ES2966804T3 - Procedimiento y equipo para producir un material de partida para la producción de imanes de tierras raras - Google Patents

Procedimiento y equipo para producir un material de partida para la producción de imanes de tierras raras Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a un método para producir un material de partida en polvo (MA) destinado a la producción de imanes de tierras raras. El método comprende las siguientes etapas: - trituración de una aleación que comprende al menos un metal de tierras raras, mediante lo cual se forma un producto intermedio en polvo (ZP) a partir de la aleación que comprende al menos un metal de tierras raras y - realización de al menos una clasificación basada en tamaño de partícula y/o densidad para el producto intermedio en polvo (ZP), donde una fracción del producto intermedio en polvo (ZP) formado mediante al menos una clasificación forma el material de partida (AM) destinado a la producción de imanes de tierras raras. . También se proporciona al menos un clasificador dinámico, que implementa al menos un clasificador dinámico para el producto intermedio en polvo (ZP) en función del tamaño y/o densidad de las partículas y de ese modo separa la fracción del producto intermedio en polvo (ZP) que se utiliza para la producción de materia prima (AM) prevista para imanes de tierras raras. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y equipo para producir un material de partida para la producción de imanes de tierras raras
Material de partida para la producción de imanes de tierras raras y un equipo para producir un material de partida para la producción de tierras raras.
Estado de la técnica
Un imán permanente es una pieza de un material magnetizable, por ejemplo, hierro, cobalto o níquel, que mantiene su campo magnético estático, sin que se requiera (al contrario de los imanes eléctricos) un flujo de corriente eléctrica. Un imán permanente puede producirse por medio de la acción de un campo magnético sobre un material ferromagnético.
Bajo el nombre imanes de tierras raras se agrupa un grupo de imanes permanentes que se componen esencialmente de metales ferrosos (hierro, cobalto, con menor frecuencia níquel) y metales de tierras raras (en particular neodimio, samario, praseodimio, disprosio, terbio, gadolinio). Se caracterizan por el hecho de que presentan simultáneamente una alta densidad de flujo remanente y una alta coercitividad magnética, y con ello una alta densidad de energía magnética.
Una aleación de neodimio, hierro y boro (NdFeB) posibilita, por ejemplo, la producción de imanes muy fuertes a costes relativamente económicos. La producción tiene lugar mediante procedimientos pulvimetalúrgicos, pero hoy en día parcialmente también como imanes ligados por material plástico. Durante mucho tiempo, las temperaturas de empleo estaban limitadas a 60-120oC. En algunos desarrollos más recientes con otras adiciones de otros elementos de tierras raras, en particular disprosio o terbio, la estabilidad de temperatura puede incrementarse a más de 200°C. Para aumentar la estabilidad contra la corrosión se adicionan por aleación frecuentemente otros elementos de aleación, como cobalto.
Los imanes permanentes se producen de polvo cristalino. El polvo magnético se prensa en presencia de un campo magnético fuerte. Con esto, los cristales se alinean con su eje de magnetización preferido en dirección del campo magnético. A continuación, las piezas compactadas se sinterizan. En la sinterización, los elementos pulverizados del polvo se unen o compactan entre sí, pero no fundiéndose ningún o al menos no todos los materiales de partida. Con esto, las piezas compactadas se calientan —frecuentemente bajo presión más elevada— de tal manera que las temperaturas quedan debajo de la temperatura de fusión de los elementos principales, de modo que se mantiene el aspecto (la forma) de la pieza de trabajo.
A la temperatura de sinterización que se encuentra por encima de 1000 C, la magnetización efectiva hacia fuera se pierde porque el movimiento térmico de los átomos causa una alineación de los imanes elementales en los cristales que es en gran porción antiparalela. Pero dado que la orientación de los granos en el compuesto de sinterización no se pierde, puede rehacerse la alineación paralela de los flujos elementales después del enfriamiento de los imanes por medio de un pulso de magnetización suficientemente fuerte.
La producción del polvo magnético tiene lugar en particular por medio de molienda de las correspondientes aleaciones, respectivamente elementos, por ejemplo, en molinos de chorro de lecho fluidizado o equipos de molienda similares. En los molinos de chorro de lecho fluidizado tiene lugar en particular una molienda muy fina definida, que si bien es con limitación exacta de grano superior, es con una fracción no poco considerable de partículas muy finas. La energía de trituración se pone a disposición en este caso por medio de chorros de gas.
Un procedimiento para producir un imán permanente de una aleación se describe en el documento EP 0414 376 A2, en el que la aleación se pulveriza en forma gruesa y fina. En el polvo pulverizado en forma fina se separan partículas muy finas y también partículas gruesas mediante una «máquina clasificadora por tamaño de partículas». A continuación, el polvo se prensa con el tamaño definido para formar una preforma y se lo sinteriza.
La solicitud de patente publicada EP 2273 513 A1 describe un procedimiento para producir un imán sinterizado R-T-B. Para ello primeramente se pone a disposición una aleación metálica como material de partida que primeramente se pulveriza en forma gruesa y a continuación en forma fina. Después de obtener el tamaño de partícula deseado tienen lugar los pasos de procedimiento «compactación», «sinterización» y «tratamiento térmico», «tratamiento superficial» y «magnetización», etc.
El documento US 2002/ 0129874 describe un procedimiento para producir un imán de tierras raras. En este caso, una aleación se pulveriza primeramente en forma gruesa y fina, estándole asignado al pulverizador primeramente un rotor clasificador para separar partículas con un tamaño predeterminado. Las partículas con un tamaño predeterminado se suministran a continuación a un clasificador ciclónico, por lo cual se separan partículas muy finas.
La solicitud de patente publicada WO 2007/ 045320 A1 también describe un procedimiento para producir un imán de tierras raras. En este caso, una aleación puesta a disposición se pulveriza primeramente en forma gruesa y a continuación en forma fina. Para obtener el tamaño de partícula deseado se tamiza el polvo pulverizado en forma fina.
La práctica ha demostrado que polvos magnéticos que pueden producirse mediante los procedimientos conocidos del estado de la técnica son químicamente muy reactivos y por este motivo reaccionan ya a reducidas concentraciones de oxígeno con el oxígeno o nitrógeno del entorno. Como resultado, un procesado ulterior del polvo magnético puede ir acompañado de incendios de polvo. la práctica ha mostrado también que imanes que se producen mediante polvos magnéticos conocidos del estado de la técnica frecuentemente solo se dejan orientar muy mal, por lo cual se empeora la remanencia magnética de los imanes producidos a partir de los polvos magnéticos ya conocidos. Tales desventajas pueden ir acompañadas en particular con, respectivamente en, un alto porcentaje volumétrico de fracciones finas en el polvo magnético.
Además, puede ser que imanes producidos a partir de los polvos magnéticos ya conocidos del estado de la técnica posean, debido a un porcentaje volumétrico de porción gruesa, una estabilidad de campo opuesto o coercitividad magnética mejorables.
Descripción
El objetivo de la invención consiste en continuar optimizando la producción de la mezcla de partida para producir imanes de tierras raras para poder producir con ello imanes de tierras raras mejorados.
El objetivo anterior se consigue por medio de objetos con las características en las reivindicaciones independientes. Otras configuraciones ventajosas se describen por medio de las subreivindicaciones.
La invención se refiere a un procedimiento para producir un material de partida en forma de polvo y previsto para fabricar imanes de tierras raras.
Un primer paso del procedimiento prevé la trituración de una aleación que comprende al menos un metal de tierras raras, produciéndose de la al menos una aleación que comprende un metal de tierras raras un producto intermedio en forma de polvo. La trituración comprende una molienda gruesa y una molienda fina. Con esto se generan en particular partículas con un tamaño de partícula promedio entre d50= 2 pm a 5 pm.
Otro paso prevé una realización de al menos una clasificación orientada a tamaño de partícula para el producto intermedio en forma de polvo, conformando una fracción del producto intermedio en forma de polvo formada mediante la por lo menos una clasificación el material de partida previsto para la fabricación de imanes de tierras raras. El producto intermedio en forma de polvo se suministra primeramente a un primer clasificador estático. A continuación de esto, una porción separada del producto intermedio en forma de polvo mediante el por lo menos un clasificador estático puede suministrarse al al menos un clasificador dinámico, cual al menos un clasificador dinámico ejecuta la al menos una clasificación orientada a tamaño de partícula para la porción separada del producto intermedio en forma de polvo mediante el por lo menos un clasificador estático y separa en este caso de la porción la fracción que conforma el material de partida previsto para la fabricación de imanes de tierras raras. Dentro de la fracción que forma el material de partida están conformadas partículas en un rango de tamaños objetivo entre 1 pm y 10 pm.
Mediante el al menos un clasificador dinámico se ejecutan en este procedimiento por lo menos dos clasificaciones sucesivas en el tiempo y orientadas cada una al tamaño de partícula.
Por medio del al menos un clasificador dinámico se separa en este caso, en el marco de una primera clasificación orientada al tamaño de partícula, material grueso del producto intermedio en forma de polvo. Además, en el marco de una segunda clasificación orientada al tamaño de partícula por medio del al menos un clasificador dinámico se separa material fino del producto intermedio en forma de polvo. A continuación, una porción del producto intermedio en forma de polvo separada del material fino y material grueso se pone a disposición como fracción que conforma el material de partida previsto para la fabricación de imanes de tierras raras.
Con el procedimiento mencionado se produce un material de partida en el que la porción de partículas > 8 pm es < 2 porciento en volumen y en el que una porción de partículas < 2 pm es < 2 porciento en volumen. Preferiblemente, una porción de partículas > 8 pm está en el rango entre 0,1 porciento en volumen y un porciento en volumen, además, una porción de partículas < 2 pm está en un rango entre 0,05 porciento en volumen y 2 porciento en volumen.
Además, está previsto que el clasificador dinámico comprenda un rotor clasificador y que el clasificador estático esté conformado por un clasificador ciclónico.
También puede ser que el al menos un clasificador dinámico cribe el producto intermedio en forma de polvo y, además, lo disperse, de lo cual como resultado se separa del producto intermedio en forma de polvo la fracción que conforma el material de partida previsto para fabricar imanes de tierras raras.
Han demostrado su eficacia formas de fabricación en las que la primera clasificación orientada a tamaño de partícula y/o densidad, y la segunda clasificación orientada a tamaño de partícula y/o densidad se llevan a cabo mediante exactamente un clasificador. Además, la aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras puede triturarse en dos pasos separados uno del otro, en cada caso preferiblemente en forma mecánica, produciéndose a partir de las trituraciones el producto intermedio en forma de polvo en pasos separados.
Puede ser que el al menos un clasificador dinámico ejecute bajo atmósfera de gas de protección la al menos una clasificación orientada a tamaño de partícula y/o densidad para el producto intermedio en forma de polvo.
No es parte de la presente invención un material de partida previsto para la fabricación de imanes de tierras raras que se produjo por medio de un procedimiento según una de las formas de fabricación descritas precedentemente. En el material de partida según la invención, la porción de partículas > 8 pm es < 2 porciento en volumen, en particular está en el rango entre 0,1 porciento en volumen y 1 porciento en volumen y/o una porción de partículas < 2 pm es < 2 porciento en volumen y en particular está en un rango entre 0,05 porciento en volumen y 2 porciento en volumen.
La invención se refiere asimismo a un procedimiento para fabricar imanes de tierras raras. El procedimiento comprende los siguientes pasos:
- producir un material de partida mediante un procedimiento según un ejemplo de fabricación de la descripción precedente,
- introducir el material de partida en moldes y prensar el material de partida en los moldes, produciéndose piezas brutas del material de partida,
- sinterizar las piezas brutas y aplicar un pulso magnético a piezas brutas, de modo que de esto resulte que las piezas brutas sinterizadas y a las que se les aplicó un pulso magnético estén conformadas como imanes de tierras raras, opcionalmente, las piezas brutas pueden someterse a un tratamiento mecánico.
Además, puede ser que mediante el procedimiento descrito para fabricar imanes de tierras raras se produzca un material de partida según la descripción precedente y que ese material de partida se introduzca en los moldes y se prense.
La invención se refiere asimismo a un equipo para producir un material de partida en forma de polvo y previsto para fabricar imanes de tierras raras. Las características que ya se describieron precedentemente para diversas formas de fabricación de los procedimientos también pueden estar previstas en el equipo descrito a continuación y, por lo tanto, no se mencionan redundantemente. Las características descritas a continuación que se refieren a diversas formas de fabricación del equipo según la invención pueden estar previstas también, dado el caso, en los procedimientos ya descritos precedentemente.
El equipo para producir un material de partida en forma de polvo y previsto para fabricar imanes de tierras raras comprende por lo menos un dispositivo de trituración que está orientado a una producción de un producto intermedio en forma de polvo por medio de trituración de una aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras. La trituración comprende una molienda gruesa y una molienda fina. Con esto pueden producirse en particular partículas con un tamaño de partícula promedio entre d50= 2 pm a 5 pm.
Además, el equipo comprende al menos un dispositivo separador que puede separar, mediante al menos una clasificación, respectivamente cribación, orientada a tamaño de partícula, una fracción del producto intermedio en forma de polvo que conforma el material de partida previsto para fabricar imanes de tierras raras.
Está previsto que el al menos un dispositivo separador comprenda al menos un clasificador estático en forma de un clasificador ciclónico, al que puede suministrarse el producto intermedio en forma de polvo. Además, el equipo comprende al menos un clasificador dinámico con un rotor clasificador que puede separar del producto intermedio en forma de polvo, mediante una clasificación orientada a tamaño de partícula, la fracción que conforma el material de partida previsto para fabricar imanes de tierras raras.
En este caso, el por lo menos un clasificador estático y el al menos un clasificador dinámico están en comunicación entre sí de tal manera que una porción separada del producto intermedio, que se suministra, mediante el por lo menos un clasificador estático puede suministrarse al al menos un clasificador dinámico. El al menos un clasificador dinámico puede separar entonces, dado el caso, de la porción suministrada la fracción que conforma el material de partida previsto para fabricar imanes de tierras raras.
Mediante el equipo se produce un material de partida en el que una porción de partículas > 8 pm es < 2 porciento en volumen y en el que un material de partida < 2 pm es < 2 porciento en volumen. En particular, una porción de partículas > 8 pm está en el rango entre 0,1 porciento en volumen y 1 porciento en volumen, y una porción de partículas < 2 pm está en un rango entre 0,05 porciento en volumen y 2 porciento en volumen.
El clasificador dinámico está en comunicación con una unidad de control y/o regulación, en cual unidad de control y regulación está guardado un algoritmo, mediante el cual la unidad de control y regulación regula, respectivamente controla, en forma autónoma un número de revoluciones del rotor clasificador, que está conformado como elemento del al menos un clasificador dinámico, teniendo en consideración la correspondiente distribución de tamaños de partículas para el material de partida a producir.
Puede ser que el al menos un clasificador dinámico esté conformado para cribar y dispersar el producto intermedio en forma de polvo.
También puede ser que el al menos un dispositivo de trituración comprenda dos máquinas trituradoras sucesivas que estén conformadas cada una para la trituración preferiblemente mecánica de la aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras y que interactúen entre sí para producir el producto intermedio en forma de polvo de la aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras.
Han demostrado su eficacia, además, las formas de fabricación en las que el al menos un clasificador dinámico puede ejecutar la clasificación orientada a tamaño de partícula y/o densidad bajo atmósfera de gas de protección.
El material de partida que puede producirse en el marco de los procedimientos descritos precedentemente, respectivamente mediante el equipo descrito precedentemente, puede comprender esencialmente partículas de un rango de tamaños objetivo y presentar casi ninguna contaminación con partículas que son más pequeñas que partículas de un rango de tamaños objetivo. Estas se denominarán a continuación también partículas muy finas. Además, el material producido en el marco de los procedimientos descritos precedentemente, respectivamente mediante el equipo descrito precedentemente, puede presentar casi ninguna contaminación con partículas que son más grandes que las partículas del rango de tamaños de partículas objetivo. Estas se denominarán a continuación también partículas gruesas.
Con un procedimiento, respectivamente un equipo, según la descripción precedente puede producirse en particular un material de partida que esencialmente comprenda solo partículas con un tamaño dentro del rango de tamaños objetivo en una mezcla esencialmente homogénea. En cuanto al material de partida que puede producirse con el procedimiento descrito precedentemente, respectivamente mediante el equipo descrito precedentemente, han demostrado ser eficaces las formas de fabricación en las que el material de partida presenta partículas en el rango de tamaños objetivo entre 1 pm y 10 pm, en particular en un rango de tamaños objetivo entre 2 pm y 8 pm. En una trituración de una aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras no puede evitarse en la práctica que se produzca una porción de partículas muy finas que son más pequeñas que el rango de tamaños objetivo. Además, generalmente existe una porción de partículas gruesas que no se trituraron suficientemente. Aquí debe encontrarse siempre un buen equilibrio. Si bien una molienda ulterior del material de partida causaría una reducción de la porción de partículas gruesas, al mismo tiempo aumentaría la porción de partículas muy finas que tampoco son deseadas. Una porción de alto porcentaje en volumen de partículas muy finas y/o partículas gruesas en el material de partida conlleva propiedades no deseadas de los respectivos imanes de tierras raras producidos, respectivamente fabricados, a partir del material de partida.
Un material de partida producido en el marco de los procedimientos precedentes, respectivamente mediante el equipo descrito precedentemente, contiene < 2 porciento en volumen de partículas muy finas, en particular < 1 porciento en volumen. Además, está previsto que el material de partida producido en el marco de los procedimientos precedentes, respectivamente mediante el equipo descrito precedentemente, comprenda < 2 porciento en volumen de partículas gruesas, en particular < 1 porciento en volumen.
En particular, el material de partida producido en el marco de los procedimientos descritos precedentemente, respectivamente mediante el equipo descrito precedentemente contiene esencialmente, respectivamente predominantemente, partículas en el rango de tamaños objetivo entre 2 pm y 8 pm, encontrándose una porción de partículas, cuyo tamaño se encuentra por encima de 8 pm, en < 2 porciento en volumen, en particular en un rango entre 0,1 porciento en volumen y 1 porciento en volumen, y encontrándose una porción de partículas, cuyo tamaño se encuentra por debajo de 2 pm, en < 2 porciento en volumen, en particular en un rango entre 0,05 por ciento en volumen y 2 porciento en volumen.
El por lo menos un clasificador estático ya mencionado precedentemente y previsto en diversas formas de fabricación de un procedimiento según la invención, respectivamente de un equipo según la invención está conformado por por lo menos un clasificador ciclónico.
Por medio del por lo menos un clasificador ciclónico ya puede lograrse, dado el caso, una reducción de la porción de partículas muy finas. Una mezcla pulverulenta separada mediante el por lo menos un clasificador estático, respectivamente el por lo menos un clasificador ciclónico, que a continuación se denominará producto intermedio en forma de polvo continúa conteniendo, también después de la separación de partículas muy finas, por lo general hasta 10 porciento en volumen de partículas finas y/o hasta 10 porciento en volumen de partículas gruesas. Por consiguiente, las porciones muy finas que obligadamente siempre existen en un producto intermedio en forma de polvo de este tipo tienen un efecto desventajoso en diversos aspectos sobre las propiedades de los imanes de tierras raras producidos a partir de aquel.
Para poder mejorar aun más la composición de partículas, el producto intermedio en forma de polvo molido y, dado el caso, parcialmente ya liberado proporcionalmente de partículas muy finas mediante el por lo menos un clasificador estático se somete a por lo menos proceso de clasificador adicional, ejecutado por al menos un clasificador dinámico. Para poder llevar a cabo este proceso de clasificador en forma eficiente han demostrado su eficacia las formas de fabricación en las que el producto intermedio en forma de polvo primeramente se dispersa y a continuación se lleva a cabo una clasificación según tamaño de partícula para el producto intermedio en forma de polvo dispersado. Esta dispersión y clasificación según tamaño de partícula pueden llevarse a cabo en exactamente un clasificador dinámico. Mediante el al menos un clasificador dinámico, respectivamente mediante el exactamente un clasificador dinámico, pueden separarse entonces partículas muy finas y partículas gruesas del producto intermedio en forma de polvo.
Es decir, el procedimiento puede comprender los siguientes pasos en forma individual o en combinación:
- dispersión del producto intermedio Y/O
- nueva separación de partículas muy finas y partículas gruesas.
Por consiguiente, puede estar previsto preferiblemente que la dispersión del producto intermedio y la nueva separación de partículas finas y partículas gruesas se lleven a cabo dentro de un único dispositivo, en particular dentro de un único clasificador dinámico. Debido a la alta reactividad química de partículas muy finas existentes, dado el caso, en alta concentración en el producto intermedio en forma de polvo, el único clasificador dinámico puede ejecutar una dispersión y/o clasificación, dado el caso, bajo atmósfera de gas de protección. Como gas de protección se utiliza, por ejemplo, helio, argón, nitrógeno o similares.
El por lo menos un metal de tierras raras conformado como elemento de la aleación puede estar conformado, por ejemplo, por hierro y/o boro. Por ejemplo, en el caso de la aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras puede tratarse de una aleación de NdFeB. Mediante los pasos de procedimiento descritos anteriormente, respectivamente mediante el equipo ya descrito, puede producirse a partir de esta aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras un material de partida que esencialmente comprende solo partículas en el rango de tamaños objetivo entre 2 pm a 8 pm. Preferiblemente, la mezcla de partida comprende > 95 porciento en volumen, en particular > 98 porciento en volumen de partículas en el rango de tamaños objetivo, cual rango de tamaños objetivo está fijado en 2 pm a 8 pm.
El equipo ya descrito comprende un dispositivo para la trituración gruesa de una aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras.
Una fracción de polvo gruesa formada, con ayuda del dispositivo para la trituración gruesa, a partir de la aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras se muele en un dispositivo para la trituración fina, que está conformado como elemento del equipo, para formar una fracción de polvo fina, conformando la fracción de polvo fina el producto intermedio en forma de polvo. Por ejemplo, el dispositivo para la trituración fina puede estar conformado como molino de chorro de lecho fluido.
Descripción de las figuras
A continuación, unos ejemplos de fabricación tienen por objeto explicar en detalle la invención y sus ventajas en base a las figuras adjuntas. Las proporciones de los distintos elementos entre sí en las figuras no siempre se corresponden con las proporciones reales, dado que algunas formas están representadas en forma simplificada y otras formas lo están en forma ampliada en relación con otros elementos para una mejor ilustración. Las características descritas a continuación no están vinculadas estrechamente con el respectivo ejemplo de fabricación, sino que pueden utilizarse en el contexto general.
La figura 1 muestra esquemáticamente pasos de procedimiento para producir un material de partida para fabricar imanes de tierras raras, como pueden estar previstos en diversas formas de fabricación individualmente o en la combinación mostrada;
la figura 2 muestra una sección transversal a través de un clasificador dinámico, como puede estar previsto en diversas formas de fabricación del procedimiento según la invención, así como en diversas formas de fabricación del equipo según la invención.
La figura 3 muestra una sección transversal lateral a través del clasificador dinámico según la figura 2.
La figura 4 compara una distribución de tamaños de partículas de un producto intermedio en forma de polvo, que es concebible para diversas formas de fabricación del procedimiento según la invención, respectivamente el equipo según la invención, con una distribución de tamaños de partículas concebible de un material de partida previsto para fabricar imanes de tierras raras;
la figura 5 muestra una fotografía por microscopio electrónico de barrido, como puede estar conformada para el producto intermedio con forma de polvo;
la figura 6 muestra una fotografía por microscopio electrónico de barrido de un material de partida, como se lo puede producir mediante el procedimiento según la invención, respectivamente el equipo según la invención, en diversas formas de fabricación.
Para elementos de la invención iguales o que producen el mismo efecto se utilizan caracteres de referencia idénticos. Además, a los efectos de claridad se representan en las distintas figuras únicamente caracteres de referencia que son necesarios para la descripción de la respectiva figura. Las formas de fabricación representadas constituyen solamente ejemplos de cómo pueden estar configurada la invención y no representan una limitación definitiva.
La figura 1 muestra esquemáticamente pasos de procedimiento para producir un material de partida AM para fabricar imanes de tierras raras. Como base para ello sirve una aleación de RFeB apropiada que contiene los elementos R = metal de tierras raras, Fe = hierro y B = boro en las proporciones deseadas. Por ejemplo, una aleación de NdFeB se utiliza para producir un denominado imán de neodimio. Bajo ciertas circunstancias debe producirse primero una aleación de los elementos en las proporciones deseadas. Esta aleación se somete en un primer paso a una molienda gruesa. Por ejemplo, en un equipo de molienda mecánico o por fragilización con hidrógeno. Al hacerlo se producen en particular partículas con un tamaño de hasta algunos mm. A continuación, la fracción de polvo gruesa gPF obtenida en el marco de la molienda gruesa se somete a una molienda fina, en la que se producen, respectivamente deben producirse, partículas con un tamaño de partícula promedio entre d50= 2 pm a 5 pm. Esto significa que el valor d50 de la fracción de polvo fina fPF se encuentra entre 2 pm a 5 pm con una distribución de partículas correspondientemente amplia hacia partículas más finas y también hacia partículas más gruesas, con las correspondientes cantidades de porciones muy finas (d10 = aprox. 1-2 pm), respectivamente de porciones gruesas (d90 = aprox. 8-15 pm). Si bien las partículas gruesas gP son, a diferencia de las partículas fP de la porción muy fina descritas a continuación, químicamente estables y también se dejan orientar bien en los campos magnéticos, tienen, sin embargo, efectos negativos sobre la estabilidad de campo opuesto del imán porque estas partículas gruesas gP se regmagnetizan ya con pequeños campos opuestos magnéticos y, por consiguiente, empeoran la estabilidad de campo opuesto (respectivamente la coercitividad magnética) de todo el imán. Por este motivo es ventajoso continuar reduciendo la porción de partículas gruesas gP en la mezcla de partida para la producción de imanes permanentes sinterizados.
Las partículas fP de la porción muy fina son químicamente muy reactivas debido a su finura y reaccionan, ya a las más mínimas concentraciones de oxígeno, con el oxígeno o también con el nitrógeno del entrono. Estas partículas muy finas fP pueden causar incendios de polvo espontáneos en el procesamiento ulterior. Otra desventaja de las partículas fP consiste en que estas partículas de polvo finas solo se dejan orientar pobremente en los campos magnéticos y dispositivos de prensado disponibles normalmente (magnitudes de tamaño de aproximadamente 10 - 20 kOe) y empeoran, por lo tanto, la remanencia de los imanes producidos a partir de ello. Por este motivo, en un cuarto paso de procedimiento, respectivamente paso de procedimiento adicional, se extraen porciones muy finas, en particular partículas con un diámetro < 1-2 pm, de la fracción de polvo fina fPF. Para ello, la mezcla se guía a continuación de la molienda gruesa y molienda fina según las cifras 1 y 2 por un ciclón que arrastra la porción muy fina mediante un flujo de gas apropiado y al hacerlo la separa de la mezcla. De este modo se forma el producto intermedio ZP. Sin embargo, este continúa conteniendo una porción no poco considerable de hasta 10% de partículas muy finas más pequeñas que aprox. 1 pm a 2 pm.
Para extraer en lo posible completamente estas porciones residuales de partículas muy finas fP <1 pm a 2 pm y/o partículas gruesas gP entre 10 pm y 15 pm, el producto intermedio ZP se somete a por lo menos otro proceso de clasificador para extraer partículas muy finas fP y partículas gruesas gP no deseadas y, por consiguiente, continuar mejorando la homogeneidad de las partículas en el tamaño objetivo ZG, en particular para obtener como material de partida AM una mezcla de polvo que esencialmente ya solo comprende partículas con tamaños de partículas en un rango objetivo entre aproximadamente 2 pm a 8 pm, dado que estas partículas representan la mejor fracción de polvo en lo que respecta al aspecto magnético. Todos los pasos adicionales que en lo que respecta al aspecto temporal son siguientes al paso con la cifra 4 se ejecutan con ayuda de un clasificador dinámico 10 (comparar con las figuras 2 y 3), respectivamente un clasificador de alta potencia.
Las partículas con el tamaño objetivo ZG entre 2 pm a 8 pm son químicamente suficientemente estables, de modo que en el proceso de producción normal no causan ninguna oxidación adicional. Además, se dejan orientar bien con los campos magnéticos usuales. Por consiguiente, contribuyen a lograr una alta remanencia de los imanes producidos y, por lo tanto, son deseadas, necesarias y útiles. Cuantas más partículas de polvo haya en ese tamaño objetivo ZG, tanto mejor son los valores magnéticos (remanencia Br y estabilidad de campo opuesto HcJ) de los imanes producidos a partir de ello.
En otro, respectivamente en el presente caso 5o, paso de procedimiento, el producto intermedio ZP en forma de polvo se dispersa para producir una distribución, en lo posible homogénea, de las diferentes partículas del producto intermedio ZP. Al hacerlo se superan en particular fuerzas de atracción moleculares y magnéticas entre las partículas y pasa a ser posible una nueva clasificación y separación, que son subsiguientes a la dispersión, de partículas de la porción muy fina y/o partículas de la porción gruesa. También para este paso de procedimiento se emplea un clasificador dinámico 10 (comparar con las figuras 2 y 3), respectivamente un clasificador de alta potencia.
El producto intermedio ZP en forma de polvo dispersado se clasifica nuevamente y al hacerlo se extraen partículas de la porción muy fina y/o partículas de la porción gruesa. De este modo se produce una separación optimizada de las porciones muy fina y gruesa hacia el tamaño objetivo de partícula ZG deseado. La porción muy fina de partículas, cuyo tamaño es menor que 1 pm, se reduce en este caso a una porción de menos de 1 %. Adicionalmente, la porción gruesa de partículas, cuyo tamaño es mayor que 10 pm, también puede reducirse a una porción de menos de 1 %.
Este por lo menos un proceso de clasificador se lleva a cabo preferiblemente bajo atmósfera de gas de protección, por ejemplo, helio, argón o nitrógeno, no debiendo esto representar una enumeración definitiva de las posibilidades. La atmósfera de gas de protección impide en particular incendios de polvo espontáneos debido a las partículas muy finas fP.
En forma particularmente preferida, el quinto y sexto paso de procedimiento, respectivamente los dos últimos pasos de procedimiento, es decir, la dispersión y la separación de partículas muy finas fP y/o la separación de partículas gruesas gP pueden tener lugar en forma conjunta en un clasificador dinámico 10 según las figuras 2 y 3.
En cuanto a la forma de fabricación de un clasificador dinámico 1 según las figuras 2 y 3, el producto intermedio ZP en forma de polvo se suministra al dispositivo de clasificador, respectivamente al clasificador dinámico 10 por arriba a través de la carga de producto 1. A través de la entrada de aire de clasificador 2 tiene lugar el suministro del aire de procedimiento VL necesario que arrastra producto intermedio ZP en forma de polvo suministrado a través de la carga de producto 1 y lo conduce a través de un sinnúmero de ranuras ajustables de álabes directores de la jaula de álabes directores 3 estática, por lo cual se dispersa el producto intermedio ZP. Como aire de procedimiento se utiliza un gas de protección en el presente caso.
El producto intermedio ZP dispersado de este modo se conduce a través de una rueda de clasificador 4 ajustable en forma continua en el número de revoluciones, teniendo lugar la separación de los tamaños de partículas en material objetivo o grueso o en material objetivo y muy fino.
Por medio del diseño optimizado de rueda de clasificador se garantiza que con solo una rueda de clasificador 4 puedan lograrse muy altas finuras también en el caso de altos caudales. Las partículas muy finas fP salen del dispositivo clasificador 10 a través de la rueda de clasificador 4, que está instalada con árbol 8 horizontal, en el centro del dispositivo clasificador, respectivamente del clasificador dinámico 10. Las partículas gruesas gP son rechazadas por la rueda de clasificador 4 y descargadas por la carcasa de máquina 9, que está conformada helicoidalmente y provista de una pared separadora 5, por el lado de atrás a través de la salida de material grueso 6 sobre el lado inferior de la carcasa de máquina 9. Mediante la posición de la tapa de material grueso 7 puede regularse la descarga de las partículas gruesas gP en el caso de actividades de separación difíciles e influirse de este modo sobre la limpieza de las partículas gruesas gP. Las partículas del tamaño objetivo ZP salen, junto con el material grueso, del clasificador dinámico 10 a través de la salida de material grueso 6. Las partículas muy finas fP se separaron de las partículas del tamaño objetivo ZP y, por consiguiente, no forman ningún elemento de la fracción que sale del clasificador dinámico 10 a través de la salida de material grueso 6.
La regulación del tamaño de partícula objetivo ZG deseado tiene lugar en este caso en particular mediante una regulación del flujo de gas del aire de procedimiento VL y/o del número de revoluciones de la rueda de clasificador 4. Un flujo de gas más alto y/o un número de revoluciones más bajo producen un producto más grueso, en tanto que un flujo de gas más bajo y/o un número de revoluciones más alto producen un producto más fino.
Adicionalmente, la figura 3 muestra los por lo menos dos suministros de gas de síntesis (11), estos son necesarios para purgar la ranura entre la salida de material fino y la rueda de clasificador (4) con un denominado gas de síntesis. Sin embargo, también son posibles fabricaciones con solo un suministro de gas de síntesis (11). Por medio de esta purga se evita que se fijen partículas en la rueda de clasificador (4) y/o en la ranura entre la salida de material fino y la rueda de clasificador (4) y obstruyan está última. La purga tiene lugar mediante un fluido apropiado para ello, en una forma de fabricación preferida mediante gas de protección.
La figura 4 muestra la distribución de tamaños de partículas en el producto intermedio ZP y en el material de partida AM. En el diagrama está aplicado en particular el tamaño de partículas en pm contra la porción de la densidad en volumen de la respectiva mezcla en %. En este caso pasa a ser claramente visible que por medio del paso de procedimiento adicional del dispersado del producto intermedio ZP y del cribado con ulterior separado de partículas muy finas fP < 1 pm y/o partículas gruesas gP > 10 mediante un clasificador dinámico 10 puede lograrse un mezcla de partículas más homogénea en el material de partida AM, en la que la porción de partículas muy finas fP es < 1 % de la densidad en volumen y en la que la porción de partículas gruesas gP también es < 1 % de la densidad en volumen. En particular se sacan del producto intermedio ZP en forma de polvo las porciones, que están representadas en forma sombreada, de partículas muy finas fP y partículas gruesas gP.
El material de partida AM producido de esta manera es apropiado, debido al tamaño de partícula que se encuentra entre 1 pm y 10 pm, en particular entre 2 pm y 8 pm, particularmente para la producción de imanes de tierras raras sinterizados, dado que con estos tamaños de partícula del material de partida AM pueden lograrse valores magnéticos particularmente buenos. En particular, con este material de partida AM para la producción de imanes permanentes se logran valores de remanencia BR altos (mejorados) una buena (mejorada) estabilidad de campo opuesto HcJ, así como una mejoría notable de la ortogonalidad de la curva de desmagnetización.
La figura 5 muestra una fotografía por microscopio electrónico de barrido del producto intermedio ZP en forma de polvo y la figura 6 muestra una fotografía por microscopio electrónico de barrido del material de partida AM, como se lo puede utilizar producido en diversas formas de fabricación del procedimiento según la invención y para la fabricación de imanes de tierras raras. Mientras que el producto intermedio ZP representa una mezcla fuertemente no homogénea de diferentes tamaños de partículas y en particular también contiene una alta porción de partículas muy finas fP, la figura 6 muestra claramente que el material de partida AM cribado doblemente contiene principalmente ya solo partículas de un tamaño objetivo ZG entre 1 pm y 10 pm, en particular entre 2 pm y 8 pm.
La invención se describió tomando como referencia formas de fabricación preferidas. Para un especialista es concebible que pueden realizarse variaciones o modificaciones de la invención sin salirse en ese caso del alcance de protección de las reivindicaciones que se encuentran a continuación.
Lista de caracteres de referencia
1 carga de producto
2 entrada de aire de clasificador
3 jaula de álabes directores
4 rueda de clasificador
5 pared separadora
6 salida de material grueso
7 tapa de material grueso
8 árbol
9 carcasa de máquina
10 dispositivo de clasificador
11 suministro de gas de síntesis
AM material de partida
fP partículas muy finas
fPF fracción de polvo fina
gP partículas gruesas
gPF fracción de polvo gruesa
VL aire de procedimiento
ZG tamaño objetivo
ZP producto intermedio
SG gas de síntesis

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    i.Procedimiento para producir un material de partida (AM) en forma de polvo y previsto para fabricar imanes de tierras raras que comprende los siguientes pasos:
    - triturar una aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras, comprendiendo la trituración una molienda gruesa y una molienda fina, produciéndose de la aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras un producto intermedio (ZP) en forma de polvo, y
    - realizar por lo menos una clasificación orientada a tamaño de partícula para el producto intermedio (ZP) en forma de polvo, conformando una fracción del producto intermedio (ZP) en forma de polvo formada mediante la por lo menos una clasificación el material de partida (AM) previsto para la fabricación de imanes de tierras raras,
    caracterizado porque
    - el producto intermedio (ZP) en forma de polvo se suministra primeramente a por lo menos un primer clasificador estático y suministrándose a continuación de esto una porción separada del producto intermedio (ZP) en forma de polvo mediante el por lo menos un clasificador estático a al menos un clasificador dinámico (10), cual al menos un clasificador dinámico (10) ejecuta al menos una clasificación orientada a tamaño de partícula para la porción separada del producto intermedio (ZP) en forma de polvo mediante el por lo menos un clasificador estático y separando en este caso de la porción la fracción que conforma el material de partida (AM) previsto para la fabricación de imanes de tierras raras con partículas en un rango de tamaños objetivo entre 1 pm y 10 pm,
    - en el cual procedimiento se ejecutan mediante el al menos un clasificador dinámico (10) por lo menos dos clasificaciones sucesivas en el tiempo y orientadas cada una al tamaño de partícula,
    - separando el al menos un clasificador dinámico (10), en el marco de una primera clasificación orientada al tamaño de partícula, material grueso (gP) del producto intermedio (ZP) en forma de polvo y - separando el al menos un clasificador dinámico (10), en el marco de una segunda clasificación orientada al tamaño de partícula, material fino (fP) del producto intermedio (ZP) en forma de polvo,
    - después de lo cual una porción del producto intermedio en forma de polvo separada del material fino y material grueso pone a disposición la fracción que conforma el material de partida (AM) previsto para la fabricación de imanes de tierras raras,
    - en el cual material de partida (AM) una porción de partículas > 8 pm es < 2 porciento en volumen, en particular se encuentra en un rango entre 0,1 porciento en volumen y 1 porciento en volumen, - y en el que una porción de partículas < 2 pm es < 2 porciento en volumen, en particular se encuentra en un rango entre 0,05 porciento en volumen y 2 porciento en volumen;
    - comprendiendo el al menos un clasificador dinámico (10) un rotor de clasificador y estando el por lo menos un clasificador estático conformado por un clasificador ciclónico.
  2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el al menos un clasificador dinámico (10) criba el producto intermedio (ZP) en forma de polvo y, además, lo dispersa, de lo cual como resultado se separa la fracción de producto intermedio en forma de polvo, la cual conforma el material de partida (AM) previsto para fabricar imanes de tierras raras.
  3. 3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, en el que la primera clasificación orientada a tamaño de partícula y la segunda clasificación orientada a tamaño de partículas se llevan a cabo mediante exactamente un clasificador dinámico (10).
  4. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el al menos un clasificador dinámico (10) ejecuta la al menos una clasificación orientada a tamaño de partícula para el producto intermedio (ZP) en forma de polvo bajo atmósfera de gas de protección.
  5. 5. Procedimiento para fabricar imanes de tierras raras que comprende los siguientes pasos:
    - producir un material de partida (AM) mediante un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4,
    - introducir el material de partida (AM) en moldes y prensar el material de partida (AM) en los moldes, produciéndose piezas brutas del material de partida (AM),
    - sinterizar las piezas brutas y aplicar un pulso de magnetización a las piezas brutas, de modo que de esto resulte que las piezas brutas sinterizadas y a las que se les aplicó un pulso magnetizante estén conformadas como imanes de tierras raras.
    Equipo para producir un material de partida (AM) en forma de polvo y previsto para fabricar imanes de tierras raras que comprende:
    - por lo menos un dispositivo de trituración que está orientado a una producción de un producto intermedio (ZP) en forma de polvo por medio de trituración de una aleación que comprende por lo menos un metal de tierras raras, comprendiendo la trituración una molienda gruesa y una molienda fina, y
    - al menos un dispositivo separador que puede separar, mediante al menos una clasificación orientada a tamaño de partícula, una fracción del producto intermedio (ZP) en forma de polvo, la cual conforma el material de partida (AM) previsto para fabricar imanes de tierras raras,
    caracterizado porque
    - el al menos un dispositivo separador comprende por lo menos un clasificador estático en forma de un clasificador ciclónico, al que se le puede suministrar el producto intermedio (ZP) en forma de polvo, y
    - porque el al menos un dispositivo separador comprende al menos un clasificador dinámico (10) con rotor de clasificador que puede separar, mediante una clasificación orientada a tamaño de partícula, la fracción del producto intermedio (ZP) en forma de polvo, la cual conforma el material de partida (AM) previsto para fabricar imanes de tierras raras,
    - y estando el por lo menos un clasificador estático y el al menos un clasificador dinámico (10) en comunicación entre sí de tal manera que una porción separada del producto intermedio (ZP), que se suministra, mediante el por lo menos un clasificador estático puede suministrarse al al menos un clasificador dinámico (10), y
    - estando el por lo menos un clasificador estático y el clasificador dinámico (10) conformados para producir un material de partida (AM), en cual material de partida (AM) una porción de partículas > 8 pm es < 2 porciento en volumen, en particular se encuentra en un rango entre 0,1 porciento en volumen y 1 porciento en volumen,
    - y en cual material de partida (AM) una porción de partículas < 2 pm es < 2 porciento en volumen, en particular se encuentra en un rango entre 0,05 porciento en volumen y 2 porciento en volumen; estando el clasificador dinámico (10) en comunicación con una unidad de control y/o regulación, en cual unidad de control y/o regulación está guardado un algoritmo, mediante el cual la unidad de control y/o regulación regula, respectivamente controla, en forma autónoma, teniendo en consideración la respectiva distribución de tamaños de partículas deseada para el material de partida a producir, un número de revoluciones del rotor clasificador conformado como elemento del al menos un clasificador dinámico.
    Equipo según la reivindicación 6, en el que el al menos un clasificador dinámico (10) esta conformado para cribar y dispersar el producto intermedio (ZP) en forma de polvo suministrado.
    Equipo según una de las reivindicaciones 6 o 7, en el que el al menos un clasificador dinámico (10) puede ejecutar la clasificación orientada a un tamaño de partícula bajo atmósfera de gas de protección.
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