JP6076102B2

JP6076102B2 - スクラップ磁石の再生方法

Info

Publication number: JP6076102B2
Application number: JP2013008950A
Authority: JP
Inventors: 建雄梅沢; 真紀村椿
Original assignee: Daido Electronics Co Ltd
Current assignee: Daido Electronics Co Ltd
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-01-22
Also published as: JP2014141693A

Description

本発明はスクラップ磁石の再生方法に関し、特に熱間塑性加工を経て製造される磁石体の、製造工程で生じる磁石スクラップから再生磁石材料を製造するスクラップ磁石の再生方法に関する。

熱間塑性加工によって小型で磁気特性の優れた異方性磁石を得ることができ、特に希土類磁石の製造法として注目されている。この場合、有底状に成形される塑性加工成形体の端部を切断してリング状の磁石としており、希土類金属の高騰化を背景に、切断された端部である磁石スクラップの再生による希土類金属の有効利用が望まれている。

ところで、熱間塑性加工では潤滑剤を使用するため、潤滑剤由来の炭化物が磁石スクラップの表面に焼き付いている。また磁石スクラップの切断面は酸化され易いためこの部分に希土類金属の酸化物が生じる。このような磁石スクラップ中における過剰な炭素や酸素の存在は磁石特性を低下させ、また特に酸化物はメルトスピニング法（ジェットキャスト法）で磁粉を製造する際にレードルノズルの詰りの原因にもなるため、磁石スクラップから再生磁石材料を製造する場合には可及的に炭素や酸素を除去しておく必要がある。

その方法としては従来、特許文献１や特許文献２に示されているように、磁石スクラップに含有される炭素や酸素を酸化カルシウムや炭化カルシウムの形にして水洗除去するものが知られている。

特開昭５６−３８４３８特開昭５８−７３７３１

しかし、上記従来の方法では、酸化カルシウムや炭化カルシウムは発火し易く取り扱いに細心の注意を要するため作業効率が低下するという問題があり、また水洗時に希土類金属が再酸化されるおそれもあった。

本発明はこのような課題を解決するもので、炭素や酸素の含有量を充分に低下させた再生磁石材料を効率良く得ることができるスクラップ磁石の再生方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、熱間塑性加工を経て製造された磁石体の、製造過程で生じた磁石スクラップの表面を機械的研磨するステップと、機械的研磨された磁石スクラップを真空溶解するステップとを具備し、かつ前記機械的研磨は、磁石スクラップと界面活性剤を容器内に装入し回転させて磁石スクラップ同士を衝突させるものである。これはすなわち湿式バレル研磨であり、発火を防止するために湿式で行う必要がある。

本第１発明において、磁石体を構成する希土類金属等の炭化物や酸化物は磁石スクラップの表面に存在しているから、機械的研磨を行うことによって炭化物や酸化物を従来のように発火等の危険を生じることなく効率的に除去することができる。そして続く真空溶解によって磁石スクラップは新たな炭化物や酸化物を生じることなく溶解され、これよりメルトスピンニング法等で再生磁粉を製造することによって希土類金属等の有効利用を図ることができる。

以上のように、本発明のスクラップ磁石の再生方法によれば、炭素や酸素の含有量を充分に低下させた再生磁石材料を効率良く得ることができる。

熱間塑性加工磁石の製造過程を示す概略図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

本実施形態においてはＮｄＦｅＢ系の熱間塑性加工磁石を製造する過程で生じた磁石スクラップに本発明方法を適用してその再生を行った。熱間塑性加工磁石の製造は、ＮｄＦｅＢ系合金インゴットを溶融させた溶湯１(図１（１）)を、冷却されて回転しているロール２上に注いで急冷する公知のメルトスピニング法で薄帯３を得（図１（１））、これを粉砕して微細な原料磁粉とする。この原料磁粉４を室温で冷間プレスし（図１（２））、その後８００℃程度で熱間プレス（図１（３））することにより等方性磁石を得、これをさらに熱間塑性加工することによって有底の異方性磁石体５を成形する（図１（４））。この異方性磁石体５の端部５２を切断して最終製品としてのリング状磁石５１を得る。切断された端部５２が磁石スクラップとなる。

何も処理しない状態での磁石スクラップにおける、炭素濃度、酸素濃度の一例はそれぞれ４２００ｐｐｍ、２００ｐｐｍであった（表１の比較例３）。なお、これら濃度の測定は、磁石スクラップを真空溶解（ＶＩＦ）した後に、炭素濃度は燃焼赤外線吸収法により、酸素濃度は不活性ガス中加熱融解赤外線吸収法により行った。

無処理の磁石スクラップからメルトスピニング法で磁粉を製造して当該磁粉をバージン磁粉に１５質量％混入して熱間塑性加工磁石を製造しても、製造された磁石は所望の磁気特性が得られない。この場合の所望の磁気特性とは、バージン磁粉対比ＶＳＭ（試料振動型磁力計）評価において室温磁束密度（Ｂｒ）値が９８％より大きいことである。また、無処理の磁石スクラップでは、再生磁粉を得るための上記メルトスピニングを行う際にレードルノズルの詰りを生じてしまう。これは酸素が充分に低減されていないため、ノズル内周に希土類金属の酸化物が堆積するからである。発明者の実験によれば、炭素濃度が２０００ｐｐｍを超えると熱間塑性加工で製造された磁石の磁気特性が低下する。この場合、酸素濃度が１００ｐｐｍを超えると、５回以上リサイクルするうちに炭素濃度が次第に増大して上記磁石の磁気特性が低下する。炭素濃度を低下させると真空溶解した際の酸素濃度も低下させることができ、かつ元素の歩留まりも良くなる。したがって、炭素を除去してその濃度を低下させることが重要である。

［実施例］
そこで、上記磁石スクラップ対して本発明方法を適用して、磁石スクラップから機械的研磨と真空溶解によって再生磁石材料を得、当該再生磁石材料からメルトスピニング法で再生磁粉を製造して、これをバージン磁粉に１５質量％混入して上記工程で熱間塑性加工磁石を成形すると、当該磁石は充分な磁気特性を有するものとなる。本発明方法の機械的研磨として、具体的には湿式バレルと乾式サンドブラストを使用した。

（表１の実施例１、実施例２）
湿式バレルは２００Ｌのバレル容器内に磁石スクラップを１００Ｋｇ投入し、これに洗浄液を加える。洗浄液は、アルキベンゼンスルホン酸塩等の界面活性剤５００ｇに、有機カルボン酸誘導体等の金属表面処理剤を２Ｌ、カルボン酸塩等の錆防止剤を２Ｌ、市水を５０Ｌ混合した混合液である。１０ｒｐｍの回転速度で上記容器を回転させて２時間研磨した後、１５分で２回のすすぎを行い、遠心分離機に１０分間かけて水分を除去した。

以上の処理を行った磁石スクラップを真空溶解（ＶＩＦ）して再生磁石材料を得ると、炭素含有量は５３ｐｐｍ（実施例１）ないし９５ｐｐｍ（実施例２）、酸素含有量は７０ｐｐｍ（実施例１）ないし８５ｐｐｍ（実施例２）と充分小さくなる。その結果、当該再生磁石材料からメルトスピニング法で再生磁粉を製造して、これをバージン磁粉に既述の割合で混入して上記工程で熱間塑性加工磁石を成形すると、当該磁石は良好な磁気特性を示すとともに、メルトスピニングを行う際のレードルノズルの詰りも生じない。また、この方法で製造した再生磁粉を５回以上リサイクルしても炭素含有量は増大せず、熱間塑性加工磁石における所望の磁気特性が維持される。

（表１の参考例１、参考例２）
乾式サンドブラストは、１００Ｌの容器に磁石スクラップを入れ、これにセラミックメディアとしてアルミナ研磨粉を加え、１０ｒｐｍの回転速度で１５分間容器を回転させて上記メディアを磁石スクラップに投射した。

以上の処理を行った磁石スクラップを真空溶解（ＶＩＦ）して再生磁石材料を得ると、炭素含有量は７８ｐｐｍ（参考例１）ないし９８ｐｐｍ（参考例２）、酸素含有量は８０ｐｐｍ（参考例１）ないし８７ｐｐｍ（参考例２）と充分小さくなる。その結果、当該再生磁石材料からメルトスピニング法で再生磁粉を製造して、これをバージン磁粉に既述の割合で混入して上記工程で熱間塑性加工磁石を成形すると、当該磁石は良好な磁気特性を示すとともに、メルトスピニングを行う際のレードルノズルの詰りも生じない。また、この方法で製造した再生磁粉を５回以上リサイクルしても炭素含有量は増大せず、熱間塑性加工磁石における所望の磁気特性が維持される。

［比較例］
（表１の比較例１）
上記実施例１，２で説明した湿式バレルで処理した磁石スクラップを真空溶解ではなく大気溶解して再生磁石材料を得たものでは、炭素含有量が２０００ｐｐｍ、酸素含有量が１８０ｐｐｍで、その値は充分小さくはならない。その結果、当該再生磁石材料からメルトスピニング法で再生磁粉を製造して、これをバージン磁粉に既述の割合で混入して上記工程で熱間塑性加工磁石を成形しても、当該磁石は所望の磁気特性が得られない。また、再生磁粉を得るためのメルトスピニング時にレードルノズルの詰りを生じる。

（表１の比較例２）
上記参考例１，２で説明した乾式サンドブラストで処理した磁石スクラップを真空溶解ではなく大気溶解して再生磁石材料を得たものでは、炭素含有量が１３０ｐｐｍ、酸素含有量が１００ｐｐｍと低くなり、当該再生磁石材料からメルトスピニング法で再生磁粉を製造して、これをバージン磁粉に既述の割合で混入して上記工程で熱間塑性加工磁石を成形すると、当該磁石は所望の磁気特性が得らるとともに、再生磁粉を得るためのメルトスピニング時にもレードルノズルの詰りを生じることはない。しかしこの方法で製造した再生磁粉を５回以上リサイクルすると、炭素含有量が次第に増大して熱間塑性加工磁石における所望の磁気特性が得られなくなる。

Claims

熱間塑性加工を経て製造された磁石体の、製造過程で生じた磁石スクラップの表面を機械的研磨するステップと、機械的研磨された磁石スクラップを真空溶解するステップとを具備し、かつ前記機械的研磨は、前記磁石スクラップと界面活性剤を容器内に装入し回転させて前記磁石スクラップ同士を衝突させるものであるスクラップ磁石の再生方法。