一种永磁铁氧体废料回收利用的方法_2

文档序号:9680439阅读:来源:国知局

[0023] 为进一步调节磁体的HQ,以混合后主料为基数,按质量分数计,进一步添加 0· 1 %~1. 5%的A1203和Cr203的混合物;上述A1203和Cr203的混合物中,A1203的含量可从 0%到100%;所述主料为废磁瓦料、预烧料的混合物或者废磁瓦料、磨削料、预烧料的混合 物。
[0024]细粉碎阶段,添加适量的添加剂(辅料)的计算方式:对某一待添加的添加剂(如CaC03),如废料(废料可以是废磁瓦料也可以是磨削料,占45 % )与预烧料(占55 % )混 合使用,则该添加剂的最合适的添加量,应为主料取100%时的最合适的配方(如主料为 100%的预烧料时,CaC03的最合适的添加量为1. 0%,如主料为100%的废磁瓦料时,CaC03 的最合适的添加量为0.3%),分别乘以相应的比例之和(1.0%X55%+0.4%X45% = 0. 73% )。所谓最合适的量,是指添加的添加剂量为生产过程中流失的添加剂成分的量。
[0025]细粉碎阶段,添加适量的添加剂(辅料)调节产品磁性能。添加剂(辅料)添加 的原则:废磁瓦料、磁选去杂之后的磨削料,在其产品的制备过程中,流失部分的添加剂,添 加之后,所获磁体的磁性能与其正品磁瓦的磁性能相当。
[0026] 本发明可获得成本较低、产品合格率较高、磁性能一致性好、产品机械强度优良的 永磁铁氧体。
[0027] 本发明的机理是:
[0028] 研究表明,用烧结方法制造的陶瓷产品,在其晶界上大都存在着气孔、裂纹和非晶 相等,而且在晶体内有时也存在气孔、晶界、层错、位错等缺陷。磁瓦的强度除决定于材料 本身的成分、结构外,这些微观组织因素对强度也有显著的影响,其中气孔率与晶粒尺寸是 两个重要的影响因素。对多晶铁氧体材料,晶粒愈小,强度愈高,这是由于晶界的强度比晶 粒内部的强度弱。因此,多晶材料的破坏,多是沿其晶界处断裂,由于细晶材料晶界的比例 大,沿晶界破坏时,裂纹的扩展要走迂回曲折的道路,晶粒愈细,此路程愈长,此外,多晶材 料中初始裂纹尺寸与晶粒度相当,晶粒愈细,初始裂纹尺寸就愈小,这样就提高了临界的应 力;对于存在气孔的多晶材料,气孔率越小,强度越高,这是因为气孔不仅减小了负荷面积, 而且在气孔邻近区域产生应力集中,减弱了材料的负荷能力,加之气孔多存在于晶界上,因 而它往往就是裂纹源。
[0029] 为研究永磁铁氧体废磁瓦破碎后的料浆对磁瓦脆性的影响规律,我们在中试生产 线上做了一系列实验:用振动球磨机将废磁瓦破碎到与所用预烧料相近的颗粒度(2~5) μm,在表1的工艺条件下生产平均粒度相同的料浆(料浆含水率控制在38~40 % ),在同 一台压机上,由同一操作工人用相同的成型工艺参数成型产品A,所有A产品均在同一条窑 炉中相同的烧结曲线下进行烧结,用拓豊仪器科技有限公司的TF-212产品压力试验机测 试产品的承受负荷极限,实验的相关情况见表1。
[0030] 表1废磁瓦的回收对产品脆性的影响
[0031]
[0033]实验表明,用废磁瓦制作的产品中,磁瓦的脆性缺陷增加,用反反复复循环使用的 废磁瓦制备的料浆生产的磁瓦特别容易脆。这是由于:⑴、反反复复循环使用的废磁瓦不容 易磨细,在正常的细粉碎工艺条件下,磨到与预烧料相同的平均粒度,其研磨的时间更长, 一般情况需要延长2小时,因而,当其细粉碎至相同的平均粒度时,废磁瓦料的超细颗粒比 纯预烧料的多;超细颗粒越多,在烧结时容易引起异常晶粒的生长,从而导致磁瓦的脆性增 加。⑵过度研磨的颗粒在受到打击、切割等机械应力的作用下,其内部容易出现晶格缺陷, 晶体内部质点的排列变形,原子行列间相互滑移,不再符合理想晶体的有序排列,形成的线 状缺陷叫位错。位错区域质点排列严重畸变,这对晶体强度有很大影响。存在位错等晶格 缺陷的晶体的抗拉强度,比没有晶格缺陷的晶体,降低至几十分之一;⑶当粒度过细,小于 0. 1μm(EBT测定)时,部分铁氧体相(M相)分解成Fe304及SrC03等,长时间的研磨造成钢 球、球磨机中的Fe进入产品,在二次烧结时,这些物质容易导致非磁性相的出现。由于不同 相的热膨胀系数不同,这样就会因各方向膨胀(或收缩)不同而在晶界或相界处出现应力 集中的现象,从而导致微裂纹的生成。⑷反反复复循环使用的废磁瓦的晶粒较粗大,晶粒越 粗,其强度越低,磁瓦越易脆。
[0034]我们的试验进一步表明,当预烧料与磨削料混合使用时,随磨削料添加量的增加, 磁瓦的脆性缺陷越严重。对用不同原料、在相同的细粉碎平均粒度、成型、烧结、磨加工工艺 均相同的条件下生产的磁瓦B,用拓豊仪器科技有限公司的TF-212产品压力试验机测试产 品的承受负荷极限。产品气孔率的测试:先测出材料的表观密度d和X光理论密度dx,然后 按下面的公式求取产品的气孔率:
[0035]
[0036] 实验的相关情况见表2。试验表明:⑴磨削料添加量越多,气孔率越高,气孔率高, 磁瓦脆性缺陷增加;⑵磨削料与预烧料相比,杂质多--砂轮在磨削产品时总会被磨损,其 磨损物不可避免进入磨削料;现场冲洗地面的水也进入了装有磨削料的池子,地面上不可 避免有尘土等杂质,在二次烧结,这些杂质的存在,容易造成晶体内部质点排列变形,形成 线状缺陷即位错,这两方面的因素交叉作用导致了用磨削料制备的料浆生产的磁瓦出现了 脆性缺陷;⑶磨削料粒度散差大,当其细粉碎到与预烧料相同的平均粒度时,磨削料的超细 颗粒比纯预烧料的多;超细颗粒越多,在烧结时容易引起异常晶粒的生长,从而导致磁瓦的 脆性增加。
[0037] 表2不同主料、在相同的细粉碎平均粒度、成型、烧结、磨加工工艺均相同的条件 下的对比试验
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[0039] 我们的试验进一步发现,对于磁瓦C,其废磁瓦破碎之后得到的废磁瓦料,磁瓦 C磨加工之后通过磁选去杂获得的磨削料,在分别添加适量的添加剂如CaC03、H3B03、Si02 等添加剂,再经细粉碎,成型、烧结、磨加工之后,所获产品与未去杂的磨削料和相应的正 品磁瓦C(与所用废磁瓦在同样工艺条件下得到的无缺陷产品),用北京计量院生产的 N頂-2000F永磁铁氧体测量仪检测,相应的测试数据见表3。数据表明,废磁瓦料、磁选去杂 之后的磨削料,在添加适量添加剂(在其产品的制备过程中,流失部分的添加剂)之后,所 获磁体的磁性能与其正品磁瓦的磁性能相当,另外,用未去杂的磨削料,做的磁体,其产品 表面出现气泡现象,进一步的试验发现,这是由磨削料中的非磁性杂质引起的。
[0040] 表3不同主料、在相同的细粉碎平均粒度、成型、烧结、磨加工工艺均相同的条件 下的对比试验
[0041]
[0042] 进一步的试验发现,添加剂(辅料)以所加主料废磁瓦料或和磁选去杂之后的磨 削料为基数,按质量分数计,CaC03S〇. 1%~0. 6%、H3B03S〇. 1%~0. 3%、Si02S〇. 1%~ 0· 3%,SrC03 为 0· 1%~0· 5%,A1203 或和Cr203 为 0· 1%~0· 3%,分散剂为 0· 1%~0· 8%, 如山梨糖醇或葡萄糖酸钙、AC-20等,为进一步调节磁体的氏;,可以按质量分数计,进一步 添加 0. 1%~1. 5%的A1203 或和Cr203。
[0043] 细粉碎阶段,添加适量的添加剂(辅料),其更优的计算方法为:对某一待添加的 添加剂(如CaC03),如废料(占45 % )与预烧料(占55 % )混合使用,则该添加剂的最合 适的添加量,应为主料取100%时的最合适的配方(如主料为100%的预烧料时,CaC03的最 合适的添加量为1. 〇%,如主料为100%的废磁瓦料时,CaC03的最合适的添加量为0. 3% ), 分别乘以相应的比例之和(1.0%X55%+0.4%X45% =0.73%),进一步详细的情况,具 体见表4所示,然后按常规永磁铁氧体的制备工艺,即可获得成本较低、产品合格率较高、 磁性能一致性好、产品机械强度优良的永磁铁氧体。
[0044] 表4添加剂的添加量更优的计算方法
[0045]

【附图说明】
[0046]图1是浮力法测量密度的示意图;
[0047] 图2
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