在废旧磁钢中添加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，尤其涉及一种在废旧磁钢中添加金属粉制备 含铈稀土永磁材料的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着稀土永磁材料应用领域的不断扩展，对原材料的需求越来越大，但因 稀土开采的成本较高且随着国家调控力度的加大，其材料成本也逐渐加大。而在当前价格 涨幅过大的情况下，下游企业的价格承受能力比较有限，因此部分下游企业选择使用较便 宜的铁氧体或铝镍钴、钐钴等材料代替钕铁硼磁体原材料中的稀土，这给钕铁硼磁体市场 带来较大的不稳定性。同时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，仅是成品外观与尺寸的 报废率就在2~5%之间，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。
[0003] 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，而后根据所需制备的稀土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来了更高的要 求。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，在此过程中因为 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。
[0004] 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。
[0005] 通过稀土元素制备的稀土永磁材料，具有高催化活性、高磁性、超导性、光电转化、 光磁记忆、高储氢量、耐蚀耐磨等特性，但是将稀土永磁材料应用在热压烧结金刚石工具胎 体材料、玻璃锯片及电镀金刚石工具领域，其抗弯强度、硬度及抗冲击韧性明显降低；因此， 如何在不改变稀土永磁材料特性的前提下提高稀土永磁材料的抗弯强度、硬度及抗冲击韧 性，同时避免后续熔炼时的合金锭材料产生偏析，并降低对生产设备的技术要求已经成为 本领域技术人员亟待解决的重要问题。
【发明内容】
[0006] 本发明所解决的技术问题在于提供一种在废旧磁钢中添加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。
[0007] 本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0008] 在废旧磁钢中添加金属粉制备含铈稀土永磁材料的方法，其具体步骤如下：
[0009] 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、铈及钇，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；
[0010] 2)将步骤1)中获得的预处理磁体材料与已配制好的金属粉，按照质量百分配比： 95~97 %预处理磁体材料，3~5 %金属粉，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；
[0011] 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；
[0012] 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；
[0013] 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；
[0014] 6)将步骤5)中烧结后的压坯在真空烧结炉中降温至300°C~350°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~350°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；
[0015] 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。
[0016] 在本发明中，所述步骤2)中，熔炼温度为1470°C~1500°C。
[0017] 在本发明中，所述步骤2)中，金属粉为铁粉，利用铁粉代替稀土元素钴，制备出的 稀土铁基金刚石工具材料，经对其实际使用性能测试，其抗弯强度、硬度、冲击韧性均有较 大幅度提高，孔隙率则有明显降低；在提高玻璃锯片的切削性能方面，有效增加了刀头胎体 材料的脆性，实现了金刚石与胎体的同步磨损，而金刚石的脱落度明显减小；在电镀金刚石 工具研制方面，有效提高了镀层与基体的结合强度及金刚石工具的磨削比。
[0018] 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。
[0019] 在本发明中，所述步骤3)中，细粉末平均粒度为2. 4~3. 0μm。
[0020] 在本发明中，所述步骤4)中，等静压的压力为230~280MPa。
[0021] 在本发明中，所述步骤5)中，烧结温度为1070°C~1095°C。
[0022] 在本发明中，所述步骤5)中，保温时间为180分钟。
[0023] 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。
[0024] 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稀土永磁材料后道工序提 供便利。
[0025] 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；而通过将预处理磁体材料与已配制好的金 属粉熔炼合金锭，不再需要真空还原熔炼炉，有效降低企业的生产成本，且解决了传统熔炼 过程中各组分的熔点不同和人为操作因素而导致熔炼后得的合金锭产生偏析的问题；钇的 加入有利于提高合金锭的实际矫顽力，