JP2005243880A - Method for reusing sintered magnet sludge and magnet production system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、R−TM−B系焼結磁石(Rは希土類元素の1種又は2種以上、TMはFe、又はFe及びCo)等を加工した際に生ずる研削屑に含まれる磁石粉末を再利用する方法に関するものである。 The present invention relates to magnet powder contained in grinding scrap generated when processing R-TM-B sintered magnets (R is one or more rare earth elements, TM is Fe, or Fe and Co). It relates to the method of reuse.
粉末冶金法によって作製されるR−TM−B系焼結磁石等の焼結磁石材料は、所望形状とするために通常、加工工程を経て製品化される。この加工の中で研削を行う場合には研削液が使用される。研削液は通常、水又は水に加工性向上のために潤滑剤や被加工物である磁石材料の酸化防止のための防錆剤を混合して用いられる。加工終了後には研削によって生じたスラッジは研削液と混合したスラリの状態で排出される。 Sintered magnet materials such as R-TM-B sintered magnets produced by powder metallurgy are usually commercialized through processing steps in order to obtain a desired shape. When grinding is performed during this processing, a grinding fluid is used. The grinding fluid is usually used by mixing water or water with a rust preventive agent for preventing oxidation of a magnetic material that is a workpiece or a workpiece for improving workability. After the processing is completed, sludge generated by grinding is discharged in a slurry state mixed with the grinding fluid.
研削によって生ずるスラッジの量は、製品原料の数十%に及ぶ場合があるため、スラッジを再利用することが検討されている。ここで、スラッジの再利用方法として、これまでいくつかの方法が提案されている。この方法は、(1)希土類回収法、(2)合金再生法、(3)磁石再生法に分類することができる。 Since the amount of sludge produced by grinding can amount to several tens of percent of the product raw material, it is considered to reuse the sludge. Here, several methods have been proposed so far as sludge reuse methods. This method can be classified into (1) rare earth recovery method, (2) alloy regeneration method, and (3) magnet regeneration method.
希土類回収法はスラッジから希土類元素のみを希土類化合物として回収し、原料工程にリサイクルする方法で、例えば特許第2765470号公報(特許文献1)、特開平9−217132号公報(特許文献2)などが提案されている。これらの方法は一度に大量のスラッジを処理できること、高純度の希土類化合物を回収できるといった利点があるが、多量の酸を使用することや廃酸の処理が困難、処理工程が複雑といった問題が指摘されている。 The rare earth recovery method is a method in which only rare earth elements are recovered from sludge as rare earth compounds and recycled to the raw material process. For example, Japanese Patent No. 2765470 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-217132 (Patent Document 2), etc. Proposed. These methods have the advantage of being able to treat a large amount of sludge at a time and recovering high-purity rare earth compounds. Has been.
合金再生法はスラッジを同組成の合金として回収する方法で、スラッジを高周波溶解、アーク溶解、プラズマ溶解等で溶解して磁石合金を得る。例えば、特開平8−31624号公報(特許文献3)、特開平6−136461号公報(特許文献4)が提案されている。これらの方法はスラッジを磁石合金として再生することで、希土類を含む合金を得る製錬工程、磁石合金を得る溶解工程を短縮化することができること、スラッジ内に含有する希土類以外の高価な遷移金属も再利用できるといった特徴がある。しかし、希土類元素の回収率が低くなるとともに、坩堝材が溶損し、異物として磁石合金に混入するといった問題が指摘されている。 The alloy regeneration method is a method in which sludge is recovered as an alloy having the same composition, and the sludge is melted by high-frequency melting, arc melting, plasma melting or the like to obtain a magnet alloy. For example, JP-A-8-31624 (Patent Document 3) and JP-A-6-136461 (Patent Document 4) have been proposed. By regenerating sludge as a magnet alloy, these methods can shorten the smelting process for obtaining an alloy containing rare earth and the melting process for obtaining the magnet alloy, and expensive transition metals other than the rare earth contained in the sludge. Also has the feature of being reusable. However, it has been pointed out that the recovery rate of rare earth elements is lowered and the crucible material is melted and mixed into the magnet alloy as foreign matter.
以上に対し、磁石再生法はスラッジを磁石として再生する方法で、例えば、スラッジと希土類の豊富な合金粉を所定の割合で混合し、成形、焼結し、磁石を得る方法(特許第2746818号公報(特許文献5))が提案されている。この方法は、スラッジと希土類合金を加熱溶解前に坩堝内に一緒に装入し、高周波溶解炉で溶解することにより、磁石用合金として再生する方法である。この方法は、現行の磁石製造装置を使用することができ、更に希土類以外の高価な遷移金属も再利用できるため経済的に大きなメリットがある。さらに、坩堝材の溶損を防ぐため、溶解原料の約10重量%の希土類合金を一緒に溶解すること、更に坩堝材の溶損の原因とされるスラグ発生量を低減するためにフラックスを添加することを特徴としている。しかし、この方法では、フラックスを添加しない場合の歩留が非常に悪いため、添加するフラックス量を溶解原料の40%程度にする必要があるため、フラックスによる坩堝の溶損、インゴットへの混入による磁気特性及び表面処理特性の悪化、さらに希土類回収率の低下、処理コストが高くなるなどの問題が指摘されている。 On the other hand, the magnet regeneration method is a method of regenerating sludge as a magnet. For example, a method of obtaining a magnet by mixing sludge and rare earth-rich alloy powder at a predetermined ratio, molding and sintering (Japanese Patent No. 2746818). Publication (Patent Document 5)) has been proposed. In this method, sludge and a rare earth alloy are charged together in a crucible before melting by heating and melted in a high-frequency melting furnace to be regenerated as a magnet alloy. This method is economically advantageous because it can use the current magnet manufacturing apparatus and can also reuse expensive transition metals other than rare earth elements. Furthermore, in order to prevent melting damage of the crucible material, a rare earth alloy of about 10% by weight of the melting raw material is melted together, and further flux is added to reduce the amount of slag generation that causes the melting damage of the crucible material. It is characterized by doing. However, in this method, the yield in the case where no flux is added is very poor, so the amount of flux to be added needs to be about 40% of the melted raw material. Problems such as deterioration of magnetic characteristics and surface treatment characteristics, reduction of the rare earth recovery rate, and increase of processing costs have been pointed out.
以上に対して、フラックスの飛散を抑制し、溶解炉内の汚染を抑えて、希土類磁石スラッジを溶解原料として高純度の磁石用合金を得ることができる希土類磁石スラッジの再溶解方法が特開2003−113429号(特許文献6)に開示されている。この方法は、予め希土類を含まないR−Fe−B系磁石に用いる原料金属を坩堝に装入し、加熱溶解後、希土類元素を含む原料金属とR−Fe−B系希土類磁石スラッジ並びにアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選ばれる1種又は2種以上の金属のハロゲン化物を含むフラックスを適量添加することによって、高効率で希土類元素を回収することができ、溶解歩留も向上するというものである。 In contrast to the above, a method for remelting rare earth magnet sludge that can suppress flux scattering, suppress contamination in a melting furnace, and obtain a high purity magnet alloy using rare earth magnet sludge as a melting raw material is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-1999. No. -11429 (Patent Document 6). In this method, a raw material metal used for an R—Fe—B based magnet not containing a rare earth is charged in a crucible in advance, and after heating and melting, the raw material metal containing a rare earth element, an R—Fe—B based rare earth magnet sludge, and an alkali metal By adding an appropriate amount of a flux containing a halide of one or more metals selected from alkaline earth metals and rare earth metals, it is possible to recover the rare earth elements with high efficiency and improve the dissolution yield. That's it.
以上説明した従来のスラッジの再利用方法は、研削加工によって生じたスラッジを溶解する、あるいは他の化合物に変換させる等の処理が必要であることから、工程数が必然的に多くなる。これに対して、スラッジを処理する工程が少なくて済めば、再利用方法としての価値が大きい。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、少ない処理工程であってもスラッジを有効に再利用することのできる方法を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような方法で得られた磁石粉末を用いて磁石を得る方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、そのような方法で得られた磁石粉末を用いて磁石を得るための製造システムを提供することを課題とする。
The conventional sludge recycling method described above necessitates a treatment such as dissolving the sludge generated by grinding or converting it to another compound, and therefore the number of steps is inevitably increased. On the other hand, if there are few processes which process sludge, the value as a reuse method is large.
The present invention has been made based on such a technical problem, and an object thereof is to provide a method capable of effectively reusing sludge even with a small number of processing steps. Moreover, this invention aims at providing the method of obtaining a magnet using the magnet powder obtained by such a method. Furthermore, this invention makes it a subject to provide the manufacturing system for obtaining a magnet using the magnet powder obtained by such a method.
これまでのスラッジの再利用方法は、スラッジに化学的又は物理的な変化を伴う処理を施して得られた物質を再利用に供するものであった。本発明者らは、スラッジそのものを再利用するという、これまで見落とされていた斬新な発想に基づいて、スラッジを原料粉末として磁石を製造する方法について検討を行った。
通常、数μmから数十μmの大きさの粒子からなるスラッジと研削液と共に、回収タンクに相当の時間貯留される。R−TM−B系焼結磁石のような希土類化合物は活性であり、特にその化合物表面積が大きいと酸素と反応しやすい。スラッジは加工によって新生面が露出した粒子で構成されており、その酸素との反応は早く防錆剤を混合した研削液といえども、長時間浸漬状態であれば粉体の酸化が進行し粒子の磁気特性は低下する。
The conventional sludge recycling method has been to reuse a material obtained by subjecting the sludge to a treatment involving chemical or physical changes. The present inventors have studied a method of manufacturing a magnet using sludge as a raw material powder based on a novel idea that has been overlooked so far, in which the sludge itself is reused.
Usually, it is stored in a collection tank for a considerable time together with sludge and grinding fluid composed of particles of several μm to several tens of μm. Rare earth compounds such as R-TM-B sintered magnets are active, and particularly when the compound surface area is large, they easily react with oxygen. Sludge is composed of particles with a new surface exposed by processing, and its reaction with oxygen is fast, and even in a grinding fluid mixed with a rust inhibitor, oxidation of the powder proceeds as long as it is immersed for a long time. Magnetic properties are degraded.
そこで、本発明者らは、スラッジの特性を測定したところ、研削液に浸漬されている時間を所定時間内とし、かつその後に乾燥してしまえば、磁石として足りる特性を備えることが判明した。
本発明は以上の知見に基づくものであり、焼結磁石材料を研削加工して生成されたスラッジを研削液から分離するステップと、研削液から分離されたスラッジを所定時間以内に乾燥処理するステップと、を備え、乾燥処理されたスラッジを磁石製造用原料として用いることを特徴とする焼結磁石スラッジの再利用方法である。
本発明によれば、研削により生成されるスラッジを磁石製造用原料として用いるため、スラッジを有効に再利用できるとともに、低コストで磁石を製造することができる。
Therefore, the present inventors measured the characteristics of the sludge and found that the characteristics sufficient for a magnet were obtained if the time immersed in the grinding fluid was within a predetermined time and then dried.
The present invention is based on the above knowledge, the step of separating the sludge generated by grinding the sintered magnet material from the grinding fluid, and the step of drying the sludge separated from the grinding fluid within a predetermined time And using a sludge that has been subjected to a drying treatment as a raw material for producing a magnet.
According to the present invention, since sludge generated by grinding is used as a raw material for magnet production, the sludge can be effectively reused and a magnet can be produced at low cost.
本発明の焼結磁石スラッジの再利用方法において、スラッジが生成してから24時間経過前に乾燥処理することが望ましい。磁性粉であるスラッジの磁気特性の低下を最小限に抑えることができるためである。
本発明の焼結磁石スラッジの再利用方法において、焼結磁石材料は、R−TM−B系焼結磁石材料(Rは希土類元素の1種又は2種以上、TMはFe、又はFe及びCo)とすることが望ましい。R−TM−B系焼結磁石は、磁気特性が高いため、そのスラッジを用いて磁石として十分に機能する特性を有することができるためである。
In the method for reusing sintered magnet sludge according to the present invention, it is desirable to perform a drying process 24 hours before the sludge is generated. This is because a decrease in the magnetic properties of the sludge, which is magnetic powder, can be minimized.
In the reuse method of sintered magnet sludge of the present invention, the sintered magnet material is an R-TM-B sintered magnet material (R is one or more rare earth elements, TM is Fe, or Fe and Co). ) Is desirable. This is because the R-TM-B based sintered magnet has high magnetic characteristics, and can have characteristics that sufficiently function as a magnet using the sludge.
本発明の焼結磁石スラッジの再利用方法において、スラッジを用いて焼結磁石又はボンド磁石を製造することができる。焼結磁石を製造する場合、乾燥処理されたスラッジを所定形状に成形し、かつ磁場を印加して成形体を作製する磁場中成形ステップと、成形体を焼結して焼結磁石を得るステップと、を備える。また、ボンド磁石を製造する場合、乾燥処理されたスラッジと結合材とを混合してコンパウンドを得るステップと、コンパウンドを所定形状に成形するステップと、を備えることになる。 In the method for reusing sintered magnet sludge of the present invention, a sintered magnet or a bonded magnet can be produced using the sludge. When producing a sintered magnet, a step of forming a dried sludge into a predetermined shape and applying a magnetic field to produce a molded body, and a step of sintering the molded body to obtain a sintered magnet And comprising. Moreover, when manufacturing a bonded magnet, the step which mixes the sludge and drying material which were dried, and obtains a compound, and the step which shape | molds a compound in a predetermined shape are provided.
本発明は、以上の焼結磁石スラッジの再利用方法を実施することのできる以下の磁石製造システムを提供する。この磁石製造システムは、希土類焼結磁石を所定の寸法及び/又は形状に研削加工する加工部と、加工部から排出されるスラッジを研削液と分離する分離部と、分離部において分離されたスラッジを乾燥処理する乾燥部と、乾燥部で乾燥処理されたスラッジを用いて磁石を作製する磁石作製部と、を備えることを特徴としている。
この磁石製造システムは、磁石作製部として、乾燥部で乾燥処理されたスラッジを磁場中で所定形状に成形する磁場中成形部と、磁場中成形部で得られた成形体を焼結する焼結部と、を備えることにより焼結磁石を製造することができる。
また、磁石作製部が、乾燥部で乾燥処理されたスラッジと結合材とのコンパウンドを作製するコンパウンド作製部と、コンパウンドを所定形状に成形する成形部と、を備えることによりボンド磁石を製造することができる。
The present invention provides the following magnet manufacturing system capable of implementing the above-described method for reusing sintered magnet sludge. The magnet manufacturing system includes a processing unit that grinds a rare earth sintered magnet into a predetermined size and / or shape, a separation unit that separates sludge discharged from the processing unit from a grinding liquid, and sludge separated in the separation unit. And a magnet production unit for producing a magnet using the sludge dried in the drying unit.
In this magnet manufacturing system, as a magnet production unit, a sludge dried in the drying unit is molded into a predetermined shape in a magnetic field, and a molded body obtained in the magnetic field molding unit is sintered to sinter A sintered magnet can be manufactured.
In addition, the magnet production unit includes a compound production unit that produces a compound of the sludge dried in the drying unit and a binder, and a molding unit that molds the compound into a predetermined shape, thereby manufacturing a bonded magnet. Can do.
以上説明したように、本発明によれば、研削により生成されるスラッジを磁石製造用原料として用いるため、スラッジを有効に再利用できるとともに、低コストで磁石を製造することができる。 As described above, according to the present invention, since sludge generated by grinding is used as a raw material for magnet production, the sludge can be effectively reused and a magnet can be produced at low cost.
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の焼結磁石スラッジの再利用方法は、はじめに、焼結磁石材料を研削加工して排出された研削液及びスラッジの混合物からスラッジを分離する。通常、焼結磁石の加工時に生成したスラッジは研削液と共に回収タンクに排出される。貯蔵タンクに排出された混合物を、例えばろ過することにより、スラッジと研削液に分離する。スラッジと研削液の分離は、回収タンクに混合物が所定量貯留した後にまとめて行うことができるし、連続的に分離することもできる。分離はろ過に限らず、遠心分離等の公知の固液分離手段を広く適用することができる。
Embodiments of the present invention will be described below.
The method for reusing sintered magnet sludge according to the present invention first separates sludge from a mixture of grinding fluid and sludge discharged by grinding the sintered magnet material. Usually, sludge generated during processing of the sintered magnet is discharged together with the grinding liquid into a recovery tank. The mixture discharged to the storage tank is separated into sludge and grinding liquid, for example, by filtration. Separation of the sludge and the grinding fluid can be performed collectively after a predetermined amount of the mixture is stored in the recovery tank, or can be continuously separated. Separation is not limited to filtration, and known solid-liquid separation means such as centrifugation can be widely applied.
本発明が対象とする焼結磁石は特に限定されず、R−TM−B系焼結磁石(Rは希土類元素の1種又は2種以上、TMはFe、又はFe及びCo)、R−Co系焼結磁石に適用することができる。
本発明において、RはYを含む概念を有しており、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu及びYの1種又は2種以上から選択される。さらに、保磁力を改善するために、Al、Cr、Mn、Mg、Si、Cu、C、Nb、Sn、W、V、Zr、Ti、Mo、Bi、Ag及びGaなどの元素を1種又は2種以上を含有することもできる。
また、R−Co系焼結磁石は、Rと、Fe、Ni、Mn及びCrから選ばれる1種以上の元素と、Coとを含有する。この場合、好ましくはさらにCuまたは、Nb、Zr、Ta、Hf、Ti及びVから選ばれる1種以上の元素を含有し、特に好ましくはCuと、Nb、Zr、Ta、Hf、Ti及びVから選ばれる1種以上の元素とを含有する。これらのうち特に、SmとCoとの金属間化合物、好ましくはSm2Co17金属間化合物を主相とし、粒界にはSmCo5系を主体とする副相が存在する。
R−TM−B系焼結磁石は磁気特性が高いため、本発明を適用することにより、用途によって十分な磁気特性を有する磁石を得ることができる。なお、ここではR−TM−B系焼結磁石、R−Co系焼結磁石について言及したが、本発明は他の希土類焼結磁石への適用を妨げるものではない。
The sintered magnet targeted by the present invention is not particularly limited. R-TM-B based sintered magnets (R is one or more rare earth elements, TM is Fe, or Fe and Co), R-Co It can be applied to a system sintered magnet.
In the present invention, R has a concept including Y, and one or more of La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Lu and Y Selected from. Further, in order to improve the coercive force, one or more elements such as Al, Cr, Mn, Mg, Si, Cu, C, Nb, Sn, W, V, Zr, Ti, Mo, Bi, Ag and Ga are used. Two or more kinds may be contained.
The R—Co based sintered magnet contains R, one or more elements selected from Fe, Ni, Mn, and Cr, and Co. In this case, it preferably further contains one or more elements selected from Cu or Nb, Zr, Ta, Hf, Ti and V, and particularly preferably from Cu and Nb, Zr, Ta, Hf, Ti and V. Containing one or more selected elements. Among these, in particular, an intermetallic compound of Sm and Co, preferably an Sm 2 Co 17 intermetallic compound, is the main phase, and a subphase mainly composed of SmCo 5 is present at the grain boundary.
Since the R-TM-B sintered magnet has high magnetic properties, a magnet having sufficient magnetic properties can be obtained depending on the application by applying the present invention. In addition, although R-TM-B system sintered magnet and R-Co system sintered magnet were mentioned here, this invention does not prevent application to other rare earth sintered magnets.
本発明においては、公知の研削液を広く用いることができる。研削液としての冷却能が最も優れる水のみを研削液として用いることもできるし、添加剤を含む水性の液を研削液として用いることもできる。スラッジの再利用を考慮すると、スラッジの汚染を抑えることのできる水のみを研削液として用いることが望ましい。また、本発明は、平面研削、両刃研削、バーティカル研削、センタレス研削などの公知の研削方法のいずれにも適用することができる。 In the present invention, known grinding fluids can be widely used. Only the water having the best cooling ability as the grinding liquid can be used as the grinding liquid, or an aqueous liquid containing an additive can also be used as the grinding liquid. In consideration of sludge reuse, it is desirable to use only water that can suppress sludge contamination as the grinding fluid. The present invention can be applied to any known grinding method such as surface grinding, double-edged grinding, vertical grinding, centerless grinding, and the like.
研削液から分離されたスラッジは未だ濡れている。したがって、そのまま放置するのではなく、乾燥処理する。乾燥処理することにより研削液に由来する酸素量の増加、炭素量の増加を防止することができる。本発明では、スラッジ生成から、換言するとスラッジが研削液に浸漬されてから24時間以内に乾燥処理することを推奨する。24時間を経過するとスラッジの磁気特性の劣化が顕著となるからである。乾燥の手法は問わないが、大気等の酸化雰囲気中で乾燥することは避けるべきである。酸素量の増加を招くからである。したがって、非酸化性雰囲気、例えばArガス気流中、あるいは真空中で乾燥処理することが望ましい。
乾燥処理は、100℃以下の温度で行うことが望ましい。あまり高温で乾燥処理を行うと、磁気特性の低下を招くおそれがあるからである。したがって、乾燥温度はこれらの事項を考慮して選択すればよい。本発明者らの検討によると、常温であれば10時間程度保持すれば十分な乾燥状態が得られ、また120℃であれば2時間程度保持すれば十分な乾燥状態が得られる。
The sludge separated from the grinding fluid is still wet. Therefore, it is not left as it is, but is dried. By carrying out the drying treatment, it is possible to prevent an increase in the amount of oxygen and carbon from the grinding fluid. In the present invention, from the generation of sludge, in other words, it is recommended to dry the sludge within 24 hours after the sludge is immersed in the grinding fluid. This is because the deterioration of the magnetic properties of the sludge becomes significant after 24 hours. Any drying method is acceptable, but drying in an oxidizing atmosphere such as air should be avoided. This is because the amount of oxygen is increased. Therefore, it is desirable to perform the drying process in a non-oxidizing atmosphere, for example, in an Ar gas stream or in a vacuum.
The drying process is desirably performed at a temperature of 100 ° C. or lower. This is because if the drying process is performed at an excessively high temperature, the magnetic characteristics may be deteriorated. Therefore, the drying temperature may be selected in consideration of these matters. According to the study by the present inventors, a sufficient dry state can be obtained by holding for about 10 hours at room temperature, and a sufficient dry state can be obtained by holding for about 2 hours at 120 ° C.
R−TM−B系焼結磁石から生成したスラッジは、生成から24時間以内に乾燥することにより残留磁化(σr)が70emu/g以上、保磁力(Hcj)が1170Oe以上という特性を備えている。乾燥されたスラッジは、このような特性を備えているので、磁石製造用原料として用いることができる。スラッジ生成から乾燥までの時間を短くすれば、75emu/g以上の残留磁化(σr)、1200Oe以上の保磁力(Hcj)を有するスラッジを得ることができる。 The sludge generated from the R-TM-B sintered magnet has the characteristics that the residual magnetization (σr) is 70 emu / g or more and the coercive force (Hcj) is 1170 Oe or more by drying within 24 hours from the generation. . Since the dried sludge has such characteristics, it can be used as a raw material for producing magnets. If the time from sludge generation to drying is shortened, a sludge having a remanent magnetization (σr) of 75 emu / g or more and a coercive force (Hcj) of 1200 Oe or more can be obtained.
以上のように乾燥されたスラッジは、所定の磁気特性を備えているために新たな磁石製造用原料として用いることができる。本発明は、乾燥されたスラッジを用いて焼結磁石を製造することができる。また、乾燥されたスラッジを用いてボンド磁石を製造することができる。 The sludge dried as described above can be used as a new raw material for producing a magnet because it has predetermined magnetic characteristics. The present invention can produce a sintered magnet using the dried sludge. Moreover, a bonded magnet can be manufactured using the dried sludge.
焼結磁石を製造する場合には、スラッジを磁場中成形して成形体を作製し、次いでこの成形体を焼結する。また、焼結後に、時効熱処理等の熱処理を行うこともできる。つまり、焼結磁石を製造する通常の工程を適用することができる。ただし、スラッジは、研削条件にもよるが、4〜5μm程度の平均粒径を有する磁石粒子であるため、原料合金の作製、粉砕等の工程を省略することができる。このように、本発明は非常に低コストで焼結磁石を製造できる利点がある。 When manufacturing a sintered magnet, sludge is shape | molded in a magnetic field, a molded object is produced, and this molded object is then sintered. Further, heat treatment such as aging heat treatment can be performed after sintering. That is, a normal process for manufacturing a sintered magnet can be applied. However, the sludge is a magnet particle having an average particle diameter of about 4 to 5 μm, although it depends on the grinding conditions, and thus the steps such as preparation of the raw material alloy and pulverization can be omitted. Thus, the present invention has an advantage that a sintered magnet can be manufactured at a very low cost.
また、本発明によるスラッジは、ボンド磁石を製造するための磁石粉として用いることもできる。ボンド磁石を製造する場合は、はじめに、スラッジと、スラッジを結合する結合材とからなるコンパウンドを作製する。結合材としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又はゴム(エラストマ)を用いることができる。コンパウンドの成形としては、圧縮成形、射出成形、押出成形、圧延を用いることができる。一般的に、熱硬化性樹脂を用いる場合は、室温下でコンパウンドを圧縮成形する。また、熱可塑性樹脂を用いる場合は、加熱下で射出又は押し出し成形する例が多い。
また、成形する際に磁場を印加しても良いし、しなくても良い。磁場を印加した場合は異方性ボンド磁石が得られ、磁場を印加しない場合は等方性ボンド磁石が得られる。
The sludge according to the present invention can also be used as magnet powder for producing a bonded magnet. When manufacturing a bonded magnet, first, a compound comprising sludge and a binding material for binding the sludge is prepared. As the binder, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or rubber (elastomer) can be used. As the molding of the compound, compression molding, injection molding, extrusion molding or rolling can be used. In general, when a thermosetting resin is used, the compound is compression molded at room temperature. In addition, when a thermoplastic resin is used, there are many examples of injection or extrusion molding under heating.
Further, a magnetic field may or may not be applied when molding. An anisotropic bonded magnet is obtained when a magnetic field is applied, and an isotropic bonded magnet is obtained when no magnetic field is applied.
乾燥されたスラッジは、そのまま新たな磁石製造に用いることができる。乾燥されたとはいえ、研削液に浸漬されていたため表面に汚染物質が付着していることも想定される。したがって、洗浄、脱脂を行った後に、スラッジを新たな磁石製造に用いることもできる。また、通常、スラッジは新たな磁石製造にとって好ましい粒径を有しているが、そうでない場合には、必要な粒径を得るために粉砕等の粒度調整を行うことができる。 The dried sludge can be used for new magnet production as it is. Although it was dried, it is also assumed that contaminants are attached to the surface because it was immersed in the grinding fluid. Therefore, sludge can also be used for new magnet manufacture after washing and degreasing. Also, sludge usually has a preferred particle size for new magnet production, but if not, particle size adjustments such as grinding can be made to obtain the required particle size.
次に、本発明の焼結磁石スラッジの再利用方法を実施する好適なシステムについて図面を参照しつつ説明する。
図1は磁石製造システムの構成を示すブロック図である。この磁石製造システム10は、ストリップ・キャスト、その他の鋳造方法で得られた新たな原料合金を用いて焼結磁石を製造することができる。さらにこの磁石製造システム10は、新たな原料合金を用いて焼結磁石(第1の磁石)を製造する過程の加工、特に研削加工で生成するスラッジを原料粉末として焼結磁石(第2の磁石)を製造することができる。
Next, a preferred system for carrying out the method for reusing sintered magnet sludge according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a magnet manufacturing system. The
磁石製造システム10は、粉砕部1を備えている。この粉砕部1は、上記原料合金を所定の粒径まで粉砕する部分である。粉砕部1における粉砕は、粗粉砕と微粉砕の2段階に分けることができる。粗粉砕は、水素化粉砕又は粗粉砕機により行うことができる。水素化粉砕は、原料合金を常温下で水素含有雰囲気に曝して水素吸蔵させる。水素吸蔵が終了した後に、水素吸蔵が行われた原料合金を加熱保持する脱水素処理が施される。この処理は、永久磁石として不純物となる水素を減少させることを目的として行われる。
粗粉砕はまた、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等の粉砕機を用い、不活性ガス雰囲気中にて行なうこともできる。
粗粉砕後、微粉砕に移る。微粉砕では、通常、気流式粉砕機を用いて平均粒径1〜10μm程度まで処理される。なお、成形時の潤滑及び配向性の向上を目的とした脂肪酸又は脂肪酸の誘導体、例えばステアリン酸系やオレイン酸系であるステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド等を微粉砕時に添加することができる。
The
The coarse pulverization can also be performed in an inert gas atmosphere using a pulverizer such as a stamp mill, a jaw crusher, or a brown mill.
After coarse pulverization, move to fine pulverization. In the fine pulverization, the average particle size is usually processed to about 1 to 10 μm using an airflow pulverizer. When finely grinding a fatty acid or a derivative of a fatty acid for the purpose of improving lubrication and orientation during molding, for example, stearic acid-based or oleic acid-based zinc stearate, calcium stearate, stearic acid amide, oleic acid amide, etc. Can be added.
磁石製造システム10は、磁場中成形部2を備えている。磁場中成形部2は、粉砕部1で得られた微粉末を所定の磁場を印加しつつ、所定形状に成形する。磁場中成形における成形圧力は0.5〜5ton/cm2の範囲とすればよい。成形圧力は成形開始から終了まで一定であってもよく、漸増または漸減してもよく、不規則変化してもよい。成形圧力が低いほど配向性は良好となるが、成形圧力が低すぎると成形体の強度が不足してハンドリングに問題が生じるので、この点を考慮して上記範囲から成形圧力を選択する。磁場中成形で得られる成形体の最終的な相対密度は、通常、50〜60%である。また、印加する磁場の強度は、5〜30kOeの範囲から適宜選択すればよい。印加する磁場は静磁場に限らずパルス磁場とすることもできる。その場合、1T(絶対値)以上の磁場を10μs〜0.5s印加することが好ましい。
磁場中成形は、加圧方向と磁場印加方向とがほぼ直交するいわゆる横磁場成形法、加圧方向と磁場印加方向とがほぼ一致するいわゆる縦磁場成形法の両者を用いることができる。
The
For forming in the magnetic field, both a so-called transverse magnetic field forming method in which the pressurizing direction and the magnetic field applying direction are substantially orthogonal, and a so-called vertical magnetic field forming method in which the pressurizing direction and the magnetic field applying direction substantially coincide can be used.
磁場中成形により得られた成形体は、焼結部3において真空又は非酸化性ガス雰囲気中で焼結される。焼結条件は、組成、粉砕方法、平均粒径と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、900〜1200℃で1〜10時間程度焼結すればよい。
The molded body obtained by molding in a magnetic field is sintered in a vacuum or a non-oxidizing gas atmosphere in the
焼結により得られた焼結体は、次いで、熱処理部4において熱処理が施される。この熱処理により、希土類焼結磁石の保磁力を向上することができる。この熱処理としては、350℃以上焼結温度未満の温度で所定時間保持する。R−TM−B系焼結磁石の場合、この熱処理を2段に分けて行うことが有効である。
The sintered body obtained by the sintering is then subjected to heat treatment in the
熱処理が施された焼結体(焼結磁石)は、所定形状、寸法にするために加工部5において種々の加工が施される。加工が施された焼結体は製品をなすか、または耐食性付与のための表面処理を施した後に製品をなす。ここで、加工は切断、研削、ラッピング、面取り等多様なものを含むが、本発明は研削により生成されるスラッジを再利用することを目的としている。
磁石製造システム10は、研削によって生成したスラッジを研削液と分離する分離部6を備えている。本発明において、分離部6における研削液とスラッジに分離する具体的な手段は問われない。例えば、スラッジと研削液の混合物を回収タンクに所定時間貯留した後に、ろ過手段にこの混合物を通すことにより研削液とスラッジに分離することができる。また、生成されたスラッジを連続的にろ過手段に通すことにより分離してもよい。
分離部6において研削液とスラッジに分離する手段は、ろ紙等のろ過手段、遠心分離機等の公知の手段を用いることができる。その他、磁力により研削液とスラッジに分離する手段であってもかなわない。なお、分離部6においてスラッジは研削液と分離されるが、通常、乾燥するまでにいたらない。そこで、スラッジは乾燥部7において乾燥される。
The sintered body (sintered magnet) subjected to the heat treatment is subjected to various processing in the
The
As the means for separating the grinding liquid and the sludge in the
磁石製造システム10は、乾燥部7を備えている。乾燥部7は分離部6において研削液と分離されたスラッジを乾燥する。乾燥部7における乾燥の環境は問わない。ただし、酸素を多く含む環境下ではスラッジの酸化を助長するおそれがあるため、真空又は非酸化性雰囲気を実現できるエリアを備える設備で乾燥することが好ましい。また、乾燥の温度は前述した通りであり、乾燥部7は加熱手段を備えることもできる。
The
磁石製造システム10は、乾燥されたスラッジを一時的に保管する保管部8を備えている。保管部8は、磁場中成形部2で成形するに足りる量のスラッジが蓄積されるまでスラッジを保管する。保管部8としては、外気との接触を避けることのできる容器その他を用いることができる。所定量のスラッジが蓄積されたならば、磁場中成形部2において、磁石粉であるスラッジを磁場中成形する。磁場中成形で得られた成形体は、焼結部3にて焼結に供する。なお、本発明において、図2に示す磁石製造システム20のように、保管部8を設けることなく、乾燥部7から磁場中成形部2にスラッジを直接供給することもできる。
The
磁石製造システム10において、加工部5〜保管部8までの一連の処理をバッチ的に行うことができるが、連続的に行うこともできる。例えば、加工部5と分離部6との間にスラッジを連続的に搬送する搬送路を設けることにより、分離部6において研削液からスラッジを連続的に分離する。さらに、分離部6と乾燥部7との間にスラッジを搬送する搬送路を設けることにより、乾燥部7にスラッジを連続的に供給する。乾燥部7は供給されたスラッジを乾燥処理するが、乾燥処理は供給された順に終了することができる。したがって、乾燥部7と保管部8との間にスラッジを連続的に搬送する搬送路を設けることにより、乾燥されたスラッジを連続的に保管部8に供給することができる。以上により、スラッジを用いて効率よく焼結磁石を得ることができる。
In the
以上説明した磁石製造システム10、20は、磁場中成形部2、焼結部3、熱処理部4及び加工部5を、新たな原料合金を用いて行う焼結磁石の製造と、スラッジを用いて行う焼結磁石の製造の共用としている。しかし、図3に示す磁石製造システム30のように、スラッジを用いて行う焼結磁石の製造専用に磁場中成形部21、焼結部31、熱処理部41及び加工部51を別途設けることもできる。
また、磁石製造システム10、20及び30は、スラッジを焼結磁石用の原料に用いるものであるが、図4に示す磁石製造システム40のように、スラッジと結合材としての樹脂とのコンパウンドを作製するコンパウンド作製部91、コンパウンド作製部91にて作製されたコンパウンドを例えば射出成形することによりボンド磁石を製造する射出成形部92を設けることもできる。
The
The
31wt%Nd−0.2wt%Al−0.5wt%Co−0.07wt%Cu−1.0wt%B−残部Feからなる合金をストリップ・キャスト法により作製した。得られたストリップ・キャスト合金に室温で水素を吸蔵させた後に、500℃の温度下で脱水素する水素吸蔵・脱水素処理を行った。
その後、スタンプミルによる粗粉砕、ジェットミルにより微粉砕を行って平均粒径4.0μmの粒径の微粉末を得た。なお、ジェットミルによる微粉砕を行う際に、オレイン酸アミドを0.1wt%添加した。
An alloy composed of 31 wt% Nd-0.2 wt% Al-0.5 wt% Co-0.07 wt% Cu-1.0 wt% B-balance Fe was produced by a strip cast method. The obtained strip-cast alloy was occluded with hydrogen at room temperature and then subjected to hydrogen occlusion / dehydrogenation treatment for dehydrogenation at a temperature of 500 ° C.
Thereafter, coarse pulverization by a stamp mill and fine pulverization by a jet mill were performed to obtain a fine powder having an average particle diameter of 4.0 μm. When finely pulverizing with a jet mill, 0.1 wt% of oleic acid amide was added.
次いでこの微粉末を、15kOeの磁場を印加しつつ1.5t/cm2の圧力で磁場中成形した。得られた成形体を1050℃で4時間保持することにより焼結した。次いで、得られた焼結体に800℃×1時間と530℃×2.5時間(ともにAr雰囲気中)の2段時効処理を施した。
以上のようにして得られたNd−Fe−B系焼結磁石の磁気特性は、残留磁束密度(Br)が13.5kG、保磁力(Hcj)が16.5kOeであった。
Next, this fine powder was molded in a magnetic field at a pressure of 1.5 t / cm 2 while applying a magnetic field of 15 kOe. The obtained molded body was sintered by holding at 1050 ° C. for 4 hours. Next, the obtained sintered body was subjected to a two-stage aging treatment of 800 ° C. × 1 hour and 530 ° C. × 2.5 hours (both in an Ar atmosphere).
As for the magnetic properties of the Nd—Fe—B sintered magnet obtained as described above, the residual magnetic flux density (Br) was 13.5 kG, and the coercive force (Hcj) was 16.5 kOe.
以上のNd−Fe−B系焼結磁石を所望の寸法にするためにバーティカル研削機を用いて加工を施した。研削液には防錆剤としてのトリエタノールアミン溶液を加えた水を使用した。
所望の寸法まで約2時間の加工を行い、加工の際に生じたスラッジを回収タンクに収容した。スラッジを研削液に浸漬状態で回収タンクにて保管し、加工終了から所定時間が経過した後に研削液と一緒に回収タンクから取り出した。取り出したスラッジをろ紙を用いてろ過することにより、研削液とスラッジとを分離した。さらに、スラッジを金属製バットに移し真空恒温槽にて120℃で2時間真空引きし、残った水分を蒸発させる乾燥処理を施した。
In order to make the above Nd—Fe—B based sintered magnet into a desired size, it was processed using a vertical grinding machine. The grinding liquid used was water added with a triethanolamine solution as a rust inhibitor.
Processing to a desired size was performed for about 2 hours, and sludge generated during the processing was stored in a collection tank. Sludge was immersed in the grinding fluid and stored in the collection tank, and after a predetermined time had elapsed from the end of processing, it was taken out from the collection tank together with the grinding fluid. The taken-out sludge was filtered using a filter paper to separate the grinding fluid and the sludge. Furthermore, the sludge was transferred to a metal bat and vacuumed at 120 ° C. for 2 hours in a vacuum thermostatic chamber, and a drying process was performed to evaporate the remaining water.
乾燥処理されたスラッジをVSM(振動試料型磁力計、印加磁界1.9T)にて測定し、磁気特性を評価した。また、スラッジの酸素量、炭素量を測定した。その結果を表1に示す。 The dried sludge was measured with a VSM (vibrating sample magnetometer, applied magnetic field 1.9T), and the magnetic properties were evaluated. Moreover, the oxygen amount and carbon amount of sludge were measured. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、研削終了から48時間で乾燥処理したスラッジは、磁気特性の低下の小さい磁性粉として使用可能である。研削終了から24時間で乾燥処理したスラッジは、研削直後と比べて磁気特性の低下がほとんど見られないことがわかる。 As shown in Table 1, sludge dried for 48 hours from the end of grinding can be used as magnetic powder with a small decrease in magnetic properties. It can be seen that sludge dried for 24 hours from the end of grinding shows almost no decrease in magnetic properties as compared to immediately after grinding.
1…粉砕部、2,21…磁場中成形部、3,31…焼結部、4,41…熱処理部、5,51…加工部、6…分離部、7…乾燥部、8…保管部、91…コンパウンド作製部、92…射出成形部、10,20,30,40…磁石製造システム
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記研削液から分離された前記スラッジを所定時間以内に乾燥処理するステップと、を備え、
乾燥処理された前記スラッジを磁石製造用原料として用いることを特徴とする焼結磁石スラッジの再利用方法。 Separating the sludge generated by grinding the sintered magnet material from the grinding fluid;
Drying the sludge separated from the grinding fluid within a predetermined time, and
A method for reusing sintered magnet sludge, characterized in that the dried sludge is used as a raw material for magnet production.
前記成形体を焼結して焼結磁石を得るステップと、を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の焼結磁石スラッジの再利用方法。 Molding the sludge that has been dried into a predetermined shape, and applying a magnetic field to produce a molded body;
The method for reusing sintered magnet sludge according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of obtaining a sintered magnet by sintering the compact.
前記コンパウンドを所定形状に成形するステップと、を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の焼結磁石スラッジの再利用方法。 Mixing the dried sludge and binder to obtain a compound;
The method for reusing sintered magnet sludge according to any one of claims 1 to 3, further comprising: forming the compound into a predetermined shape.
前記加工部から排出される研削液及びスラッジを研削液とスラッジに分離する分離部と、
前記分離部において分離された前記スラッジを乾燥処理する乾燥部と、
前記乾燥部で乾燥処理された前記スラッジを用いて磁石を作製する磁石作製部と、
を備えることを特徴とする磁石製造システム。 A processing portion for grinding a rare earth sintered magnet to a predetermined size and / or shape;
A separation unit for separating the grinding fluid and sludge discharged from the processing unit into the grinding fluid and sludge;
A drying unit for drying the sludge separated in the separation unit;
A magnet production unit for producing a magnet using the sludge dried in the drying unit;
A magnet manufacturing system comprising:
前記乾燥部で乾燥処理された前記スラッジを磁場中で所定形状に成形する磁場中成形部と、
前記磁場中成形部で得られた成形体を焼結する焼結部と、を備えることを特徴とする請求項6に記載の磁石製造システム。 The magnet production part is
A magnetic field molding part for molding the sludge dried in the drying part into a predetermined shape in a magnetic field;
The magnet manufacturing system according to claim 6, further comprising: a sintered part that sinters the molded body obtained by the molded part in the magnetic field.
前記乾燥部で乾燥処理された前記スラッジと結合材とのコンパウンドを作製するコンパウンド作製部と、
前記コンパウンドを所定形状に成形する成形部と、を備えることを特徴とする請求項6に記載の磁石製造システム。 The magnet production part is
A compound preparation section for preparing a compound of the sludge and the binder dried in the drying section;
The magnet manufacturing system according to claim 6, further comprising: a molding unit that molds the compound into a predetermined shape.
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