在磁钢废料中添加纳米金属粉制备含铈稀土永磁材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及稀土永磁材料技术领域，尤其涉及一种在磁钢废料中添加纳米金属粉 制备含铈稀土永磁材料的方法。
【背景技术】
[0002] 因钕铁硼磁体材料脆性高，规格杂，在电镀过程中极易出现缺角和尺寸不良等问 题；进而导致电镀后钕铁硼磁体的报废量非常大，且由于客户其他方面特殊要求也时常导 致发生不良报废现象。目前针对废旧磁钢的回收与再利用的工艺方法是：将收集的所有废 旧磁钢混为一体，未进行预分类，而统一返回至回收容器，在回收容器将废旧磁钢中所含的 各种稀土元素逐一提取，而后再根据所需制备的合金永磁材料再次进行加工。这种工艺方 法虽然对废旧磁钢进行了再利用，但是其提取工序复杂，且需针对不同稀土元素熔点调整 回收容器的各种工艺参数，以满足不同稀土元素的提取工艺要求，这对回收容器的设备提 出了更高的要求。
[0003] 同时再次进行加工时，将回收得到单一的稀土金属氧化物，在后道经配比冶炼等 各道工艺后得到要求制备的永磁材料，而采用该工艺制得的永磁体有着诸多的缺陷，生产 过程难以控制，人为因素较多，进而影响批量生产的质量。以钕铁硼为例，将经过萃取分离 出的镨、钕和铁、硼及其他成分混合后添加至真空熔炼炉熔炼，熔炼后得到合金锭，在此过 程中因各成分的熔点不同，且受到前道混合搅拌是否均匀及人工添加的时间间隔与量的控 制等因素影响，势必造成熔炼后的合金锭材料偏析，甚至影响合金锭材料的性能与后续工 艺效果，同时在生产过程中对操作人员的技术要求较高，人工劳动强度大。此外，现有技术 中通常采用添加少量低熔点的金属，如镓、铜、铝、锗、锌、锡等，通过添加一种或多种合金元 素与钕、镨等稀土元素形成新的低熔点共晶相促进烧结、改善富钕相的微观结构，从而实现 对矫顽力的调控。但是由于上述金属是非磁性相，只能微量添加，因此其只能在较小范围内 对烧结温度和回火过程中富钕相的分布和微观组织结构实现调控。另一方面，添加的稀土 元素镧、铈等可以降低烧结温度，但镧铁硼和铈铁硼相的饱和磁化强度低于钕铁硼相，降低 磁体的剩磁，特别是其各向异性场仅为钕铁硼相的三分之一。且其稳定性较差，尤其镧、铈 较活泼，与氧的结合能力强，磁体中的氧含量随镧、铈含量的增加而增大。而氧含量的提高， 易引起富稀土相的组织结构变化，导致磁体的矫顽力进一步降低，难以到达商业磁体对矫 顽力和磁能积等综合磁性能的要求。
[0004] 伴随着科学技术的飞速发展，越来越多的新技术被应用在制备永磁材料领域，特 别是纳米材料的应用，纳米材料粒子具有量子尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应，受 这些结构特性的影响，纳米材料被应用在其他领域表现出奇特的物理和化学特性，光谱和 荧光性能是其中很重要的方面；目前大量的纳米材料荧光性能与半导体材料有关，而半导 体材料的重要组成部分为永磁材料；因此，如何在不改变永磁材料特性的前提下提高永磁 材料矫顽力，并将纳米材料应用在永磁材料领域，以提高永磁材料在光谱和荧光性，同时避 免后续熔炼时的合金锭材料产生偏析，已经成为本领域技术人员亟待解决的重要问题。
【发明内容】
[0005] 本发明所解决的技术问题在于提供一种在磁钢废料中添加纳米金属粉制备含铈 稀土永磁材料的方法，以解决上述【背景技术】中的缺点。
[0006] 本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0007] 在磁钢废料中添加纳米金属粉制备含铈稀土永磁材料的方法，其具体步骤如下：
[0008] 1)将收集的废旧磁钢按照磁钢中所含稀土元素进行预分类，预分类的标准为同批 次同型号所含稀土元素相同的废旧磁钢归为一类，得预处理磁体材料，预处理磁体材料包 括钕、镨、铈及铽，同时从预处理磁体材料中提取样品，并对样品中的稀土组分进行检测记 录作为比对值；
[0009] 2)将步骤1)中获得的预处理磁体材料与已配制好的纳米金属粉，按照质量百分 配比：95~97%预处理磁体材料、3~5%纳米金属粉，得混合配比料，同时将混合配比料投 入普通电解炉中进行熔炼使其形成熔融的合金液，而后将熔融的合金液浇铸并冷却为合金 锭；
[0010] 3)将步骤2)中获得的合金锭通过氢碎、气流磨破碎成细粉末，且在进行气流磨时 放入定量的空气进行钝化，并对前后磨出的粉进行混合搅拌；
[0011] 4)将步骤3)中获得的细粉末通过模压加等静压法压制成压坯；
[0012] 5)将步骤4)中获得的压坯置于真空烧结炉中烧结并进行保温；
[0013] 6)将步骤5)中烧结后的压坯在真空烧结炉中降温至300°C~360°C，在升温至第 一段热处理并进行保温，而后继续降温至30(TC~360°C，最后升温至第二段热处理并进行 保温，并对两段热处理分别进行回火，以获得含铈稀土永磁材料坯体；
[0014] 7)将步骤6)中获得的含铈稀土永磁材料坯体，根据实际需求进行机械加工切割 并精磨，同时预留进行电镀的尺寸，即得含铈稀土永磁材料。
[0015] 在本发明中，所述步骤2)中，熔炼温度为1470°C~1500°C。
[0016] 在本发明中，所述步骤2)中，纳米金属粉为铕纳米微粒，通过在预处理磁体材料 中添加铕纳米微粒，铕纳米微粒与预处理磁体材料中的铈元素结合生成纳米Y 2〇3:Eu 3+，经 对其进行荧光测试，当铝：铕=10:1 (摩尔比）时，具有最佳绿光增强效果，当铝：铕=50:1 时，发光强度最强，而铕纳米微粒的添加改变了稀土永磁材料中稀土元素点阵格位，有效增 强了含铈稀土永磁材料的荧光寿命，且使含铈稀土永磁材料具有较高的激活剂临界浓度。
[0017] 在本发明中，所述步骤2)中，对生产的合金锭进行检测，并与步骤1)中的样品稀 土组分比对值进行比对，当与比对值不符时，按照所需制备的含铈稀土永磁材料组分再次 进行调配。
[0018] 在本发明中，所述步骤3)中，细粉末平均粒度为2. 4~2. 8 μ m。
[0019] 在本发明中，所述步骤4)中，等静压的压力为230~280MPa。
[0020] 在本发明中，所述步骤5)中，烧结温度为1070°C~1095°C。
[0021] 在本发明中，所述步骤5)中，保温时间为180分钟。
[0022] 在本发明中，所述步骤6)中，第一段热处理温度为900°C~920°C，保温时间为90 分钟；第二段热处理温度为530°C~620°C，保温时间为180分钟。
[0023] 在本发明中，通过将收集的废旧磁钢按照磁钢中所含稀土元素进行预分类，即可 得到即将处理的废旧磁钢中各种稀土元素的含量，进而有效针对不同稀土元素熔点进行调 整，不仅节省回收废旧磁钢的时间，且减少提取废旧磁钢中不同稀土元素的工艺步骤与降 低对回收容器设备的要求，同时也为生产与废旧磁钢同等型号的永磁材料后道工序提供便 利。
[0024] 在本发明中，铈的加入有利于降低合金液的熔点，由于液相的熔点低，可以实现低 温烧结，获得细晶粒磁体，从而提高磁体的矫顽力；同时由于液相具有较低的熔点，因此在 烧结过程中的流动性好，可以均匀的分布在钕铁硼主相晶粒之间，使烧结磁体的晶界相光 滑平直，有效提高了其去交换耦合作用的能力；铽的添加可提高含铈稀土永磁材料作为制 备荧光原料的激活性能，在激发状态下荧光材料能够更均匀发出绿色光。
[0025] 一种含铈稀土永磁材料，包括钕、镨、铈、硼、铜、铝、铽、铁及纳米金属粉；各组分质 量百分比为：7~15%钕，4~10%镨，0· 3~1.