[发明专利]一种双固化3D凝胶打印制备磁性材料制件的方法

说明书

本发明涉及一种双固化3D凝胶打印制备磁性材料制件的方法，属于先进快速制造领域。本发明是将有机单体和光敏树脂以一定比例混合均匀，加入磁性粉末、分散剂、引发剂等配制成稳定的打印料浆。在3D打印过程中加入引发剂产生化学固化，使得磁性粉末发生原位固化，同时在打印过程中通过一定波长的紫外光照射使得料浆中的光敏树脂也形成交联的高分子固体发生光固化。采用化学固化和光固化相结合的双固化方式，缩短了打印磁性制品过程中的固化时间、提高了固化速度，减少了打印制品的塌陷、变形等缺陷，提高了产品的成形率和打印坯体的强度，减少了原材料的浪费，大大提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及一种双固化3D凝胶打印制备磁性材料制件的方法，属于先进快速制造领域，特别是提供了一种将化学固化和光固化相结合利用3D打印成形复杂形状、磁性能优良、尺寸精度高的磁性材料制品的方法。

背景技术

3D打印技术，又称为“增材制造”技术，是在2D打印、微滴喷射和现代材料学基础上发展起来的快速成型技术，其基本原理：以数字模型文件为基础，将粉末状金属或陶瓷等可粘合材料，通过逐层打印使层与层之间相互黏结，构成一个实物的立体模型。3D凝胶打印技术3D凝胶打印技术(3D gel-printing，3DGP)是一种基于料浆打印技术(Slurry-basedThree Dimensional Printing，S-3DPTM)或直接喷墨打印技术(Direct InkjetPrinting，DIP)的新型3D打印成形技术，打印料浆由低黏度、高固相体积分数含量的金属浆料所组成，打印机将金属料浆喷射到打印平台上，同时以一定的方式引发料浆中有机单体在短时间内发生自由基聚合反应，形成的三维网状结构高分子有机物将金属颗粒进行原位包覆，金属料浆迅速固化成形，料浆经一层层打印固化成形后，形成金属零件坯体，生坯经脱脂和烧结后，最终得到致密金属零件。

磁性材料是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料主要分为两大类，软磁材料和硬磁材料。软磁材料具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化，也易于退磁，是应用广泛、种类最多的一类磁性材料，其在电力、电子、通信等各领域有广泛的应用。永磁材料具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料，其在航空航天、高档数控机床和机器人、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、现代武器装备等高技术领域具有广泛的应用。

在3D凝胶打印磁性材料制品过程中采用化学方法对其进行边打印边固化，但由于化学固化需要一定的时间，因此对打印制品的尺寸有一定限制，若打印制品尺寸较大制件，由于打印过程中制品未完全固化，继续在未完全固化的打印层上面堆积材料从而造成塌陷和变形等缺陷，使得打印制品的成形率低。因此在打印料浆中加入光敏树脂，打印过程中进行紫外光的照射使得料浆中的光敏树脂进行固化，实现化学固化与光固化相结合，缩短固化时间，提高成形效率。

在本发明中，将有机单体和光敏树脂充分混合，加入分散剂和引发剂以及磁粉，搅拌混合均匀。在3D凝胶打印过程中，喷洒催化剂使有机单体进行聚合固化，同时紫外光的照射使得光敏树脂进行光固化，从而对磁性粉末进行原位包覆实现固化。该方法将化学固化与光固化相结合，实现了3D打印过程中的双固化，解决了打印过程中由于固化不完全而引起打印制品部分塌陷、变形等缺陷，进一步缩短了固化时间、提高了打印制品的成形率，减少了原材料的浪费，提高了生产效率。由于加入了光敏树脂，打印坯体双固化后相比化学固化一种固化形式具有更高的坯体强度，从而提高了打印磁性材料制件的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双固化3D凝胶打印制备磁性材料制件的方法，将化学固化和光固化相结合，缩短固化时间，提高磁性材料的固化速度，从而提高制件的成形率。