CN105788790A - 一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料 - Google Patents

一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于增材制造磁芯材料领域，具体公开一种增材制造磁芯用材料，包括软磁材料、硬磁材料、粘结剂、所述的粘结剂中还添加有石墨烯。本发明在增材制造磁芯用材料的粘结剂中添加石墨烯，提升增材制造磁芯制品所欠缺的密度，有助于粘接剂聚乙烯醇在烧结过程中更好的挥发避免气隙的产生。再者，保证了分散性的同时有效的提升软磁材料的居里温度感应的灵敏度，为制造高质量磁芯提供了保证。

Description

一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料
技术领域
本发明属于增材制造用磁材料领域，具体地说是涉及一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料。
背景技术
增材制造技术作为制造业中的新秀，是一项革命性新型制造技术。它改变了传统对原材料切削、组装零部件进行生产的模式，设计产品通过CAD软件转化为3D数据，之后通过特定的成型设备(3D打印机)，逐层“打印”出产品。可通过增材制造技术制造产品的种类众多，所采用的材料亦众多，其中磁芯是众多产品中应用最多的一种，制造磁性的原材料种类亦众多，整体上可以归结为软磁材料和硬磁材料两大类，采用软磁材料和硬磁材料结合增材制造技术制造磁芯时，通常存在着原材料分散性能不好以及产品密度难以保证的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料，包括软磁材料、硬磁材料、粘结剂，所述的粘结剂中还添加有石墨烯。
进一步的，所述的粘结剂是聚乙烯醇。
进一步的，所述的硬磁材料为钕铁硼硬磁材料。
进一步的，所述的软磁材料由按mol百分比的下列物质组成的：43-47mol%Fe2O3、34-36mol%Mn3O4、11-13mol%ZnO、15-22mol%的NiO、25-30mol%的羰基铁粉、4-7mol%CuO、0.1-0.5mol%Co2O3、4-6mol%BaO、适量的去离子水。
所述的软磁材料的制备方法如下：
（1）配料：按总重量1000g，按上述摩尔比以及质量分数分别称取以上物质；
（2）配浆料：将步骤（1）称取的Fe2O3、Mn3O4、ZnO混合，并加入总重量3-5倍的去离子水搅拌均匀后，采用行星式球磨机湿磨3h，得浆料备用；
（3）配辅料：将步骤（1）称取的NiO、羰基铁粉、CuO、Co2O3、BaO混合，采用钢球磨球磨25-35min，之后放入马弗炉中高温700-800℃煅烧1.5-2.5h，得辅料备用；
（4）将聚乙烯醇中加入石墨烯，采用超声振荡器处理9-10min至均匀稳定，得粘结液备用；
（5）将辅料和浆料混合搅拌均匀，在120℃下加热搅拌处理35-45min，之后缓慢加入粘结液，并持续搅拌20-30min，得混合料备用；
（6）将混合料放入马弗炉中，在并在惰性气体氮气和氧气的氛围中先在300℃煅烧3-4h，之后采用一定升温速率升温至1250℃，保温煅烧6-8h，之后均匀降温至室温，即得，其中升温速率控制在180-240℃/h，降温速率控制在120-180℃/h。
进一步的，所述的聚乙烯醇占软磁材料总量的重量百分比是6-8wt%，所述的石墨烯重量占聚乙烯醇的重量百分比为8-10wt%。
本发明的有益效果：
本发明在增材制造磁芯用材料的粘结剂中添加石墨烯，提升增材制造磁芯制品所欠缺的密度，有助于粘接剂聚乙烯醇在烧结过程中更好的挥发避免气隙的产生。再者，保证了分散性的同时有效的提升软磁材料的居里温度感应的灵敏度，为制造高质量磁芯提供了保证。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料，包括软磁材料、硬磁材料、粘结剂，所述的粘结剂中还添加有石墨烯。
进一步的，所述的粘结剂是聚乙烯醇。
进一步的，所述的硬磁材料为钕铁硼硬磁材料。
进一步的，所述的软磁材料由按mol百分比的下列物质组成的：43mol%Fe2O3、34mol%Mn3O4、11mol%ZnO、22mol%的NiO、30mol%的羰基铁粉、7mol%CuO、0.5mol%Co2O3、5mol%BaO、适量的去离子水。
按上述配方的软磁材料制备方法如下：
（1）配料：按总重量1000g，按上述摩尔比以及质量分数分别称取以上物质；
（2）配浆料：将步骤（1）称取的Fe2O3、Mn3O4、ZnO混合，并加入总重量3倍的去离子水搅拌均匀后，采用行星式球磨机湿磨3h，得浆料备用；
（3）配辅料：将步骤（1）称取的NiO、羰基铁粉、CuO、Co2O3、BaO混合，采用钢球磨球磨25min，之后放入马弗炉中高温700℃煅烧2.5h，得辅料备用；
（4）将聚乙烯醇中加入石墨烯，采用超声振荡器处理9min至均匀稳定，得粘结液备用；
（5）将辅料和浆料混合搅拌均匀，在120℃下加热搅拌处理35min，之后缓慢加入粘结液，并持续搅拌20min，得混合料备用；
（6）将混合料放入马弗炉中，在并在惰性气体氮气和氧气的氛围中先在300℃煅烧3h，之后采用一定升温速率升温至1250℃，保温煅烧6h，之后均匀降温至室温，即得，其中升温速率控制在180℃/h，降温速率控制在120℃/h。
进一步的，所述的聚乙烯醇占软磁材料总量的重量百分比是6wt%，所述的石墨烯重量占聚乙烯醇的重量百分比为8wt%。
实施例2：
一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料，包括软磁材料、硬磁材料、粘结剂，所述的粘结剂中还添加有石墨烯。
进一步的，所述的粘结剂是聚乙烯醇。
进一步的，所述的硬磁材料为钕铁硼硬磁材料。
进一步的，所述的软磁材料由按mol百分比的下列物质组成的：45mol%Fe2O3、35mol%Mn3O4、12mol%ZnO、18.5mol%的NiO、27.5mol%的羰基铁粉、5.5mol%CuO、0.3mol%Co2O3、5mol%BaO、适量的去离子水。
按上述配方的软磁材料制备方法如下：
（1）配料：按总重量1000g，按上述摩尔比以及质量分数分别称取以上物质；
（2）配浆料：将步骤（1）称取的Fe2O3、Mn3O4、ZnO混合，并加入总重量4倍的去离子水搅拌均匀后，采用行星式球磨机湿磨3h，得浆料备用；
（3）配辅料：将步骤（1）称取的NiO、羰基铁粉、CuO、Co2O3、BaO混合，采用钢球磨球磨30min，之后放入马弗炉中高温700-800℃煅烧2h，得辅料备用；
（4）将聚乙烯醇中加入石墨烯，采用超声振荡器处理9.5min至均匀稳定，得粘结液备用；
（5）将辅料和浆料混合搅拌均匀，在120℃下加热搅拌处理40min，之后缓慢加入粘结液，并持续搅拌25min，得混合料备用；
（6）将混合料放入马弗炉中，在并在惰性气体氮气和氧气的氛围中先在300℃煅烧3.5h，之后采用一定升温速率升温至1250℃，保温煅烧7h，之后均匀降温至室温，即得，其中升温速率控制在210℃/h，降温速率控制在150℃/h。
进一步的，所述的聚乙烯醇占软磁材料总量的重量百分比是7wt%，所述的石墨烯重量占聚乙烯醇的重量百分比为9wt%。
实施例3：
一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料，包括软磁材料、硬磁材料、粘结剂，所述的粘结剂中还添加有石墨烯。
进一步的，所述的粘结剂是聚乙烯醇。
进一步的，所述的硬磁材料为钕铁硼硬磁材料。
进一步的，所述的软磁材料由按mol百分比的下列物质组成的：47mol%Fe2O3、36mol%Mn3O4、13mol%ZnO、15mol%的NiO、25mol%的羰基铁粉、4mol%CuO、0.1mol%Co2O3、5mol%BaO、适量的去离子水。
按上述配方的软磁材料制备方法如下：
（1）配料：按总重量1000g，按上述摩尔比以及质量分数分别称取以上物质；
（2）配浆料：将步骤（1）称取的Fe2O3、Mn3O4、ZnO混合，并加入总重量3-5倍的去离子水搅拌均匀后，采用行星式球磨机湿磨3h，得浆料备用；
（3）配辅料：将步骤（1）称取的NiO、羰基铁粉、CuO、Co2O3、BaO混合，采用钢球磨球磨35min，之后放入马弗炉中高温800℃煅烧2.5h，得辅料备用；
（4）将聚乙烯醇中加入石墨烯，采用超声振荡器处理10min至均匀稳定，得粘结液备用；
（5）将辅料和浆料混合搅拌均匀，在120℃下加热搅拌处理45min，之后缓慢加入粘结液，并持续搅拌30min，得混合料备用；
（6）将混合料放入马弗炉中，在并在惰性气体氮气和氧气的氛围中先在300℃煅烧4h，之后采用一定升温速率升温至1250℃，保温煅烧-8h，之后均匀降温至室温，即得，其中升温速率控制在240℃/h，降温速率控制在180℃/h。
进一步的，所述的聚乙烯醇占软磁材料总量的重量百分比是8wt%，所述的石墨烯重量占聚乙烯醇的重量百分比为10wt%。
对实施例1-3所准备的材料的分散性以及最终制品的质量进行了观察，发现实施例2所准备的材料分散性适宜，在产品制造过程中，粘结效果好，产品质地均匀细致质量高。

Claims (6)

1.一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料，包括软磁材料、硬磁材料、粘结剂，其特征在于：所述的粘结剂中还添加有石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料，其特征在于：所述的粘结剂是聚乙烯醇。
3.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料，其特征在于：所述的硬磁材料为钕铁硼硬磁材料。
4.根据权利要求3所述的一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料，其特征在于：所述的软磁材料由按mol百分比的下列物质组成的：43-47mol%Fe2O3、34-36mol%Mn3O4、11-13mol%ZnO、15-22mol%的NiO、25-30mol%的羰基铁粉、4-7mol%CuO、0.1-0.5mol%Co2O3、4-6mol%BaO、适量的去离子水。
5.根据权利要求4所述的一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料，其特征在于，所述的软磁材料的制备方法如下：
（1）配料：按总重量1000g，按上述摩尔比以及质量分数分别称取以上物质；
（2）配浆料：将步骤（1）称取的Fe2O3、Mn3O4、ZnO混合，并加入总重量3-5倍的去离子水搅拌均匀后，采用行星式球磨机湿磨3h，得浆料备用；
（3）配辅料：将步骤（1）称取的NiO、羰基铁粉、CuO、Co2O3、BaO混合，采用钢球磨球磨25-35min，之后放入马弗炉中高温700-800℃煅烧1.5-2.5h，得辅料备用；
（4）将聚乙烯醇中加入石墨烯，采用超声振荡器处理9-10min至均匀稳定，得粘结液备用；
（5）将辅料和浆料混合搅拌均匀，在120℃下加热搅拌处理35-45min，之后缓慢加入粘结液，并持续搅拌20-30min，得混合料备用；
（6）将混合料放入马弗炉中，在并在惰性气体氮气和氧气的氛围中先在300℃煅烧3-4h，之后采用一定升温速率升温至1250℃，保温煅烧6-8h，之后均匀降温至室温，即得，其中升温速率控制在180-240℃/h，降温速率控制在120-180℃/h。
6.根据权利要求5所述的一种添加石墨烯的增材制造磁芯用材料，其特征在于，所述的聚乙烯醇占软磁材料总量的重量百分比是6-8wt%，所述的石墨烯重量占聚乙烯醇的重量百分比为8-10wt%。
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