一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法与流程

2021-01-30 15:01:16|

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发明领域

本发明涉及一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法，属于稀土永磁材料领域。

背景技术：

稀土-钴基永磁材料具有优异的磁性能和温度温度稳定性，在高技术领域具有重要的应用。随着废旧的钴基磁性废料逐年增加，开展从废旧的钴基磁性废料中回收有价金属资源的工艺技术，无疑具有重要的环保意义和可观的经济效益。目前实际生产过程中钴基永磁材料制备方法主要以通过熔炼进行合金化反应，生成均匀的金属化物。用粉末冶金法把合金制成微细粉末，将粉末在磁场下取向制成料，再将料烧结在高磁场中充磁，使得磁畴有序化，从而获得永磁材料。

现有技术中对钴基磁性废料的回收再生方法一般有两种方式：一种是直接将钴基废料和合金原料一起进行熔炼，如中国专利(公开号：cn108560247a)公开了一种利用钐钴永磁体废品制备钐钴永磁体成品的方法，但是其在熔炼前需要知道成分配比，粉料的使用量受到较大限制。另一种是将钴基废料清洗后直接破碎研磨，这种方式制得的粉体存在杂质异物，使得最终钴基永磁体存在无磁区，影响产品正常使用。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本申请提供了一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法，降低了硬磁材料中的杂质，避免了钴基永磁成品的无磁区，提高了钴基永磁体的质量。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法，所述制备方法包括对钴基回收料进行喷砂处理、熔融浇铸、均匀化处理、气流磨制得金属粉；配制合金原料，将合金粉原料气流磨制成合金粉；同时添加防氧化剂和润滑剂将金属粉与合金粉混合，经过成型、等静压、烧结制得最终钴基永磁材料。

在上述一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法中，所述喷砂处理具体为：在0.1-0.5mpa的空气压力下，用磨料喷除回用料表面杂质；所述磨料为钢砂、氧化铝、石英砂、碳化硅中的一种或者多种；磨料粒径为1-3.5mm。喷除的杂质主要含有胶水、油漆、污渍等非磁性物质，除杂后的回用料表面呈现亮色。通过喷砂处理后，回用料表面会有磨料细粉残留，还需要通过汽油清洗表面，去除表面的磨料残留物质。具体为将喷砂后的钴基回收料放入滚筒中，加汽油进行翻滚5-30min，然后通风干燥1-3h即可。

在上述一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法中，所述均匀化处理温度为200-850℃，时间为2-10h。对回用料重新熔炼的合金进行高温均匀化处理，可以使各元素在合金锭中充分扩散，降低熔炼对磁性能的影响。

在上述一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法中，所述气流磨制得金属粉粒径为1.0-4.0μm；气流磨制得合金粉粒径为3.0-5μm。因钴基回用料经过熔炼，去除了合金的中氧和杂质，需要在气流磨时补充可控的氧含量，保证磁性能；金属粉的粒度控制在1.0-4.0μm，合金粉粒度控制在3.0-5μm，金属粉粒度要比合金粉粒度细，因为粉料粒度的粗细会影响烧结温度和磁性能，而且不同粒径的配置可以使金属粉和合金粉在混合时能够更加均匀，从而可以减少润滑剂的使用。

在上述一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法中，所述合金粉原料元素包括：sm、co、cu、fe、zr中的一种或多种。

上述的一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法中，所述回用金属粉和合金粉原料均匀搅拌过程中，金属粉和合金粉原料的质量比为(1-7)：(3-9)。因钴基回用料是经过一次熔炼、制粉、成型、烧结、时效、再熔炼等一系列的工序，其真实的成份较原先的设计配方成份有较大的偏离。从icp数据分析看，主要是金属钐含量的降低，金属钴含量的增加，其余元素有不同程度的变化，因此需要对金属粉和合金粉原料进行配比。

上述的一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法中，所述防氧化剂成分质量比含量为：0.5-60％脂肪酸盐、40-99.5％航空汽油。

上述的一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法中，所述润滑剂成分质量比含量为：60-80％石蜡、10-25％汽油、5-15％丙酮。

上述的一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法中，所述等静压具体步骤为：将生坯用塑料薄膜真空封装放入等静压压机中，在150-300mpa油压下，保压10-90s,得到毛坯。

上述的一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法中，所述最终钴基永磁材料的成分质量百分比为：sm：24％-27％、co：49％-52％、cu：5.0％-7.0％、fe：15％-18％、zr：2.0％-3.5％，余量为不可避免的杂质。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明钴基废料再生制备钴基永磁体的过程中，通过对钴基回收料喷砂处理，更好地去除钴基回收料中的杂质和氧，再通过熔融浇铸、均匀化处理大大降低钴基永磁成品的无磁区，提高了钴基永磁体的质量；通过后续对金属回收料成分进行简单调整，即可进行大规模工业生产，本发明制备过程简单、流程短，制造成本低，对环境保护起到一定积极作用。

具体实施方式

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1：

一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)喷砂处理:用0.5mpa的空气压力把磨料压入喷嘴喷向钴基回收料表面，去除产品表面的非磁性物质，然后将钴基回收料放入滚筒中，加汽油进行翻滚20min，然后通风干燥2h；磨料为钢砂、氧化铝、石英砂、碳化硅的混合物；其中钢砂粒径为2.5mm、氧化铝粒径为1.5mm、石英砂粒径为2.0mm、碳化硅为粒径3.5mm。

(2)熔炼：将经过喷砂处理的钴基回收料置于中频熔炼炉中熔炼，得到回收料的合金液，将合金液注入水冷铜模中冷确，得到合金锭，然后进行500℃，6h的均匀化处理。

(3)制粉：对合金铸锭进行粗破碎，中破碎，气流磨，得到粒径为3-4.5μm金属粉；准备合金原料，将合金原料经气流磨制得粒径3.5-5μm的合金粉，同时添加防氧化剂和润滑剂把合金粉和合金粉原料按3:7进行混合搅拌，所述防氧化剂为60％硬脂酸钠、40％航空汽油，润滑剂为60％石蜡、25％汽油、15％丙酮的混合物；其中合金粉原料配比为sm：26％、co：48％、cu：6.2％、fe：18％、zr：2.9％。

(4)成型：通过压机进行取向成型，取向磁场≥1.5t，第一次成型密度在4.0-5.0g/cm³之间，然后把生坯放置于等静压机中进行二次压制，油压压力为250mpa，保压时间为60s，提高生坯密度5.1g/cm³以上

(5)烧结：把成型后的生坯置于烧结炉中，在1200℃下烧结180mins，然后进行时效处理，得到钴基永磁体。

实施例2：

一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)喷砂处理:用0.3mpa的空气压力把磨料压入喷嘴喷向钴基回收料表面，去除产品表面的非磁性物质，然后将钴基回收料放入滚筒中，加汽油进行翻滚15min，然后通风干燥1h；磨料为钢砂、氧化铝、石英砂、的混合物；其中钢砂粒径为2.5mm、氧化铝粒径为1.5mm、石英砂粒径为2.0mm，然后进行600℃，5h的均匀化处理。

(2)熔炼：将经过喷砂处理的钴基回收料置于中频熔炼炉中熔炼，得到回收料的合金液，将合金液注入水冷铜模中冷确，得到合金锭。

(3)制粉：对合金铸锭进行粗破碎，中破碎，气流磨，得到粒径为3-4.5μm金属粉；准备合金原料，将合金原料经气流磨制得粒径3.5-5μm的合金粉，同时添加防氧化剂和润滑剂把合金粉和合金粉原料按4:6进行混合搅拌，所述防氧化剂为55％硬脂酸钠、45％航空汽油，润滑剂为80％石蜡、10％汽油、10％丙酮的混合物；其中合金粉原料配比为sm：25.5％、co：47％、cu：5.8％、fe：15％、zr：3.0％。

(4)成型：通过压机进行取向成型，取向磁场≥1.5t，第一次成型密度在4.0-5.0g/cm³之间，然后把生坯放置于等静压机中进行二次压制，油压压力为150mpa，保压时间为20s，提高生坯密度5.1g/cm³以上

(5)烧结：把成型后的生坯置于烧结炉中，在1200℃下烧结180mins，然后进行时效处理，得到钴基永磁体。

实施例3：

一种利用钴基回收料制备钴基永磁材料的方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)喷砂处理:用0.1mpa的空气压力把磨料压入喷嘴喷向钴基回收料表面，去除产品表面的非磁性物质，然后将钴基回收料放入滚筒中，加汽油进行翻滚20min，然后通风干燥2h；磨料为钢砂，其中钢砂粒径为2.5mm，然后进行300℃，9h的均匀化处理。

(2)熔炼：将经过喷砂处理的钴基回收料置于中频熔炼炉中熔炼，得到回收料的合金液，将合金液注入水冷铜模中冷确，得到合金锭。

(3)制粉：对合金铸锭进行粗破碎，中破碎，气流磨，得到粒径为3-4.5μm金属粉；准备合金原料，将合金原料经气流磨制得粒径3.5-5μm的合金粉，同时添加防氧化剂和润滑剂把合金粉和合金粉原料按3:7进行混合搅拌，所述防氧化剂为50％硬脂酸钠、50％航空汽油，润滑剂为75％石蜡、15％汽油、10％丙酮的混合物；其中合金粉原料配比为sm：27％、co：50％、cu：7.0％、fe：20％、zr：4.0％。

(5)烧结：把成型后的生坯置于烧结炉中，在1200℃下烧结180mins，然后进行时效处理，得到钴基永磁体。

对比例1：

与实施例1的区别，仅在于，直接用原料配比为sm：26％、co：48％、cu：6.2％、fe：18％、zr：2.9％的合金粉原料成型、等静压、烧结制得钴基永磁体。

表1：钴基永磁体用永磁特性测量仪性能测量结果

上述结果可见，总体而言，本发明钴基废料再生制备的钴基永磁体的磁性能良好，虽然与直接用原料制备的钴基永磁材料相比磁性能略低，但是依旧符合国家标准，不影响使用，而且因为是直接利用回收料制备，所以成本较低。总体而言，本发明制备过程简单、流程短，制造成本低，制备的钴基永磁材料具有高磁力和高稳定性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

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