在磁鋼廢料中添加鈷制備納米復合永磁材料的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及納米復合永磁材料技術領域，尤其涉及一種在磁鋼廢料中添加鈷制備 納米復合永磁材料的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著納米復合永磁材料應用領域的不斷擴展，對原材料的需求越來越大， 但因稀土開采的成本較高且隨著國家調控力度的加大，其材料成本也逐漸加大。而在當前 價格漲幅過大的情況下，下游企業的價格承受能力比較有限，因此部分下游企業選擇使用 較便宜的鐵氧體或鋁鎳鈷、釤鈷等材料代替釹鐵硼磁體原材料中的稀土，這給釹鐵硼磁體 市場帶來較大的不穩定性。同時因釹鐵硼磁體材料脆性高，規格雜，在電鍍過程中極易出現 缺角和尺寸不良等問題；進而導致電鍍后釹鐵硼磁體的報廢量非常大，僅是成品外觀與尺 寸的報廢率就在2~5%之間，且由于客戶其他方面特殊要求也時常導致發生不良報廢現 象。
[0003]目前針對廢舊磁鋼的回收與再利用的工藝方法是：將收集的所有廢舊磁鋼混為一 體，未進行預分類，而統一返回至回收容器，在回收容器將廢舊磁鋼中所含的各種稀土元素 逐一提取，而后根據所需制備的納米復合永磁材料再次進行加工。這種工藝方法雖然對廢 舊磁鋼進行了再利用，但是其提取工序復雜，且需針對不同稀土元素熔點調整回收容器的 各種工藝參數，以滿足不同稀土元素的提取工藝要求，這對回收容器的設備提出來了更高 的要求。同時再次進行加工時，將回收得到單一的稀土金屬氧化物，在后道經配比冶煉等各 道工藝后得到要求制備的永磁材料，而采用該工藝制得的永磁體有著諸多的缺陷，生產過 程難以控制，人為因素較多，進而影響批量生產的質量。此外，現有生產工藝生產的永磁材 料實際矯頑力低、工作溫度穩定性較低，且抗腐蝕性能弱，成為限制其發展和應用的主要因 素。
[0004] 此外，目前納米復合永磁粉末主要是通過快淬、機械合金化或高能球磨等途徑獲 得，但這些方法都存在一些難以克服的缺點，通常，提高納米復合永磁材料的交換耦合效 率，需要從兩方面進行優化，一是控制軟磁相尺寸，通常認為軟磁相的尺度應小于為硬磁相 疇壁寬度的兩倍；二是獲得分布均勻的軟磁相合硬磁相。但是這些方法雖然也可以調節復 合材料的微結構，但很難精確控制硬磁相和軟磁相的晶粒尺寸和分布，特別是難以分別控 制兩種相的尺度和成分。因此也很難提高各向同性納米材料的最大磁能積。因此，如何在 不改變永磁材料特性的前提下提高永磁材料最大磁能積，已經成為本領域技術人員亟待解 決的重要問題。
【發明內容】
[0005] 本發明所解決的技術問題在于提供一種在磁鋼廢料中添加鈷制備納米復合永磁 材料的方法，以解決上述【背景技術】中的缺點。
[0006] 本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：
[0007] 在磁鋼廢料中添加鈷制備納米復合永磁材料的方法，其具體步驟如下：
[0008] 1)將收集的廢舊磁鋼按照磁鋼中所含稀土元素進行預分類，預分類的標準為同批 次同型號所含稀土元素相同的廢舊磁鋼歸為一類，得預處理磁體材料；
[0009] 2)根據制備的納米復合永磁材料，對步驟1)中獲得的預處理磁體材料直接進行 氫碎制粉，得稀土氫碎磁粉；
[0010] 3)對步驟2)中獲得的稀土氫碎磁粉進行取樣分析，得稀土磁粉組分參數；
[0011] 4)根據步驟3)中分析得到的稀土磁粉組分參數，在獲得的稀土氫碎磁粉中添加 鈷得混合粉，混合粉的質量百分配比：80~99%稀土氫碎磁粉、1~20%鈷；
[0012] 5)將步驟4)中獲得的混合粉通過氫碎、氣流磨破碎成細粉末，且在進行氣流磨時 放入定量的空氣進行鈍化，并對前后磨出的粉進行混合攪拌；
[0013] 6)將步驟5)中獲得的細粉末通過模壓加等靜壓法壓制成壓坯，再采用沉淀分離 法去除壓還反應剩余的金屬納米顆粒，清洗3~5次，超聲波震蕩，而后干燥，得到納米永磁 材料坯體；
[0014] 7)將步驟6)中獲得的納米永磁材料坯體置于真空燒結爐中燒結并進行保溫；
[0015] 8)將步驟7)中燒結后的納米永磁材料坯體在真空燒結爐中降溫至300°C~ 360°C，再升溫至第一段熱處理并進行保溫，而后繼續降溫至300°C~360°C，最后升溫至第 二段熱處理并進行保溫，并對兩段熱處理分別進行回火，以獲得納米復合永磁材料。
[0016] 在本發明中，所述步驟5)中，細粉末平均粒度為2. 4~3. 0 μ m。
[0017] 在本發明中，所述步驟6)中，等靜壓的壓力為230~280MPa。
[0018] 在本發明中，所述步驟6)中，清洗溶液為酒精、丙酮和去離子水。
[0019] 在本發明中，所述步驟6)中，干燥為真空干燥。
[0020] 在本發明中，所述步驟7)中，燒結溫度為1070°C~1095°C。
[0021] 在本發明中，所述步驟7)中，保溫時間為180分鐘。
[0022] 在本發明中，所述步驟8)中，第一段熱處理溫度為900°C~920°C，保溫時間為90 分鐘；第二段熱處理溫度為530°C~620°C，保溫時間為180分鐘。
[0023] 在本發明中，通過將收集的廢舊磁鋼按照磁鋼中所含稀土元素進行預分類，即可 得到即將處理的廢舊磁鋼中各種稀土元素的含量，進而有效針對不同稀土元素熔點進行調 整，不僅節省回收廢舊磁鋼的時間，且減少提取廢舊磁鋼中不同稀土元素的工藝步驟與降 低對回收容器設備的要求，同時也為生產與廢舊磁鋼同等型號的納米復合永磁材料后道工 序提供便利；鈷的加入有利于改變納米復合永磁材料硬磁性相的微結構和內稟磁性，同時 替代部分鐵的用量；且利用沉淀分離法獲得的納米復合永磁材料磁性能高、稀土含量低。
[0024] 一種納米復合永磁材料，包括釹、鐠、釓、硼、銅、鋁、釔、鈷及鐵；各組分質量百分比 為：8~20 %釹，8~18 %鐠，5~20 %釓，0· 6~1. 2 %硼，0~0· 25 %銅，0~0· 8 %鋁， 0. 4~3%釔，1~20%鈷，16~77%鐵，且鐵為鐵及不可避免的雜質。
[0025] 有益效果：本發明將通過將收集的廢舊磁鋼按照磁鋼中所含稀土元素進行預分 類，即可得到即將處理的廢舊磁鋼中各種稀土元素的含量，進而有效針對不同稀土元素熔 點進行調整，不僅節省回收廢舊磁鋼的時間，且減少提取廢舊磁鋼中不同稀土元素的工藝 步驟與降低對回收容器設備的要求，同時也為生產與廢舊磁鋼同等型號的合金永磁材料后 道工序提供便利；并通過分析得到的稀土磁粉組分參數，在獲得的稀土氫碎磁粉中添加鈷 得混合粉，有效降低企業的生產成本，且解決了傳統熔煉過程中各組分的熔點不同和人為 操作因素而導致熔煉后得的合金錠產生偏析的問題，鈷的加入有利于改變納米復合永磁材 料硬磁性相的微結構和內稟磁性，同時替代部分鐵的用量；且利用沉淀分離法獲得的納米 復合永磁材料磁性能高、稀土含量低。
【具體實施方式】
[0026] 下面通過以下具體實施例對本發明進行詳細描述。
[0027] 實施例1
[0028] -種納米復合永磁材料，按如下表1-1進行配料：
[0029] 表1-1實施例1配方表
[0031] 本實施例的上述納米復合永磁材料的制備方法如下：
[0032] 將收集的廢舊磁鋼按照同批次同型號所含稀土元素相同的廢舊磁鋼歸為一類的 分類標準進行預分類，得預處理磁體材料；而后根據制備的納米復合永磁材料，對獲得的 預處理磁體材料直接進行氫碎制粉，得稀土氫碎磁粉；同時對獲得的稀土氫碎磁粉進行取 樣分析，得稀土磁粉組分參數，再根據分析得到的稀土磁粉組分參數，在獲得的稀土氫碎磁 粉中添加鈷得混合粉，最后將獲得的混合粉通過氫碎、氣流磨破碎成細粉末，且在進行氣 流磨時放入定量的空氣進行鈍化，并對前后磨出的粉進行混合攪拌，細粉末的平均粒度為 2. 4 μ m，依次將細粉末通過模壓加等靜壓法壓制成壓坯，且等靜壓的壓力為230MPa，壓坯密 度為4. 3g/cm3;待細粉末全部壓制完畢后，采用沉淀分離法去除壓坯反應剩余的金屬納米 顆粒，并將壓坯在去離子水中清洗3~5次，超聲波震蕩，而后真空干燥，得納米永磁材料坯 體，再將納米永磁材料坯體置于真空燒結爐中燒結，燒結溫度為1070°C，并進行保溫180分 鐘；而后將燒結后的壓坯在真空燒結爐中降溫至300°C，再升溫至900°C并進行保溫90分 鐘，再次降溫至30(TC，在升溫至530°C并進行保溫180分鐘，即獲得納米復合永磁材料；其 性能測試數據參見表1-2。
[0033] 其中，Br為剩磁，Hcb為矯頑力，（B. H)max為磁能積，MPa為抗彎強度。
[0034] 表1-2實施例1產品性能測試表
[0036] 實施例2
[0037] -種納米復合永磁材料，按如下表2-1進行配料：
[0038] 表2_1實施例2配方表
[0040] 本實施例的上述納米復合永磁材料的制備方法如下：
[0041] 將收集的廢舊磁鋼按照同批次同型號所含稀土元素相同的廢舊磁鋼歸為一類的 分類標準進行預分類，得預處理磁體材料；而后根據制備的納米復合永磁材料，對獲得的 預處理磁體材料直接進行氫碎制粉，得稀土氫碎磁粉；同時對獲得的稀土氫碎磁粉進行取 樣分析，得稀土磁粉組分參數，再根據分析得到的稀土磁粉組分參數，在獲得的稀土氫碎磁 粉中添加鈷得混合粉，最后將獲得的混合粉通過氫碎、氣流磨破碎成細粉末，且在進行氣 流磨時放入定量的空氣進行鈍化，并對前后磨出的粉進行混合攪拌，細粉末的平均粒度為 2. 5 μ m ;依次將細粉末通過模壓加等靜壓法壓制成壓坯，且等靜壓的壓力為240MPa，壓坯 密度為4. 4g/cm3;待細粉末全部壓制完畢后，采用沉淀分離法去除壓坯反應剩余的金屬納 米顆粒，并將壓坯在去離子水中清洗3~5次，超聲波震蕩，而后真空干燥，得納米永磁材料 坯體，再將納米永磁材料坯體置于真空燒結爐中燒結，燒結溫度為1080°C，并進行保