烧结钕铁硼废坯料再成型的方法与流程

本发明涉及钕铁硼磁体技术领域，特别是涉及一种烧结钕铁硼废坯料再成型的方法。

背景技术：

目前烧结钕铁硼磁体的制备流程一般为熔炼、氢碎、制粉、压制成型、等静压，再烧结。压制成型是其中的关键步骤，成型是将制成的粉体压制成生坯。而由于粉体粒度、设备、操作人员和工艺参数等因素的影响，压制成型得到的生坯会产生开裂、大小头、掉盖、崩边或尺寸不合格等不合格品。由于压制成型得到的废料未经过等静压和烧结处理，一般将其收集经过处理后回收利用。

成型得到的废料的回收利用研究经历了三个发展阶段。第一阶段是将废料氧化，再用湿法冶金方法将其中的稀土金属回收，然而该方法工艺流程长，回收率低，回收成本高。第二阶段是将废料直接烧结成毛坯，再回炉熔炼，氢碎制粉后成型、烧结制成钕铁硼磁体；该方法虽然工艺流程缩短，利用率有所提高，然而其质量不易控制，加工成本依然较高。第三阶段是将废料分类收集并破碎成40目以下的粉体，采用气流磨制粉，再与正常料混合，成型、烧结制成钕铁硼磁体。然而该方法气流磨分散工艺要求严格，仅局限于相似废料同时处理，粒度一致性不好的粉体加入气流磨容易导致加料仓口卡住，这给操作带来了难度和安全隐患，也影响了设备的利用率；同时也导致某些废料存放时间长影响废料再利用的性能。此外，采用气流磨处理一部分粉体不可避免变成超细粉体，进而影响粉体的利用率。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种工艺简单、对设备要求低、利用率高且得到的钕铁硼磁体性能好的烧结钕铁硼废坯料再成型的方法。

一种烧结钕铁硼废坯料再成型的方法，包括以下步骤：

将烧结钕铁硼废坯料于保护性气体氛围粉碎至粒径不超过150目，得到废料粉体；

将所述废料粉体与分散溶剂混合，得到混合粉体，所述分散溶剂与所述废料粉体的质量比不超过0.2％；

将所述混合粉体置于压制模具中在取向磁场强度不小于1.7T的条件下压制，得到生坯，加入到所述压制模具中的所述混合粉体的质量为待制备的烧结钕铁硼磁体所需钕铁硼粉体理论质量的100.5％～102％；

将所述生坯进行等静压成型，再进行真空烧结处理，得到所述烧结钕铁硼磁体。

上述烧结钕铁硼废坯料再成型的方法，工艺简单，对设备要求低，而且对烧结钕铁硼废坯料的利用率高，成本低。该方法采用烧结钕铁硼废坯料，通过初步粉碎控制废料粉体的粒径，再加入分散溶剂并控制压制模具中的混合粉体的量进行压制、等静压、烧结处理，进而使得烧结钕铁硼废坯料再成型，并得到钕铁硼磁体。得到的钕铁硼磁体，断面晶粒无异常长大现象，且其在剩磁、内秉矫顽力、最大磁能积等磁性能指标均能达到采用正常钕铁硼粉体制备钕铁硼磁体的性能。该烧结钕铁硼废坯料再成型的方法给烧结钕铁硼废坯料的回收再利用提供了很好的途径，具有巨大的实用价值。

在其中一个实施例中，将所述烧结钕铁硼废坯料粉碎的条件为于氮气氛围粉碎并于振动筛上控制粒径至不超过150目。

在其中一个实施例中，将烧结钕铁硼废坯料粉碎至粒径为80～150目。

在其中一个实施例中，还包括加入抗氧化剂的步骤：将所述废料粉体与所述分散溶剂和所述抗氧化剂混合，得到混合粉体。

在其中一个实施例中，所述抗氧化剂为聚环氧乙烷烯丙基醚和聚环氧乙烷烯丙基缩水甘油醚中的至少一种；所述抗氧化剂与所述废料粉体的质量比不超过0.1％。

在其中一个实施例中，所述混合粉体置于压制模具中压制的压力为0.4～0.8MPa。

在其中一个实施例中，所述等静压成型的压力为不小于150MPa。

在其中一个实施例中，所述真空烧结处理的条件为于1060～1090℃保温4～6小时。

在其中一个实施例中，在所述真空烧结处理步骤后，还包括时效处理步骤。

在其中一个实施例中，所述时效处理的条件为先于800～900℃保温2～4h，再于400～500℃保温2～4h。

附图说明

图1为一实施例的烧结钕铁硼废坯料再成型的方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1，本发明一实施例的烧结钕铁硼废坯料再成型的方法，包括以下步骤。

步骤S1：将烧结钕铁硼废坯料于保护性气体氛围粉碎至粒径不超过150目，得到废料粉体。

步骤S1将烧结钕铁硼废坯料于保护性气体氛围粉碎，以免烧结钕铁硼废坯料氧化。将烧结钕铁硼废坯料粉碎至不超过150目，避免粒径太大导致钕铁硼磁体不均匀的问题，而且实现该粒径要求无需气流磨等特殊设备，采用人工方式即可实现，因此S1中烧结钕铁硼废坯料均能转化为废料粉体，故而对烧结钕铁硼废坯料的利用率高。

具体的，烧结钕铁硼废坯料应及时进行粉碎处理，避免存放时间长导致烧结钕铁硼废坯料颗粒粘结团聚难以分散。优选的，从得到烧结钕铁硼废坯料至进行粉碎之间的时间间隔不超过20h；更优选的，该时间间隔不超过8h。

优选的，将烧结钕铁硼废坯料粉碎的条件为于氮气氛围粉碎并于振动筛上控制粒径至不超过150目。如此利用振动筛的振动能量可进一步促进废料粉体的分散，得到分散性较好的废料粉体。具体的，烧结钕铁硼废坯料粉碎的步骤在手套箱中进行，且手套箱中采用氮气气氛，控制手套箱中的氧气质量含量不超过0.1％。

具体的，“将烧结钕铁硼废坯料于保护性气体氛围粉碎”的步骤至“于振动筛上控制粒径至不超过150目”的步骤两者的时间间隔不超过72h，以免粉碎后的粉体发生严重团聚。

优选的，将烧结钕铁硼废坯料粉碎至粒径为80～150目。得到该粒径范围的废料粉体，既可满足后续压制的需要，又无需气流磨等特殊设备，而且废料粉体的利用率高。

步骤S2：将废料粉体与分散溶剂混合，得到混合粉体，分散溶剂与废料粉体的质量比不超过0.2％。

步骤S2将废料粉体分散于分散溶剂中，得到混合粉体，一方面可有效防止废料粉体团聚，另一方面可避免废料粉体过于分散导致其在步骤S3进行压制无法成型，分散溶剂还起到减少废料粉体内的摩擦力，提高磁体取向度，使之适应后续步骤成型工艺的需要。分散溶剂的质量不能过高，否则流动性太强，也会影响后续成型。

优选的，分散溶剂为溶剂油与润滑剂的混合物。具体的，溶剂油可为93号汽油、97号汽油和120号溶剂汽油中的至少一种。具体的，润滑剂为硬脂酸锌。润滑剂与溶剂油的质量比不超过1:20。

在其中一个实施例中，步骤S2还包括加入抗氧化剂的步骤：将废料粉体与分散溶剂和抗氧化剂混合，得到混合粉体。步骤S2中加入抗氧化剂是避免废料粉体被氧化，而加入分散溶剂还可增加抗氧化剂的溶解。优选的，抗氧化剂与废料粉体的质量比不超过0.1％。更优选的，抗氧化剂为聚环氧乙烷烯丙基醚和聚环氧乙烷烯丙基缩水甘油醚中的至少一种。

其中废料粉体与汽油、抗氧化剂混合的时间根据混合粉体的质量有所不同；一般的，废料粉体与汽油、抗氧化剂混合的时间为300Kg的混合粉体混合时间不低于2h。

步骤S3：将混合粉体置于压制模具中在取向磁场强度不小于1.7T的条件下压制，得到生坯，加入到压制模具中的混合粉体的质量为待制备的烧结钕铁硼磁体所需钕铁硼粉体理论质量的100.5％～102％。

在钕铁硼生产过程中，根据待制备的钕铁硼磁体的尺寸选择合适的压制模具，有方块、圆柱等，一般称为模具方向、取向方向和压制方向尺寸，模具一旦选定，模具方向和取向方向尺寸相对固定，可变的是压制方向。压制高度随单模投粉量和压制压力不同。单模投粉量理论值可根据待制备的钕铁硼磁体的理论尺寸和磁体密度计算得到。

其中，待制备的烧结钕铁硼磁体所需钕铁硼粉体理论质量为体积与需要得到的钕铁硼磁体的尺寸对应的钕铁硼粉体的质量，其可通过钕铁硼粉体的密度和理论尺寸计算得到。

本发明通过研究发现烧结钕铁硼废坯料得到的废料粉体与钕铁硼粉体的压缩比存在一定差异性，本发明烧结钕铁硼废坯料得到的废料粉体的压缩比更大，因此在压制步骤适当的增加混合粉体加入到压制模具中的量，进而使得后续步骤S4得到密实的钕铁硼磁体。

优选的，混合粉体置于压制模具中压制的压力为0.4～0.8MPa。

步骤S3中取向磁场强度不小于1.7T，以保证步骤S4钕铁硼磁体的取向度，进而得到磁性能较好的钕铁硼磁体。优选的，所述取向磁场强度为1.8T～2.0T。在该磁场强度下，可保证钕铁硼磁体的取向度。具体的，步骤S3中取向磁场强度通过控制施加的取向电流控制。

步骤S4：将生坯进行等静压成型，再进行真空烧结处理，得到烧结钕铁硼磁体。

得到的生坯仅经过垂直方向的压力压制，其受到的压力仅来自于一定方向，故而生坯的均匀性不佳，且压制的压力较小，得到生坯致密性不够；因此将生坯进行等静压成型，使其各个方向受到均匀的压力，以保证其均匀性和致密性，保证烧结后得到的钕铁硼磁体外形符合要求，形位公差达到要求，并进而提高剩磁、最大磁能积等磁性能。

优选的，等静压成型的压力为不小于150MPa。

优选的，真空烧结处理的条件为于1060～1090℃保温4～6小时。优选的，真空烧结处理的真空度不超过2Pa。

在其中一个实施例中，在真空烧结处理步骤后，还包括时效处理步骤。在烧结后进行时效处理进一步保证钕铁硼磁体获得较好的磁性能。

优选的，时效处理的条件为先于800～900℃保温2～4h，再于400～500℃保温2～4h。

上述烧结钕铁硼废坯料再成型的方法，工艺简单，对设备要求低，而且对烧结钕铁硼废坯料的利用率高，成本低。该方法采用烧结钕铁硼废坯料，通过初步粉碎控制废料粉体的粒径，再加入分散溶剂并控制压制模具中的混合粉体的量进行压制、等静压、烧结处理，进而使得烧结钕铁硼废坯料再成型，并得到钕铁硼磁体。得到的钕铁硼磁体，断面晶粒无异常长大现象，且其在剩磁、内秉矫顽力、最大磁能积以及成型等方面性能上均能达到采用钕铁硼粉体制备钕铁硼磁体的性能。

该烧结钕铁硼废坯料再成型的方法给烧结钕铁硼废坯料的回收再利用提供了很好的途径，具有巨大的实用价值。

以下为具体实施例。

对比例1

将原料钕铁硼(湖南稀土金属材料研究院的45SH钕铁硼甩片)氢碎后，通过一级混料在气流磨制粉，得到粉体。将粉体、120号溶剂汽油和抗氧化剂三者按照质量比1000:0.5:0.2在混料机中混合2h，得到混合粉体。

将混合粉体加入方形的压制模具内。加入压制模具中的混合粉体的质量为378g，压制模具的尺寸为60.5mm*57.5mm*28.4mm。(钕铁硼粉体的密度以7.55g/cm³计算，120号溶剂汽油和抗氧化剂的质量可忽略不计)。调整取向电流为100A使得磁场强度达1.6T，在压力为2MPa下压制得到生坯。

将生坯在150Mpa进行等静压成型，然后在真空烧结炉中真空度为2Pa下于1080℃烧结5小时，再于900℃保温2h，后于500℃保温2h进行时效处理，得到钕铁硼磁体。

实施例1

将采用对比例1的制备方法中压制过程中产生的掉盖、开裂、尺寸超差等不合格生坯作为烧结钕铁硼废坯料原料。将该不合格生坯用包装袋抽真空密封，采用人工方式进行敲碎。将敲碎的废料放入氮气气氛的手套箱内，控制手套箱中氧气质量含量降至0.05％以下时，打开包装袋，将敲碎的废料装入混料罐中至废料重量达到308公斤。将混料罐与100目振动筛机连接，充氮气保护，氧气质量含量控制在0.15％以下，将废料过筛，78分钟后全部过筛完毕，得到废料粉体。

将废料粉体、120号溶剂汽油、硬脂酸锌和聚环氧乙烷烯丙基醚按质量比为1000:1:0.05:0.2置于混料机混合2h，得到混合粉体。

将混合粉体投入与对比例1相同的方形的压制模具内，每次加入压制模具中的混合粉体的质量为381.5g。调整取向电流为102A使得磁场强度达1.7T，在压力为0.4MPa下压制得到生坯。

将生坯进行等静压成型并通过等静压模具控制成型尺寸、真空烧结处理和时效处理的步骤与对比例1相同，得到钕铁硼磁体。

实施例2

实施例2与实施例1的步骤基本相同，采用的设备相同，不同之处在于：

手套箱中的氧气质量含量降至0.10％，打开包装袋，将敲碎的废料装入混料罐中至废料重量达到188公斤。将混料罐与120目振动筛机连接，充氮气保护，氧气质量含量控制在0.15％以下，将废料过筛，60分钟后全部过筛完毕，得到废料粉体。按照废料粉体、93号汽油和硬脂酸锌的质量比为1000:1.5:0.05将两者置于混料机混合2h，得到混合粉体。每次加入压制模具中的混合粉体的质量为380g。调整取向电流为105A使得磁场强度达1.8T，在压力为0.6MPa下压制得到生坯。将生坯在200Mpa进行等静压成型，然后在真空烧结炉中真空度为2Pa下于1060℃烧结6小时，再于800℃保温3h，后于450℃保温4h进行时效处理，得到钕铁硼磁体。

实施例3

实施例3与实施例1的步骤基本相同，采用的设备相同，不同之处在于：

手套箱中的氧气质量含量降至0.10％，打开包装袋，将敲碎的废料装入混料罐中至废料重量达到477公斤。将混料罐与80目振动筛机连接，充氮气保护，氧气质量含量控制在0.15％以下，将废料过筛，150分钟后全部过筛完毕，得到废料粉体。按照废料粉体、97号汽油、硬脂酸锌与聚环氧乙烷烯丙基缩水甘油醚的质量比为1000:1.95:0.05:1将三者置于混料机混合2h，得到混合粉体。每次加入压制模具中的混合粉体的质量为385.5g。调整取向电流为105A使得磁场强度达1.8T，在压力为0.8MPa下压制得到生坯。将生坯在180Mpa进行等静压成型，然后在真空烧结炉中真空度为2Pa下于1090℃烧结4小时，再于850℃保温4h，后于400℃保温3h进行时效处理，得到钕铁硼磁体。

实施例4

实施例4与实施例1的步骤基本相同，采用的设备相同，不同之处在于：

手套箱中的氧气质量含量降至0.10％，打开包装袋，将敲碎的废料装入混料罐中至废料重量达到477公斤。将混料罐与150目振动筛机连接，充氮气保护，氧气质量含量控制在0.15％以下，将废料过筛，150分钟后全部过筛完毕，得到废料粉体。

将对比例1和实施例1～4得到的钕铁硼磁体进行性能测试，得到各项性能参数数据如下图所示。其中方形度为膝点矫顽力Hknee与内禀矫顽力Hcj之比，方形度越接近1，说明该磁体的抗退磁能力性能越好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。