一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法

技术领域

本发明涉及钕铁硼废料回收领域，尤其是涉及一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法。

背景技术

钕铁硼磁体因具有高矫顽力、高剩磁、高磁能积等优点，被广泛应用于航空航天、新能源、数控机床等领域，在钕铁硼生产过程中会产生约30％的废料，与此同时，每年也会产生大量因达到实用年限而报废的磁体。这些废料中含有20-30％的稀土元素，是宝贵的二次资源，对其进行循环利用，有助于促进稀土产业的可持续发展。

目前对于钕铁硼磁性材料的回收主要集中在两个方向：(1)稀土元素回收；(2)利用废料进行再生制造，稀土元素回收方法主要包括湿法和火法回收工艺，湿法工艺中盐酸全溶法易于工业化生产，但流程复杂且酸耗大；盐酸优溶法工艺简单、成本低廉，但对工艺条件要求严格；硫酸复盐沉淀法工艺同样复杂，酸碱消耗大。火法工艺中氧化法流程短，便于操作，但一般得到混合稀土氧化物，需要进一步处理；氯化法和液态合金提取法所需时间较长，对设备要求较高。关于废料进行再生制造的方法主要是用高稀土含量的钕铁硼合金粉同废料按照一定的比例进行混合后制备钕铁硼永磁材料，而该方法存在稀土用量大，回收成本高的缺陷。

发明内容

为了降低钕铁硼材料在回收时的稀土用量，本发明提供一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法。

本发明提供的一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法采用如下的技术方案：

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，包括如下步骤：

S1：废旧磁体表面处理；

S2：破碎处理；

S3：将破碎处理后的废料置于氢气环境中，进行氢爆处理得到的废料氢碎粉；

S4：将废料氢碎粉经过气流磨后得到气流磨粉；

S5：将气流磨粉与稀土粉末、液相型粉末混合均匀，然后经磁场取向、压制成型后，烧结、回火、冷却得到烧结钕铁硼磁体，其中按重量百分比计，气流粉末为95-96％、稀土粉末为2-4％、液相型粉末为1-3％。

通过采用上述技术方案，将气流磨粉与稀土粉末、液相型粉末进行压制后，压坯内部依然会存在很多孔隙，密度较低，晶界结构不完整，所以磁性能和强度都比较低，然后经过烧结后能够使得磁体致密化，并形成良好的微观组织结构，使磁体具有一定的强度和高的磁性能，且在气流磨粉中加入稀土粉末和液相型粉末后，能够在烧结的过程中形成液体，能够填充浸润在钕铁硼磁体的Nd

优选的，所述液相型粉末包括铝粉和锌粉中的一种或两种。

优选的，所述铝粉与锌粉的重量比为1：(0.5-0.7)。

通过采用上述技术方案，铝和锌的添加会生成Nd-Al相、Nd-Zn相或Nd-Fe-Al相、Nd-Fe-Zn相存在于主相Nd

优选的，所述稀土粉末和液相型粉末的粒径为3.5-4.5μm。

优选的，所述步骤S3中的将废料置于氢爆炉中，在温度90-200℃、0.1-0.3Mpa的氢气压力下，吸氢处理3-4h，再在500-590℃、1×10

通过采用上述技术方案，在氢气压力恒定的情况下，随着温度的升高，材料吸氢速度加快，有利于达到氢破碎的目的。但是温度超过一定值后，材料吸氢反应会有抑制。所以本申请中将处理温度限定在90-200℃的范围内时，不仅可以加快吸氢破碎的速度，同时可以保证材料吸氢的饱和程度。

优选的，所述步骤S4得到的气流磨粉的粒径为3-4μm。

通过采用上述技术方案，本申请中将气流磨粉的粒径控制在3-4μm的范围内时，能够使最后烧结得到的钕铁硼磁体具有良好的磁性能以及矫顽力，当气流磨粉的粒径过小时，气流磨粉的比表面积大，成型过程容易氧化，反而会降低所制得钕铁硼磁体的磁性能，当气流磨粉的粒径过大时，对所制得钕铁硼磁体的矫顽力不利，且容易出现多晶，不利于后期的磁场取向。

优选的，所述步骤S5中，在氮气保护下，烧结温度为1000-1100℃，烧结时间为2.5-7h。

优选的，所述步骤S5中，在氮气保护下，烧结温度为1050-1080℃，烧结时间为4-6h。

通过采用上述技术方案，本申请中将烧结温度进一步限定在1050-1080℃的范围内时，使得烧结温度高于富钕相、锌粉和铝粉的熔点并低于主相Nd

优选的，所述步骤S5中的回火处理分两级，一级处理温度为860-930℃，回火时间为1.5-3h；二级处理温度为440-650℃，回火时间为3-5h。

通过采用上述技术方案，采用两级回火处理，并将一级回火处理温度限定在860-930℃、二级回火温度限定在440-650℃的范围内时，有助于优化晶界结构，提高矫顽力，且将回火时间分别限定在1.5-3h以及3-5h时，能够有效提高钕铁硼磁体的矫顽力，但随着回火时间的延长，钕铁硼磁体的矫顽力提高并不明显，因此，本申请中回火时间不仅可保证磁体的矫顽力，同时也能够降低废旧钕铁硼磁体的回收成本。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本申请中在废旧磁体粉末的回收中加入稀土粉末、铝粉和锌粉后，能够减少稀土粉末的加入量，同时由于铝粉和锌粉的加入，在烧结时稀土粉末、铝粉和锌粉熔化成为液体填充在钕铁硼磁体的Nd

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，包括如下步骤：

S1：废旧磁体表面处理，将废旧磁体表面氧化层以及镀层去除；

S2：破碎处理，将步骤S1得到的废旧磁体在氮气保护下破碎成碎块；

S3：将步骤S2破碎处理后的废料置于氢爆炉中，在温度90℃、0.1Mpa的氢气压力下，吸氢处理4h，再在500℃、1×10

S4：将废料氢碎粉经过气流磨后得到粒径为3-4μm的气流磨粉；

S5：将气流磨粉与金属镨钕粉末、液相型粉末混合均匀，然后在氮气保护下经磁场取向、压制成型后，温度为1100℃的条件下，烧结2.5h，然后进行两级回火处理，其中一级处理温度为930℃，回火时间为1.5h；二级处理温度为650℃，回火时间为3h，再冷却得到烧结钕铁硼磁体；

其中按重量百分比计，液相型粉末采用锌粉，气流粉末为95％、金属镨钕粉末为4％、锌粉为1％，金属镨钕粉末和锌粉的粒径均为3.5-4.5微米。

实施例2

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，包括如下步骤：

S1：废旧磁体表面处理，将废旧磁体表面氧化层以及镀层去除；

S2：破碎处理，将步骤S1得到的废旧磁体在氮气保护下破碎成碎块；

S3：将步骤S2破碎处理后的废料置于氢爆炉中，在温度200℃、0.3Mpa的氢气压力下，吸氢处理3h，再在590℃、1×10

S4：将废料氢碎粉经过气流磨后得到粒径为3-4μm的气流磨粉；

S5：将气流磨粉与金属镨钕粉末、液相型粉末混合均匀，然后在氮气保护下经磁场取向、压制成型后，温度为1000℃的条件下，烧结7h，然后进行两级回火处理，其中一级处理温度为860℃，回火时间为3h；二级处理温度为440℃，回火时间为5h，再冷却得到烧结钕铁硼磁体；

其中按重量百分比计，液相型粉末采用锌粉，气流粉末为95％、金属镨钕粉末为4％、锌粉为1％，金属镨钕粉末和锌粉的粒径均为3.5-4.5微米。

实施例3

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，包括如下步骤：

S1：废旧磁体表面处理，将废旧磁体表面氧化层以及镀层去除；

S2：破碎处理，将步骤S1得到的废旧磁体在氮气保护下破碎成碎块；

S3：将步骤S2破碎处理后的废料置于氢爆炉中，在温度90℃、0.1Mpa的氢气压力下，吸氢处理4h，再在550℃、1×10

S4：将废料氢碎粉经过气流磨后得到粒径为3-4μm的气流磨粉；

S5：将气流磨粉与金属镨钕粉末、液相型粉末混合均匀，然后在氮气保护下经磁场取向、压制成型后，温度为1050℃的条件下，烧结6h，然后进行两级回火处理，其中一级处理温度为900℃，回火时间为2h；二级处理温度为580℃，回火时间为4h，再冷却得到烧结钕铁硼磁体；

其中按重量百分比计，液相型粉末采用锌粉，气流粉末为95％、金属镨钕粉末为4％、锌粉为1％，金属镨钕粉末和锌粉的粒径均为3.5-4.5微米。

实施例4

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，包括如下步骤：

S1：废旧磁体表面处理，将废旧磁体表面氧化层以及镀层去除；

S2：破碎处理，将步骤S1得到的废旧磁体在氮气保护下破碎成碎块；

S3：将步骤S2破碎处理后的废料置于氢爆炉中，在温度150℃、0.1Mpa的氢气压力下，吸氢处理4h，再在560℃、1×10

S4：将废料氢碎粉经过气流磨后得到粒径为3-4μm的气流磨粉；

S5：将气流磨粉与金属镨钕粉末、液相型粉末混合均匀，然后在氮气保护下经磁场取向、压制成型后，温度为1080℃的条件下，烧结4h，然后进行两级回火处理，其中一级处理温度为900℃，回火时间为2h；二级处理温度为480℃，回火时间为3h，再冷却得到烧结钕铁硼磁体；

其中按重量百分比计，液相型粉末采用锌粉，气流粉末为95％、金属镨钕粉末为2％、锌粉为3％，金属镨钕粉末和锌粉的粒径均为3.5-4.5微米。

实施例5

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，与实施例4的不同之处在于，气流粉末为96％、金属镨钕粉末为2％、锌粉为2％。

实施例6

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，与实施例4的不同之处在于，液相型粉末为铝粉与锌粉的混合物，且铝粉与锌粉的重量比为1：0.5，即金属镨钕粉末为2％、铝粉含量为2％、锌粉含量为1％，锌粉的粒径均为3.5-4.5微米。

实施例7

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，与实施例4的不同之处在于，液相型粉末为铝粉与锌粉的混合物，且铝粉与锌粉的重量比为1：0.7，即金属镨钕粉末为2％、铝粉含量为1.7％、锌粉含量为1.3％，锌粉的粒径均为3.5-4.5微米。

实施例8

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，与实施例7的不同之处在于，S3：将步骤S2破碎处理后的废料置于氢爆炉中，在温度150℃、0.3Mpa的氢气压力下，吸氢处理4h，再在560℃、1×10

其余步骤均与实施例7相同。

实施例9

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，与实施例7的不同之处在于，S3：将步骤S2破碎处理后的废料置于氢爆炉中，在温度230℃、0.1Mpa的氢气压力下，吸氢处理4h，再在560℃、1×10

其余步骤均与实施例7相同。

实施例10

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，与实施例7的不同之处在于，步骤S5中的一级回火处理温度为840℃，回火时间为3h，二级回火处理温度为420℃，回火时间为5h；

其余步骤与条件均与实施例7相同。

实施例11

一种由钕铁硼回收料制备钕铁硼磁体的方法，与实施例7的不同之处在于，步骤S5中的一级回火处理温度为940℃，回火时间为1h，二级回火处理温度为670℃，回火时间为2h；

其余步骤与条件均与实施例7相同。

对比例1

与实施例1的不同之处在于，步骤S5中无锌粉，且金属镨钕粉末的添加量为5％。

对比例2

与实施例1的不同之处在于，步骤S5中气流粉末为95％、金属镨钕粉末为1％、铝粉为4％。

对比例3

与实施例1的不同之处在于，步骤S5中无金属镨钕粉末，锌粉的添加量为5％。

对比例4

与实施例2的不同之处在于，步骤S5中用等量的铜粉代替锌粉。

性能检测

对上述实施例和对比例得到的钕铁硼磁体按照GB/T3217-2013中的规定进行，检测结果如表1所示。

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从表1中可以看出：

剩磁表示磁体所能够提供的最大磁通量；内禀矫顽力越大，钕铁硼磁体的保磁性能越好，温度稳定性越好；磁能积越大，说明磁体蕴含的磁能力越大；Hk/Hcj的比值越大，说明磁性能越稳定。从本申请实施例1-4中可以看出，实施例3和实施例4得到的钕铁硼磁体的内禀矫顽力和方形度均优于实施例1、实施例2得到的钕铁硼磁体内禀矫顽力和方形度，说明实施例3和实施例4的工艺更加有助于提高回收后钕铁硼磁体的磁性能稳定性。

实施例5与实施例4相比，锌粉含量降低后，实施例5得到的钕铁硼磁体的剩磁和磁能积相对提高，说明液相型粉末的含量在一定范围内减少，能够增加磁性相的比率，磁体剩磁有提高。

实施例6-7与实施例4相比，当液相型粉末采用铝粉和锌粉的混合物时，实施例6-7得到的钕铁硼磁体所含有的剩磁、内禀矫顽力、磁能积相比于实施例4有了进一步的提高，可见，液相型粉末为铝粉和锌粉的混合物时，能够有效提高回收钕铁硼磁体的各项性能。

实施例8与实施例7相比，在其他各项参数都不变的情况下，将氢气压力从0.1MPa提高至0.3MPa时，最后得到的钕铁硼磁体的剩磁和磁能积变化不大，但内禀矫顽力明显提高，说明同等温度下，氢气压力提升有助于提高钕铁硼磁体的矫顽力。

实施例9-11与实施例7相比，当氢爆处理温度和回火温度不在本申请限定的范围内后，实施例9-11中得到的钕铁硼磁体的剩磁、内禀矫顽力、磁能积均降低，可见，氢爆处理温度以及回火温度对回收后的钕铁硼磁体的磁性能均有影响。

对比例1与实施例1相比，在烧结时完全不添加锌粉时，钕铁硼磁体的各项性能上升，但只添加金属镨钕粉末后，回收成本增加了，所以综合来看，将金属镨钕粉末和铝锌粉一起使用时，不仅能够保证回收的钕铁硼磁体的磁性能，同时还能够节省钕铁硼磁体回收的成本。

对比例2-3与实施例1相比，当铝粉的含量增加后，对比例2得到的钕铁硼磁体的磁性能相比于实施例1中的磁性能明显降低，所以本申请中将铝粉的添加量限定在1-3％的范围内时，能够有效保证钕铁硼磁体的磁性能。

对比例4与实施例2相比，用等量的铜粉代替锌粉后，对比例4得到的钕铁硼磁体的各项性能均不如实施例2得到的钕铁硼磁体的各项性能，说明本申请中选择锌粉与金属镨钕粉末的配合，能够更加有助于提高回收钕铁硼磁体的各项性能。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。