一種塑料磁體的3d打印磁場取向制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種塑料磁體的3D打印磁場取向制備方法。步驟為：1）準備磁性組元和聚合物等原材料；2）建立塑料磁體的計算機三維示意圖，切片處理，建立掃描路徑；3）設置相應打印參數(shù)；4）啟動打印設備進行3D打印，同時將磁性顆粒和聚合物注入打印頭，加熱混合后按照設定軌跡、速度打印；在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化；首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。本發(fā)明的優(yōu)點是：采用3D打印將送料、熔化、混合、打印、磁場取向同時完成，提高了工作效率；3D打印技術為增材制備方法，與傳統(tǒng)工藝相比，節(jié)省了原材料，避免浪費。
【專利說明】一種塑料磁體的3D打印磁場取向制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塑料磁體的3D打印磁場取向制備方法，屬于材料制備領域。

【背景技術】
[0002]3D打印，即快速成型技術的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。
[0003]所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。
[0004]3D打印技術可以無需模具實現(xiàn)各種復雜器件的直接制備，隨時隨地進行器件的制備與復制。因此是未來材料制備，特別是高端材料制備的一個重要發(fā)展方向。
[0005]磁性材料，是古老而用途十分廣泛的功能材料，而物質(zhì)的磁性早在3000年以前就被人們所認識和應用，例如中國古代用天然磁鐵作為指南針?，F(xiàn)代磁性材料已經(jīng)廣泛的用在我們的生活之中，例如將永磁材料用作馬達，應用于變壓器中的鐵心材料，作為存儲器使用的磁光盤，計算機用磁記錄軟盤等?？梢哉f，磁性材料與信息化、自動化、機電一體化、國防、國民經(jīng)濟的方方面面緊密相關。
[0006]但是磁性材料通常具有較強的脆性，在使用過程中會產(chǎn)生很多不便。于是采用磁性可以與聚合物基體復合的方法發(fā)展起來的塑料磁體解決了這方面的困擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種塑料磁體的3D打印磁場取向制備方法。
[0008]本發(fā)明的具體步驟為:
1)原料準備
將粒徑為0.1~10 μ m的磁性顆粒經(jīng)預處理后與有機樹脂混合放入送料筒；
所述的磁性顆粒為MnZn鐵氧體、NiZn鐵氧體、？6、(>)、祖、鋇鐵氧體、鎖鐵氧體、銷镲鈷、衫鉆、欽鐵棚；
所述的有機樹脂為ABS樹脂、聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為20~100μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打?。?br> 3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.05-0.5m/s，打印分辨率20~100 μ m，為送粉量為0.02~5mm3/s ；
4)3D打印磁場取向啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至170~300°C使送入的樹脂融化并與磁性顆?；旌?。打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:
1)采用3D打印將送料、熔化、混合、打印、磁場取向同時完成，提高了工作效率；
2)3D打印技術為增材制備方法，與傳統(tǒng)工藝相比，節(jié)省了原材料，避免浪費。

【具體實施方式】
[0010]下面結合實施例對本發(fā)明進行詳細描述，以便更好地理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點。雖然本發(fā)明是結合該具體的實施例進行描述，但并不意味著本發(fā)明局限于所描述的具體實施例。相反，對可以包括在本發(fā)明權利要求中所限定的保護范圍內(nèi)的實施方式進行的替代、改進和等同的實施方式，都屬于本發(fā)明的保護范圍。對于未特別標注的工藝參數(shù)，可按常規(guī)技術進行。
[0011]本發(fā)明采用的具體步驟如下:
1)原料準備
將粒徑為0.1~10 μ m的磁性顆粒經(jīng)預處理后與有機樹脂混合放入送料筒；
所述的磁性顆粒為MnZn鐵氧體、NiZn鐵氧體、？6、(>)、祖、鋇鐵氧體、鎖鐵氧體、銷镲鈷、衫鉆、欽鐵棚；
所述的有機樹脂為ABS樹脂、聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為20~100μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打印；
3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.05-0.5m/s，打印分辨率20~100 μ m，為送粉量為0.02~5mm3/s ；
4)3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至170~300°C使送入的樹脂融化并與磁性顆?；旌稀４蛴☆^將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0012]通過本發(fā)明可以制備各種形狀的塑料磁體，方便快捷。
[0013]實施例1:
本發(fā)明的步驟為:
1)原料準備
將粒徑為0.1 μ m的MnZn鐵氧體顆粒經(jīng)預處理后與ABS樹脂混合放入送料筒；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為20 μ m的截面，即切片，從而指導打印機逐層打??；
3)設置打印參數(shù)設置打印速度為0.05m/s，打印分辨率20 μ m，為送粉量為0.02mm3/s ；
4) 3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至280°C使送入的ABS樹脂融化并與MnZn鐵氧體顆?；旌?。打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0014]實施例2:
本發(fā)明的具體步驟為:
1)原料準備
將粒徑為0.3 μπι的NiZn鐵氧體顆粒經(jīng)預處理后與聚乳酸樹脂混合放入送料筒；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為50 μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打??；
3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.lm/s，打印分辨率50 μ m，為送粉量為0.25mm3/s ；
4)3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至230°C使送入的聚乳酸樹脂融化并與NiZn鐵氧體顆粒混合。打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0015]實施例3:
本發(fā)明的具體步驟為:
1)原料準備
將粒徑為0.5 μπι的Fe粉經(jīng)預處理后與聚乙烯混合放入送料筒；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為100 μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打??；
3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.2m/s，打印分辨率100 μ m，為送粉量為2mm3/s ；
4)3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至260°C使送入的聚乙烯融化并與Fe粉混合。打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0016]實施例4:
本發(fā)明的具體步驟為:
1)原料準備
將粒徑為1.2 μπι的Co顆粒經(jīng)預處理后與聚丙烯混合放入送料筒；
2)建模先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為50 μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打印；
3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.3m/s，打印分辨率50 μ m，為送粉量為0.75mm3/s ；
4)3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至170°C使送入的聚丙烯融化并與Co顆?；旌稀４蛴☆^將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0017]實施例5:
本發(fā)明的具體步驟為:
1)原料準備
將粒徑為3.6 μπι的Ni顆粒經(jīng)預處理后與聚氯乙烯樹脂混合放入送料筒；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為50 μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打??；
3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.4m/s，打印分辨率50 μ m，為送粉量為lmm3/s ；
4)3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至200°C使送入的聚氯乙烯樹脂融化并與Ni顆?；旌?。打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0018]實施例6:
本發(fā)明的具體步驟為:
1)原料準備
將粒徑為5.4 μπι的鋇鐵氧體顆粒經(jīng)預處理后與聚苯乙烯樹脂混合放入送料筒；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為100 μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打??；
3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.5m/s，打印分辨率100 μ m，為送粉量為5mm3/s ；
4)3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至240°C使送入的聚苯乙烯融化并與鋇鐵氧體顆?；旌?。打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0019]實施例7:
本發(fā)明的具體步驟為: 1)原料準備
將粒徑為7.8 μπι的鍶鐵氧體顆粒經(jīng)預處理后與聚甲醛樹脂混合放入送料筒；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為20 μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打??；
3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.5m/s，打印分辨率20 μ m，為送粉量為0.2mm3/s ；
4)3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至210°C使送入的聚甲醛融化并與鍶鐵氧體顆?；旌?。打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0020]實施例8:
本發(fā)明的具體步驟為:
1)原料準備
將粒徑為10 μπι的鋁鎳鈷顆粒經(jīng)預處理后與聚碳酸酯混合放入送料筒；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為100 μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打?。?br> 3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.05m/s，打印分辨率100 μ m，為送粉量為0.5mm3/s ；
4)3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至300°C使送入的聚碳酸酯融化并與鋁鎳鈷顆粒混合。打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0021]實施例9:
本發(fā)明的具體步驟為:
1)原料準備
將粒徑為6.2 μπι的SmCo5顆粒經(jīng)預處理后與ABS樹脂混合放入送料筒；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為50 μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打?。?br> 3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.2m/s，打印分辨率50 μ m，為送粉量為0.5mm3/s ；
4)3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至280°C使送入的ABS樹脂融化并與SmCo5顆粒混合。打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
[0022]實施例10:
本發(fā)明的具體步驟為:
1)原料準備
將粒徑為3.2 μπι的釹鐵硼顆粒經(jīng)預處理后與聚乳酸混合放入送料筒；
2)建模
先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為20 μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打??；
3)設置打印參數(shù)
設置打印速度為0.4m/s，打印分辨率20 μ m，為送粉量為0.16mm3/s ；
4)3D打印磁場取向
啟動打印設備進行3D打印。送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至230°C使送入的聚乳酸融化并與釹鐵硼顆?；旌?。打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出。在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化。首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
【權利要求】
1.一種塑料磁體的3D打印磁場取向制備方法，其特征在于它的步驟為: 1)原料準備 將粒徑為0.1~10 μ m的磁性顆粒經(jīng)預處理后與有機樹脂混合放入送料筒； 2)建模 先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成厚度為20~100μπι的截面，即切片，從而指導打印機逐層打?。? 3)設置打印參數(shù) 設置打印速度為0.05-0.5m/s，打印分辨率20~100 μ m，為送粉量為0.02~5mm3/s ； 4)3D打印磁場取向 啟動打印設備進行3D打??；送料器送料進入打印頭，加熱打印頭至170~300°C使送入的樹脂融化并與磁性顆粒混合；打印頭將具有流動性的混合物按照設定的軌跡、速度打印出； 在打印過程中，對工作空間施加磁場，使磁性顆粒沿著外磁場方向取向，使磁性能實現(xiàn)最優(yōu)化；首先逐行打印形成面，再逐層打印形成三維塑料磁體。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種塑料磁體的3D打印磁場取向制備方法，其特征在于所述的磁性顆粒為MnZn鐵氧體、NiZn鐵氧體、Fe、Co、N1、鋇鐵氧體、鎖鐵氧體、銷镲鈷、釤鈷、釹鐵硼。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種塑料磁體的3D打印磁場取向制備方法，其特征在于所述的有機樹脂為ABS樹脂、聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯。
【文檔編號】B29C67/00GK104441667SQ201510004365
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2015年1月6日 優(yōu)先權日:2015年1月6日
【發(fā)明者】彭曉領, 李靜, 徐靖才, 金紅曉, 王新慶, 葛洪良 申請人:彭曉領