專利名稱：基于3d打印技術(shù)的釹鐵硼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于3D打印技術(shù)的釹鐵硼的制備方法。
背景技術(shù)：
釹鐵硼材料作為稀土材料最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，是支撐現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料之一，與人們的生活息息相關(guān)。隨著計(jì)算機(jī)、移動電話、汽車電路等通訊設(shè)備的普及和節(jié)能汽車的高速發(fā)展，稀土永磁材料已成為電子技術(shù)通訊中的重要材料，用在人造衛(wèi)星、雷達(dá)等方面的行波管、環(huán)形器中以及微型電機(jī)、微型錄音機(jī)、航空儀器、電子手表、地震儀和其它一些電子儀器上。目前稀土永磁應(yīng)用已滲透到汽車、家用電器、電子儀表、核磁共振成像、音響設(shè)備、微特電機(jī)、移動電話等方面。在醫(yī)療方面，運(yùn)用稀土永磁材料進(jìn)行“磁穴療法”，使得療效大為提高，從而促進(jìn)了“磁穴療法”的迅速推廣。在應(yīng)用稀土的各個(gè)領(lǐng)域中，稀土永磁材料是發(fā)展速度最快的一個(gè)。它不僅給稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來巨大的推動力，也對許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生相當(dāng)深遠(yuǎn)的影響。世界對高性能稀土永磁材料的需求量迅速增長。1998年世界釹鐵硼(包括燒結(jié)磁體和粘結(jié)磁體)的產(chǎn)量高達(dá)11300噸，近年來年增長率均保持在30%以上。稀土永磁材料發(fā)展之快令人矚目。制備釹鐵硼的傳統(tǒng)工藝多采用模壓、注射、擠出等成型工藝，采用模壓、注射、擠出等成型工藝需要大量不同規(guī)格的模具，這些會消耗大量的成本和占地空間，并且后期的維護(hù)和維修也需要大量的人力，再加上設(shè)計(jì)和制作模具會需要較長的周期，這些就會延遲交貨期或?qū)е虏荒芗皶r(shí)交貨。另外，采用傳統(tǒng)工藝成型生產(chǎn)的毛坯尺寸不能做到精確到位，后期還需要對其進(jìn)行機(jī)加工，不利于磁體規(guī)格的變更，而且加工成本很高，同時(shí)制作超薄厚度(小于I毫米)的磁體有很大的加工難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于3D打印技術(shù)的釹鐵硼的制備方法，通過該方法能省下大量的模具開發(fā)費(fèi)用，縮短了生產(chǎn)周期，生產(chǎn)效率大幅提高，大大減小了超薄厚度(小于I毫米)的磁體的制作難度。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種基于3D打印技術(shù)的釹鐵硼的制備方法，它包括以下步驟:
(1)、將釹鐵硼粉末、粘結(jié)劑和加工助劑打造成粒度均勻的釹鐵硼造粒；其中釹鐵硼粉末為90 94%，粘結(jié)劑為5 8%，加工助劑為1 2% ;上述百分比是質(zhì)量百分比；
(2)、將打造好的釹鐵硼造粒裝入3D打印機(jī)的粉末盒中；
(3)、根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸，在計(jì)算機(jī)內(nèi)通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模；
(4)、所述的計(jì)算機(jī)與所述的3D打印機(jī)連接；所述的計(jì)算機(jī)將產(chǎn)品的三維建模數(shù)據(jù)傳輸給3D打印機(jī)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置；所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置還將轉(zhuǎn)換之后的三維建模圖層按層分解，形成自下而上的一系列連續(xù)序號的平面圖；再將這些平面圖轉(zhuǎn)換成CAE程序；
(5)、受CAE程序控制，粉末盒中的釹鐵硼造粒通過噴嘴噴撒到具有防護(hù)性氣體的防護(hù)室中的加熱模型工作臺上；加熱模型工作臺的加熱溫度為2(T900°C ;受加熱模型工作臺的加熱溫度的作用，噴撒在加熱模型工作臺上的釹鐵硼造粒中的粘結(jié)劑和加工助劑會溶解并將釹鐵硼粉末粘結(jié)在一起，逐層累積并相互粘結(jié)；所述的3D打印機(jī)打印完成，產(chǎn)品成型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行三維建模，再將三維建模數(shù)據(jù)傳輸給3D打印機(jī)，再利用CAE技術(shù)產(chǎn)生若干連續(xù)分層的平面圖，根據(jù)平面圖控制3D打印機(jī)噴嘴將粉末填充起來，逐層累積并充磁，直至產(chǎn)品成型。從而省下了大量的模具開發(fā)費(fèi)用，縮短了生產(chǎn)周期，生產(chǎn)效率大幅提高。制品尺寸可任意變更，適用于加工難度很大的異形制品，而且制品厚度可小于1_，便于客戶裝配使用，滿足了微特電機(jī)向小型、超薄、高速、高精度和低噪音方向發(fā)展的要求。在步驟(5)中，釹鐵硼粉末在逐層累積并相互粘結(jié)的過程中，受防護(hù)室內(nèi)的磁場發(fā)生器的作用，同時(shí)對釹鐵硼粉末層逐層進(jìn)行充磁。在步驟(3)中，對產(chǎn)品進(jìn)行三維建模時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸手動向計(jì)算機(jī)中輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模。在步驟(3)中，對產(chǎn)品進(jìn)行三維建模時(shí)，通過3D掃描裝置對產(chǎn)品進(jìn)行3D掃描；3D掃描裝置與計(jì)算機(jī)相連接；所述的3D掃描裝置將掃描后的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模。


圖1是廣品一的王視結(jié)構(gòu)不意圖。圖2是廣品 一的俯視結(jié)構(gòu)不意圖。圖3是產(chǎn)品一的右視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是產(chǎn)品二的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是廣品_■的俯視結(jié)構(gòu)不意圖。圖6是產(chǎn)品二的右視結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是產(chǎn)品三的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是產(chǎn)品四的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步描述。本發(fā)明的基于3D打印技術(shù)的釹鐵硼的制備方法，它包括以下步驟:
(I)、將釹鐵硼粉末、粘結(jié)劑和加工助劑打造成粒度均勻的釹鐵硼造粒。其中釹鐵硼粉末為90、4%，粘結(jié)劑為5 8%，加工助劑為廣2%，上述百分比為質(zhì)量百分比。釹鐵硼造粒在特定工藝下打造而成，它能夠促使3D打印的粘結(jié)釹鐵硼在特定的溫度下交聯(lián)固化。打造釹鐵硼造粒的具體工藝為:釹鐵硼經(jīng)過快戰(zhàn)技術(shù)初步形成釹鐵硼粉末，然后再對釹鐵硼粉末進(jìn)行精確加工，比如打磨等工序；再然后在釹鐵硼粉末中增加粘結(jié)劑、加工助劑，最終形成釹鐵硼造粒。(2)、將打造好的釹鐵硼造粒裝入3D打印機(jī)的粉末盒中。(3)、根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸，在計(jì)算機(jī)內(nèi)通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模。若產(chǎn)品是圖紙，根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸手動向計(jì)算機(jī)中輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模。若產(chǎn)品是實(shí)物，通過3D掃描裝置對產(chǎn)品進(jìn)行3D掃描；3D掃描裝置與計(jì)算機(jī)相連接；所述的3D掃描裝置將掃描后的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模。本具體實(shí)施例中，所述的計(jì)算機(jī)軟件為AutoCAD軟件。(4)、所述的計(jì)算機(jī)與所述的3D打印機(jī)連接。所述的計(jì)算機(jī)將產(chǎn)品的三維建模數(shù)據(jù)傳輸給3D打印機(jī)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置。所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置還將轉(zhuǎn)換之后的三維建模圖層按層分解，形成自下而上的一系列連續(xù)序號的平面圖；再將這些平面圖轉(zhuǎn)換成CAE程序。3D打印機(jī)為現(xiàn)有技術(shù)，因而3D打印機(jī)內(nèi)的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置也為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。(5)、受CAE程序控制，粉末盒中的釹鐵硼造粒通過噴嘴噴撒到具有防護(hù)性氣體的防護(hù)室中的加熱模型工作臺上。所述的防護(hù)室內(nèi)的防護(hù)性氣體可以是氮?dú)?，氬氣或二氧化碳等。所述的防護(hù)室的作用是可以防止釹鐵硼氧化。所述的加熱模型工作臺的加熱溫度為2(T900°C。受加熱模型工作臺的加熱溫度的作用，噴撒在加熱模型工作臺上的釹鐵硼造粒中的粘結(jié)劑和加工助劑會溶解并將釹鐵硼粉末粘結(jié)在一起，逐層累積并相互粘結(jié)。所述的3D打印機(jī)打印完成，產(chǎn)品成型。在步驟(5)中，根據(jù)對產(chǎn)品的要求，可以進(jìn)行相應(yīng)的工藝:
1、若只需產(chǎn)品成型，加熱模型工作臺加溫在2(noo°c產(chǎn)品便可成型。產(chǎn)品成型之后，取出產(chǎn)品，再將產(chǎn)品在烘燒爐中烘干或在真空燒結(jié)爐中真空燒結(jié)并固化。2、若需要產(chǎn)品成型并固化，加熱模型工作臺可以加溫在900°C產(chǎn)品便可成型并固化，一步到位。3、若需要對產(chǎn)品在成型的過程中充磁，釹鐵硼粉末在逐層累積并相互粘結(jié)的過程中，受防護(hù)室內(nèi)的磁場發(fā)生器的作用，同時(shí)對釹鐵硼粉末層逐層進(jìn)行充磁。3D打印裝置中的3D打印機(jī)的高速噴嘴、磁場發(fā)生器和加熱模型工作臺都安裝在防護(hù)室中。以下是幾款根據(jù)本發(fā)明的方法制造的產(chǎn)品及其密度:
如圖1、圖2及圖3所示，產(chǎn)品一，通過本發(fā)明的方法加工成型之后，經(jīng)測量，成型后的釹鐵硼磁體密度d=4.5-6.5 g/cm3, (BH) max=31-35.8KJ/m3。而傳統(tǒng)工藝制備的釹鐵硼磁體密度 d=3.6-6.23 g/cm3, (BH) max=70KJ/m3。如圖4、圖5及圖6所示，產(chǎn)品二，通過本發(fā)明的方法加工成型之后，經(jīng)測量，成型后的釹鐵硼磁體密度d=6.34 g/cm3, (BH) max=75KJ/m3。而傳統(tǒng)工藝制備的釹鐵硼磁體密度d=6.25 g/cm3, (BH) max=71KJ/m3。如圖7所示，產(chǎn)品三，通過本發(fā)明的方法加工成型之后，經(jīng)測量，成型后的釹鐵硼磁體密度d=6.36 g/Cm3，(BH)max=76KJ/m3。而傳統(tǒng)工藝制備的釹鐵硼磁體密度d=6.26 g/cm3, (BH) max=72KJ/m3。如圖8所示，產(chǎn)品四，通過本發(fā)明的方法加工成型之后，經(jīng)測量，成型后的釹鐵硼磁體密度d=6.38 g/Cm3，(BH)max=77KJ/m3。而傳統(tǒng)工藝制備的釹鐵硼磁體密度d=6.27 g/cm3, (BH) max=73KJ/m3。根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析可得，通過本方法打印的釹鐵硼永磁體與傳統(tǒng)工藝加工的釹鐵硼永磁體，性能相當(dāng)，但是傳統(tǒng)工藝加工的釹鐵硼永磁體的開模周期約為I星期，而3D打印的釹鐵硼永磁體的建模時(shí)間只需數(shù)分鐘，效率提高了數(shù)十萬倍。另外，傳統(tǒng)工藝加工的釹鐵硼永磁體的開模費(fèi)用約為數(shù)千至數(shù)萬，3D打印的釹鐵硼永磁體的建模費(fèi)用幾乎為零，成本大大節(jié)約，而且低碳環(huán)保。
權(quán)利要求
1.一種基于3D打印技術(shù)的釹鐵硼的制備方法，它包括以下步驟: (1)、將釹鐵硼粉末、粘結(jié)劑和加工助劑打造成粒度均勻的釹鐵硼造粒；其中釹鐵硼粉末為9(T94%，粘結(jié)劑為5 8%，加工助劑為廣2% ;上述百分比是質(zhì)量百分比； (2)、將打造好的釹鐵硼造粒裝入3D打印機(jī)的粉末盒中； (3)、根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸，在計(jì)算機(jī)內(nèi)通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模； (4)、所述的計(jì)算機(jī)與所述的3D打印機(jī)連接；所述的計(jì)算機(jī)將產(chǎn)品的三維建模數(shù)據(jù)傳輸給3D打印機(jī)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置；所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置還將轉(zhuǎn)換之后的三維建模圖層按層分解，形成自下而上的一系列連續(xù)序號的平面圖；再將這些平面圖轉(zhuǎn)換成CAE程序； (5)、受CAE程序控制，粉末盒中的釹鐵硼造粒通過噴嘴噴撒到具有防護(hù)性氣體的防護(hù)室中的加熱模型工作臺上；加熱模型工作臺的加熱溫度為2(T90(TC ;受加熱模型工作臺的加熱溫度的作用，噴撒在加熱模型工作臺上的釹鐵硼造粒中的粘結(jié)劑和加工助劑會溶解并將釹鐵硼粉末粘結(jié)在一起，逐層累積并相互粘結(jié)；所述的3D打印機(jī)打印完成，產(chǎn)品成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于3D打印技術(shù)的釹鐵硼的制備方法，其特征在于:在步驟(5)中，釹鐵硼粉末在逐層累積并相互粘結(jié)的過程中，受防護(hù)室內(nèi)的磁場發(fā)生器的作用，同時(shí)對釹鐵硼粉末層逐層進(jìn)行充磁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于3D打印技術(shù)的釹鐵硼的制備方法，其特征在于:在步驟(3)中，對產(chǎn)品進(jìn)行三維建模時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸手動向計(jì)算機(jī)中輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于3D打印技術(shù)的釹鐵硼的制備方法，其特征在于:在步驟(3)中，對產(chǎn)品進(jìn)行三維建模時(shí)，通過3D掃描裝置對產(chǎn)品進(jìn)行3D掃描；3D掃描裝置與計(jì)算機(jī)相連接；所述的3D掃描裝置將掃描后的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于3D打印技術(shù)的釹鐵硼的制備方法，通過計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行三維建模，再將三維建模數(shù)據(jù)傳輸給3D打印機(jī)，再利用CAE技術(shù)產(chǎn)生若干連續(xù)分層的平面圖，根據(jù)平面圖控制3D打印機(jī)噴嘴將粉末填充起來，逐層累積并充磁，直至產(chǎn)品成型。從而省下了大量的模具開發(fā)費(fèi)用，縮短了生產(chǎn)周期，生產(chǎn)效率大幅提高。制品尺寸可任意變更，適用于加工難度很大的異形制品，而且制品厚度可小于1mm，便于客戶裝配使用，滿足了微特電機(jī)向小型、超薄、高速、高精度和低噪音方向發(fā)展的要求。
文檔編號B22F3/115GK103170628SQ20131007838
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者周高峰 申請人:寧波金科磁業(yè)有限公司