一種利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法，其中包括以下步驟：1)廢料預(yù)處理；2)廢料成分修正；3)氫破碎；4)制粉；5)磁場(chǎng)成型；6)真空燒結(jié)。本發(fā)明充分利用生產(chǎn)過(guò)程回收利用的廢料，廢料的回收利用率高，生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有高性能；流程簡(jiǎn)單可控，可操作性強(qiáng)，沒(méi)有用到任何跟環(huán)境不和諧的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，節(jié)能環(huán)保，對(duì)環(huán)境友好，具有較高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】一種利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種利用含有釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釹鐵硼有“一代永磁王”的稱號(hào)，有著極佳的綜合磁性能，廣泛應(yīng)用在電子、汽車、醫(yī)療、環(huán)保節(jié)能、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2011年全球釹鐵硼永磁體的產(chǎn)量高達(dá)11萬(wàn)噸，最近十年保持著20%以上的高速增長(zhǎng)速度。
[0003]隨著電子器件、汽車及其他儀器設(shè)備的更新?lián)Q代、報(bào)廢，不可避免產(chǎn)生大量釹鐵硼廢料，在釹鐵硼的生產(chǎn)、機(jī)械加工過(guò)程，存在大量的廢品、殘次品、料頭，其產(chǎn)生廢料的比例可高達(dá)15~30%，如果不能有效處理，這些材料及其中的稀土只能以較低的廢品價(jià)格賣掉，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。稀土是寶貴的不可再生資源，所提回收和利用釹鐵硼廢料及釹鐵硼廢料中的稀土成為眾多學(xué)者和廠家研究的重點(diǎn)對(duì)象。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，如文獻(xiàn)報(bào)道，劉名清等人利用鹽酸優(yōu)溶法將釹鐵硼廢料焙燒、溶解，然后重新分離成稀土氧化物，再經(jīng)金屬冶煉制備出磁體生產(chǎn)所需的金屬，該方法過(guò)程煩瑣、流程長(zhǎng)，制造成本高。中國(guó)專利95101204.5介紹了一種廢料采用重熔工藝制作釹鐵硼方法，該方法產(chǎn)生大量爐渣、過(guò)程復(fù)雜、收率低，實(shí)用價(jià)值差。中國(guó)專利200510070659.5介紹了一種將廢料處理方法，先將廢料測(cè)量主成分，然后經(jīng)表面打磨、去皮、以及干燥等工序處理，然后經(jīng)熔煉、均勻化處理，然后粉碎成3到5微米的顆粒，再按一定比例(20-50%)添加到新的粉末中混合，然 后經(jīng)壓制、燒結(jié)得到具有一定性能的產(chǎn)品。該方法在廢料預(yù)處理過(guò)程在實(shí)施過(guò)程仍有較多問(wèn)題，如沾油料、小規(guī)格料等難以處理干凈；在處理完后還須增加重熔、均勻化的過(guò)程，而且只能少量添加到新料中，回收利用率不高，釹鐵硼磁性能不好，實(shí)用價(jià)值有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決技術(shù)背景存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]I)廢料預(yù)處理:取釹鐵硼廢料放到添加了去污劑水溶液的超聲波清洗儀中進(jìn)行超聲波清洗，過(guò)程中進(jìn)行排水、清水洗滌處理，使廢料與廢料表面的雜質(zhì)完全分離，至廢料表面無(wú)粘附物后，放進(jìn)溫度設(shè)定為100~300°C的烘箱中烘烤I~2小時(shí)，然后再將廢料放進(jìn)拋光機(jī)中拋光3~7分鐘。廢料主要成分為釹鐵硼，但其表面已經(jīng)氧化或粘附有油污、塵垢及其他夾雜物，若清洗不干凈會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部缺陷、性能惡化甚至氧化報(bào)廢。利用超聲波清洗儀進(jìn)行清洗能夠?qū)U料表面粘附的油污給清洗干凈，然后再經(jīng)過(guò)拋光處理將氧化變質(zhì)層打磨干凈，這種經(jīng)超聲清洗、拋光處理的廢料，能夠替代正常工序制備釹鐵硼磁性材料所用的純金屬或者合金原料，且由于廢料雜質(zhì)含量少，提高了產(chǎn)品的磁性能和金屬原料替代率,降低了生產(chǎn)成本并提高了廢物資源利用率。[0007]2)廢料成分修正:拋光處理好的廢料在惰性氣體保護(hù)下，在破碎機(jī)中破碎成5~IOmm的顆粒，然后混合均勻。取樣并準(zhǔn)確分析其化學(xué)成分，然后對(duì)廢料進(jìn)行成份設(shè)計(jì)，通過(guò)添加稀土或釹鐵硼合金進(jìn)行成份補(bǔ)償，調(diào)配出新合金。對(duì)廢料進(jìn)行成分設(shè)計(jì)，調(diào)配出新合金，對(duì)處理好的廢料進(jìn)行成分修正，使合金成份可控，產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定、可靠、滿足客戶使用要求。
[0008]3)氫破碎:將調(diào)配好的新合金裝到氫碎爐中，抽真空至IOPa以下，然后加熱至350~500°C活化1.5~3小時(shí)，當(dāng)真空度再次下降到IOPa以下，停止加熱并充入氫氣至0.1~0.2MPa讓新合金充分吸氫，吸氫飽和后,停止沖入氫氣,抽真空并加熱到450~570°C脫氫2~5小時(shí)，然后冷卻至常溫。抽真空至10~30Pa以下，加熱至350~500°C活化1.5~3小時(shí)，目的是在真空下加熱烘烤以除去常壓烘烤殘留的水分、吸附的氣體并使材料更活潑更易于進(jìn)行吸氫反應(yīng)。釹鐵硼是脆性材料，吸氫后，釹鐵硼材料沿著晶界膨脹并產(chǎn)生裂紋，相比機(jī)械破碎，它可以在不破壞晶粒完整性下實(shí)現(xiàn)合金破碎，結(jié)合氣流磨制粉工藝，制備得到的粉末粒度分布更窄，綜合磁性能更好，而且裂紋已經(jīng)在材料內(nèi)部形成，粉碎時(shí)效率能提聞2~3倍。特別的，材料吸氣后，保持材料中有一定參與氣含量，可以有效隔絕材料與氧的接觸機(jī)會(huì)，提高了產(chǎn)品防氧化性；
[0009]4)制粉:使用氣流磨設(shè)備在高純氮?dú)鈿夥罩袑⑿潞辖鹧心コ善骄６葹?~5微米的粉末，向粉末中添加質(zhì)量百分比為2%。~4%。的防氧化劑并在混料機(jī)中混合30~60分鐘。利用氣流磨制粉，可以完全隔絕粉末與空氣接觸，粉末氧含量更低，有利與把粉末粒度控制得更細(xì)，同時(shí)粒度分布窄，因而可以提高產(chǎn)品的性能；
[0010]5)磁場(chǎng)成型:將步驟4)中混好的粉末放進(jìn)成型壓機(jī)的模具中，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為
1.4~2.0T的取向磁場(chǎng)下取向并壓制成型，得壓坯；
[0011]6)真空燒結(jié):將壓坯置于溫度設(shè)定為1000~1100°C的真空燒結(jié)爐中燒結(jié)3~5小時(shí)，用惰性氣體淬冷至室溫，然后加熱到880~950°C保溫2~3小時(shí)，用惰性氣體淬冷至室溫后再加熱到450~650°C保溫2~3小時(shí)，用惰性氣體淬冷至室溫，得到釹鐵硼磁體。
[0012]優(yōu)選的是，所述的利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法，其特征在于，所述的去污劑為洗衣液、磷酸三鈉水溶液的一種，清洗時(shí)間為15~20分鐘。
[0013]優(yōu)選的是，所述的步驟2)中稀土為鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱和鏑中的一種或多種，釹鐵硼合金為RexMMyFezB1(l(l_x_y_z，其中Re為鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱和鏑中的一種或多種，MM為鋁、銅、鈷、鎵、鋯、釩、鈮和鑰中的一種或多種，所述的X是Re的質(zhì)量百分比，其中27≤x≤ 55 ；y是麗的質(zhì)量百分比，其中O≤y≤0 ;z是Fe的質(zhì)量百分比，其中34≤z≤72 ;B的質(zhì)量百分比為100-x-y-z。所述的X、y和z是根據(jù)廢料的成份及添加比例，在成分設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)廢料成分進(jìn)行的補(bǔ)償，使新合金成份與設(shè)計(jì)成份保持一致。
[0014]優(yōu)選的是，所述的利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法，其特征在于，所述的防氧化劑為汽油、硼酸酯、單硬脂酸甘油酯和脂肪酸甲酯的混合溶液中的一種或者多種。
[0015]優(yōu)選的是，所述的利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法，其特征在于，所述的步驟2)中的成分設(shè)計(jì)后的新合金和廢料可以按照質(zhì)量百分比為1: 4~1: 9的比例進(jìn)行混合。
[0016]本發(fā)明的有益效果，采用超聲波對(duì)廢料的表面處理，可以很好去除廢料表面對(duì)產(chǎn)品性能提高有影響的大量雜質(zhì)，使其雜質(zhì)成份控制在較低的水平，因此處理后的廢料可以以更大的比例甚至100%替代純正常工序制備釹鐵硼磁性材料所用的純金屬或者合金原料，再經(jīng)過(guò)成份分析和優(yōu)化，可以生產(chǎn)出與純金屬或合金原料性能相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品，提高產(chǎn)品磁性能；廢料在超聲波清洗處理后進(jìn)行粉碎至5~10mm，能夠讓廢料充分接觸氫氣、吸氫更充分，在制粉過(guò)程中粉碎得更加完全、粉末粒度更均勻。本發(fā)明減少了重融、均勻化的步驟，降低了生產(chǎn)成本50~60% ;廢料在超聲波清洗處理、拋光處理、烘干和粉碎后混和均勻然后取樣做成分分析，這樣處理后的廢料成分更均勻，分析的結(jié)果更準(zhǔn)確、更具有代表性，經(jīng)成份設(shè)計(jì)后產(chǎn)品性能波動(dòng)小、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、可靠。在制粉過(guò)程中添加了防氧化劑，使新合金廢料具有極強(qiáng)的抗氧化能力，提高了新合金廢料的抗氧化性能。本發(fā)明充分利用生產(chǎn)過(guò)程及回收利用的廢料，廢料的回收利用率高，生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有高性能；流程簡(jiǎn)單可控，可操作性強(qiáng)，沒(méi)有用到任何跟環(huán)境不和諧的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，節(jié)能環(huán)保，對(duì)環(huán)境友好，具有較高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域的技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0018]實(shí)施例1
[0019]用N45廢料生產(chǎn)N45產(chǎn)品。
[0020]取N45廢料，放到超聲波清洗儀中在在添加磷酸三鈉的水溶液中超聲波清洗10分鐘，待表面無(wú)油污粘附后，取出廢料并清水清洗表面至表面無(wú)粘附物后，放在烘箱中烘干在300°C烘2小時(shí)。然后在拋丸機(jī)中拋光5分鐘，至材料表面呈金屬基體顏色銀白色。
[0021]前面經(jīng)過(guò)處理的廢料在惰性 氣體保護(hù)下，在破碎機(jī)中破碎成IOmm大小顆粒，然后在混料機(jī)中混合50分鐘，抽取樣品并準(zhǔn)確分析其化學(xué)成份:
[0022]其質(zhì)里百分比為PrNd30.5-^1 0.4sCu0.^Nb0,24B1.0iFe67.66
[0023]設(shè)計(jì)廣口口成份PrNd31.5A1Q.45CuQ.14NbQ.24BL Q1Fe66.66
[0024]根據(jù)產(chǎn)品性能進(jìn)行成份設(shè)計(jì)，補(bǔ)充質(zhì)量百分比1%的金屬釹。
[0025]配好的合金原料裝到氫碎爐中，抽真空至IOPa以下，加熱至350°C活化2.5小時(shí)，此時(shí)真空度為5Pa，停止加熱并充入氫氣至0.1MPa進(jìn)行吸氫，吸氫飽和后，停止沖入氫氣，抽真空并加熱到550°C保溫4小時(shí)進(jìn)行脫氫反應(yīng)，然后冷卻至常溫后進(jìn)入制粉工序。使用氣流磨設(shè)備在高純氮?dú)鈿夥罩袑⒑辖鹧心コ善骄６葹?.5微米的粉末；向粉末中添加
2.5%。的防氧化劑并在混料機(jī)中混合50分鐘。混好的粉末放入到磁場(chǎng)成型壓機(jī)的模具中，在1.8T的磁場(chǎng)中壓制成型。壓坯放入真空燒結(jié)爐中在1070°C燒結(jié)4.5小時(shí)，然后充入惰性氣體淬冷至室溫，再加熱到920°C保溫2小時(shí)，結(jié)束后充入惰性氣體淬冷至室溫再加熱到530°C下保溫3小時(shí)，然后充入惰性氣體淬冷至室溫。產(chǎn)品經(jīng)表面磨光后測(cè)試磁性能。
[0026]
合金成份BrHcj (BH)max
__(kGs) (kOe) (MGOe)
正常工藝制備的N45釹鐵硼磁性材料—13.2-13.8 — >1243-46
廢料 PrNd30.5A10.45Cu0.14Nb0.24B1.01Fe67.66__13.55__11.6__44.8
新合金 P「Nd3i5 A10.45Cu0.14Nb0.24B1.01Fe66.6613.7512.545.2[0027]從上表可以看出，僅補(bǔ)充1%的稀土，利用99%的廢料即可以做出標(biāo)準(zhǔn)N45性能的產(chǎn)品，廢料的回收利用率高達(dá)99%，對(duì)制備出來(lái)的釹鐵硼進(jìn)行磁性能綜合測(cè)定，其剩磁(Br)、內(nèi)稟矯頑力(Hcj)和最大磁能積(BH)Max達(dá)到正常工藝制備出來(lái)的釹鐵硼的一般磁材的性能范圍，性能高，因而具有較好的經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用價(jià)值。
[0028]實(shí)施例2
[0029]用38SH廢料生產(chǎn)40SH產(chǎn)品。
[0030]取38SH廢料，放到超聲波清洗儀中在在添加去污劑的水溶液中超聲波清洗15分鐘，待表面無(wú)油污粘附后，取出廢料并清水清洗表面至表面無(wú)粘附物后，放在烘箱中烘干在300°C烘1.5小時(shí)。然后在拋丸機(jī)中拋光6分鐘，至材料表面呈金屬基體顏色銀白色。
[0031]前面經(jīng)過(guò)處理的廢料在惰性氣體保護(hù)下，在破碎機(jī)中破碎成8_大小顆粒，然后在混料機(jī)中混合60分鐘，抽取樣品并準(zhǔn)確分析其化學(xué)成份:
[0032]其質(zhì)里百分比為PrNd29.5Dy2.3A1Q.7CuQ.2(lNbQ.3GaQ.A.QFe65.9
[0033]設(shè)計(jì)廣口口成份PrNd29Dy2.5A1。.85Cu。.2(lNb。.4Ga。.15BhI3Fe65.9
[0034]根據(jù)產(chǎn)品性能進(jìn)行成份設(shè)計(jì)，將成份為
[0035]PrNd27Dy48Alh2Cua2ciNba8Gaa35BhciFe6454 的合金與廢料按 2: 8 比例配好,配好的合金裝到氫碎爐中，抽真空至IOPa以下，加熱至320°C活化1.5小時(shí)，此時(shí)真空度為9Pa，停止加熱并充入氫氣至0.12MPa進(jìn)行吸氫，吸氫飽和后，停止沖入氫氣，抽真空并加熱到520°C脫氫3小時(shí)，然后冷卻至常溫后進(jìn)入制粉工序。使用氣流磨在高純氮?dú)鈿夥罩袑⒑辖鹧心コ善骄６葹?.1微米的粉末；向粉末中添加3.5%。的防氧化劑并在混料機(jī)中混合60分鐘。混好的粉末放入到磁場(chǎng)成型壓機(jī)的模具中，在1.7T的磁場(chǎng)中壓制成型。壓坯放入真空燒結(jié)爐中在1055°C燒結(jié)3.5小時(shí)，然后充入惰性氣體淬冷至室溫，再加熱到880°C保溫2.5小時(shí)，結(jié)束后充入惰性氣體淬冷至室溫然后再加熱至50(/eC下保溫2.5小時(shí)，然后充入惰性氣體淬冷至室溫。產(chǎn)品經(jīng)表面磨光后測(cè)試磁性能。
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)廢料預(yù)處理:取含釹鐵硼的廢料放到添加了去污劑水溶液的超聲波清洗儀中進(jìn)行超聲波清洗，取出廢料用清水沖淋至表面無(wú)粘附物后，放進(jìn)溫度設(shè)定為100~300°C的烘箱中烘烤I~2小時(shí)，然后再將廢料放進(jìn)拋光機(jī)中拋光3~7分鐘； 2)廢料成分修正:拋光處理好的廢料在惰性氣體保護(hù)下，在破碎機(jī)中破碎成5~IOmm大小顆粒，然后混合均勻。取樣并準(zhǔn)確分析其化學(xué)成分，然后對(duì)廢料進(jìn)行成份設(shè)計(jì)，通過(guò)添加稀土或釹鐵硼合金進(jìn)行成份補(bǔ)償，調(diào)配出新合金； 3)氫破碎:將調(diào)配好的新合金裝到氫碎爐中，抽真空至IOPa以下，然后加熱至350~500°C活化1.5~3小時(shí)。當(dāng)真空度再次下降到IOPa以下，停止加熱并充入氫氣至0.1~0.2MPa讓新合金充分吸氫，吸氫飽和后，停止充入氫氣，抽真空并加熱到450~570°C保溫2~5小時(shí)進(jìn)行脫氫反應(yīng),結(jié)束后冷卻至常溫； 4)制粉:使用氣流磨設(shè)備在高純氮?dú)鈿夥罩袑⑿潞辖鹧心コ善骄６葹?~5微米的粉末，向粉末中添加質(zhì)量百分比為2%。~4%。的防氧化劑并在混料機(jī)中混合30~60分鐘； 5)磁場(chǎng)成型:將步驟4)中混好的粉末放進(jìn)成型壓機(jī)的模具中，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.4-2.0T的取向磁場(chǎng)下取向并壓制成型，得壓坯； 6)真空燒結(jié):將壓坯置于溫度設(shè)定為1000~1100°C的真空燒結(jié)爐中燒結(jié)3~5小時(shí)，用惰性氣體淬冷至室溫，然后加熱到880~950°C并保溫2~3小時(shí)后用惰性氣體淬冷至室溫，重新加熱到450~650°C并保溫2~3小時(shí)后用惰性氣體淬冷至室溫，得到釹鐵硼磁體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法，其特征在于，所述的去污劑為洗衣液、磷酸三鈉水溶液的一種，清洗時(shí)間為I~2小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法，其特征在于，所述的步驟2)中稀土為鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱和鏑中的一種或多種，釹鐵硼合金成份為RexMMyFezB1(l(l_x_y_z，其中Re為鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱和鏑中的一種或多種，麗為鋁、銅、鈷、鎵、鋯、鈮、釩和鑰中的一種或多種，所述的X是Re的質(zhì)量百分比，其中27≤X≤55 ;y是麗的質(zhì)量百分比，其中O≤10 ;2是Fe的質(zhì)量百分比，其中34 ≤z≤72出的質(zhì)量百分比為100-x-y-z。所述的x、y和z是根據(jù)廢料成份和添加比例，在成分設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)廢料成分進(jìn)行的補(bǔ)償，使新合金成份與設(shè)計(jì)成份保持一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法，其特征在于，所述的防氧化劑為汽油、硼酸酯、單硬脂酸甘油酯和脂肪酸甲酯的混合溶液中的一種或者多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用含釹鐵硼廢料再生制備釹鐵硼的方法，其特征在于，所述的步驟2)中成分設(shè)計(jì)后的新合金和廢料可以按照質(zhì)量百分比為1: 4~1: 9的比例進(jìn)行混合。
【文檔編號(hào)】C22B7/00GK103866127SQ201410068662
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】黃偉超, 湯盛龍, 律方忠, 甘家毅 申請(qǐng)人:中鋁廣西有色金源稀土股份有限公司