[发明专利]可烧结的磁性粉末组合物和通过烧结该组合物制造的三维物体

说明书

本发明涉及一种可烧结的磁性粉末组合物，其包含50重量％至95重量％的至少一种粉末磁体和5重量％至50重量％的至少一种热塑性聚合物，相对于组合物的总重量计，所述粉末组合物的D50在0.1μm至100μm的范围内。本发明特别地涉及所述组合物在用于使粉末通过融合或烧结逐层聚集的方法中以制造磁性三维物体的用途。

本发明涉及一种磁性粉末组合物以及其在用于使粉末通过熔化或烧结逐层聚集(agglomerate)的方法中用于制造三维磁性物体的用途。

在本发明的含义内的“磁性物体”是指固有矫顽力Hci＝1至15kOe；和/或剩磁(Remanence)Br＝0.3至1.8T的物体。

通过熔化(下文中称为“烧结”)进行的粉末的聚集由辐射引起，例如激光束(激光烧结)、红外辐射、UV辐射或任何能够使粉末逐层熔化以制造物体的电磁辐射源。逐层制造物体的技术特别地描述于母案申请WO2009138692(第1至3页)。该技术通常用于生产原型、模型部件(“快速原型制造”)或生产小批量的成品部件(“快速制造”)，例如在汽车、航海、航空、航天、医疗(假肢、助听器、细胞组织等)、纺织品、服装、时装、装饰、电子产品外壳、电话、家庭自动化、计算机和照明工业中。

本发明更特别地涉及汽车部件、电器、计算机、电子产品、微电子产品和其他先进技术的市场。

对于这些市场，由稀土制成的永磁体被认为是战略材料。稀土是一类具有相似性质的金属，包括钪、钇和15种镧系元素，如钕和钐。例如，钕用于制造任何尺寸的电动机的强磁体，以及操作硬盘的读写头的磁体，或混合动力汽车或甚至风力涡轮机中使用的磁体。高性能永磁体包括用钕制成的永磁体，其称为NdFeB磁体、NIB磁体和Neo磁体。它们包括钕(Nd)、铁(Fe)和硼的合金(例如Nd2Fe14B)。

如今，存在两种获得永磁体的方法：

·通过激光烧结纯金属：这种方法依赖于非常高的温度，因此非常昂贵。所获得的部件具有有限的机械性能和有限的抗氧化性。

·通过与热塑性塑料或任选地热固性塑料配混(compounding)，然后注射或压缩以获得成品部件。磁性质较低，但所得到的机械性质(抗冲击性、弯曲性等)使新的应用成为可能。

因此，在这些市场中，通常由于其机械性质，特别是抗冲击性和柔韧性，以及其物理和化学抗性而选择热塑性聚合物(下文称为TP)。这些热塑性聚合物易于使用注射、挤出、模塑和/或组装的常规方法实施。

因此，确实需要结合了TP的机械性质和磁体的磁性质的磁性材料，其同时具有复杂的几何形状，并且需要尽可能低的发展(开发)时间(development time)。分层烧结方法提供了满足这种需求的方式，但是它们需要对这些粉末形式的磁体和TP进行特定的预处理。

因此，本发明的目的在于提供用于烧结装置的合适的磁性粉末，以及能够制造具有令人满意的性质，特别是在密度和机械和磁性质方面，甚至具有复杂几何形状的部件。

本发明的目的还在于提供一种直接通过烧结来制造致密且具有良好分辨率(resolution)和机械性质的磁体的方法。

因此，本发明涉及一种可烧结的磁性粉末组合物，其包含：

-50至95％的粉末磁体；

-5至50重量％的至少一种热塑性聚合物；

相对于组合物的总重量计，

所述粉末组合物的D50小于100μm。

如果磁性颗粒含量小于50重量％，则可能难以获得期望的磁性质。如果磁性颗粒含量大于95重量％，由本发明中的可烧结的磁性粉末组合物获得的烧结制品倾向于具有较低的机械强度，并且对可烧结的磁性粉末的再循环倾向于更加困难或甚至不可能。

有利地，根据本发明的组合物包含0.1至5重量％的D50小于20μm的粉末状的流动助剂，相对于组合物的总重量计。