在磁鋼廢料中添加鎵制備納米復(fù)合永磁材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及納米復(fù)合永磁材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在磁鋼廢料中添加鎵制備 納米復(fù)合永磁材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著納米復(fù)合永磁材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，對(duì)原材料的需求越來(lái)越大， 但因稀土開采的成本較高且隨著國(guó)家調(diào)控力度的加大，其材料成本也逐漸加大。而在當(dāng)前 價(jià)格漲幅過(guò)大的情況下，下游企業(yè)的價(jià)格承受能力比較有限，因此部分下游企業(yè)選擇使用 較便宜的鐵氧體或鋁鎳鎵、釤鎵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(chǎng)帶來(lái)較大的不穩(wěn)定性。同時(shí)因釹鐵硼磁體材料脆性高，規(guī)格雜，在電鍍過(guò)程中極易出現(xiàn) 缺角和尺寸不良等問(wèn)題；進(jìn)而導(dǎo)致電鍍后釹鐵硼磁體的報(bào)廢量非常大，僅是成品外觀與尺 寸的報(bào)廢率就在2~5%之間，且由于客戶其他方面特殊要求也時(shí)常導(dǎo)致發(fā)生不良報(bào)廢現(xiàn) 象。
[0003]目前針對(duì)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(jìn)行預(yù)分類，而統(tǒng)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(jù)所需制備的納米復(fù)合永磁材料再次進(jìn)行加工。這種工藝方法雖然對(duì)廢 舊磁鋼進(jìn)行了再利用，但是其提取工序復(fù)雜，且需針對(duì)不同稀土元素熔點(diǎn)調(diào)整回收容器的 各種工藝參數(shù)，以滿足不同稀土元素的提取工藝要求，這對(duì)回收容器的設(shè)備提出來(lái)了更高 的要求。同時(shí)再次進(jìn)行加工時(shí)，將回收得到單一的稀土金屬氧化物，在后道經(jīng)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(chǎn)過(guò) 程難以控制，人為因素較多，進(jìn)而影響批量生產(chǎn)的質(zhì)量。此外，現(xiàn)有生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的永磁材 料實(shí)際矯頑力低、工作溫度穩(wěn)定性較低，且抗腐蝕性能弱，成為限制其發(fā)展和應(yīng)用的主要因 素。
[0004] 此外，目前納米復(fù)合永磁粉末主要是通過(guò)快淬、機(jī)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(diǎn)，通常，提高納米復(fù)合永磁材料的交換耦合效 率，需要從兩方面進(jìn)行優(yōu)化，一是控制軟磁相尺寸，通常認(rèn)為軟磁相的尺度應(yīng)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(diào)節(jié)復(fù) 合材料的微結(jié)構(gòu)，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(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解 決的重要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種在磁鋼廢料中添加鎵制備納米復(fù)合永磁 材料的方法，以解決上述【背景技術(shù)】中的缺點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0007] 在磁鋼廢料中添加鎵制備納米復(fù)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(jìn)行預(yù)分類，預(yù)分類的標(biāo)準(zhǔn)為同批 次同型號(hào)所含稀土元素相同的廢舊磁鋼歸為一類，得預(yù)處理磁體材料；
[0009] 2)根據(jù)制備的納米復(fù)合永磁材料，對(duì)步驟1)中獲得的預(yù)處理磁體材料直接進(jìn)行 氫碎制粉，得稀土氫碎磁粉；
[0010] 3)對(duì)步驟2)中獲得的稀土氫碎磁粉進(jìn)行取樣分析，得稀土磁粉組分參數(shù)；
[0011] 4)根據(jù)步驟3)中分析得到的稀土磁粉組分參數(shù)，在獲得的稀土氫碎磁粉中添加 鎵得混合粉，混合粉的質(zhì)量百分配比：80~99%稀土氫碎磁粉、1~20%鎵；
[0012] 5)將步驟4)中獲得的混合粉通過(guò)氫碎、氣流磨破碎成細(xì)粉末，且在進(jìn)行氣流磨時(shí) 放入定量的空氣進(jìn)行鈍化，并對(duì)前后磨出的粉進(jìn)行混合攪拌；
[0013] 6)將步驟5)中獲得的細(xì)粉末通過(guò)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(yīng)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(jié)爐中燒結(jié)并進(jìn)行保溫；
[0015] 8)將步驟7)中燒結(jié)后的納米永磁材料坯體在真空燒結(jié)爐中降溫至300°C~ 360°C，再升溫至第一段熱處理并進(jìn)行保溫，而后繼續(xù)降溫至300°C~360°C，最后升溫至第 二段熱處理并進(jìn)行保溫，并對(duì)兩段熱處理分別進(jìn)行回火，以獲得納米復(fù)合永磁材料。
[0016] 在本發(fā)明中，所述步驟5)中，細(xì)粉末平均粒度為2. 4~3. 0 μ m。
[0017] 在本發(fā)明中，所述步驟6)中，等靜壓的壓力為230~280MPa。
[0018] 在本發(fā)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(fā)明中，所述步驟6)中，干燥為真空干燥。
[0020] 在本發(fā)明中，所述步驟7)中，燒結(jié)溫度為1070°C~1095°C。
[0021] 在本發(fā)明中，所述步驟7)中，保溫時(shí)間為180分鐘。
[0022] 在本發(fā)明中，所述步驟8)中，第一段熱處理溫度為900°C~920°C，保溫時(shí)間為90 分鐘；第二段熱處理溫度為530°C~620°C，保溫時(shí)間為180分鐘。
[0023] 在本發(fā)明中，通過(guò)將收集的廢舊磁鋼按照磁鋼中所含稀土元素進(jìn)行預(yù)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(jìn)而有效針對(duì)不同稀土元素熔點(diǎn)進(jìn)行調(diào) 整，不僅節(jié)省回收廢舊磁鋼的時(shí)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(duì)回收容器設(shè)備的要求，同時(shí)也為生產(chǎn)與廢舊磁鋼同等型號(hào)的納米復(fù)合永磁材料后道工 序提供便利；鎵的加入有利于改變納米復(fù)合永磁材料硬磁性相的微結(jié)構(gòu)和內(nèi)稟磁性，同時(shí) 替代部分鐵的用量；且利用沉淀分離法獲得的納米復(fù)合永磁材料磁性能高、稀土含量低。
[0024] 一種納米復(fù)合永磁材料，包括釹、鐠、釓、硼、銅、鋁、釔、鎵及鐵；各組分質(zhì)量百分比 為：10 ~20 %釹，8 ~15 %鐠，5 ~20 %|L，〇. 3 ~1. 2 %硼，0 ~0· 25 % 銅，0 ~0· 8 %鋁， 0. 7~3%釔，1~20%鎵，19~75%鐵，且鐵為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
[0025] 有益效果：本發(fā)明將通過(guò)將收集的廢舊磁鋼按照磁鋼中所含稀土元素進(jìn)行預(yù)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(jìn)而有效針對(duì)不同稀土元素熔 點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，不僅節(jié)省回收廢舊磁鋼的時(shí)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(duì)回收容器設(shè)備的要求，同時(shí)也為生產(chǎn)與廢舊磁鋼同等型號(hào)的合金永磁材料后 道工序提供便利；并通過(guò)分析得到的稀土磁粉組分參數(shù)，在獲得的稀土氫碎磁粉中添加鎵 得混合粉，有效降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，且解決了傳統(tǒng)熔煉過(guò)程中各組分的熔點(diǎn)不同和人為 操作因素而導(dǎo)致熔煉后得的合金錠產(chǎn)生偏析的問(wèn)題，鎵的加入有利于改變納米復(fù)合永磁材 料硬磁性相的微結(jié)構(gòu)和內(nèi)稟磁性，同時(shí)替代部分鐵的用量；且利用沉淀分離法獲得的納米 復(fù)合永磁材料磁性能高、稀土含量低。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面通過(guò)以下具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] -種納米復(fù)合永磁材料，按如下表1-1進(jìn)行配料：
[0029] 表卜1實(shí)施例1配方表
[0031] 本實(shí)施例的上述納米復(fù)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(hào)所含稀土元素相同的廢舊磁鋼歸為一類的 分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)分類，得預(yù)處理磁體材料；而后根據(jù)制備的納米復(fù)合永磁材料，對(duì)獲得的 預(yù)處理磁體材料直接進(jìn)行氫碎制粉，得稀土氫碎磁粉；同時(shí)對(duì)獲得的稀土氫碎磁粉進(jìn)行取 樣分析，得稀土磁粉組分參數(shù)，再根據(jù)分析得到的稀土磁粉組分參數(shù)，在獲得的稀土氫碎磁 粉中添加鎵得混合粉，最后將獲得的混合粉通過(guò)氫碎、氣流磨破碎成細(xì)粉末，且在進(jìn)行氣 流磨時(shí)放入定量的空氣進(jìn)行鈍化，并對(duì)前后磨出的粉進(jìn)行混合攪拌，細(xì)粉末的平均粒度為 2. 4 μ m，依次將細(xì)粉末通過(guò)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(xì)粉末全部壓制完畢后，采用沉淀分離法去除壓坯反應(yīng)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(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1070°C，并進(jìn)行保溫180分 鐘；而后將燒結(jié)后的壓坯在真空燒結(jié)爐中降溫至300°C，再升溫至900°C并進(jìn)行保溫90分 鐘，再次降溫至30(TC，在升溫至530°C并進(jìn)行保溫180分鐘，即獲得納米復(fù)合永磁材料；其 性能測(cè)試數(shù)據(jù)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(qiáng)度。
[0034] 表1-2實(shí)施例1產(chǎn)品性能測(cè)試表
[0036] 實(shí)施例2
[0037] -種納米復(fù)合永磁材料，按如下表2-1進(jìn)行配料：
[0038] 表2_1實(shí)施例2配方表
[0040] 本實(shí)施例的上述納米復(fù)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(hào)所含稀土元素相同的廢舊磁鋼歸為一類的 分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)分類，得預(yù)處理磁體材料；而后根據(jù)制備的納米復(fù)合永磁材料，對(duì)獲得的 預(yù)處理磁體材料直接進(jìn)行氫碎制粉，得稀土氫碎磁粉；同時(shí)對(duì)獲得的稀土氫碎磁粉進(jìn)行取 樣分析，得稀土磁粉組分參數(shù)，再根據(jù)分析得到的稀土磁粉組分參數(shù)，在獲得的稀土氫碎磁 粉中添加鎵得混合粉，最后將獲得的混合粉通過(guò)氫碎、氣流磨破碎成細(xì)粉末，且在進(jìn)行氣 流磨時(shí)放入定量的空氣進(jìn)行鈍化，并對(duì)前后磨出的粉進(jìn)行混合攪拌，細(xì)粉末的平均粒度為 2. 5 μ m ;依次將細(xì)粉末通過(guò)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(xì)粉末全部壓制完畢后，采用沉淀分離法去除壓坯反應(yīng)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(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1080°C，并進(jìn)行保溫18