权利要求
1.一种废旧
钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1:Tb-HoBiO3粉体的制备
将铋和氢氧化钬浸没在乙胺溶液中,在进行磁力搅拌的同时加入氢氧化钠溶液,然后加入环己胺和油酸,加热反应后冷却,然后加入TbCl3和乙醇溶液,继续加热反应后进行离心分离,抽滤得到悬浊液,对悬浊液进行冷冻干燥和破碎研磨,得到Tb-HoBiO3粉体;
S2:废旧钕铁硼的预处理
将聚丙烯酸钠和磷酸溶液混合均匀后加入
碳化硅粉末,搅拌得到磷酸磨料,将废旧钕铁硼预热后碱洗,然后再用磷酸磨料进行全方位冲洗打磨,得到预处理废旧钕铁硼;
S3:预处理废旧钕铁硼制备胚体
将预处理废旧钕铁硼破碎后进行成分含量测量,添加
稀土元素和Fe,然后再熔融和甩带,得到合金铸片,将合金铸片破碎后进行氢破碎和气流磨,得到磁粉,在氮气气氛中将磁粉、Tb-HoBiO3粉体、润滑剂和抗氧化剂混合均匀,然后进行取向成型和等静压,得到胚体;
S4:胚体的低温超重力烧结脱杂和回火处理
将胚体放入特制耐高温超重力离心装置中进行低温超重力烧结脱杂,然后再进行二次升温烧结,得到烧结磁体,再调节真空烧结炉的温度进行二次回火处理,得到再生钕铁硼磁体。
2.根据权利要求1所述的一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,其特征在于,步骤S1Tb-HoBiO3粉体的制备,包括以下步骤:
S1.1:将2-3重量份的铋和2-3重量份的氢氧化钬浸没在乙胺溶液中,调节磁力搅拌器的转速为180-200rpm,持续进行磁力搅拌,然后加入5-5.5mol/L的氢氧化钠溶液,直到氢氧化钠浓度为1-1.5mol/L,得到混合溶液;
S1.2:将混合溶液置于反应釜中,加入8-10重量份的环己胺和10-12重量份的油酸,然后加热反应釜使温度达到200-220℃,保温10-12小时后冷却至室温,得到混合物;
S1.3:将1-2重量份的TbCl3和2-3重量份的乙醇溶液加入步骤S1.2制得的混合物中,搅拌20-25分钟后置于200-220℃的温度下加热16-18小时,再置于高速离心机中进行离心分离,抽滤得到最下层的悬浊液,将悬浊液依次进行冷冻干燥和破碎研磨,得到Tb-HoBiO3粉体。
3.根据权利要求1所述的一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,其特征在于,步骤S2废旧钕铁硼的预处理,包括以下步骤:
S2.1:将聚丙烯酸钠和磷酸溶液以1:(18-20)的质量比混合置于容器中,搅拌均匀后加入碳化硅粉末,使碳化硅粉末在磷酸溶液中的颗粒浓度为8-10%,然后调节高速搅拌器的搅拌速度为1200-1500rpm,搅拌12-15分钟,得到磷酸磨料;
S2.2:将8-10重量份的废旧钕铁硼置于310-350℃的温度下保温1-1.5小时,冷却至室温后浸泡在50-60℃的去离子水中,浸泡25-30分钟后取出放入碱性清洗液中,升温至60-80℃,搅拌20-30分钟,然后用清水冲洗,直到冲洗液PH接近中性,得到碱洗废旧钕铁硼,将磷酸磨料加热至40-50℃,然后在密封手套箱中利用陶瓷高压水枪对磷酸磨料进行喷射,调节喷射速度为80-100m/s,对碱洗废旧钕铁硼进行全方位冲洗打磨,打磨时间为8-10分钟,得到预处理废旧钕铁硼。
4.根据权利要求1所述的一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,其特征在于,步骤S3预处理废旧钕铁硼制备胚体,包括以下步骤:
S3.1:将步骤S2.2制得的预处理废旧钕铁硼置于
破碎机中破碎至粒径小于2cm,得到粗料,将粗料放入光谱分析仪器中,测得粗料中各成分的含量,在粗料中按照质量分数PrNd25-35wt%,铒2-6wt%,硼0.8~1.2wt%,锆0.5~1.0wt%,
钴0.3~1.2wt%,余量为Fe添加成分,然后再采用真空感应熔炼法进行熔融精炼,然后通过水冷辊进行甩带,得到合金铸片;
S3.2:将合金铸片破碎后放入氢破碎炉中进行氢破碎,使粒径达到50-200μm,再放入氮气气流磨粉碎机中进行破碎至粒径为5-10μm,得到磁粉,在充满氮气的手套箱中将磁粉、步骤S1.3制得的Tb-HoBiO3粉体、润滑剂和抗氧化剂以100:(0.8-1.2):(0.06-0.08):(1-1.2)的质量比装入混料罐中,混合10-15分钟,然后加入压机中,调节压制密度为5-6g/cm2,在氮气保护气氛下进行2T磁场的取向成型,再通过等静压机进行二次压制,等静压压力为300-350Mpa,得到胚体。
5.根据权利要求1所述的一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,其特征在于,步骤S4胚体的低温超重力烧结脱杂和回火处理,包括以下步骤:
S4.1:将步骤S3.2制备的胚体放入特制耐高温超重力离心装置中,以10-15℃/min的升温速率加热至200-220℃后保温8-10分钟,然后启动旋转装置,调节转速为1200-1500rpm/min并升温至400-450℃,旋转保温处理45-50分钟,得到脱杂胚体;
S4.2:将脱杂胚体取出并迅速置于真空烧结炉中,调节真空烧结炉中的温度为600-800℃,真空度为10-3-5×10-3Pa,保温1-1.5小时,然后再升温至1050-1100℃进行真空烧结4-5小时,得到烧结磁体;
S4.3:调节真空烧结炉的温度,对烧结磁体进行二次回火处理,第一次回火处理参数为915-930℃保温2-2.5小时,第二次回火参数为450-460℃保温3-4小时,得到再生钕铁硼磁体。
6.根据权利要求2所述的一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,其特征在于,步骤S1.1和步骤S1.3中的乙胺溶液和乙醇溶液浓度分别为0.5-0.6mol/L和0.06-0.08mol/L。
7.根据权利要求3所述的一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,其特征在于,步骤S2.1中的磷酸溶液的质量分数为6-8%。
8.根据权利要求3所述的一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,其特征在于,步骤S2.2中的碱性清洗液为浓度为5-10%的氢氧化钠、碳酸钠或者碳酸氢钠。
9.根据权利要求4所述的一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,其特征在于,步骤S3.2中的润滑剂为氧化聚乙烯蜡,抗氧化剂由二丁基羟基甲苯和维生素E以1:(1-1.2)的质量比配制而成。
10.根据权利要求5所述的一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,其特征在于,步骤S4.1中特制耐高温超重力离心装置由加热罐和配重罐通过支撑臂与中间的旋转轴相连,加热罐中安装有电阻加热线圈和热电偶,可以通过外部的控温箱调节加热罐内的温度。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及再生磁性材料领域,具体地说是一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺。
背景技术
[0002]钕铁硼磁体是一种稀土永磁材料,其主要构成为Nd2Fe14B主相、晶界富钕相、少量富硼相、微量氧化钕等氧化物相,具有优异的能量转化效率、功率重量比、磁通密度以及转矩密度,而且其制备方法主要为烧结制备,工业生产难度和工业化成本低,是目前市场占有率最高的永磁材料。
[0003]使用量高的钕铁硼磁体在生产过程中以及达到服役年限后也会产生大量的废旧钕铁硼,这些废旧钕铁硼可通过回收处理再生成钕铁硼磁体,目前废旧钕铁硼的回收处理方式多为氢化法回收,通过将废旧钕铁硼进行除油除锈后添加新料,再直接进行常规的氢破碎、气流磨、取向成型和烧结工艺再生钕铁硼磁体,工艺简单,绿色高效,但是由于废旧钕铁硼中存在大量杂相,在后续烧结过程与主相接触,在内部产生大量缺陷,会导致再生钕铁硼磁体磁性能降低,抗腐蚀性能下降,使用效果和寿命都不佳。
发明内容
[0004]为了解决上述技术缺陷,本发明研究出一种工艺简单高效,同时能使再生钕铁硼磁体的磁性能和抗腐蚀性能显著提升的废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺。
[0005]一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,包括以下步骤:
[0006]S1:Tb-HoBiO3粉体的制备
[0007]将铋和氢氧化钬浸没在乙胺溶液中,在进行磁力搅拌的同时加入氢氧化钠溶液,然后加入环己胺和油酸,加热反应后冷却,然后加入TbCl3和乙醇溶液,继续加热反应后进行离心分离,抽滤得到悬浊液,对悬浊液进行冷冻干燥和破碎研磨,得到Tb-HoBiO3粉体;
[0008]S2:废旧钕铁硼的预处理
[0009]将聚丙烯酸钠和磷酸溶液混合均匀后加入碳化硅粉末,搅拌得到磷酸磨料,将废旧钕铁硼预热后碱洗,然后再用磷酸磨料进行全方位冲洗打磨,得到预处理废旧钕铁硼;
[0010]S3:预处理废旧钕铁硼制备胚体
[0011]将预处理废旧钕铁硼破碎后进行成分含量测量,添加稀土元素和Fe,然后再熔融和甩带,得到合金铸片,将合金铸片破碎后进行氢破碎和气流磨,得到磁粉,在氮气气氛中将磁粉、Tb-HoBiO3粉体、润滑剂和抗氧化剂混合均匀,然后进行取向成型和等静压,得到胚体;
[0012]S4:胚体的低温超重力烧结脱杂和回火处理
[0013]将胚体放入特制耐高温超重力离心装置中进行低温超重力烧结脱杂,然后再进行二次升温烧结,得到烧结磁体,再调节真空烧结炉的温度进行二次回火处理,得到再生钕铁硼磁体。
[0014]进一步地,步骤S1Tb-HoBiO3粉体的制备,包括以下步骤:
[0015]S1.1:将2-3重量份的铋和2-3重量份的氢氧化钬浸没在乙胺溶液中,调节磁力搅拌器的转速为180-200rpm,持续进行磁力搅拌,然后加入5-5.5mol/L的氢氧化钠溶液,直到氢氧化钠浓度为1-1.5mol/L,得到混合溶液;
[0016]S1.2:将混合溶液置于反应釜中,加入8-10重量份的环己胺和10-12重量份的油酸,然后加热反应釜使温度达到200-220℃,保温10-12小时后冷却至室温,得到混合物;
[0017]S1.3:将1-2重量份的TbCl3和2-3重量份的乙醇溶液加入步骤S1.2制得的混合物中,搅拌20-25分钟后置于200-220℃的温度下加热16-18小时,再置于高速离心机中进行离心分离,抽滤得到最下层的悬浊液,将悬浊液依次进行冷冻干燥和破碎研磨,得到Tb-HoBiO3粉体。
[0018]进一步地,步骤S2废旧钕铁硼的预处理,包括以下步骤:
[0019]S2.1:将聚丙烯酸钠和磷酸溶液以1:(18-20)的质量比混合置于容器中,搅拌均匀后加入碳化硅粉末,使碳化硅粉末在磷酸溶液中的颗粒浓度为8-10%,然后调节高速搅拌器的搅拌速度为1200-1500rpm,搅拌12-15分钟,得到磷酸磨料;
[0020]S2.2:将8-10重量份的废旧钕铁硼置于310-350℃的温度下保温1-1.5小时,冷却至室温后浸泡在50-60℃的去离子水中,浸泡25-30分钟后取出放入碱性清洗液中,升温至60-80℃,搅拌20-30分钟,然后用清水冲洗,直到冲洗液PH接近中性,得到碱洗废旧钕铁硼,将磷酸磨料加热至40-50℃,然后在密封手套箱中利用陶瓷高压水枪对磷酸磨料进行喷射,调节喷射速度为80-100m/s,对碱洗废旧钕铁硼进行全方位冲洗打磨,打磨时间为8-10分钟,得到预处理废旧钕铁硼。
[0021]进一步地,步骤S3预处理废旧钕铁硼制备胚体,包括以下步骤:
[0022]S3.1:将步骤S2.2制得的预处理废旧钕铁硼置于破碎机中破碎至粒径小于2cm,得到粗料,将粗料放入光谱分析仪器中,测得粗料中各成分的含量,在粗料中按照质量分数PrNd25-35wt%,铒2-6wt%,硼0.8~1.2wt%,锆0.5~1.0wt%,钴0.3~1.2wt%,余量为Fe添加成分,然后再采用真空感应熔炼法进行熔融精炼,然后通过水冷辊进行甩带,得到合金铸片;
[0023]S3.2:将合金铸片破碎后放入氢破碎炉中进行氢破碎,使粒径达到50-200μm,再放入氮气气流磨粉碎机中进行破碎至粒径为5-10μm,得到磁粉,在充满氮气的手套箱中将磁粉、步骤S1.3制得的Tb-HoBiO3粉体、润滑剂和抗氧化剂以100:(0.8-1.2):(0.06-0.08):(1-1.2)的质量比装入混料罐中,混合10-15分钟,然后加入压机中,调节压制密度为5-6g/cm2,在氮气保护气氛下进行2T磁场的取向成型,再通过等静压机进行二次压制,等静压压力为300-350Mpa,得到胚体。
[0024]进一步地,步骤S4胚体的低温超重力烧结脱杂和回火处理,包括以下步骤:
[0025]S4.1:将步骤S3.2制备的胚体放入特制耐高温超重力离心装置中,以10-15℃/min的升温速率加热至200-220℃后保温8-10分钟,然后启动旋转装置,调节转速为1200-1500rpm/min并升温至400-450℃,旋转保温处理45-50分钟,得到脱杂胚体;
[0026]S4.2:将脱杂胚体取出并迅速置于真空烧结炉中,调节真空烧结炉中的温度为600-800℃,真空度为10-3-5×10-3Pa,保温1-1.5小时,然后再升温至1050-1100℃进行真空烧结4-5小时,得到烧结磁体;
[0027]S4.3:调节真空烧结炉的温度,对烧结磁体进行二次回火处理,第一次回火处理参数为915-930℃保温2-2.5小时,第二次回火参数为450-460℃保温3-4小时,得到再生钕铁硼磁体。
[0028]进一步地,步骤S1.1和步骤S1.3中的乙胺溶液和乙醇溶液浓度分别为0.5-0.6mol/L和0.06-0.08mol/L。
[0029]进一步地,步骤S2.1中的磷酸溶液的质量分数为6-8%。
[0030]进一步地,步骤S2.2中的碱性清洗液为浓度为5-10%的氢氧化钠、碳酸钠或者碳酸氢钠。
[0031]进一步地,步骤S3.2中的润滑剂为氧化聚乙烯蜡,抗氧化剂由二丁基羟基甲苯和维生素E以1:(1-1.2)的质量比配制而成。
[0032]进一步地,步骤S4.1中特制耐高温超重力离心装置由加热罐和配重罐通过支撑臂与中间的旋转轴相连,加热罐中安装有电阻加热线圈和热电偶,可以通过外部的控温箱调节加热罐内的温度。
[0033]有益效果是:1、本发明通过制备具有纳米立方体结构的Tb-HoBiO3粉体,并将其与磁粉共混压制成胚体,在胚体烧结过程中Tb-HoBiO3粉体能够更好地促进块状晶界相向条带状均匀转变并包裹在晶粒主相周围,既能隔绝主相晶粒与磁体中的局部杂散场,显著提升再生钕铁硼磁体的抗退磁能力,从而提升再生钕铁硼磁体的磁性能,并且可以有效避免主相晶粒脱落,使再生钕铁硼磁体致密度得到提升,微观缺陷减少,显著提高其抗腐蚀性能,能够延长再生钕铁硼磁体的使用寿命。
[0034]2、本发明通过对胚体进行低温超重力烧结,在低温环境下,胚体中残留的润滑剂及抗氧化剂等有机溶剂先发生分解,然后再通过启动旋转装置产生离心力,创造一个超重力环境,在超重力环境下将分解的有机溶剂从胚体中去除,有效提高了有机溶剂的去除效率,更好地防止有机溶剂在后续高温烧结中影响胚体的致密性从而影响再生钕铁硼磁体的磁性能,使再生钕铁硼磁体的磁性能得到提升。
[0035]3、本发明通过将聚丙烯酸钠和磷酸溶液混合后加入碳化硅粉末,聚丙烯酸钠包覆在碳化硅粉末表面,提高碳化硅粉末在磷酸溶液中的分散性,得到磷酸磨料,磷酸磨料在陶瓷高压水枪的作用下对废旧钕铁硼进行冲洗打磨,其中小颗粒碳化硅粉末对废旧钕铁硼表面进行细微打磨,提高了废旧钕铁硼的打磨效率,有效去除了废旧钕铁硼表面的杂质,防止对后续制得的再生钕铁硼磁体磁性能造成影响,提升再生钕铁硼磁体的磁性能。
附图说明
[0036]图1为本发明的实施例所采用的一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺流程图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0038]实施例1
[0039]一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,如图1所示,包括以下步骤:
[0040]S1:Tb-HoBiO3粉体的制备
[0041]S1.1:将2重量份的铋和2重量份的氢氧化钬浸没在浓度为0.5mol/L的乙胺溶液中,调节磁力搅拌器的转速为180rpm,持续进行磁力搅拌,然后加入5mol/L的氢氧化钠溶液,直到氢氧化钠浓度为1mol/L,得到混合溶液;
[0042]S1.2:将混合溶液置于反应釜中,加入8重量份的环己胺和10重量份的油酸,然后加热反应釜使温度达到200℃,保温10小时后冷却至室温,得到混合物;
[0043]S1.3:将1重量份的TbCl3和2重量份的浓度为0.06mol/L的乙醇溶液加入步骤S1.2制得的混合物中,搅拌20分钟后置于200℃的温度下加热16小时,再置于高速离心机中进行离心分离,抽滤得到最下层的悬浊液,将悬浊液依次进行冷冻干燥和破碎研磨,得到Tb-HoBiO3粉体。
[0044]S2:废旧钕铁硼的预处理
[0045]S2.1:将聚丙烯酸钠和质量分数为6%的磷酸溶液以1:18的质量比混合置于容器中,聚丙烯酸钠能够提高碳化硅粉末在磷酸溶液中的分散性,搅拌均匀后加入碳化硅粉末,使碳化硅粉末在磷酸溶液中的颗粒浓度为8%,小颗粒碳化硅粉末可以对废旧钕铁硼表面进行细微打磨,然后调节高速搅拌器的搅拌速度为1200rpm,搅拌12分钟,得到磷酸磨料;
[0046]S2.2:将8重量份的废旧钕铁硼置于310℃的温度下保温1小时,冷却至室温后浸泡在50℃的去离子水中,浸泡25分钟后取出放入浓度为5%的氢氧化钠溶液中,升温至60℃,搅拌20分钟,然后用清水冲洗,直到冲洗液PH接近中性,得到碱洗废旧钕铁硼,将磷酸磨料加热至40℃,然后在密封手套箱中利用陶瓷高压水枪对磷酸磨料进行喷射,调节喷射速度为80m/s,对碱洗废旧钕铁硼进行全方位冲洗打磨,打磨时间为8分钟,提高了废旧钕铁硼的打磨效率,有效去除了废旧钕铁硼表面的杂质,防止对后续制得的再生钕铁硼磁体性能造成影响,得到预处理废旧钕铁硼。
[0047]S3:预处理废旧钕铁硼制备胚体
[0048]S3.1:将步骤S2.2制得的预处理废旧钕铁硼置于破碎机中破碎至粒径小于2cm,得到粗料,将粗料放入光谱分析仪器中,测得粗料中各成分的含量,在粗料中按照质量分数PrNd30wt%,铒2wt%,硼0.8wt%,锆0.5wt%,钴0.3wt%,余量为Fe添加成分,然后再采用真空感应熔炼法进行熔融精炼,然后通过水冷辊进行甩带,得到合金铸片;
[0049]S3.2:将合金铸片破碎后放入氢破碎炉中进行氢破碎,使粒径达到50μm,再放入氮气气流磨粉碎机中进行破碎至粒径为5μm,得到磁粉,在充满氮气的手套箱中将磁粉、步骤S1.3制得的Tb-HoBiO3粉体、氧化聚乙烯蜡和抗氧化剂以100:0.8:0.06:1的质量比装入混料罐中,其中抗氧化剂由二丁基羟基甲苯和维生素E以1:1的质量比配制而成,混合10分钟,然后加入压机中,调节压制密度为5g/cm2,在氮气保护气氛下进行2T磁场的取向成型,再通过等静压机进行二次压制,等静压压力为300Mpa,得到胚体,在胚体烧结过程中Tb-HoBiO3粉体能够更好地促进块状晶界相向条带状均匀转变并包裹在晶粒主相周围,既能隔绝主相晶粒与磁体中的局部杂散场,显著提升再生钕铁硼磁体的抗退磁能力,提升矫顽力,并且可以有效避免主相晶粒脱落,使再生钕铁硼磁体致密度得到提升,微观缺陷减少,显著提高其抗腐蚀性能。
[0050]S4:胚体的低温超重力烧结脱杂和回火处理
[0051]S4.1:将步骤S3.2制备的胚体放入特制耐高温超重力离心装置中,以10℃/min的升温速率加热至200℃后保温8分钟,在低温环境下,胚体中残留的润滑剂及抗氧化剂等有机溶剂先发生分解,然后启动旋转装置,调节转速为1200rpm/min并升温至400℃,旋转保温处理45分钟,产生的离心力创造出超重力环境,分解的有机溶剂在超重力环境下从胚体中去除,有效提高了有机溶剂的去除效率,防止有机溶剂在后续高温烧结中影响胚体的致密性从而影响再生钕铁硼磁体的性能,得到脱杂胚体,;
[0052]S4.2:将脱杂胚体取出并迅速置于真空烧结炉中,调节真空烧结炉中的温度为600℃,真空度为10-3Pa,保温1小时,然后再升温至1050℃进行真空烧结4小时,得到烧结磁体;
[0053]S4.3:调节真空烧结炉的温度,对烧结磁体进行二次回火处理,第一次回火处理参数为915℃保温2小时,第二次回火参数为450℃保温3小时,得到再生钕铁硼磁体。
[0054]实施例2
[0055]一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,如图1所示,包括以下步骤:
[0056]S1:Tb-HoBiO3粉体的制备
[0057]S1.1:将3重量份的铋和3重量份的氢氧化钬浸没在浓度为0.6mol/L的乙胺溶液中,调节磁力搅拌器的转速为180rpm,持续进行磁力搅拌,然后加入5.5mol/L的氢氧化钠溶液,直到氢氧化钠浓度为1.5mol/L,得到混合溶液;
[0058]S1.2:将混合溶液置于反应釜中,加入10重量份的环己胺和12重量份的油酸,然后加热反应釜使温度达到200℃,保温10小时后冷却至室温,得到混合物;
[0059]S1.3:将2重量份的TbCl3和3重量份的浓度为0.08mol/L的乙醇溶液加入步骤S1.2制得的混合物中,搅拌20分钟后置于200℃的温度下加热16小时,再置于高速离心机中进行离心分离,抽滤得到最下层的悬浊液,将悬浊液依次进行冷冻干燥和破碎研磨,得到Tb-HoBiO3粉体。
[0060]S2:废旧钕铁硼的预处理
[0061]S2.1:将聚丙烯酸钠和质量分数为8%的磷酸溶液以1:20的质量比混合置于容器中,聚丙烯酸钠能够提高碳化硅粉末在磷酸溶液中的分散性,搅拌均匀后加入碳化硅粉末,使碳化硅粉末在磷酸溶液中的颗粒浓度为10%,小颗粒碳化硅粉末可以对废旧钕铁硼表面进行细微打磨,然后调节高速搅拌器的搅拌速度为1200rpm,搅拌12分钟,得到磷酸磨料;
[0062]S2.2:将10重量份的废旧钕铁硼置于310℃的温度下保温1小时,冷却至室温后浸泡在50℃的去离子水中,浸泡25分钟后取出放入浓度为10%的碳酸钠溶液中,升温至60℃,搅拌20分钟,然后用清水冲洗,直到冲洗液PH接近中性,得到碱洗废旧钕铁硼,将磷酸磨料加热至40℃,然后在密封手套箱中利用陶瓷高压水枪对磷酸磨料进行喷射,调节喷射速度为80m/s,对碱洗废旧钕铁硼进行全方位冲洗打磨,打磨时间为8分钟,提高了废旧钕铁硼的打磨效率,有效去除了废旧钕铁硼表面的杂质,防止对后续制得的再生钕铁硼磁体性能造成影响,得到预处理废旧钕铁硼。
[0063]S3:预处理废旧钕铁硼制备胚体
[0064]S3.1:将步骤S2.2制得的预处理废旧钕铁硼置于破碎机中破碎至粒径小于2cm,得到粗料,将粗料放入光谱分析仪器中,测得粗料中各成分的含量,在粗料中按照质量分数PrNd35wt%,铒6wt%,硼1.2wt%,锆1.0wt%,钴1.2wt%,余量为Fe添加成分,然后再采用真空感应熔炼法进行熔融精炼,然后通过水冷辊进行甩带,得到合金铸片;
[0065]S3.2:将合金铸片破碎后放入氢破碎炉中进行氢破碎,使粒径达到50μm,再放入氮气气流磨粉碎机中进行破碎至粒径为5μm,得到磁粉,在充满氮气的手套箱中将磁粉、步骤S1.3制得的Tb-HoBiO3粉体、氧化聚乙烯蜡和抗氧化剂以100:1.2:0.08:1.2的质量比装入混料罐中,其中抗氧化剂由二丁基羟基甲苯和维生素E以1:1.2的质量比配制而成,混合10分钟,然后加入压机中,调节压制密度为5g/cm2,在氮气保护气氛下进行2T磁场的取向成型,再通过等静压机进行二次压制,等静压压力为300Mpa,得到胚体,在胚体烧结过程中Tb-HoBiO3粉体能够更好地促进块状晶界相向条带状均匀转变并包裹在晶粒主相周围,既能隔绝主相晶粒与磁体中的局部杂散场,显著提升再生钕铁硼磁体的抗退磁能力,提升矫顽力,并且可以有效避免主相晶粒脱落,使再生钕铁硼磁体致密度得到提升,微观缺陷减少,显著提高其抗腐蚀性能。
[0066]S4:胚体的低温超重力烧结脱杂和回火处理
[0067]S4.1:将步骤S3.2制备的胚体放入特制耐高温超重力离心装置中,以10℃/min的升温速率加热至200℃后保温8分钟,在低温环境下,胚体中残留的润滑剂及抗氧化剂等有机溶剂先发生分解,然后启动旋转装置,调节转速为1200rpm/min并升温至400℃,旋转保温处理45分钟,产生的离心力创造出超重力环境,分解的有机溶剂在超重力环境下从胚体中去除,有效提高了有机溶剂的去除效率,防止有机溶剂在后续高温烧结中影响胚体的致密性从而影响再生钕铁硼磁体的性能,得到脱杂胚体,;
[0068]S4.2:将脱杂胚体取出并迅速置于真空烧结炉中,调节真空烧结炉中的温度为600℃,真空度为10-3Pa,保温1小时,然后再升温至1050℃进行真空烧结4小时,得到烧结磁体;
[0069]S4.3:调节真空烧结炉的温度,对烧结磁体进行二次回火处理,第一次回火处理参数为915℃保温2小时,第二次回火参数为450℃保温3小时,得到再生钕铁硼磁体。
[0070]实施例3
[0071]一种废旧钕铁硼回收再生钕铁硼磁体的工艺,如图1所示,包括以下步骤:
[0072]S1:Tb-HoBiO3粉体的制备
[0073]S1.1:将2重量份的铋和2重量份的氢氧化钬浸没在浓度为0.5mol/L的乙胺溶液中,调节磁力搅拌器的转速为200rpm,持续进行磁力搅拌,然后加入5mol/L的氢氧化钠溶液,直到氢氧化钠浓度为1mol/L,得到混合溶液;
[0074]S1.2:将混合溶液置于反应釜中,加入8重量份的环己胺和10重量份的油酸,然后加热反应釜使温度达到220℃,保温12小时后冷却至室温,得到混合物;
[0075]S1.3:将1重量份的TbCl3和2重量份的浓度为0.06mol/L的乙醇溶液加入步骤S1.2制得的混合物中,搅拌25分钟后置于220℃的温度下加热18小时,再置于高速离心机中进行离心分离,抽滤得到最下层的悬浊液,将悬浊液依次进行冷冻干燥和破碎研磨,得到Tb-HoBiO3粉体。
[0076]S2:废旧钕铁硼的预处理
[0077]S2.1:将聚丙烯酸钠和质量分数为6%的磷酸溶液以1:18的质量比混合置于容器中,聚丙烯酸钠能够提高碳化硅粉末在磷酸溶液中的分散性,搅拌均匀后加入碳化硅粉末,使碳化硅粉末在磷酸溶液中的颗粒浓度为8%,小颗粒碳化硅粉末可以对废旧钕铁硼表面进行细微打磨,然后调节高速搅拌器的搅拌速度为1500rpm,搅拌15分钟,得到磷酸磨料;
[0078]S2.2:将8重量份的废旧钕铁硼置于310℃的温度下保温1.5小时,冷却至室温后浸泡在60℃的去离子水中,浸泡30分钟后取出放入浓度为5%的碳酸氢钠溶液中,升温至80℃,搅拌30分钟,然后用清水冲洗,直到冲洗液PH接近中性,得到碱洗废旧钕铁硼,将磷酸磨料加热至50℃,然后在密封手套箱中利用陶瓷高压水枪对磷酸磨料进行喷射,调节喷射速度为100m/s,对碱洗废旧钕铁硼进行全方位冲洗打磨,打磨时间为10分钟,提高了废旧钕铁硼的打磨效率,有效去除了废旧钕铁硼表面的杂质,防止对后续制得的再生钕铁硼磁体性能造成影响,得到预处理废旧钕铁硼。
[0079]S3:预处理废旧钕铁硼制备胚体
[0080]S3.1:将步骤S2.2制得的预处理废旧钕铁硼置于破碎机中破碎至粒径小于2cm,得到粗料,将粗料放入光谱分析仪器中,测得粗料中各成分的含量,在粗料中按照质量分数PrNd30wt%,铒2wt%,硼0.8wt%,锆0.5wt%,钴0.3wt%,余量为Fe添加成分,然后再采用真空感应熔炼法进行熔融精炼,然后通过水冷辊进行甩带,得到合金铸片;
[0081]S3.2:将合金铸片破碎后放入氢破碎炉中进行氢破碎,使粒径达到200μm,再放入氮气气流磨粉碎机中进行破碎至粒径为10μm,得到磁粉,在充满氮气的手套箱中将磁粉、步骤S1.3制得的Tb-HoBiO3粉体、氧化聚乙烯蜡和抗氧化剂以100:0.8:0.06:1的质量比装入混料罐中,其中抗氧化剂由二丁基羟基甲苯和维生素E以1:1的质量比配制而成,混合15分钟,然后加入压机中,调节压制密度为6g/cm2,在氮气保护气氛下进行2T磁场的取向成型,再通过等静压机进行二次压制,等静压压力为350Mpa,得到胚体,在胚体烧结过程中Tb-HoBiO3粉体能够更好地促进块状晶界相向条带状均匀转变并包裹在晶粒主相周围,既能隔绝主相晶粒与磁体中的局部杂散场,显著提升再生钕铁硼磁体的抗退磁能力,提升矫顽力,并且可以有效避免主相晶粒脱落,使再生钕铁硼磁体致密度得到提升,微观缺陷减少,显著提高其抗腐蚀性能。
[0082]S4:胚体的低温超重力烧结脱杂和回火处理
[0083]S4.1:将步骤S3.2制备的胚体放入特制耐高温超重力离心装置中,以15℃/min的升温速率加热至220℃后保温10分钟,在低温环境下,胚体中残留的润滑剂及抗氧化剂等有机溶剂先发生分解,然后启动旋转装置,调节转速为1500rpm/min并升温至450℃,旋转保温处理50分钟,产生的离心力创造出超重力环境,分解的有机溶剂在超重力环境下从胚体中去除,有效提高了有机溶剂的去除效率,防止有机溶剂在后续高温烧结中影响胚体的致密性从而影响再生钕铁硼磁体的性能,得到脱杂胚体,;
[0084]S4.2:将脱杂胚体取出并迅速置于真空烧结炉中,调节真空烧结炉中的温度为800℃,真空度为5×10-3Pa,保温1.5小时,然后再升温至1100℃进行真空烧结5小时,得到烧结磁体;
[0085]S4.3:调节真空烧结炉的温度,对烧结磁体进行二次回火处理,第一次回火处理参数为930℃保温2.5小时,第二次回火参数为460℃保温4小时,得到再生钕铁硼磁体。
[0086]对比例1
[0087]与实施例1相比,对比例1的不同之处在于,对比例1去除步骤S1,且未在步骤S3.2中将Tb-HoBiO3粉体装入混料罐,其余步骤均与实施例1相同,将制得的再生钕铁硼磁体记为对比例1。
[0088]对比例2
[0089]与实施例1相比,对比例2的不同之处在于,对比例2在S4.1中未启动旋转装置,其余步骤均与实施例1相同,将制得的再生钕铁硼磁体记为对比例2。
[0090]对比例3
[0091]与实施例1相比,对比例3的不同之处在于,对比例3在步骤S2.2中去除利用磷酸磨料对碱洗废旧钕铁硼进行冲洗打磨的工艺,采用常规操作对碱洗废旧钕铁硼进行酸洗,具体为将碱洗废旧钕铁硼浸泡在浓度为6%的磷酸溶液中55-60分钟,其余步骤均与实施例1相同,将制得的再生钕铁硼磁体记为对比例3。
[0092]分别取实施例制备的再生钕铁硼磁体、对比例1、对比例2和对比例3,采用NIM-62000永磁材料磁特性精密测量仪器系统,通过对再生钕铁硼磁体进行磁化的同时进行静态磁场扫描,利用高精度高速数据采集技术记录磁体的矫顽力,矫顽力越高磁体的综合磁性能越高,分别测试三次,记录数据并制成表格,如表1所示,可以看出实施例制备的再生钕铁硼磁体的矫顽力>对比例3的矫顽力>对比例2的矫顽力>对比例1的矫顽力,可以证明在磁粉中添加Tb-HoBiO3粉体能够显著提升再生钕铁硼磁体的磁性能,同时可以证明在超重力环境下烧结胚体能够更好地防止有机溶剂影响再生钕铁硼磁体的磁性能,使其磁性能得到提升,还可以证明通过磷酸磨料对碱洗废旧钕铁硼进行冲洗打磨,能够有效去除废旧钕铁硼表面的杂质,提升再生钕铁硼磁体的磁性能。
[0093]
矫顽力/kOe第一次第二次第三次实施例123.5623.9124.21实施例224.7224.6324.52实施例323.8924.3124.48对比例117.3417.1117.46对比例222.6822.8123.87对比例323.3123.1723.56
[0094]表1
[0095]分别取100g形状相同的实施例1制备的再生钕铁硼磁体和对比例1,置于质量分数为3.5wt%的NaCl水溶液中,在1天、7天和14天时分别取出称重,记录数据并制成表格,如表2所示,分析可得实施例制备的再生钕铁硼磁体抗腐蚀性能远远高于对比例1,可以证明在磁粉中添加Tb-HoBiO3粉体能够显著提升再生钕铁硼磁体的抗腐蚀性能。
[0096]
质量/g1天7天14天实施例199.794.389.6对比例199.191.580.2
[0097]表2
[0098]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
说明书附图(1)