專利名稱：稀土過渡族永磁體生產中廢料磁性再生方法及其產品的制作方法
技術領域：
本發明涉及永久磁體，特別是涉及稀土過渡族永久磁體，如稀土鈷基，稀土鐵基永磁體生產中廢料磁性再生方法及其產品。
在社會中，永磁材料是十分重要的一種功能材料，它廣泛地應用在電子工業、電氣、電聲器材、電機、磁力機械之中。在工業、農業、交通、國防、各領域中得到廣泛地應用。在稀土過渡族金屬間化合物中，RCO5、R(Co，Cu，Fe，Zr)z、R11.76+xFe82.36-x-yB5.88+yO2(R-代表稀土元素，M代表Zr，Hf，Ti，Ni等元素)三個系列分別代表第一代、第二代、第三代稀土永磁。其生產方法主要采用粉末治金方法，但是生產中金屬實收率僅僅為60-65％，生產中產生一些廢料，這些廢料包括磁性不合格的磁體或加工中余下的邊角料等。由于生產中這種廢磁體占很大比例，影響了工廠的經濟效益，降低了勞動生產率。
本發明的目的是提出一種使生產永磁體或永磁材料的廢料磁性再生的方法，使稀土過渡族金屬化合物中RCo5、R(Co，Cu，Fe，M)z、R11.76+xFe82.36-x-yB5.88+yO2(R-代表稀土元素，M代表Zr，Hf，Ti，Ni等元素)三類永久磁體生產中廢料的磁性再生，金屬實收率得到提高。
本發明的目的是通過下述技術來實現的一、制作方法的步驟合金配好后，裝入真空感應電爐熔煉、熔煉的合金制粉，經粗碎、中碎、細碎達到2.5-7μm，粉料在磁場中成型，成型毛坯裝入真空燒結爐(熱處理爐)中燒結、時效、時效后的毛坯進入機械加工，磁化，檢測，成為產品。
二、合金配方
1.R1-xCO5-y(R＝Sm，Pr，Er，Ho)x＝0.9-0 y＝0.1-0.52.R(Co Cu Fe M)zR代表Sm，Pr M代表Zr，Hf，Ti，Ni等元素Z＝6.9-8.7。
3.R11.76+xFe82.36-x-yB5.88+y.O2R為Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Er；Fe可部分被下列元素取代Nb、Ta、V、Ti、Zr、Mo、Ga、W、Cr，O2為O2、N2、N2、H2。
本發明通過添加Er，Ho改進磁體的溫度系數，通過添加Nb Ta、Ga、Co、Al提高合金的矯頑力。通過添加V，Nb，Er，Ti、MO，W，Cr改善合金的熱穩定性，抗腐蝕性，提高合金的使用溫度。
在制備磁體的工藝過程中氧的進入，形成Sm2O3，NdFe2Oy相，NdFe2Oy相，y＝0.2-0.4，存在于R2F14B，(Nd，Dy)2Fe14-aMaB和Nd1+eFe4B4之晶間。燒結R-Fe-B-O-M磁體主要有下述相組成R2Fe14B，(Nd，Dy)2Fe14-aMaB。SmCO5相主有Sm2CO7和Sm2Co17相。Nd1+eFe4B4為富硼相，Nd2Fe14B為四方晶結構的基體相。此外還有富Nd相。
廢磁體磁性再生的配方1.RCo5系，RCo5-x(R＝Sm，Pr)，X＝0-4，2.R(Co，Cu，Fe，M)z，其中R＝Sm，M代表Zr，Hf，Ti，Ni等元素，Z＝6.9-8.7，3.Nd-Fe-B系，Nd16-xFe2By其中X＝0.1-2，Z＝1-82，y＝5.6-11廢磁體回收時必須將外表氧化層用有機溶劑清洗干凈，將有磁性的廢料進入熱退磁處理，再配以按上述配方熔煉制粉的新料，制粉，到3-6微米，在磁場中成型，成型后毛坯裝入真空熱處理爐中燒結熱處理。其溫度制度分別是
1.RCo5在真空或氬氣保護下，1115-1125℃，燒結1-4小時，以0.5-0.9℃/min的速度冷至900℃，保溫1-10小時以140-160℃/min的速度冷至室溫。
2.R(Co，Cu，Fe，M)z，在真空或氬氣保護下，在1125-1180℃之間，固溶時間0.5-11小時。固溶處理目的是要得到均勻一致的單相固熔體。之后采用淬火或Ar氣磁中冷卻。一般720-900℃，等溫時效時間以15分到-50分鐘(Zr≤1.5at％)和7-32小時(Zr＞2.0at％)，等溫時效后可采用分級時效或控制冷卻。對于此合金由于含Zr，采用分級時效，分級時效的溫度與時間可采用650-750℃和550-650℃，分別為1小時，450℃-550℃，2小時，350℃-450℃，3.5-4.5小時，250°-350℃，7-11小時。控制冷卻速度約0.25-1.8％/℃。降至室溫。
3.Nd-Fe-B系，在真空或氮氣保護下，1106-1130℃燒結，保溫1-3小時，850-950℃保溫0.5-2小時，在500-650℃保溫0.5-5小時，冷卻到室溫。
后加工按用戶要求的尺寸，進行磨切加工，根據用戶需要表面包覆Zn或Ni防止氧化，磁化與否也根據用之需。
此產品將氧限制在100-12000PPM范圍，廢磁體磁性再生產品氧限制在100-7500PPM。
從方法來分可分為①添加相配方為Nd100-xFexB8(x＝20-80)，將添加相和廢料混合按上述工藝進行加工，②將廢料返回作新磁材料的熔煉爐中混煉再按上述工藝生產⑧將廢磁體清洗后熱退磁之后破碎到2.6-6.5微米，配以新的料粉，此方法是每批要作配比例實驗，何種比例最佳？生產出的磁體最適合用戶之需為最佳，用此方法可以制備出用戶所需要的各種牌號的永磁體產品。
以下用非限定實施例更具體，詳細地描述本發明，將有助于對本發明及其優點的理解，本發明的保護范圍不受這些實施例的限定，本發明的保護范圍由權利要求書來決定。
實施例1SmCo516.56at％Sm，83.44at％Co，合金在中頻感應爐中熔煉(Ar氣保護)在水冷模中澆鑄成錠，在N2氣保護下制粉到4-5.3μm。取SmCo5廢磁體，清洗后，熱退磁在N2氣保護下，制粉到4-5.3μm，以新料向廢料不同比例添加，找出一個最佳比例之后，這批廢料配方得出在N2氣保護之下在12000高斯磁場下，在2噸/cm2壓力下成型，成型后毛坯在熱處理爐中燒結，1120℃保溫1.5小時，以0.7℃/min的速度冷至900℃，保溫1小時，又以60℃/min的速度冷至室溫。測量得到Br＝0.97T，iHc＝1992KA/m，(BH)max＝171.2Kj/m3。
實例2Nd13.2Dyo.1Fe79.9B6.2Nb0.3Ga0.09Al0.2Cu0.01合金，在中頻感應爐中熔煉(Ar氣保護)，在水冷模中澆鑄成錠，在N2氣保護下制粉到4-5μm。廢磁體，經清洗之后在N2氣保護下制粉，以新材料向廢磁體料以10％，20％，30％，40％，50％，90％比例混勻，在磁場保護下成型，成型后毛坯在1120℃真空條件下燒結2小時，在630℃保溫1小時后降到室溫，后加入磁測量找出哪一比例磁性能高，定下來。這批廢料以這種比例配料，在大于12000高斯磁場下成型，成型后的毛坯裝入熱處理中，在1118℃真空燒結2小時，在900℃保溫2小時，再降到630℃保溫1,5小時，降到室溫出爐，進行磨加工，在21000高斯磁下磁化，樣品測量。
權利要求
1.一種生產永磁材料的方法，其特征在于包括下列步驟該稀土永磁材料包括以下列三類(1)，RCO5系，配方R1-xCo5-y，其中R＝Sm，Pr，Er，Ho；X＝0.9-0；y＝0.1-0.5，具有CaCu5型結構。屬于六方晶系。(2)，R(Co Cu Fe M)Z系，M代表Zr Hf Ti Ni等元素，其中R代表Sm，Pr，Er，Ho，Z＝6.9-8.7，在高溫下均有Th2Ni17型的晶體結構，在低溫下要轉變為Th2Zn17型結構。屬六方晶系，即217型R-Co化合物。(3)，R-Fe-B系，R2Fe14B為主體相是磁性相，加上非磁性相富Nd相和Nd1+eFe4B4的富B相和相組成。該材料含90％或更多的四方結構的R2Fe14B主相，(R＝Nd，Pr，Dy，Tb，Gd)，少量的一維無公度的Nd1+eFe4B4(e＝0.1-0.3)富硼相和面心主方的富Nd相。富Nd相具有雙六方結構，薄層富Nd相具有面心(FCC)結構。其成份75at％，25％Fe。富Nd相成分若按Fe∶Nd比可分成1∶1.2-1.4，1∶20-2，30，1∶3.5-4.5，1∶7四種成份的富Nd相。這三類、合金的配方配制好后的原料，經中頻感應爐熔煉成合金錠，制粉，在磁場中成型，燒結、時效，降至室溫、磁化，即得三類不同磁體。將廢料清洗之后，在N2氣保護下制粉，不同體系廢料摻入不同種類上述三種的新料，先作配比實驗，找到比例之后，該批廢料就以此比例為配方，配好料，混合均勻，在磁場中成型、燒結、時效、磁化，即得到永磁合金。廢料回收另一種方法是熔煉富R的中間相，以不同比例配于廢磁體中，經制粉在磁場中成型、燒結、時效、磁化即得到成品，第三種使廢磁體磁性再生方法是將廢磁體清洗后，少量地摻入新料中一起在中頻感應爐中熔煉，制粉，在磁場中成型、燒結、時效、加工、磁化。
2.按照權利要求1所述的永磁體，其特征之一種是RCO5系，R＝y、Sm、Ce、La幾種化合物均有相當高的各向磁性，C軸為易磁化軸，其中Sm-CO5具有最大的磁各向類性。按SmCO5、SmCO5-x、PrCO5-x(X＝0.1-0.5)配好料之后在Ar氣保護下熔煉合金熔化后，澆注的合金粉制粉在N2氣下或在甲苯汽油等有機介質中保存。將RCO5系廢磁體清洗后，制粉，新料與廢磁體料均磨到4-5.3μm(在介質保護下)，在磁場中成型坯料進入熱處理爐在1110-1130℃燒結1-4小時，以0.5-0.9℃/min的速度冷至850-950℃保溫1-10小時，然后以140-160℃/min的速度冷卻到室溫。磨切、加工測量得到好的磁性能。
3.按照權利要求1所述的永磁體其特征之一種是R(Co Cu FeMe)z，R代表稀土元素M代表Zr，hf，Ti，Ni等元素，即Sm(Co，Cu，Fe，M)Z合金有2∶17相、1∶5相、Co相和液相。Z值6.9-8.7。Cu在0.05～0.09，之間，Fe在0.04-0.31之間，M在0.009-0.04之間。Smz-xHRXCocUVFrWMQ合金，x＝0.3-0.9，HR代表重稀土，ER，Ho，Gd，Q U在9-11之間，V在1.3-16之間，W在3.0-3.4之間，Q在0.18-0.21之間。上述配方成份的原材料裝入真空感應爐熔煉，合金錠制粉制4-7.5μm，將217型的R-Co廢磁體清洗凈，熱退磁、制粉到4-7.5μm，上述新取配料合金粉按一定比例混合找出最佳比例，按此比例配好。在0.5-4T/cm2的壓機中，磁場取向成型，在1120-1235℃溫度范圍燒結1-4小時，810-920℃等溫時效11-16小，790-810℃時效30min，緩冷到590-610℃時效2小時，再緩冷至390-410℃，即得到高性能永磁體。
4.按照權利要求1所述的永磁體，其特征之一種是按Nd11.76+XFe82.36-X-yB5.88+yO2配制合金成份，(X＝0～3.6、y＝0～2.3L)其中Fe可被Co、Al.Ta-Nb.Ga、W、Mo.V.Cr一種或兩種以上元素取代。上述配方成份的原材料裝入真空感應爐熔煉，合金錠制粉至2.8-6.5μm，將Nd-Fe-B系廢磁體清洗后，熱退磁制粉到2.8-6.5μm，上述新配料合金粉按一定比例混合，找出最佳比例，按此比例配好。在0.5-4T/cm2的壓機中成型、成型時加1.2T以上的磁場，成型后毛坯在1080-1135℃溫度范圍內燒結1-4小時，在850-950℃等溫時效0.5-2小時，在560-670℃時效1-4小時，冷卻到室溫。磨加工、磁化、測量。
5.按照權利要求1所述的永磁體，其特征之一在于稀土永磁體中氧含量在1000-12000ppm。
6.按照權利要求1和權利要求4所述的永磁體，其特征之一在于R-Fe-B永磁體中Fe可由至少一種M元素取代，其替代量不得大于如下規定值6at％AL，50at％Co，7at％Nb，8.2at％Ta，8.3at％V，10at％Er，5.8at％Ti，6.6at％Ga，9.6at％Mo，8at％W
7.按照權利要求1所述的永磁體，其特征之一在于燒結工藝中，在真空條件下，可以快升溫到燒結溫度，但必須放掉毛坯中排出的廢氣。
8.按照權利要求1所述的永磁體，其特征在于RCO5類，制成SmCOx(x＝1-4)的中間相，和RCO5廢磁體分別制粉，找出性能優的兩種粉配比，在磁場中成型，燒結時效、磁化或將此廢料返回熔煉爐和新料一起熔煉、制粉、成型、燒結、磁化。
9.按照權利要求1所述的永磁體，其特征在于Sm(Co Cu FeM)z(R代表稀土，Z從6.8-8.5)制成Sm(Co Cu Fe Er)z(Z＝2-7)的中間相，和R(Co Cu Fe Er)z廢磁體制分別制粉，找出性能優的兩種配比，在磁場中成型，燒結、時效、磁化或將此廢料返回熔煉爐中熔煉，制粉、成型、燒結、磁化。
10.按照權利要求1所述的永磁體，其特征在于Nd11.76+xFe82.36-x-yB5.88+yO2(x＝3-90，y＝2-7)制成中間相和Nd-Fe-B類廢磁體分別制粉，找出性能優的兩種配比，在磁場中成型，燒結、時效、磁化或將此廢料返回熔煉爐中熔煉、制粉、燒結、磁化。
全文摘要
本發明涉及稀土過渡族永久磁體生產中廢料磁性再生方法及其產品。將稀土永磁第一、二、三代磁體的廢料清洗后,制粉,再分別配本體系新料,找出合適的比例,按此比例投料,或制成相應的富稀土中間相分別加入第一、二、三代廢料中熔煉或分別制粉摻入、制出混合粉在磁場中成型,燒結,時效,磁化,得到實用磁體產品。
文檔編號H01F41/02GK1269587SQ99103590
公開日2000年10月11日 申請日期1999年4月5日 優先權日1999年4月5日
發明者潘樹明 申請人:潘樹明