专利名称：一种用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钕铁硼磁体，具体涉及一种用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体，属于稀土磁材料技术领域。
背景技术：
近年来，随着钕铁硼磁体应用领域的迅速扩张，对原材料的需求已经变得越来越大，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。在当前价格涨幅过大的情况下，下游市场的价格承受能力比较有限，部分下游企业选择了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。此外，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。而电镀后钕铁硼磁体的报废量又非常大，仅是成品外观及尺寸的报废率就在2 5%之间，因客户其他方面的要求也时常导致发生不良报废现象。因此降低烧结钕铁硼磁体的成本是亟待解决的问题之一。钕铁硼镀镍废料中80%为镀有Ni或NiCuNi层的镀Ni废料，镀Ni废料会在利用过程中因镀层处理不干净，导致产品表面出现气孔、氧化斑点等影响性能的问题，同时降低镀镍废料的回收利用率。现有技术中一般采用先用酸液或碱液进行退镀处理再对镀镍废料进行回收利用。然而在退镀过程中极易出现基体被酸液或碱液腐蚀的现象，导致回收率低，此外，在退镀过程中会因废水排放等问题带来环境的污染。因此利用退镀方法回收利用钕铁硼镀镍废料成本较高，废料利用率，也易污染环境。而中国专利申请(公告号:CN1076853C)公开了一种用边废料制备钕铁硼系永磁体的方法，该方法将钕铁硼磁体废料与钕铁硼磁体新料按照一定比例兑掺后混合，采用传统工艺与传统设备，如中频感应炉，熔炼得到钕铁硼磁体。然而，在这种方法中，所述钕铁硼磁体废料在混合料中的质量百分比通常在50%以下，钕铁硼废料利用率不高，且所得到的钕铁硼磁体的性能较差 ，难以满足高要求的应用场合。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种利用钕铁硼镀镍废料烧结成的高性能的钕铁硼磁体。本发明的目的通过以下技术方案实现，一种用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体，该钕铁硼磁体是通过钕铁硼镀镍废料与钕铁硼配制料形成的混合料通过烧结工艺制备而成的，其中所述的钕铁硼镀镍废料与钕铁硼配制料的质量百分比分别为50% 98%与2% 50%。所述的钕铁硼镀镍废料中含有质量百分比为0.01% 0.1 %的镍元素，制成后的钕铁硼磁体测试温度为20°C时性能如下:剩磁(Br) ^ 1.2T，内禀矫顽力(Hcj)彡 13.3K0e，矫顽力(Hcb)彡 11.6K0e，磁能积(BHmax)为彡 34.8MGS0e，方形度(HK/Hcj)为 0.97 0.98，失重率为 0.19 1.10mg/cm2，Br 温度系数为-0.090 ~ -0.11% 0C0相对于现有技术，本申请中的钕铁硼磁体通过选择合适的钕铁硼镀镍废料与钕铁硼配制料混合，并通过烧结工艺即可得到高性能，低失重率，温度稳定性好的钕铁硼磁体。所述钕铁硼磁体的主要性能均达到较高水平，如普通低失重钕铁硼磁体在132°C、3atm、168h条件下的失重率为彡5mg/cm2。而本发明中钕铁硼磁体的失重率为彡2mg/cm2。又如原纯料配制的各牌号最高工作温度Br温度系数为-0.1 -0.12%°C，而本发明中的钕铁硼磁体的温度系数为-0.09 -0.11% °C。且所述钕铁硼废料在混合料中的质量百分比达到98%，大大提高了钕铁硼废料的利用率，大大降低了处理废料烧结钕铁硼磁体的成本，节约成本约为10% 50%。本发明中所述的其他元素，系指非稀土元素。在所述用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体中，所述钕铁硼镀镍废料中各成分及其质量百分比为:PrNd:28% 30%，B:0.95% 1.05%，Al:0.35% 0.5%，Nb:0.20% 0.25%，N1:0.05% 0.1%，Cu:0.16% 0.18%，Gd 或 Dy:2.8% 3.5%，余量为Fe及不可避免的杂质。所述钕铁硼配制料中各成分及其质量百分比为=PrNd:25% 28%,B:1.0 1.2%，Gd、Dy、Co 中一种或两种:4% 40%，A1:0.4% 2.0%,Nb:0.2%~0.3%, Cu:0.18% 0.2%，余量为Fe及不可避免的杂质。进一步地，所述钕铁硼镀镍废料中各成分及其质量百分比为:PrNd:28%，B:
0.99%, Gd:3.5%, Al:0.5%, Nb:0.2%, Ni:0.1%, Cu:0.18%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。所述钕铁硼配制料中各成分及其质量百分比为=PrNd:28%，B:l%, Gd:4%, Al:
0.4%, Nb:0.2%, Cu:0.18%，余量为Fe及不可避免的杂质。所述钕铁硼磁体测试温度为20°C时剩磁(Br)为1.249T，内禀矫顽 力(Hcj)为13.34K0e，矫顽力(Hcb)为11.82K0e，磁能积(BHmax)为37.62MGS0e，测试温度为80°C时剩磁(Br)为1.173T，内禀矫顽力(Hcj)为
7.17K0e，矫顽力(Hcb)为7.032K0e，磁能积(BHmax)为32.16MGS0e ;所述钕铁硼磁体的方形度(HK/Hcj)为 0.97，失重率为 0.85 1.10mg/cm2，Br 温度系数为-0.101% 0C0进一步地，所述钕铁硼镀镍废料中各成分及其质量百分比为:PrNd:29.1%, B:
0.99%, Dy:2.8%, Al:0.35%, Nb:0.21%, Ni:0.09%, Cu:0.17%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。所述钕铁硼配制料中各成分及其质量百分比为=PrNd:25%, B:1.2%, Dy:40%,Al:2.0%, Nb:0.2%，Cu:0.2%，Co:20%，余量为Fe及不可避免的杂质。所述钕铁硼磁体测试温度为20°C时剩磁(Br)为1.203T,内禀矫顽力(Hcj)为21.24K0e，矫顽力(Hcb)为
11.76K0e，磁能积(BHmax)为34.86MGS0e，测试温度为150°C时剩磁(Br)为1.038T,内禀矫顽力(Hcj)为 6.131K0e，矫顽力(Hcb)为 5.86K0e，磁能积(BHmax)为 25.07MGS0e ;所述的方形度(HK/Hcj)为0.98，失重率为0.19 0.25mg/cm2，Br温度系数为-0.106% 0C0进一步地，所述钕铁硼镀镍废料中各成分及其质量百分比为:PrNd:29.2%，B:
0.99%, Dy:0.8%, Al:0.25%, Nb:0.25%, Ni:0.08%, Cu:0.16%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。所述钕铁硼配制料中各成分及其质量百分比为=PrNd:25%,B:l%,Dy:40%,A1:
0.5%，Nb:0.2%, Cu:0.18%, Co:20%，余量为Fe及不可避免的杂质。所述钕铁硼磁体测试温度为20°C时剩磁(Br)为1.349T，内禀矫顽力(Hcj)为18.48K0e，矫顽力(Hcb)为
12.86K0e，磁能积(BHmax)为43.06MGS0e，测试温度为120°C时剩磁(Br)为1.203T,内禀矫顽力(Hcj)为 7.242K0e，矫顽力(Hcb)为 7.041K0e，磁能积(BHmax)为 33.22MGS0e ;所述的方形度(HK/Hcj)为0.97，失重率为0.28 0.53mg/cm2，Br温度系数为-0.108% 0C0本发明的目的还在于提供一种简单、有效、低成本的用钕铁硼镀镍废料烧结上述钕铁硼磁体的方法，所述的方法包括以下步骤:
S1、焙烧钕铁硼镀镍废料:将钕铁硼镀镍废料在烧结炉中进行焙烧，充入氮气后，冷却，出炉。S2、制备钕铁硼镀镍废料粉:将焙烧后的钕铁硼镀镍废料放入真空速凝炉中熔炼，待废料完全熔化后浇注成甩片。将甩片置于氢碎炉中进行氢碎，氢碎后进行成分测定，再将甩片放入气流磨机中细磨形成钕铁硼镀镍废料粉。S3、配制混合料:根据甩片成分测定结果，配制钕铁硼配制料，将所述钕铁硼镀镍废料粉与由钕铁硼配制料制成的钕铁硼配制料粉混合并搅拌至均匀形成混合料。S4、压制成型:将所述混合料在氮气的保护下放入成型压机模具中压制成生坯，将生坯放入等静压机加压，保压得坯件。S5、烧结:将所述坯体在手套剥油箱中剥油，剥油后置于真空烧结炉中进行高温烧结、回火，回火后使用氮气风冷至常温出炉制得钕铁硼磁体。在所述用钕铁硼镀镍废料烧结钕铁硼磁体的方法中，步骤SI中所述的焙烧温度为1100 1150°C，焙烧时间为I 6小时，焙烧炉的真空度低于KT1Pa,出炉温度低于80°C。在该焙烧温度、焙烧时间和真空度下，钕铁硼镀镍废料的综合利用率将得到提高。作为优选，在所述用钕铁硼镀镍废料烧结钕铁硼磁体的方法中，步骤S2所述的熔炼温度为1350 1550°C，所述气流磨机在氧含量小于200ppm的氮气保护下制粉，制成的粉料平均粒度为2 5 μ m。在该熔炼温度下熔炼钕铁硼镀镍废料能使烧结而成的钕铁硼磁体获得较好的性能及较高的产率。在此氮气保护下将钕铁硼镀镍废料制成平均粒度为2 5 μ m的粉料，可使钕铁硼镀镍废料粉与钕铁硼配制料粉混合时接触面积增大，更容易混合均勻，从而提闻钦铁砸锻镇废料的综合利用率。进一步地，在所述用钕铁硼镀镍废料烧结钕铁硼磁体的方法中，所述的步骤S2具体步骤包括如下步骤:将焙烧后的钕铁硼镀镍废料混合后放入真空速凝炉中熔炼，将炉中的空气抽至真空度为0.4Pa时，开始加温熔炼。待炉内料发红时,充入氩气，并升温至1450°C进行熔炼，直至钕铁硼镀镍废料完全熔化。精炼10分钟后浇注成甩片，将甩片进行ICP成分测定，然后将甩片置于氢碎炉中，往氢碎炉中通氢气。待产品完全吸氢后进行氢碎，再将甩片在氧含量小于200ppm的氮气保护下放入气流磨机中细磨形成钕铁硼镀镍废料粉，制成的粉料平均粒度控制在2 5 μ m之间。本发明利用稀土金属间化合物的吸氢特性，将钕铁硼镀镍废料合金置于氢气环境下，氢气沿富钕相薄层进入钕铁硼镀镍废料合金，使之膨胀爆裂而破碎，沿富钕相层处开裂，从而使钕铁硼镀镍废料合金薄片变为钕铁硼镀镍废料合金粗粉。并用高压气流将搅拌后的粗粉吹起，通过相互之间的碰撞使力度变小，成为钕铁硼镀镍废料合金细粉。氢碎与气流磨结合使用可将制粉效率提高2 3倍，达到120 500KG/HR。作为优选，在所述用钕铁硼镀镍废料烧结钕铁硼磁体的方法中，步骤S3中所述的搅拌时间为2 12小时。作为优选，在所述用钕铁硼镀镍废料烧结钕铁硼磁体的方法中，所述的步骤S4具体包括如下步骤:将所述混合料在氧含量小于5000ppm的氮气保护下放入成型压机模具中，加I IOT的磁场进行取向，取向后压制成生坯。将生坯放入等静压机加压100 250Mpa，保压I 5分钟得坯件，所述生坯密度为3.5 4.5g/cm3。在所述用钕铁硼镀镍废料烧结钕铁硼磁体的方法中，所述的步骤S5进一步包括如下步骤:将所述坯件在手套剥油箱中剥油，剥油后置于真空烧结炉中，在温度为1030 1110°C的条件下烧结3 8h，高温烧结的真空度低于KT1帕。在温度为850 950°C的条件下进行一级回火I 3h，然后冷却至480 580°C进行二级回火2 4h，采用氮气风冷得到钕铁硼磁体。综上所述，本发明具有如下优点:1、本发明中的回收利用钕铁硼镀镍废料的方法简单、有效、环保，提高了电镀废料的综合利用率，大大降低了处理电镀废料的成本。2、本发明烧结而成的钕铁硼磁体原料配伍合理，钕铁硼磁体磁性能高，抗腐蚀性好，失重率低，温度稳定性好。
具体实施例方式以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。实施例一:利用钕铁硼镀镍废料生产N38产品:焙烧钕铁硼镀镍废料:将钕铁硼镀镍废料置于烧结炉中，升温至11(KTC进行焙烧。烧结炉中的真空度小于KT1Pa,焙烧时间为4小时，然后充入氮气，风机冷却，待温度降至80°C以下出炉。制备钕铁硼镀镍废料粉:将600kg焙烧后的钕铁硼镀镍废料放入真空速凝炉中熔炼，将炉中的空气抽至真空度为0.4Pa时，开始加温熔炼。待炉内料发红时,充入氩气,并升温至1450°C进行熔炼，直至 钕铁硼镀镍废料完全熔化。精炼10分钟后浇注成甩片。将甩片进行ICP成分测定，成分测定结果见表I。再将甩片置于氢碎炉中，往氢碎炉中通氢气，待产品完全吸氢后进行氢碎，将氢碎粉在氧含量低于200ppm的氮气保护下放入气流磨机中细磨形成钕铁硼镀镍废料粉，制成的粉料平均粒度控制在2 5 μ m之间。表1:钕铁硼镀镍废料成分测定结果
成分组成 I PrNd I B Gd Al Nb Ni Cu Fe_4] (%重量)28 ο 99 3.5 0.5 0.2 0.1 0.18 余量配制混合料:根据甩片成分测定结果，配制钕铁硼配制料，钕铁硼配制料的成分含量见表2。将所述钕铁硼镀镍废料粉与由钕铁硼配制料制成的钕铁硼配制料粉按质量百分比为50%: 50%混合并搅拌2h至均匀形成混合料。表2:钕铁硼配制料的成分含量
成分组成 PrNd B Gd Al Nb Ni Cu Fe (% 重量)28 I 4 0.4 0.2 O 0.2 余量压制成型:将所述混合料在氧含量低于5000ppm的氮气保护下放入成型压机模具中，加I IOT的磁场进行取向，取向后压制成生坯，将生坯放入等静压机加压lOOMpa，保压I分钟得坯件，所述生坯密度为3.5g/cm3。
烧结:将所述坯件在手套剥油箱中剥油，剥油后置于真空烧结炉中，在温度为1075°C的条件下烧结4h，高温烧结的真空度低于10—1帕。在温度为900°C的条件下进行一级回火2h，然后冷却至530°C进行二级回火3h，采用氮气风冷至80°C以下得到钕铁硼磁体。一、将本实施例中用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体表面磨光后切成DlO X IOmm样柱，按照GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法进行性能测试，性能测试结果见表3。 表3:钕铁硼磁体性能测试结果
权利要求
1.一种利用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体，其特征在于，所述的钕铁硼磁体是通过钕铁硼镀镍废料与钕铁硼配制料形成的混合料通过烧结工艺制备而成的，其中所述的钕铁硼镀镍废料与钕铁硼配制料的质量百分比分别为50% 98%与2% 50% ;所述的钕铁硼镀镍废料中含有质量百分比为0.01 % 0.1 %的镍元素，制成后的钕铁硼磁体测试温度为20°C时性能如下:剩磁(Br)彡1.2T，内禀矫顽力(Hcj)彡13.3KOe，矫顽力(Hcb)彡 11.6KOe，磁能积(BHmax)为彡 34.8MGSOe，方形度(HK/Hcj)为 0.97 0.98，失重率为 0.19 1.10mg/cm2，Br 温度系数为-0.090 ~ -0.11% 0C0
2.根据权利要求1所述的利用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼镀镍废料中各成分及其质量百分比为=PrNd:28% 30%，B:0.95% 1.05%，Al:0.35 % 0.5 %，Nb:0.20 % 0.25 %，N1:0.05 % 0.1 %，Cu:0.16 % 0.18 %，Gd或Dy:2.8% 3.5%,余量为Fe及不可避免的杂质；所述钕铁硼配制料中各成分及其质量百分比为:PrNd:25% 28%，B:1.0 1.2%, Gd、Dy、Co 中一种或两种:4% 40%，Al:0.4% 2.0%, Nb:0.2% 0.3%, Cu:0.18% 0.2%，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的利用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼镀镍废料中各成分及其质量百分比为=PrNd:28%, B:0.99%，Gd:3.5%，Al:0.5%, Nb:0.2%, Ni:0.1%, Cu:0.18%，余量为Fe及不可避免的杂质；所述钕铁硼配制料中各成分及其质量百分比为=PrNd:28%，B:1%, Gd:4%, Al:0.4%, Nb:0.2%,Cu:0.18%，余量为Fe及不可避免的杂质；所述钕铁硼磁体测试温度为20°C时剩磁(Br)为1.249T，内禀矫顽力(Hcj)为13.34KOe，矫顽力(Hcb)为11.82KOe，磁能积(BHmax)为37.62MGSOe，测试温度为80°C时剩磁(Br)为1.173T，内禀矫顽力(Hcj)为7.17KOe，矫顽力(Hcb)为7.032K0e，磁能积(BHmax)为32.16MGSOe ;所述钕铁硼磁体的方形度(HK/Hcj)为0.97，失重率为 0.85 1.10mg/cm2，Br 温度系数为-0.101% 0C0
4.根据权利要求1或2所述的利用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼镀镍废料中各成分及其质量百分比为=PrNd:29.1%,B:0.99%,Dy:2.8%,Al:0.35%, Nb:0.21%, N1 :0.09%, Cu:0.17%，余量为Fe及不可避免的杂质；所述钕铁硼配制料中各成分及其质量百分比为=PrNd:25%, B:1.2%, Dy:40%,A1:2.0%,Nb:0.2%,Cu:0.2%, Co:20 %，余量为Fe及不可避免的杂质；所述钕铁硼磁体测试温度为2 (TC时剩磁(Br)为1.203T,内禀矫顽力(Hcj)为21.24KOe，矫顽力(Hcb)为11.76KOe，磁能积(BHmax)为34.86MGSOe，测试温度为150°C时剩磁(Br)为1.038T,内禀矫顽力(Hcj)为6.131KOe，矫顽力(Hcb)为 5.86KOe，磁能积(BHmax)为 25.07MGS0e ;所述的方形度(HK/Hcj)为 0.98，失重率为 0.19 0.25mg/cm2，Br 温度系数为-0.106% 0C0
5.根据权利要求1或2所述的利用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼镀镍废料中各成分及其质量百分比为=PrNd:29.2%,B:0.99%,Dy:0.8%,Al:0.25%, Nb:0.25%, N1:0.08%, Cu:0.16%，余量为Fe及不可避免的杂质；所述钕铁硼配制料中各成分及其质量百分比为=PrNd:25%,B:l%,Dy:40%,A1:0.5%,Nb:0.2%,Cu:0.18%, Co:20%，余量为Fe 及不可避免的杂质；所述钕铁硼磁体测试温度为20°C时剩磁(Br)为1.349T,内禀矫顽力(Hcj)为18.48K0e，矫顽力(Hcb)为12.86KOe，磁能积(BHmax)为43.06MGS0e，测试温度为120°C时剩磁(Br)为1.203T,内禀矫顽力(Hcj)为7.242KOe，矫顽力(Hcb)为 7.041K0e，磁能积(BHmax)为 33.22MGSOe ;所述的方形度(HK/Hcj)为 0.97，失重率为 0.28 0.53mg/cm2，Br 温度系数为-0.108% 0C0
6.一种制备如权利要求1或2所述的用钕铁硼镀镍废料烧结钕铁硼磁体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 51、焙烧钕铁硼镀镍废料:将钕铁硼镀镍废料在烧结炉中进行焙烧，充入氮气后，冷却，出炉； 52、制备钕铁硼镀镍废料粉:将焙烧后的钕铁硼镀镍废料放入真空速凝炉中熔炼，待废料完全熔化后浇注成甩片，将甩片置于氢碎炉中进行氢碎，氢碎后进行成分测定，再将甩片放入气流磨机中细磨形成钕铁硼镀镍废料粉； 53、配制混合料:根据甩片成分测定结果，配制钕铁硼配制料，将所述钕铁硼镀镍废料粉与由钕铁硼配制料制成的钕铁硼配制料粉混合并搅拌至均匀形成混合料； 54、压制成型:将所述混合料在氮气的保护下放入成型压机模具中压制成生坯，将生坯放入等静压机加压，保压得坯件； 55、烧结:将所述坯体在手套剥油箱中剥油，剥油后置于真空烧结炉中进行高温烧结，回火，回火后使用氮气风冷至常温出炉制得钕铁硼磁体。
7.根据权利要求6所述的用钕铁硼镀镍废料烧结钕铁硼磁体的方法，其特征在于，步骤SI中所述的焙烧温度为1100 1150°C，焙烧时间为I 6小时，焙烧炉的真空度小于KT1Pa,出炉温度小于80°C。
8.根据权利要求6所述的用钕铁硼镀镍废料烧结钕铁硼磁体的方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括如下步骤:将所述坯件在手套剥油箱中剥油，剥油后置于真空烧结炉中，在温度为 1030 1110°C的条件下烧结3 8h，高温烧结的真空度小于KT1帕，在温度为850 950°C的条件下进行一级回火I 3h，然后冷却至480 580°C进行二级回火2 4h，采用氮气风冷得到钕铁硼磁体。
全文摘要
本发明公开了一种用钕铁硼镀镍废料烧结而成的钕铁硼磁体，它解决了现有技术中钕铁硼磁体性能低，废料利用率低等问题。本发明的钕铁硼磁体是通过钕铁硼镀镍废料与富稀土配制料形成的混合料通过烧结工艺制备而成的，钕铁硼磁体的剩磁(Br)为≥1.2T，内禀矫顽力(Hcj)≥13.3KOe，矫顽力(Hcb)≥11.6KOe，磁能积(BH(max))为≥34.8MGOe，方形度为(HK/Hcj)为0.97～0.98，失重率为0.19-1.10mg/cm2，Br温度系数为-0.090～-0.11％℃。其制备方法为焙烧钕铁硼镀镍废料；制备钕铁硼镀镍废料粉；配制混合料；压制成型；烧结。该方法简单、有效、环保，低成本。
文档编号H01F41/02GK103117143SQ20131003913
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者赵红良 申请人:宁波同创强磁材料有限公司