JP2013184238A - めっき被覆希土類磁石のリサイクル方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
めっき被覆磁石のリサイクルにおいて、ブラスト処理にてめっき剥離を行うと、投射材が磁石表面に残留し、磁石成分とは異なる投射材の構成素材が不純物となる。このような不純物を含んだ磁石を原料として磁石を製造する場合、得られる磁石の特性は低下する場合がある。
【解決手段】
金属製のめっきで被覆された磁石のリサイクル方法であって、めっきで被覆された磁石を、磁石に含まれる元素を主成分とする投射材をめっき被覆磁石に衝突させるブラスト処理を行ってめっきと磁石に分離する分離し、分離された磁石とめっきとをそれぞれ回収する。回収した磁石とめっきは、磁石の再製造工程に投入する。これによって、不純物の混入を抑えてめっきを剥離して、磁石を回収し、磁石製造で不純物の少ない磁石を製造することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、めっき被覆希土類磁石のリサイクル方法に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２００１−４０４２５号公報（特許文献１）がある。この公報には、「部品表面にショットピーニングあるいは、それとともにボールミル等を組合せることによりメッキ被覆膜を浮かせて剥離する。被膜分離除去後の基材は、再メッキあるいは再溶解に使用できる。」と記載されている。また、特開平１１−３４７９４１号公報（特許文献２）がある。この公報には、「タンブリングブラスト機またはエプロンブラスト機を用いて、表面処理されたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石をブラスト機内のドラム部内に挿入し、該ドラム部を回転させながらスチールショットを噴射することによって、特殊な溶剤などを使用することなく、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面処理被膜を完全に剥離することが可能である。」と記載されている（Ｒには例えばＮｄ、Ｐｒなどが該当する）。

特開２００１−４０４２５号公報 特開平１１−３４７９４１号公報

特許文献１には、磁石のめっき被覆膜の剥離方法が記載されている。しかし、特許文献１の剥離方法では大気中の酸素と磁石の反応を防ぐことができないため、酸化を防ぐことができない。また、スチールショットが磁石と接触する際に発火する危険がある。特許文献２には、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面処理被膜剥離方法が記載されている。しかし、特許文献２の剥離方法では、投射材が磁石表面に残留し、磁石成分とは異なる投射材の構成素材が不純物となる。このような不純物を含んだ磁石を原料として磁石を製造する場合、得られる磁石の特性は低下する場合がある。

そこで、本発明は、使用済みのめっき被覆希土類磁石について、酸化、不純物混入を抑えてめっきを剥離して、磁石製造に再利用することが可能となる希土類磁石のリサイクル方法を提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、金属製のめっきで被覆された磁石のリサイクル方法であって、めっきで被覆された磁石を、磁石に含まれる元素を主成分とする投射材をめっき被覆磁石に衝突させるブラスト処理を行ってめっきと磁石に分離する分離し、分離された磁石とめっきとをそれぞれ回収する。

本発明によれば、めっき被覆磁石について、不純物の混入を抑えてめっきを剥離して、磁石製造に再利用することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例にかかる使用済みめっき被覆希土類磁石を用いた磁石製造及びリサイクルの流れを説明する図の例である。 本発明の実施例にかかる使用済みめっき被覆希土類磁石のめっき剥離処理を説明するフローチャートの例である。 本発明の実施例にかかる磁石に投射材を投射するブラスト装置の例である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

本実施例では、めっき被覆希土類磁石のリサイクル方法の例を説明する。希土類磁石とは、希土類元素を用いて作られる永久磁石のことであり、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、プラセオジム磁石などが実用化されている。

図１は、使用済みめっき被覆希土類磁石を用いた希土類磁石製造の流れを説明する図の例である。

まず、希土類金属製造工程１０では、希土類金属を製造する。該工程では、希土類鉱石などを原料として、一般に溶媒抽出法と呼ばれる方法を用いて不純物となる他の元素を分離することで、純度の高い希土類金属を製造する。

次に、磁石原料製造工程１１において、前の工程で製造した希土類金属に、鉄などの他の原料を加えて混ぜ、磁石原料を製造する。この磁石原料は、磁石と同じ組成の材料の塊となる。

次に、磁石加工工程１２において、磁石原料製造工程１１にて得られた磁石原料を加工して所望の形状の磁石を製造する。ここでいう加工とは、切断、切削などであり、この時、磁石粉末の加工屑が発生する。所望の形状となった磁石は、酸化防止のためのニッケルなどのめっき膜に封止され、製品となる。ここまでが希土類磁石の製造工程となる。

その後、磁石は、モータやHDDといった製品に組み込まれて使用される（製品使用１３）。製品がその使用期限を迎えると、製品は収集、解体され、磁石は磁石単体になって収集される（収集・解体１４）。

そして、めっき剥離処理１５において、めっきを剥離される。このめっき剥離処理１５は、ブラスト処理により行われる。ブラスト処理により、磁石は、めっきと、めっきから剥離した磁石と、投射材・磁石粉に分離される。

本実施例では、投射材は磁石製造工程１２で発生した磁石の加工くずを用いている。加工くずは、粉末状になっている。

めっきは回収され、溶融することにより、新しい磁石のめっきの材料として再利用される。めっきから剥離した磁石は、比較的大きな塊として存在しており、粒径が大きいため体積あたりの表面積が小さく、酸化や不純物が少ない。そのため、この磁石は、磁石原料製造工程１１に投入され、磁石製造に再利用される。

また、磁石粉とは、めっき剥離工程１５のブラスト処理にてめっきから分離した磁石のうち、ブラスト処理により磁石表面が削れたり磁石が割れたりした際に生じる磁石の粉末である。そのため、粒径が小さくなっており、体積あたりの表面積が大きいため、酸化しやすかったり、不純物が混じりやすかったりする。これらの投射材や磁石粉は、酸化や不純物の含有量が比較的大きいため、希土類金属製造工程１０に投入される。

なお、本実施例では、めっき剥離磁石は磁石原料製造工程に、投射材・磁石粉は希土類金属製造工程に投入しているが、これに限らず、不純物等の含有量や製造する磁石の純度などに応じて、任意に投入する工程を磁石原料製造工程と希土類金属製造工程から選択することができる。

めっき剥離工程１５で剥離しためっきは、回収され、再利用される（めっき再利用工程１６）。めっきの材料は、主にニッケルである。めっきは溶融して、新しく生産した磁石のめっきとして使用してもよいし、他の用途に用いてもよい。

次に、めっき剥離工程について、図２のフローチャートを用いて説明する。

まず、解体された装置から取り出された使用済み磁石を収集する（Ｓ１）。具体的には、図１に示す収集、解体１４の工程において、使用済み製品を構成する部品を解体することで得られるめっき被覆希土類磁石を収集する。例えば、パソコンのリサイクル工場において、パソコンを構成するハードディスクドライブを解体することで得られるめっき被覆希土類磁石を各工場から収集する。

次に、投射材である磁石粉を用意する（Ｓ２）。具体的には、図１に示す磁石製造工程１２で発生する加工屑を次のステップで行うめっき剥離処理の投射材として用意する。例えば、希土類磁石の製造工程である成形、加工工程において発生する粉末加工屑をめっき剥離処理の投射材として用意する。

次に、不活性ガス下でブラスト処理を行う（Ｓ３）。めっき剥離処理工程１５で行うブラスト処理について詳述する。ブラスト処理とは、投射材と呼ばれる粒体を対象物（ワーク）に衝突させ、ワークの加工等を行う手法であり、ショットブラストやショットピーニングといったものが含まれる。本実施例では、加工としてめっきの剥離を行う。

本実施例では、具体的には、図３に示すようなブラスト装置を用いてめっき剥離を行う。これは、一般に部品の研磨などに用いられるブラスト装置の一例である。装置の構造を説明すると、加工対象である磁石を載せるバレル部２２と、磁石に投射材を投射するための投射ノズル２３と、これらを内包し、内部を不活性ガスに保つチャンバー２１と、投射後の破片を受けとめるめっき篩２４、投射材篩２５、磁石粉篩２６とを備える。

ブラスト処理の工程について説明する。まず、バレル部２２に対象物となるめっき被覆希土類磁石をセットする。このバレル部は、図３に示すように軸を中心に回転する。次に、投射ノズル２３から投射材を回転するバレル部２２内の磁石に投射する。投射材が被覆磁石に衝突することによって、被覆磁石は解体され、めっき、磁石、磁石粉などに分かれる。バレル部２２には空孔があり、剥離しためっき、投射材、発生する磁石粉がバレル下部に移動し、バレル上に残る磁石と選別される。

ブラスト処理時には、チャンバー２１内を窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気にする。投射材と磁石との衝突により、火花が発生しうるが、不活性ガス雰囲気下で行うことにより、印火することを防ぐことができる。また、めっきは、酸化しやすい希土類磁石の酸化を防止するために設けられるものであるが、ブラスト処理によりめっきがはがれ希土類磁石が露出しても、磁石の酸化を抑えることができる。

Ｓ３で得られためっき剥離磁石は、酸化をさせないように注意しながらブラスト装置から取り出され、磁石原料製造工程に投入される（Ｓ４）。具体的には、Ｓ３でめっきを剥離して得られる磁石を集めて、図１に示す磁石原料製造工程１１に投入し、磁石原料製造に再利用する。例えば、希土類磁石粉末屑を投射することでめっきを剥離した希土類磁石を磁石原料製造工程に投入し、希土類磁石製造に再利用する。不純物が付着していたり酸化が起こっている磁石を原料とすると、不純物や酸化が製造する磁石の特性に悪影響を及ぼし製造する磁石の特性が低下する可能性がある。しかし窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下で希土類磁石粉末を投射しめっきを剥離した磁石には不純物が付着しておらず、また、酸化も起こっていないため、磁石製造に利用しても製造する磁石の特性は低下しない。

一方、Ｓ３で得られる磁石粉末、めっき、投射材の混合物については選別を行う（Ｓ５）。

具体的には、Ｓ３のめっき剥離処理によって発生する磁石粉末、めっきと投射材の混合物を篩によってそれぞれを分離する。

図３に示すブラスト装置において、バレル部２２の空孔を通って下部に移動しためっき、投射材、磁石粉は、めっき篩２４上に落ち、めっき篩２４によって選別される。篩上にめっきが残り、投射材、磁石粉が篩を通って下部の投射材篩２５上に移動する。投射材篩２５は、めっき篩２４よりも、目が細かい篩である。投射材、磁石粉は投射材篩２５によって選別され、篩上に投射材が残り、磁石粉は下部の磁石粉受皿２６に移動する。このようにして、被覆磁石は、磁石、めっき、投射材、磁石粉末に分離される。選別には上記した篩によるもの以外にも、例えば風力選別などを用いてもよい。

Ｓ５で餞別されためっきについては、新しく製造される磁石のめっきとして再利用を行う（Ｓ６）。具体的には、Ｓ５で選別、分離しためっきを集めて、めっきを構成する素材の原料として再利用する。例えば、得られるめっきがＮｉめっきの場合、めっきを集めて精錬メーカに引き渡し、精錬メーカの下でＮｉとして、めっきもしくは他の製品に再利用する。

また、Ｓ５で得られる磁石粉末や投射材については、希土類金属製造工程１０に投入する(Ｓ７)。具体的には、Ｓ５で選別、分離した投射材を集めて、図１に示す希土類金属製造工程１０に投入し、希土類金属製造に再利用する。例えば、希土類磁石粉末である投射材を一定量集めた後に、希土類金属製造工程１０に希土類の原料として投入し、希土類金属を製造する。投射材には、選別工程を経ることで酸化や不純物混入が発生する可能性があるため、投射材を磁石原料製造工程１１に投入することが困難となる。このため、投射材は、希土類を酸素や不純物と分離して合金を製造する希土類金属製造工程１０に投入する。

以上で処理を終了する。

本実施例で用いる投射材について説明する。本実施例では、磁石原料を加工した際に発生する加工くずである磁石粉を用いている。通常ブラスト処理に用いられる金属粉を用いた場合、上記説明したような分離処理を行っても、完全に分離できるものではなく、例えば磁石や磁石粉に投射材の材料が混入してしまう。これをリサイクルとして磁石製造に用いると、投射材が不純物になり、磁石の性能を低下させてしまう。投射材として磁石を用いれば、材料が同じなので、混入しても不純物にはならず、磁石の性能低下を防ぐことができる。

ここで、投射材は、磁石でなくても、磁石に混入しても不純物とならないものならば適用可能である。例えば、ネオジム磁石は、主としてネオジム、鉄、ボロンによって構成されているが、投射材として鉄やボロンを用いてもよい。

磁石を用いる場合には、加工対象の磁石と組成が近い磁石を投射材として用いることが好ましい。ネオジム磁石のめっきを分離する場合にはネオジム磁石の粉末を投射材として用い、サマリウムコバルト磁石のめっきを分離する場合には、サマリウムコバルト磁石を投射材として用いるといったように、磁石の種類が同じ（すなわち、用いられる元素（特に希土類）が同じ）ものを用いることが望ましい。すなわち、対象の被覆磁石は、投射材の磁石に含まれる希土類元素を含んでいる。ただし、ネオジム磁石の場合、保磁力のためにジスプロシウムを添加することがあるが、これはネオジム磁石に混入しても性能を低下させるわけではないので、ジスプロシウムのを有する磁石と有しない磁石を、被覆磁石、投射材で組み合わせることは可能である。

さらに望ましくは、磁石の元素濃度が近いものを用いることが望ましい。例えばネオジム磁石であれば、ネオジムの濃度が同じまたは近いものが望ましく、保磁力のために添加するジスプロシウムの有無や濃度が近いものが望ましい。

本実施例に示す方法でめっき被覆希土類磁石のリサイクルを行うことで、酸化や、不純物の混入を発生させることなく使用済みのめっき被覆希土類磁石を希土類磁石製造工程に投入することができ、処理によって得られる磁石、めっき、投射材を再利用することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０ 希土類金属製造工程
１１ 磁石原料製造工程
１２ 磁石製造工程
１３ 製品使用
１４ 収集、解体
１５ めっき剥離工程
１６ めっき再利用
２１ チャンバー
２２ バレル部
２３ 投射ノズル
２４ めっき篩
２５ 投射材篩
２６ 磁石粉末受け皿

Claims (12)

1. 金属製のめっきで被覆された磁石のリサイクル方法であって、
   前記めっきで被覆された磁石を、めっきと磁石に分離する分離工程と、
   前記分離された磁石を回収する磁石回収工程と、
   前記分離されためっきを回収するめっき回収工程と、
   を含み、
   前記分離工程では、前記磁石に含まれる元素を主成分とする投射材を、前記めっき被覆磁石に衝突させるブラスト処理を行うことを特徴とする磁石のリサイクル方法。
2. 請求項１において、
   前記磁石回収工程にて、前記投射材は回収されることを特徴とする磁石のリサイクル方法。
3. 請求項１または２において、
   前記投射材は、磁石であることを特徴とする磁石のリサイクル方法。
4. 請求項３において、
   前記めっき被覆された磁石は、前記投射材の磁石を構成する希土類元素を含むことを特徴とする磁石のリサイクル方法。
5. 請求項４において、
   前記投射材及び前記めっき被覆された磁石は、両方ともネオジム磁石であることを特徴とする磁石のリサイクル方法。
6. 請求項５において、
   前記投射材のネオジム磁石と前記めっき被覆されたネオジム磁石は、両方ともジスプロシウムを含有する、または両方ともジスプロシウムを含まないことを特徴とする磁石のリサイクル方法。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記磁石は、希土類磁石であり、
   前記ブラスト処理は、不活性ガス雰囲気下で行うことを特徴とする磁石のリサイクル方法。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記分離回収された磁石を用いて、磁石の原料を製造する磁石原料製造工程と、
   前記製造した磁石原料を、所望の形状に加工するとともに、加工した磁石をめっき被覆する磁石製造工程と、
   を含むことを特徴とする磁石のリサイクル方法。
9. 請求項８において、
   前記分離工程のブラスト処理で用いられる投射材として、前記磁石製造工程の加工により発生する磁石粉末を用いることを特徴とする磁石のリサイクル方法。
10. 請求項８または９において、
    前記めっき回収工程で回収しためっきを、前記磁石製造工程のめっきの材料として用いることを特徴とする磁石のリサイクル方法。
11. 請求項８乃至１０のいずれかにおいて、
    前記磁石製造工程での原料となる希土類金属を製造する希土類金属製造工程を有し、
    前記磁石回収工程では、粒径の大きな磁石と、粒径の小さな磁石とを分離して回収し、
    前記粒径の大きな磁石を前記磁石原料製造工程に用い、前記粒径の小さな磁石を、前記希土類金属製造工程に用いることを特徴とする磁石のリサイクル方法。
12. 請求項１１において、
    前記投射材は、前記粒径の小さな磁石として回収されることを特徴とする磁石のリサイクル方法。

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