vol％～80vol％的预混液，将步骤(1)所得到的复合磁性粉末与预混液按照体积比(1～3):1混料，并再次加入0.1～6wt％的分散剂，搅拌均匀，可得到高固相含量50～75vol％低粘度0.5～1Pa.s的复合磁性合金粉料浆；(3)将步骤(2)所得到的复合磁性合金粉料浆装入3D凝胶打印机的针筒，事先把需要打印的制品形状尺寸导入计算机控制系统进行打印，打印所选用的喷头直径为0.2～1.0mm，打印层高为0.05～0.8mm，挤出速率为5.0～10.0cm3/min，打印速度为10～30mm/s，每完成一层打印，喷雾装置将向打印表面喷洒一层雾状的引发剂过氧化苯甲酰(BPO)和催化剂N,N,N',N'‑四甲基乙二胺(TEMED)实现边打印边固化；(4)将打印所得到的坯体在30～90℃下真空干燥8～24h，将经过干燥的坯体在保护气氛或者真空中800～1200℃进行高温烧结，烧结时间为5～24h，得到尺寸精度高、致密度高、表面质量好、综合磁性能优异的钕铁硼制件；所述的有机单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的一种；所述的有机溶剂为邻二甲苯、异丙醇的一种；所述的分散剂为月桂酸、柠檬酸胺或者DISPERBYK系列的一种。