《增材制造 传感器用磁芯技术要求》编制说明

CSTM团体标准《增材制造传感器用磁芯技术要求》编制

说明

（立项阶段□征询意见阶段审定阶段□报批阶段□）

1、目的意义

随着社会经济的高速发展和人类科学技术的不断进步，大跨空间结构的研究

和应用推广愈来愈广泛，高品质磁芯的需求量愈来愈大。据调查，到2019年，全

球磁芯市场规模达到了113亿元，预计到2026年将达到118亿元，年复合增长率

（CAGR）为1.2%。目前市面上的磁芯性能品质参差不齐，究其主要原因是受限

于制造方法，传统的制造方法难以制造出高素质、高规格、高性能的传感器用磁

芯。

目前市面上传感器用磁芯的制造方法主要是注塑成型和切削加工，但这两种

制造方法均存在一定弊端：前者受模具限制，灵活性差，并且难以制造结构复杂

的磁芯；后者在制造过程中则会产生严重的材料浪费，并且同样难以制造结构复

杂的磁芯。相比于上述制造方法，增材制造技术很好的解决了这些问题，这种方

法不受模具限制，材料利用率高，并且可以制造具有复杂结构的磁芯，磁芯的结

构设计可以更加多样化。另外，由于缺少传感器用磁芯制造参数的相关规范标准，

传感器用磁芯品类繁杂且混乱，这导致磁芯的兼容性差，泛用性低，不利于技术

交流。总的来说，目前的传感器用磁芯制造方法存在诸多缺陷，这些问题严重阻

碍了磁芯及其应用领域的发展速度和发展深度。

本标准旨在给出一种优于现市场所用的传感器用磁芯制造技术，可以解决目

前市场中存在的诸多问题，如：制造过程中材料浪费严重、品类混乱、兼容性差、

磁芯模型设计思路受限等。本标准的制定能够很好地推动磁芯及其应用领域实现

创新型发展，增强磁芯产品的国内外市场竞争力，为推进产业结构调整与优化升

级创造条件。

2、主要技术内容

本文件规定了激光粉末床熔融制造应力传感器用磁芯相关的术语、人员要

求、设备要求、粉末要求、环境条件、激光粉末床熔融的参数、流程、成品要求

以及设备检验与维护。

3、预期的社会效益、经济效益

本标准充分纳入和反映了当今新产品、新技术、新工艺的先进技术成果，本

标准将填补“增材制造传感器用磁芯”方面标准的空白，对于推动磁芯制备的规范

性和可靠性具有重要意义。

通过标准的制定和实施，将促进技术创新，增强磁芯产品的国内外市场竞争

力，同时为推进产业结构调整与优化升级创造条件，对规范市场竞争，引导市场

良性发展，加快我国磁芯产品质量提升具有积极的促进作用。

4、工作简况

（1）本项目的完整名称为《增材制造传感器用磁芯技术要求》，该标准（中

文版）立项编号为CSTMLX990001272—2023，标准（英文版）立项编号为CSTM

LX990001272—2023E。

（2）本项目经中国材料与试验标准化委员会（以下简称：CSTM标准化委

员会）综合标准领域委员会审查，CSTM标准化委员会批准CSTM标准《增材制

造传感器用磁芯技术要求》立项，标准项目归口管理委员会为CSTM/FC99综合

标准化领域委员会，主要起草单位为中国矿业大学、北京理工大学、钢研纳克检

测技术股份有限公司等。

（3）制修订标准的主要工作过程：

立项阶段：计划下达后，2023年1月，由中国矿业大学为牵头单位，组织各

起草单位成立了起草工作组开展工作。工作组对传感器用磁芯的制备方式，特别

是增材制造制备传感器用磁芯进行了全面调研，同时广泛搜集相关标准和国内外

技术资料，进行了大量的研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验，进行全

面总结和归纳，在此基础上编制出《增材制造传感器用磁芯技术要求》标准草

案初稿。2023年6月29日，CSTM标准化委员会综合标准化领域委员会于北京钢

铁研究总院南院新材料大楼组织召开本标准立项评估会，经工作组及有关专家研

讨后，本标准通过立项。立项后，起草工作组根据专家意见再次对标准草案初稿

逐条进行了认真修改和完善，于2023年8月形成了标准征求意见稿及其编制说明

等相关附件。

（4）标准起草单位和工作组成员：

标准起草单位：中国矿业大学、北京理工大学、钢研纳克检测技术股份有限

公司、美光(江苏)三维科技有限公司、哈尔滨工业大学、大连交通大学、中国科

学院宁波材料技术与工程研究所、中国兵器工业第五九研究所、北京科技大学、

徐州柏拉图科技责任公司、中南大学。

工作组成员：刘海顺、徐春广、杨卫明、殷春浩、张建卫、李帅、霍军涛、

黄永江、吕云卓、韩陈康、魏明、孙茂峰、李富强、裴宁、郑林、张津、焦杨、

祝昌军、张雷、薛志强、马严、李文宇、李宏扬、刘李晨。

5、标准编制的原则

（1）制修订标准的依据或理由

参照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起

草规则》和GB/T20001.4—2015《标准编写规则第4部分：试验方法标准》给出

的规则起草。

（2）制修订标准的原则

本标准具有先进性。本标准提供的方法采用了增材制造技术，相比于传统制

造方法具有节省材料、成形方便和易于制造复杂形状磁芯等多方面优势。目前国

内外鲜有涉及磁芯的增材制造技术标准，本标准综合考虑国内外传感器用磁芯的

制造现状，给出了激光选区熔化制造磁芯的流程与技术参数，并给出了磁芯力学

与磁学的参考性能，能够很好地推动传感器磁芯制备技术创造性转化、创新型发

展。

6、确定标准主要技术内容的依据

工作组采用此标准分别a）在不同型号设备、b）不同测试单位和c）多种材

料进行传感器磁芯的打印试验，并采用多组打印参数，对标准进行深入研究和验

证，最终得出各材料的最优打印参数。下表列举了Fe50Ni50和Fe-6.5wt%Si两种材

料的优化打印参数、磁性能及相关信息：

粉末成分Fe50Ni50Fe-6.5wt%Si

设备型号FastformFF-M140Mlabcusing200R

激光功率

150606070

（W）

打印参数

扫描速度

800700400400

(mm/s)

扫描间距

100606060

(μm)

退火参数800℃-1h1200℃-1h1300℃-1h未退火

饱和磁化

强度151.0151.9148.6187.0196.0191.5

(emu/g)

磁性能矫顽力

8.28.68.14.05.04.0

(Oe)

有效磁导

164.5174.5303.8132.8210.9201.4

率

测试单位美光(江苏)三维科技有限公司中国矿业大学

由于增材制造技术是近几年逐渐兴起并流行的新技术，目前具有此类资质认

定机构很少，相应获得此类资质认定许可的实验室还很少，故此处暂未给出在具

有资质认定许可技术能力的实验室主导下的多家比对结果。

在本文件所规定的方法实施过程中，需要对磁芯的尺寸和力学、磁学性能测

量结果进行不确定度评定。其中，A类不确定度评定通过多次测量得到磁芯的尺

寸和力学、磁学性能数据，使用统计方法计算标准偏差；本文件规定的方法实施

过程中一般不涉及B类不确定度评定。

7、主要试验或验证结果

下表为Fe50Ni50材料制备传感器用磁芯的试验情况：

编号145678

粉末成分Fe50Ni50Fe50Ni50Fe50Ni50Fe50Ni50Fe50Ni50Fe50Ni50

粉末规

10~6010~6010~6010~6010~6010~60

粉格(μm)

末矫顽力

情5.65.65.65.65.65.6

(Oe)

况饱和磁化

强度148148148148148148

(emu/g)

激光功

150150150150150150

增率(W)

材

扫描策略棋盘扫描棋盘扫描棋盘扫描棋盘扫描棋盘扫描棋盘扫描

制

造扫描速度

800800800800800800

参(mm/s)

数扫描间

100100100100100100

距(μm)

环温度

222222222222

境(℃)

条

湿度40~60%40~60%40~60%40~60%40~60%40~60%

件

相对密

99.9%99.9%99.9%99.9%99.9%99.9%

度

屈服强度

372.8365.6358.4347.0344.0340.9

打(MPa)

印矫顽力

8.214.78.410.28.68.1

质(Oe)

量磁导率164.5154.4174.6163.3174.5303.8

饱和磁化

强度151.0151.1149.0149.7151.9148.6

(emu/g)

退火温度：退火温度：退火温度：退火温度：退火温度：退火温度：

后处理

800℃-1h900℃-1h1000℃-1h1100℃-1h1200℃-1h1300℃-1h

李文宇、李文宇、李文宇、韩陈康、韩陈康、韩陈康、

操作人员

李宏扬李宏扬李宏扬薛志强薛志强薛志强

由上述结果可见，按照本标准给出的技术要求可以制备出具有优异磁学性能

的传感器用磁芯，因而本标准具有极高的实用价值，能够促进技术创新，增强产

品的国内外市场竞争力，同时为推进产业结构调整与优化升级创造条件，推动市

场经济良性发展。

8、与国际、国外同类标准水平的对比情况

由于增材制造是最近兴起的新型制造技术，其相关的标准和规范近几年才逐

渐增多，并且初期的标准主要关注制造技术的工艺类别和原材料等基础问题，最

近逐渐出现了涉及具体某一种金属或合金粉末的技术规范，甚至也出现了特殊结

构零件增材制造的标准。国内关于增材制造领域内的标准/规范主要是针对耗材、

环境要求等拟定的，国外还涉及一些原则性的标准/规范，如操作资格、采购原

则等，涉及功能结构件增材制造的标准/规范非常少，并无涉及传感器磁芯增材

制造的标准/规范。关于传感器磁芯的制造，国内外相关的成熟工艺多是注塑和

切削加工，但并未检索到传感器磁芯制造工艺标准/规范。更无涉及增材制造工

艺制造传感器磁芯的相关标准/规范。因此，该技术规范属于国内外首创。

产品标准与相关国际＼国外＼国家＼行业＼地方＼团体标准

主要参数对比表

ISO_ASTMGB_TYS_T

标准号本标准（必填）AMS7015-2022DB32_T3599-2019

52901-202141337-20221139-2016

增材制造

增材制造

—一般原粉末床熔增材制造钛合增材制造

应力传感器用于增材制造

标准则—采购融增材制金零件激光选区TC4钛合金

磁芯选区激的Ti-6Al-4V粉

名称增材制造造镍基合熔化用粉末通用蜂窝结构零

光熔融制造末

部件的要金技术要求件

技术规范

求

本标准适用

本标准适用本标准适用

本标准适本标准适用于本标准适用于增于激光选区

于以选区激于以粉末床

用于对增增材制造工艺材制造钛合金熔化和电子

光熔融增材熔融增材制

材制造部中使用的（TC4和TC4束选区熔化

范围制造工艺制造工艺制造

件的采购Ti-6Al-4V合金ELI）零件激光选工艺制造的

造的应力传的镍基合金

提供指导。粉末。区熔化用粉末。TC4钛合金蜂

感器磁芯。产品。

国际标准美国标准地方标准窝结构零件。

团体标准国家标准

行业标准

原理增材制造增材制造增材制造增材制造增材制造增材制造

蜂窝孔最大

尺寸偏差成分变化应在未规定尺尺寸偏差

制样≤0.3mm、相无相关规规定范围之内、寸偏差、相≤0.3mm、密

无明确规定

要求对密度≥99%定密度≥2.3g/cm3对密度度

等等≥99%等≥4.35g/cm3

等

常温、常压、

试验无相关规无明确规

无强电磁场无明确规定无明确规定无明确规定

条件定定

干扰

选区激光熔

仪器无相关规

融3D打印无明确规定3D打印机无明确规定3D打印机

设备定

机

试剂磁性材料金无相关规镍基合金TC4钛合金

Ti-6Al-4V合金钛合金

材料属粉末定粉末粉末

试验选区激光熔无相关规粉末床熔

无明确规定无明确规定无明确规定

方法融定融

得到TC4钛

试验得到应力传无相关规得到Ti-6Al-4V粉得到镍基

得到钛合金粉末合金蜂窝结

结果感器磁芯定末合金

构零件

成品的化学成

成品的温

分是否符合规成品的化学

室力学性

定；力学、磁成分、硬度、

成品的化学成能、密度是成品的化学成分、

试验有学性能是否基密度、表面

无相关规分、粒度分布、否符合规粒度及粒度分布、

效性判本符合推荐参粗糙度、外

定流动性、密度是定；表面、夹杂物、粒形是否

断数；尺寸偏差、观质量、尺

否符合规定。内部质量符合规定。

密度、外观质寸偏差是否

是否符合

量是否符合规符合规定。

规定。

定。

无法关于具有特定关于增材关于增材制造关于镍基关于增材制造零关于TC4钛

比对形状和功能性制造部件原料-钛铝钒合合金制备件原料-钛合金粉合金蜂窝结

的结构部件的采购的要金粉的标准，不的标准，不末的技术要求，不构零件制造

选区激光熔融求，不涉及涉及产品和零涉及样品涉及产品和零部的标准，不

制造标准，需产品和零部件制造。形状和功件制造。涉及功能

同时满足形部件制造。能性。性。

状、结构、相

对密度、力学、

磁学性能及功

能性要求。

9、与有关的现行法律、法规和标准的关系

本标准确立了增材制造传感器用磁芯技术要求，是对匮乏的传感器用磁芯制

备技术要求的有益补充；与相应的法律、法规和标准协调、不冲突。

10、知识产权情况说明

本文件涉及一项可免费使用的专利：杨卫明,刘海顺,陈元广,杨其奥,朱恒,

李宇鸿,吕昊岩.一种激光熔融立体成型制作铁基非晶传感器探头的方法.授权

日期:2019.12,专利号:ZL201811187473.1。

11、重大分歧意见的处理经过和依据

无。

12、贯彻标准的要求和措施建议

一般情况下，建议本标准批准发布6个月后实施。

13、替代或废止现行相关标准的建议

无。

14、其它应予说明的事项

无。

15、编制说明附件

无。

CSTM团体标准《增材制造传感器用磁芯技术要求》编制工作组

2023-08-30

CSTM团体标准《增材制造传感器用磁芯技术要求》编制

说明

（立项阶段□征询意见阶段审定阶段□报批阶段□）

1、目的意义

随着社会经济的高速发展和人类科学技术的不断进步，大跨空间结构的研究

和应用推广愈来愈广泛，高品质磁芯的需求量愈来愈大。据调查，到2019年，全

球磁芯市场规模达到了113亿元，预计到2026年将达到118亿元，年复合增长率

（CAGR）为1.2%。目前市面上的磁芯性能品质参差不齐，究其主要原因是受限

于制造方法，传统的制造方法难以制造出高素质、高规格、高性能的传感器用磁

芯。

目前市面上传感器用磁芯的制造方法主要是注塑成型和切削加工，但这两种

制造方法均存在一定弊端：前者受模具限制，灵活性差，并且难以制造结构复杂

的磁芯；后者在制造过程中则会产生严重的材料浪费，并且同样难以制造结构复

杂的磁芯。相比于上述制造方法，增材制造技术很好的解决了这些问题，这种方

法不受模具限制，材料利用率高，并且可以制造具有复杂结构的磁芯，磁芯的结

构设计可以更加多样化。另外，由于缺少传感器用磁芯制造参数的相关规范标准，

传感器用磁芯品类繁杂且混乱，这导致磁芯的兼容性差，泛用性低，不利于技术

交流。总的来说，目前的传感器用磁芯制造方法存在诸多缺陷，这些问题严重阻

碍了磁芯及其应用领域的发展速度和发展深度。

本标准旨在给出一种优于现市场所用的传感器用磁芯制造技术，可以解决目

前市场中存在的诸多问题，如：制造过程中材料浪费严重、品类混乱、兼容性差、

磁芯模型设计思路受限等。本标准的制定能够很好地推动磁芯及其应用领域实现

创新型发展，增强磁芯产品的国内外市场竞争力，为推进产业结构调整与优化升

级创造条件。

2、主要技术内容

本文件规定了激光粉末床熔融制造应力传感器用磁芯相关的术语、人员要

求、设备要求、粉末要求、环境条件、激光粉末床熔融的参数、流程、成品要求

以及设备检验与维护。

3、预期的社会效益、经济效益

本标准充分纳入和反映了当今新产品、新技术、新工艺的先进技术成果，本

标准将填补“增材制造传感器用磁芯”方面标准的空白，对于推动磁芯制备的规范

性和可靠性具有重要意义。

通过标准的制定和实施，将促进技术创新，增强磁芯产品的国内外市场竞争

力，同时为推进产业结构调整与优化升级创造条件，对规范市场竞争，引导市场

良性发展，加快我国磁芯产品质量提升具有积极的促进作用。

4、工作简况

（1）本项目的完整名称为《增材制造传感器用磁芯技术要求》，该标准（中

文版）立项编号为CSTMLX990001272—2023，标准（英文版）立项编号为CSTM

LX990001272—2023E。

（2）本项目经中国材料与试验标准化委员会（以下简称：CSTM标准化委

员会）综合标准领域委员会审查，CSTM标准化委员会批准CSTM标准《增材制

造传感器用磁芯技术要求》立项，标准项目归口管理委员会为CSTM/FC99综合

标准化领域委员会，主要起草单位为中国矿业大学、北京理工大学、钢研纳克检

测技术股份有限公司等。

（3）制修订标准的主要工作过程：

立项阶段