摘要
烧结钕铁硼(S-NdFeB)作为新一代稀土永磁材料，广泛应用在国民生产的各个领域，需求量也在逐年递增。针对烧结钕铁硼工业生产过程产生的废料量大，且废料中稀土（30wt.％左右）及合金元素含量高、性质和形态多样的特点，开发针对不同种类废料的绿色再生技术，实现钕铁硼废料的全组分高值回收，对保持中国稀土资源优势和环境安全具有重要意义。本论文首先细致表征、评价了烧结钕铁硼各生产环节产生的废料，如物相、成分、微观结构、磁性能等;并针对不同废料的特征提出了相应的回收方法;然后选取废料比例较高的带油、带胶机加工废料，开发出基于“室温表面处理-成分调控-烧结-晶界扩散”的绿色再生工艺，获得了多牌号、高性能的再生磁体。 研究表明，烧结钕铁硼工业生产废料约占投入原料的36wt.％，其中机加工过程产生的钕铁硼油泥废料约占20wt.％，不合格毛坯、料皮料头、机加工不良品等约占11wt.％，炉渣、超细粉等其它废料约占5wt.％。结合废料表征，特别是其物相、成分、显微结构等特点，提出了具有针对性的高值化回收方法:不合格毛坯和加工不良品等经过简单处理后氢爆、再经传统的烧结方法制备再生磁体;针对各种料皮料头，推荐采用绿色的表面处理方法，然后经氢爆和传统烧结并辅以稀土成分调控和晶界扩散，制备再生磁体。 开发针对机加工料皮、料头等废料的绿色表面处理工艺。该类废料约占废料总量的7wt.％，形状复杂多样，表面通常附着有油基切削液、502胶、氧化皮等。首先采用含有0.5wt.％NaOH和0.2wt.％OP-10乳化剂的水溶液，辅以超声震荡，有效去除表面油污;然后选取5wt.％NaOH溶液和DMAC(N，N二甲基乙酰胺)溶液依次浸泡废料，当废料与DMAC质量比为20∶1时可完全去除胶体;最后将废料放入浓度为0.01-0.25M的稀硝酸中超声洗去深层氧化皮，再经去离子水快速超声清洗、室温干燥。经过上述工艺处理后的废料表面洁净、稀土质量损失小、氧含量较低。 选取经表面处理的38H机加工废料，通过富稀土合金、高剩磁合金调控进行再生磁体制备研究。当采用高剩磁双合金法制备再生磁体时，随着合金添加量的增加，高剩磁主相颗粒增多，再生磁体的剩磁和磁能积逐渐升高，矫顽力逐渐下降，可生产38M、42M、45M等不同牌号的再生磁体。对于添加富稀土合金Nd4Fe14B的再生磁体，随着添加量的增加，磁体的性能均有所上升，当富稀土合金添加量为15wt.％时，再生磁体富钕相得到良好修复，微观结构极大改善，再生磁体的剩磁Br为12.50kG，矫顽力Hcj为17.79kOe，磁能积(BH)max为37.95MGOe，分别回复到原始性能的101％，102％，102％，磁性能达到最优。 对再生磁体进行TbHx晶界扩散处理，可进一步提高再生磁体磁性能。其中，添加15wt.％富稀土合金的再生磁体喷涂1wt.％TbHx及热处理后，制备的扩散磁体在保持剩磁基本不下降的同时，矫顽力由17.79kOe提高至26.71kOe，综合磁性能达到商用38UH水平，极大地拓展了再生磁体的应用领域。微观组织结构表明，Tb元素沿晶界进入再生磁体内部，扩散层深度超过150μm，形成了高各向异性场的Nd2Fe14B-(Nd/Tb)2Fe14B“核-壳”结构，实现了主相晶粒的磁硬化。
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