JP2001335852A - Nd系希土類磁石合金廃粉末の回収方法 - Google Patents

Nd系希土類磁石合金廃粉末の回収方法

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JP2001335852A JP2000154467A JP2000154467A JP2001335852A JP 2001335852 A JP2001335852 A JP 2001335852A JP 2000154467 A JP2000154467 A JP 2000154467A JP 2000154467 A JP2000154467 A JP 2000154467A JP 2001335852 A JP2001335852 A JP 2001335852A
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powder
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recovering
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Takashi Tode
孝 戸出
Koichi Hirota
晃一 廣田
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸素の多いNd系磁石合金不良粉末を、有効
に利用するための経済的に有利な回収方法を提供する。 【解決手段】 Nd系希土類磁石合金廃粉末中の水酸化
物及び/又は酸化物を弗化剤により弗化し、次いでこの
弗化した粉末を加熱溶解して合金と弗化物を分離するこ
とにより、合金及び弗化物を回収することを特徴とする
Nd系希土類磁石合金廃粉末の回収方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Nd系希土類磁石
合金廃粉末から合金を回収する方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
希土類金属を含有する磁石、特にNd系希土類磁石の生
産量が増加し、それに伴って磁石の成形工程での不良
粉、加工工程での切削粉や切断粉の発生量が増加してい
る。磁石の製造工程で発生するこれらの粉末は、通常、
粒径が数十ミクロン以下で酸化し易く、酸素が数千pp
m〜数%含まれており、このままでは磁石用原料として
使用できない。
【0003】従来、これらの酸素の多いRE−Fe合金
粉末や合金屑は塩酸などの酸に溶解し、蓚酸などの沈殿
剤を加えてRE蓚酸塩などの沈殿とし、これを濾過、乾
燥、焼成の工程を経てRE酸化物として回収することが
行われている(特公平5−14777号公報)。
【0004】しかし、このような湿式処理による方法で
は、多量の酸や沈殿剤を要すること、工程が長いこと、
価値の少ないFeの処理が必要であること、焼成して酸
化物にする必要があること、また得られるものは酸化物
であり、磁石原料に使用するためには酸化物を還元して
希土類金属にする必要があることなどの問題があった。
【0005】また、磁石スクラップやスラッジを加熱溶
解し合金を回収することが試みられているが(USP
5,087,291、USP5,174,811)、酸
素の多い粉末では、加熱溶解が困難である上に、高融点
のスラグが多量に発生し、歩留りが悪い問題があった。
【0006】更に、本発明者は、先に合金スクラップと
希土類弗化物、アルカリ弗化物及び/又はアルカリ土類
弗化物とを一緒に溶解炉の加熱部に投入しながら溶解
し、下部から徐々に引き下げて合金を回収し、酸化物な
どの不純物を合金より分離する方法を提案したが(特開
平11−241127号公報)、酸素を数千ppm以上
含む合金では酸素の除去が不十分である他に、多量の弗
化物を必要とし、生産性が劣るという問題があり、より
簡便で効果的な合金廃粉末の回収法が望まれていた。
【0007】本発明は、上記要望に応えたもので、Nd
系希土類磁石合金廃粉末から容易にかつ確実にしかも安
価に酸素含有量の少ない合金を回収し、リサイクルする
ことができて、資源の有効利用の点から好適なNd系希
土類磁石合金廃粉末の回収方法を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、酸素の多いNd系磁石合金廃粉末を弗化して、該廃
粉末中の酸化物や水酸化物を弗化物に変え、次いで、こ
れを加熱溶解することにより、合金と弗化物の分離が容
易となり、酸素の低減された合金インゴットが回収でき
ることを知見し、本発明をなすに至った。
【0009】従って、本発明は、Nd系希土類磁石合金
廃粉末中の水酸化物及び/又は酸化物を弗化剤により弗
化し、次いでこの弗化した粉末を加熱溶解して合金と弗
化物を分離することにより、合金及び弗化物を回収する
ことを特徴とするNd系希土類磁石合金廃粉末の回収方
法を提供する。
【0010】上述したように、希土類金属を含有する希
土類磁石、特にNd系希土類磁石の生産量の増加に伴
い、加工時に発生する粉末状の切断屑や研削屑、成形時
の不良粉末などの廃粉末の発生量が増加しているが、特
に磁石を研削や切削により加工する際に発生する削り屑
は、通常、数十μ以下の微粉末であり、研削液によりぬ
れている。これを乾燥して磁石合金粉としても酸素が多
く、このままでは磁石用原料粉末として使用することは
できない。本発明によれば、酸素量が数千ppm〜数%
(0.2〜5重量%)のNd−Fe−B系磁石合金廃粉
末を、安価に磁石用原料合金として回収することができ
る。
【0011】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のNd系希土類磁石合金廃粉末の回収方法は、ま
ずNd系希土類磁石合金廃粉末に弗化剤を加え、該合金
廃粉末中の水酸化物及び/又は酸化物をこの弗化剤によ
り弗化する。
【0012】ここで、Nd系希土類磁石合金は、Nd2
Fe14B系の組成を有する合金であり、特に酸化し易い
合金である。このような合金は通常FeをCoで置換し
たり、更にAl,Zr,Cu,Ti等の金属を添加して
特性を高めている。
【0013】上記Nd系希土類磁石合金廃粉末として
は、磁石の成形工程での不良粉、加工工程での切削粉、
切断粉などを使用することができ、この廃粉末は酸素量
を0.2〜5重量%という多量に含有したものをも有効
に使用することができる。なお、廃粉末の粒径に特に制
限はないが、平均粒径が0.5〜100μm程度のもの
を好適に用いることができる。
【0014】本発明においては、まず、好ましくは乾燥
した廃粉末と酸性弗化アンモニウムのような弗化剤を混
合し、これを加熱することにより、例えば式(1)のよ
うに粉末の酸化物、水酸化物を弗化物に変える。 合金・R(OH)3+3/2NH4HF2→合金・RF3+3H2O+3/2NH3 (1)
【0015】粉末の乾燥は通常の方法、装置が使用され
るが、粉末の活性が高く容易に酸化されるので、真空又
は非酸化性雰囲気中、150℃以下、好ましくは50〜
110℃で加熱・脱水することが好ましく、減圧乾燥な
どが好ましい。
【0016】弗化剤としては酸性弗化アンモニウム(N
4FHF)や弗化アンモニウム(NH4F)、或いはH
Fガスが例示され、これらの配合量は粉末に含まれる酸
化物や水酸化物の量によって異なるが、通常、弗化に必
要な当量の1.0〜1.3倍、好ましくは1.05〜
1.2倍が適当である。これより少ないと弗化が不十分
で酸化物やオキシ弗化物が残る。多くても弗化の効果は
あまり変わらない。また、温度は200〜700℃、好
ましくは250〜500℃である。温度が低いと弗化反
応が進行せず、高すぎてもその効果は変わらない。雰囲
気は酸化を防ぐために、ArやN2などの不活性雰囲気
が望ましい。
【0017】また、弗化にあたっては、HFガスを流し
ながら加熱することもでき、Arで希釈したHFガスを
用いてもよい。流量や時間、温度は酸素量に応じて適宜
選定できる。
【0018】本発明においては、次いで、この弗化した
合金粉末を加熱溶解する。加熱溶解は公知の装置、例え
ばアーク溶解炉、プラズマ溶解炉、高周波誘導溶解炉な
ど、不活性雰囲気中で合金及び弗化物の融点以上に加熱
できる溶解炉が使用できる。特に合金粉末を投入しなが
らこれを加熱溶解し(好ましくは融点+20〜300℃
で3分〜1時間保持する)、溶融プールを維持しながら
凝固部を徐々に下げるか又は上げて連続的にインゴット
を製造できるアーク溶解炉やプラズマ溶解炉などが、高
温加熱が容易に可能であるので好ましい。弗化物は溶融
プール内で比重差により合金と分離される。
【0019】また、高周波誘導加熱溶解炉では、るつぼ
内で粉末を加熱溶解するが、同様に弗化物は合金の上部
に低粘性の液体となって分離され、これを適当な鋳型に
鋳造することにより、分離された合金と弗化物を回収す
ることができる。るつぼの材質は合金や弗化物との反応
が少ない耐熱・耐食性セラミックスや金属、例えばB
N,W,Ta,Moなどが用いられる。これらのるつぼ
を使用する場合には、Nd金属及びアルカリ金属弗化物
(LiF,NaF,KFなど)やアルカリ土類金属弗化
物(MgF2,BaF2など)を合金粉末100重量部に
対して1〜50重量部添加して、合金や弗化物の融点を
下げ、るつぼと合金の反応を少なくすることが望まし
い。また、加熱溶解にあたって、合金粉末に金属Caを
添加し、弗化物をCa還元しながら加熱溶解することも
できる。金属Caの添加量は、弗化物の還元に要する当
量の0.8〜1.2倍が好ましく、加熱溶解時に、生成
したCa弗化物が合金と分離される。
【0020】なお、炭素などの不純物は溶融弗化物中に
抽出され、合金中の不純物は低減される。
【0021】上記のように粉末を弗化処理して、水酸化
物や酸化物を弗化物とすることによって、加熱溶解時に
は、弗化物の融点が酸化物よりも低く、融液の粘性が小
さいので、容易に合金と弗化物の比重差による分離が達
成される。
【0022】回収した合金は磁石合金よりも希土類成分
が少なくなっているので、不足分の希土類金属や必要に
応じて他の磁石成分金属を添加して、公知の磁石合金を
加熱溶解する方法により所定組成の磁石合金を製造する
ことができる。
【0023】一方、分離された弗化物はR希土類金属製
造用の原料として、例えば電解製造時の電解浴としてリ
サイクルすることができる。
【0024】
【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。
【0025】[実施例1]Nd≒30wt%、Dy≒3
wt%、B≒1wt%、残Fe,Coなどを含むNd系
希土類磁石を研削加工した研削屑(含水率≒40%)を
吸引濾過して脱水した後、真空乾燥器内50℃で減圧乾
燥して粉末とした。この粉末の酸素量は3.1wt%で
あり、この酸素のほとんどが希土水酸化物であった。こ
の乾燥粉末1kgにNH4HF2を60.7g(水酸化物
を弗化するのに必要な理論量の10%過剰)混合し、ス
テンレス製容器に入れ、Ar中500℃で1時間加熱し
た。X線回折で生成物を調べた結果、R(OH)3の回
折線は消失し、RF3の生成が確認された。
【0026】この弗化した粉末をプラズマ溶解炉に投入
しながら加熱溶解し、直径50mmφ×長さ≒120m
mLの棒状合金インゴットを得た。合金中の酸素量は2
30ppmに低下しており、希土弗化物はインゴット上
部で合金と分離されていた。
【0027】[実施例2]実施例1の乾燥粉末1kgに
NH4F86.0g(理論量の20%過剰)を混合し、
加熱を300℃×1.5時間とした以外は実施例1と同
様にして弗化した粉末を得た。この弗化した粉末1kg
をTaるつぼを使用した高周波誘導溶解炉でNdメタル
300g、LiF10gを添加して1,350℃に加熱
溶解した。溶解後、鋳型に鋳造した。冷却後、鋳造物を
取出したところ、弗化物は合金の上部に合金と分離して
おり、容易に合金と弗化物を分離回収できた。合金中の
酸素量は150ppmであった。
【0028】[実施例3]実施例1の合金組成を有する
磁石粉の成形時に発生した成形不良の粉末(酸素量0.
53wt%)1kgをステンレス製皿に入れ、Ar:H
F=1:1の混合ガスを1L/minで流しながら60
0℃で3時間反応させた。この粉末を実施例1と同様に
アーク溶解炉で加熱溶解し、棒状合金インゴットを得
た。合金中の酸素量は110ppmであった。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、従来は湿式処理によっ
てしか回収できなかった酸素が多く磁石原料として不適
当なNd系希土類磁石合金廃粉末を簡略なプロセスで再
使用可能な酸素の低減された原料合金インゴットに回収
でき、その工業的価値は非常に大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01F 1/06 H01F 1/04 H // C22B 5/04 1/06 A Fターム(参考) 4K001 AA39 BA22 CA49 DA12 GA16 GA17 GA19 KA09 4K018 AA27 KA42 5E040 AA03 CA01 HB09 HB19

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Nd系希土類磁石合金廃粉末中の水酸化
    物及び/又は酸化物を弗化剤により弗化し、次いでこの
    弗化した粉末を加熱溶解して合金と弗化物を分離するこ
    とにより、合金及び弗化物を回収することを特徴とする
    Nd系希土類磁石合金廃粉末の回収方法。
  2. 【請求項2】 弗化剤がNH4F、NH4FHF又はHF
    ガスであることを特徴とする請求項1記載のNd系希土
    類磁石合金廃粉末の回収方法。
  3. 【請求項3】 加熱溶解がアーク溶解、プラズマ溶解、
    又は高周波誘導加熱溶解であることを特徴とする請求項
    1又は2記載のNd系希土類磁石合金廃粉末の回収方
    法。
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