钕铁硼废料回收利用

钕铁硼废料回收利用

摘要:本实验通过混粉与合金化两种方法,添加烧结NdFeB磁体废料,进行新磁体的制造,混粉添加回收NdFeB废料达到百分之六十,合金化回收NdFeB废料达到90%。磁体磁性能达到可用标准。

关键词:烧结NdFeB磁体磁性能废料

1 引言

烧结NdFeB永磁体是具有高磁性能和高性价比的新一代稀土永磁材料,广泛应用于各种技术领域。2001年中国烧结NdFeB磁体生产量超过全球一半;由于经济危机的影响,2008年产量为负增长,但NdFeB永磁行业继续增长的趋势没有改变。NdFeB的生产过程中,每一道工序都不可避免地产生废料或废品,在机加工过程中产生大量的边角料占总投入料的35%,表面处理1%,充磁1%,检测1%(1),这些废料其氧化程度不高,所以不应采用化学方法对其回收,我们研究在不改变原有工艺条件下,采用混粉添加与合金化两种方法进行废料的回收利用,这对节约资源,保护环境,提高企业的综合经济效益有着重要的现实意义(2)。

2 实验方法

磁体的设计成分为Nd33.8Fe64.7B1.0Al0.5,对配好的原料用真空感应电炉熔炼合金。铸锭破碎后在石油醚介质中进行球磨制粉,制备

平均粒度为3～5μm粉末,在氮气保护手套箱中称量,通过磁场成型加等静压,压制尺寸为φ10的生坯,最后在1090℃下真空度为10-3Pa烧结炉内烧结2h,冷却到室温后于900℃进行一次回火2h,在580℃进行二次回火2h。

采用NIM-200C永磁测量仪测量样品的磁性能（表1）

冶炼母合金原料包括PrNd,Fe,BFe,Al,各成分纯度为＞99%

实验分为混粉添加与合金化两种,前者是在制粉之后将废料粉与合金粉按一定比例进行混合,后者是在熔炼前将废料与镨钕合金,金属铝,硼铁,纯铁按一定比例混合然后熔炼。

3 结果与讨论

3.1 磁性能

磁体的磁性能随废料的添加量变化如图所示,可以看出,磁体剩磁、最大磁能积随着废料的添加量增加而下降,混粉添加废料在60%,最大磁能积为155.3kj/m3,合金化添加废料在90%最大磁能积为216.6kj/m3,磁体矫顽力变化成上下浮动。

3.2 显微组织

烧结NdFeB永磁材料的磁性情能取决于内禀性能和显微结构两

个方面,在内禀性能保持不变的况下,显微结构是影响磁体磁性能的主要因素。

通过混粉添加废料30%的扫描电镜图片与合金化添加废料30%的图片比较可以看出,合金化添加废料的富Nd相分布更均匀。由于富Nd相是非磁性相,其大量存在必然会降低磁体的饱和磁化强度,从而降低磁体的剩磁和磁能积。采用合金化方法进行钕铁硼磁体废料的添加,能够使添加的废料中稀土元素更好的融合进入主相,晶界添加不能使废料中的稀土元素完全进入主相中。所以混粉添加废料中的稀土元素部分进入富Nd相,导致富Nd相聚集使得磁性能下降较大。众多研究已经表明磁体的矫顽力主要取决于晶界区域,包括三叉晶界及两晶粒晶界的微结构特征,也即富Nd相在晶界区域的分布(3)。导致磁体内禀矫顽力不稳定的原因是磁体微结构不稳定。

4 结语

合金化回收NdFeB废料比混分添加回收更有效,所得磁体的剩磁与最大磁能积均在可利用范围,但是磁体内禀矫顽力,不稳定变化。

参考文献

[1]肖荣晖.钕铁硼生产中废料的回收及利用.中国有色冶

金,2001,2(1):23～25.

[2]R.S.Sheridan,R.Sillitoe,M.Zakotnik,l.RHarris,A.J.Williams.Aniso tropic powder from sintered NdFeB magnets by the the HDDR processing route.Received 17 March 2011;revised 3 June 2011;Available online 26 July 2011.

[3]游才印,卢正欣,乔玉,鲍丹.烧结钕铁硼磁体的微结构表征及其与磁性能的关系研究.功能材料,2010,7.