TW201517075A - 再生磁鐵以產生具有改善或恢復磁性性能的 nd-fe-b 磁鐵 - Google Patents

再生磁鐵以產生具有改善或恢復磁性性能的 nd-fe-b 磁鐵 Download PDF

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Peter Afiuny
Scott Dunn
Catalina Oana Tudor
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Abstract

用於再生磁性材料的方法、系統及設備，包括編碼在電腦儲存媒體上的電腦程式。其中一個方法包括藉由循環加熱和冷卻來自廢棄磁鐵組件的磁性材料而將該磁性材料消磁，粉碎附著於該磁性材料的黏著劑，分裂該磁性材料的塗層，及使該磁性材料接受以下中之至少一者：a)機械處理或b)化學處理，以去除該塗層並製備無雜質的磁性材料；粉碎消磁的磁性材料以形成粉末；以及將該粉末與a)稀土元素材料R和b)元素添加劑A混合以產生均勻粉末，其中該稀土元素材料R包含以下中之至少一者：a)Nd或b)Pr，並且該元素添加劑A包含以下中之至少一者：Nd、Pr、Dy、Co、Cu及Fe。

Description

磁鐵再生
本揭示係關於從廢棄的磁性材料製造釹-鐵-硼(Nd-Fe-B)燒結磁鐵。
稀土元素永久磁鐵(REPM)的全球市場正與REPM的應用範圍一起成長。REPM表現出高磁性的性能特性，並在許多工業中被用來發展高科技、高效率的應用，該等工業包括電子、能源、交通、航空、國防、醫療設備、以及資通技術。
例如，使用Nd-Fe-B永久磁鐵的應用包括：起動馬達、防鎖制動系統(ABS)、燃料泵、風扇、揚聲器、麥克風、電話鈴、開關、繼電器、硬碟驅動器(HDD)、步進馬達、伺服馬達、磁共振成像(MRI)、風車發電機、機器人、感測器、磁分離器、導引系統、衛星、巡航導彈等等。
Nd-Fe-B型燒結磁鐵具有非常精細調整的元素組成，該組成除了Nd之外包括像是Dy、Tb、Ga、Co、Cu、Al等元素及其它少量的過渡金屬元素添加。一些已知的替代品可能比今日Nd-Fe-B中使用的材料更加「稀有」且昂貴。
一般來說，本說明書中描述的標的物之一種創新態樣可以被體現於方法中，該方法包括的動作為藉由循環加熱和冷卻來自廢棄磁鐵組件的磁性材料而將該磁性材料消磁，粉碎附著於該磁性材料的黏著劑，分裂該磁性材料的塗層，及使該磁性材料接受以下中之至少一者：a)機械處理或b)化學處理，以去除該塗層並製備無雜質的磁性材料；粉碎消磁的磁性材料以形成粉末；以及將該粉末與a)稀土元素材料R和b)元素添加劑A混合以產生均勻粉末，其中該稀土元素材料R包含以下中之至少一者：a)Nd或b)Pr，並且該元素添加劑A包含以下中之至少一者：a)Nd、b)Pr、c)Dy、d)Co、e)Cu及f)Fe。本態樣的其他實施例包括相應的電腦系統、設備及記錄在一個或更多個電腦儲存裝置上的電腦程式，該電腦系統、設備及電腦程式每個皆設以執行該方法的動作。一個或更多個電腦所組成的系統可設以憑藉具有安裝在系統上的軟體、韌體、硬體或上述之組合來執行特定的操作或動作，操作中的該系統使該系統執行該等動作。一個或更多個電腦程式可設以憑藉包括指令來執行特定的操作或動作，當該指令被數據處理設備執行時會使該設備執行該等動作。
前述及其它實施例各可選擇性地包括一個或更多個單獨的或組合的以下特徵。該方法可以包括同時進行該粉碎和該混合。粉碎消磁的磁性材料可以包括粉碎消磁的磁性材料成平均粒徑介於1至4μm之間。粉碎消磁的磁性材料可以包括從消磁的磁性材料去除消磁的磁性材料中顆粒大小大於平均粒徑的顆粒部分，以在消磁的磁性材料中獲得低氧濃 度。從消磁的磁性材料去除消磁的磁性材料中顆粒大小大於該平均粒徑的顆粒部分以在消磁的磁性材料中獲得低氧濃度可以包括過篩。
在一些實施方式中，該方法包括將該均勻粉末與另一種選自該稀土元素材料R或該元素添加劑A的元素混合。該方法可以包括使該磁性材料接受以下中之至少一者：a)機械處理或b)化學處理，以去除該塗層並製備無雜質的磁性材料。該方法可以包括藉由以下來從一個或更多個磁鐵組件收取該磁性材料：將廢棄磁鐵部分與該磁鐵組件中包括的非磁鐵部分分離；以及從該非磁鐵部分提取該廢棄磁鐵部分。粉碎消磁的磁性材料以形成該粉末可以包括粉碎消磁的磁性材料以形成具有平均粒徑介於約1微米至約2毫米之間的該粉末。該方法可以包括以下步驟：進一步將該粉末粉碎成平均粒徑介於約1至約4微米之間；以及均勻化該粉末。均勻化該粉末可以包括均勻化可以包括平均粒徑介於約1微米至約2毫米之間的該粉末；以及將該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末可以包括將具有平均粒徑介於約1至約4微米之間的該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末。將該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末可以包括將具有平均粒徑介於約1微米至約2毫米之間的該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末；以及均勻化該粉末可以包括均勻化可以包括平均粒徑介於約1至約4微米之間的該粉末。
在一些實施方式中，該方法包括在粉碎消磁的磁性材料以形成該粉末之外單獨粉碎該稀土元素材料R和該元素添加劑A，其中將該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末可以包括將該粉末與a)該粉碎的稀土元素材料R和b)該粉碎的元素添加劑A混合以產生該均勻粉末。該方法可以包括燒結及磁化該均勻粉末以形成再生Nd-Fe-B磁性產物，該再生Nd-Fe-B磁性產物之剩磁和矯頑磁力至少與來自該廢棄磁鐵組件的廢棄磁鐵部分相同。燒結及磁化該均勻粉末以形成再生Nd-Fe-B磁性產物可以包括：壓實該均勻粉末以形成生坯；在約1000℃至約1100℃之間燒結該生坯；以及在低於15℃的惰性氛圍中磁化該燒結的生坯。該方法可以包括在磁化該燒結的生坯之前在約490℃至約950℃之間熱處理該燒結的生坯。該方法可以包括使該生坯曝露於低於15℃的惰性磁場。該再生Nd-Fe-B磁性產物之該矯頑磁力比來自該廢棄磁鐵組件的廢棄磁鐵部分之矯頑磁力大約0至約20%。
在一些實施方式中，該方法可以包括燒結及磁化該均勻粉末以形成再生Nd-Fe-B磁性產物，該再生Nd-Fe-B磁性產物具有最終剩磁和最終矯頑磁力，其中該最終剩磁為來自該廢棄磁鐵組件的廢棄磁鐵部分之另一剩磁的約97%，而且該最終矯頑磁力比該廢棄磁鐵部分之另一矯頑磁力大至少30%。該方法可以包括燒結及磁化該均勻粉末以形成再生Nd-Fe-B磁性產物，該再生Nd-Fe-B磁性產物具有最終剩磁和最終矯頑磁力，其中該最終剩磁為來自該廢棄磁鐵組件的廢 棄磁鐵部分之另一剩磁的約95%，而且該最終矯頑磁力比該廢棄磁鐵部分之另一矯頑磁力大至少80%。
在一些實施方式中，該方法可以包括燒結及磁化該均勻粉末以形成再生Nd-Fe-B磁性產物，該再生Nd-Fe-B磁性產物具有基本上為WaRbAc的組成，其中W包含來自該廢棄磁鐵組件的Nd-Fe-B材料，並且下標a、b及c表示相應組成物或元素之原子百分比。將該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末可以包括將該稀土元素材料R和該元素添加劑A均勻地分佈於該消磁的磁性材料內；以及燒結及磁化該均勻粉末以形成再生Nd-Fe-B磁性產物可以包括形成具有稀土元素材料R濃度和元素添加劑A濃度的該再生Nd-Fe-B磁性產物，平均上該稀土元素材料R濃度和該元素添加劑A濃度圍繞該再生Nd-Fe-B磁性產物內的主要Nd2Fe14B相增加。形成該再生Nd-Fe-B磁性產物可以包括在複數個延伸遍佈該再生Nd-Fe-B磁性產物的晶粒邊界區域恢復、修飾及改良晶粒邊界相之濃度及元素組成。81a99.9，0.1b19，3-81 * a(Co)c(Co)3-99.9 * a(Co)，0.3-81 * a(Cu)c(Cu)0.3-99.9 * a(Cu)，77-81 *(a(Fe)+a(Co))c(Fe)77-99.9 *(a(Fe)+a(Co))，a(Nd)+b(Nd)+c(Nd)+a(Pr)+b(Pr)+c(Pr)>0，a(Nd)+b(Nd)+c(Nd)+a(Pr)+b(Pr)+c(Pr)+a(Dy)+b(Dy)+c(Dy)18，a(Co)+b(Co)+c(Co)3，a(Cu)+b(Cu)+c(Cu)0.3，a(Fe)+b(Fe)+c(Fe)+a(Co)+b(Co)+c(Co)77，以及b(Nd)+c(Nd)+b(Pr)+c(Pr)+b(Dy)+c(Dy)0。該再生Nd-Fe-B磁性產物滿足： Nd[0.1-19%*s(Nd),x]Pr[0.1-19%*s(Pr),y]Dy[0.1-19%*s(Dy),z]Co[0,d]Cu[0,e]Fe[0,f]，其中[a,b]表示一從最小值a到最大值b的範圍；s(c)為元素在起始組成物中的原子百分比；f(c)為元素在最終組成物中的原子百分比；x=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；y=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；z=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；d=3-[81,99.9]% * s(Co)；e=0.3-[81,99.9]% * s(Cu)；以及f=77-[81,99.9]% *(s(Fe)+s(Co))。
在一些實施方式中，藉由循環加熱和冷卻來自該廢棄磁鐵組件的磁性材料而將該磁性材料消磁可以包括將來自該廢棄磁鐵組件的廢棄磁鐵部分消磁，以粉碎將可以包括該磁性材料的廢棄磁鐵部分黏著於非磁鐵部分的該黏著劑，並分裂至少塗層，該塗層係選自：該廢棄磁鐵部分之電解質黑色環氧樹脂、Ni、Ni-Cu、Ni-Ni、Ni-Cu-Ni、或Zn塗層。該循環加熱和冷卻可以包括以下步驟：將該磁性材料加熱至該稀土元素材料R之居禮溫度(Curie temperature)；以及到達該稀土元素材料R之居禮溫度後，以至少100℃/秒的速率冷卻該磁性材料。混合該粉末可以包括將該粉末與Pr、Nd、Dy、Co、Cu或Fe中之至少三元素混合。
一般來說，本說明書中描述的標的物之一種創新態樣可以被體現於再生Nd-Fe-B燒結磁鐵，該再生Nd-Fe-B燒結磁鐵可以包括WaRbAc的組成，其中廢棄材料W可以包括來自廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的材料，稀土元素材料R可以包括以下中之至少一者：a)Nd或b)Pr，並且元素添加劑A可以 包括以下中之至少一者：a)Nd、b)Pr、c)Dy、d)Co、e)Cu及f)Fe，以及下標a、b及c表示相應組成或元素的原子百分比並具有滿足81a99.9，0.1b19，3-81 * a(Co)c(Co)3-99.9 * a(Co)，0.3-81 * a(Cu)c(Cu)0.3-99.9 * a(Cu)，77-81 *(a(Fe)+a(Co))c(Fe)77-99.9 *(a(Fe)+a(Co))，a(Nd)+b(Nd)+c(Nd)+a(Pr)+b(Pr)+c(Pr)>0，a(Nd)+b(Nd)+c(Nd)+a(Pr)+b(Pr)+c(Pr)+a(Dy)+b(Dy)+c(Dy)18，a(Co)+b(Co)+c(Co)3，a(Cu)+b(Cu)+c(Cu)0.3，a(Fe)+b(Fe)+c(Fe)+a(Co)+b(Co)+c(Co)77及b(Nd)+c(Nd)+b(Pr)+c(Pr)+b(Dy)+c(Dy)0的值。
一般來說，本說明書中描述的標的物之一種創新態樣可以被體現於再生Nd-Fe-B燒結磁鐵，該再生Nd-Fe-B燒結磁鐵可以包括WaRbAc的組成，其中廢棄材料W可以包括來自廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的材料，稀土元素材料R可以包括以下中之至少一者：a)Nd或b)Pr，並且元素添加劑A可以包括以下中之至少一者：a)Nd、b)Pr、c)Dy、d)Co、e)Cu及f)Fe，以及下標a、b及c表示相應組成或元素的原子百分比並具有滿足Nd[0.1-19%*s(Nd),x]Pr[0.1-19%*s(Pr),y]Dy[0.1-19%*s(Dy),z]Co[0,d]Cu[0,e]Fe[0,f]的值，其中[a,b]表示從最小值a到最大值b的範圍；s(c)為元素在起始組成物中的原子百分比；f(c)為元素在最終組成物中的原子百分比；x=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；y=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；z=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；d=3-[81,99.9]% * s(Co)；e=0.3-[81, 99.9]% * s(Cu)；以及f=77-[81,99.9]% *(s(Fe)+s(Co))。
前述及其它的實施例各可選擇性地包括一個或更多個單獨的或組合的以下特徵。該稀土元素材料R和該元素添加劑A可以均勻地遍佈於該再生Nd-Fe-B燒結磁鐵中，使得該稀土元素材料R之濃度和該元素添加劑A之濃度平均上在廢棄材料W之混合物中圍繞該再生Nd-Fe-B燒結磁鐵內的主要Nd2Fe14B相增加。該廢棄材料W之第一原子百分比可以包括約99.9%和約81%之間，而且該稀土元素材料R和該元素添加劑A之組合的第二原子百分比可以包括約0.1%和約19%之間。該再生Nd-Fe-B燒結磁鐵可以包括小於5微米的平均粒度。該再生Nd-Fe-B燒結磁鐵可以包括小於2.5微米平均粒度。該再生Nd-Fe-B燒結磁鐵可以包括介於約7.56g/cm3至約7.6g/cm3之間的密度。
一般來說，本說明書中描述的標的物之一種創新態樣可以被體現於用於從壽命終止的產品收取廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的系統，該系統包括界定凹部的定位機制、分離站以及輸送站，該凹部相對於該定位機制接收及容置壽命終止的產品，該壽命終止的產品包括該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵，當該定位機制移動各個壽命終止的產品通過該分離站時，該分離站大體上將該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分與該壽命終止的產品之其餘部分分離，當該定位機制將各個壽命終止的產品移動到該輸送站時，該輸送站從該定位機制接收該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分。
前述及其它的實施例各可選擇性地包括一個或更多個單獨的或組合的以下特徵。該系統可以包括裝載站及在該裝載站將該壽命終止的產品裝載到該定位機制上的裝載裝置。該裝載裝置可以在該定位機制上將該壽命終止的產品定向，以定位該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分，用於在該分離站從該壽命終止的產品之其餘部分分離。該裝載裝置可以包括機器人。該裝載裝置可以包括進料器。該輸送站可以包括回收箱，該回收箱從該定位機制接收至少一些該壽命終止的產品之該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分。
在一些實施方式中，該輸送站包括完成從該壽命終止的產品之其餘部分去除該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分之工具。該工具可以包括偏轉表面。該工具可以包括磨料切割機。
在一些實施方式中，該輸送站包括回收箱，當該工具完成從該壽命終止的產品之其餘部分去除該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分時，該回收箱接收至少一些該壽命終止的產品之該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分。該輸送站可以包括輸送帶，當該工具完成從該壽命終止的產品之其餘部分去除該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分時，該輸送帶接收至少一些該壽命終止的產品之該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分。該輸送站可以包括坡道，當該工具完成從該壽命終止的產品之其餘部分去除該壽命終止的產品 含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分時，該坡道接收至少一些該壽命終止的產品之該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分。
在一些實施方式中，該系統包括支撐該定位機制的基座及該基座中在該輸送站的孔，以允許該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分落入該回收箱。該系統可以包括丟棄站，該丟棄站從該定位機制去除至少一些該壽命終止的產品之該壽命終止的產品之其餘部分。該丟棄站可以包括垃圾桶。該定位機制可以圍繞中心軸旋轉，以在該分離站和該輸送站之間移動該壽命終止的產品。該系統可以包括支撐該定位機制的基台。該系統可以包括軸承，該軸承位於支撐該定位機制的基台上並減少該基台和該定位機制之間的摩擦。
在一些實施方式中，該分離站可以包括電漿切割器、水噴射或刀片切割器、帶鋸、剪切中之一者。該定位機制可以包括旋轉台，該旋轉台界定複數個凹部，每個凹部在裝載站接收一個壽命終止的產品。該系統可以包括過濾排氣孔，以從該系統去除廢棄顆粒。該系統可以包括慣性分離器，以從該系統去除廢棄顆粒。該系統可以包括排氣孔，以從該系統排出污染物。該系統可以包括加熱器，該加熱器從該輸送站接收該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分並將該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分加熱到高於該磁性材料之居禮溫度的溫度。該系統可以包括冷卻器，該冷卻器快速冷卻該壽命終止的產品含有該廢 棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分，以在該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分中促進各磁性材料從各子組件脫離。在將該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分加熱到高於該磁性材料之居禮溫度的溫度之後，該冷卻器可以將該壽命終止的產品含有該廢棄Nd-Fe-B燒結磁鐵的部分快速冷卻到5℃。
一般來說，本說明書中描述的標的物之一種創新態樣可以被體現在用於粉碎和混合廢棄磁性材料的氣體混合設備，該氣體混合設備包括複數個反應容器，該複數個反應容器中每一個皆可以包括內襯，該內襯具有複數個界定於該內襯中的開口，每個該內襯設以接收磁性材料並促進氣體通過該複數個開口在該磁性材料周圍循環；以及泵和閥組件，操作性地耦接至該複數個反應容器，以控制引入該複數個反應容器的氣體並控制氣體在該複數個反應容器之間的傳送。
前述及其它的實施例各可選擇性地包括一個或更多個單獨的或組合的以下特徵。該複數個反應容器中每一個皆可以包括擴散促進裝置，該擴散促進裝置可以包括複數個被界定通過該裝置的孔，該擴散促進裝置操作性地耦接至該泵和閥組件並設以促進氣體分佈於整個反應容器中。該複數個反應容器中每一個皆可以包括可移動蓋。該泵和閥組件可被操作性地耦接至該複數個反應容器，以允許以下中之一者或更多者：真空泵排空反應容器；從其中一個反應容器將氣體排到大氣；加壓該等反應容器；以及用氣體回填一個或兩個反應容器。該設備可以包括操作性地耦接至該泵和閥組件的 控制器，以自動化氣體混合製程及該等反應容器之間的氣體傳送。
在一些實施方式中，該設備包括氣體儲存室，其中該氣體儲存室設以在將氣體傳送至其中一個反應容器之前儲存傳送自另一個反應容器的氣體。該氣體可以是氫氣或惰性氣體與氫氣的混合物。一個或更多個反應容器可以包括設以促進氣體在每個反應容器中流動的循環促進器。該循環促進器可以包括攪拌器、風扇或氣體進料中之一者。該複數個反應容器中每一個皆可以包括連接於該反應容器和該泵和閥組件之間的單獨氣體供應管線。該氣體混合設備可設以從該廢棄磁性材料產生粒徑介於1-10μm之間的粉末。
一般來說，本說明書中描述的標的物之一種創新態樣可以被體現在用於粉碎和混合廢棄磁鐵以形成適當粉末及/或氫化物摻合物的氫混合設備，該設備包括一對反應室及連接到該對反應室或互連的氣體管理元件，該氣體管理元件設以在該對反應室之前傳送氣體，並將其中一個反應室加壓到目標壓力。
前述及其它的實施例各可選擇性地包括一個或更多個單獨的或組合的以下特徵。該氣體管理元件可以包括操作性地耦接至該對反應室的泵和閥組件，以控制引入該對反應室的的氣體及控制該對反應室之間的氣體傳送。至少一個反應室可以在該反應室內包括恆溫調節的加熱器。該設備可以包括滑架組件，該滑架組件設以被該對反應室中之一者接收，該滑架組件可以包括一個或更多個含有廢棄磁性材料的 瓶。該滑架組件可以包括可移動上蓋。該瓶可以包括可移動上蓋，該上蓋設以充當漏斗，以在該氫混合製程之後允許回收的氫化物磁鐵顆粒被導引通過坡道。一個或更多個瓶可以包括促進氣體在該瓶的內部內擴散的裝置。該裝置可以包括圓柱體，該圓柱體在側邊具有允許氣體擴散的開口，所以氣體可抵達瓶內容納的廢棄磁性材料。
本說明書中描述的標的物可被實施於特定的實施例中，以便實現一個或更多個以下的優點。在一些實施方式中，再生製程具有低能量消耗及低原生材料消耗。在一些實施方式中，再生的Nd-Fe-B磁鐵可以減少經濟及/或環境成本，且不減損最終產物(完全緻密的Nd-Fe-B燒結磁鐵)之磁性能和交付價值。在一些實施方式中，再生的Nd-Fe-B磁鐵產物可以具有與原生Nd-Fe-B磁鐵類似或更佳的性能。在一些實施方式中，再生的Nd-Fe-B磁鐵產物可以包括多達99.9%用以產生再生磁鐵的廢棄起始磁性材料。
本說明書之標的物的一個或更多個實施例的細節係闡述於附圖和以下的實施方式中。該標的物之其它特徵、態樣及優點將從實施方式、圖式及申請專利範圍中變得顯而易見。
1‧‧‧過濾排氣孔
2‧‧‧過濾器
3‧‧‧慣性分離器
4‧‧‧旋轉台
5‧‧‧輸送管
6‧‧‧中心
7‧‧‧回收箱
8‧‧‧孔
9‧‧‧垃圾桶
10‧‧‧開口
11‧‧‧裝載站
12‧‧‧驅動器
13‧‧‧軸承
14‧‧‧HDD單元
15‧‧‧排氣孔
16‧‧‧定位裝置
17‧‧‧噴嘴
18‧‧‧氣體管線
19‧‧‧基台
20‧‧‧控制單元
21‧‧‧切割站
24‧‧‧凹部
40‧‧‧爐
41‧‧‧內部密封件
41’‧‧‧內部密封件
42‧‧‧絕緣殼體
42’‧‧‧外壁
43‧‧‧加熱器
44‧‧‧加熱元件
45‧‧‧陶瓷套筒
46‧‧‧通風管
47‧‧‧輸送機
57‧‧‧收集槽
60‧‧‧磨料噴射清洗裝置
63‧‧‧輸入輸送器
64‧‧‧旋轉鼓
65‧‧‧空氣清洗器
66‧‧‧噴嘴
67‧‧‧框架
68‧‧‧輸送機
69‧‧‧進料器/產生器
70‧‧‧出口輸送機
71‧‧‧控制櫃
75‧‧‧帶研磨輥
79‧‧‧磁鐵控制櫃
100‧‧‧分離機
102‧‧‧容器
104‧‧‧容器
110‧‧‧內襯
112‧‧‧擴散促進裝置
114‧‧‧蓋體
116‧‧‧加熱器
120‧‧‧腔室
122‧‧‧混合室
124‧‧‧混合室
126‧‧‧滑道
128‧‧‧泵送組件
132‧‧‧環境連接
133‧‧‧閥組件
138‧‧‧氣源連接
140‧‧‧控制器
144‧‧‧氣體管理元件
202‧‧‧反應室
202’‧‧‧反應室
206‧‧‧磁鐵
208‧‧‧輸送滑道
212‧‧‧瓶
213‧‧‧通氣管
214‧‧‧輸送蓋
215‧‧‧磁鐵
216‧‧‧滑架
232‧‧‧蓋
234‧‧‧閥
237‧‧‧滑道
240‧‧‧儲存容器
252‧‧‧艙口
252’‧‧‧艙口
257‧‧‧加熱器
260‧‧‧滑架
265‧‧‧噴嘴
266‧‧‧送風機
267‧‧‧歧管
268‧‧‧蓋
302‧‧‧泡形
500‧‧‧製程
800‧‧‧燒結磁鐵
802‧‧‧磷酸鹽
804‧‧‧Al
806‧‧‧NiCuNi
808‧‧‧環氧樹脂
810‧‧‧Zn
900‧‧‧通用電腦系統
910‧‧‧處理器
920‧‧‧記憶體
930‧‧‧儲存裝置
940‧‧‧輸入/輸出裝置
950‧‧‧系統匯流排
第1A-C圖圖示分離機之實例。
第2圖圖示爐之實例，該爐處理磁鐵或磁性組件，用於消磁並從EOL磁鐵去除組件。
第3A圖圖示清洗磁鐵的磨料噴射清洗裝置之實例。
第3B圖圖示將廢棄的磁性材料分裂成顆粒並混合該等顆粒的氫混合反應器之實例。
第4A-E圖、第4H圖及第4J圖圖示反應瓶，該反應瓶可被放在滑架上以允許將反應瓶送入和送出反應室。
第4F-G圖圖示另一個具有一對反應室的氫混合反應器之實例。
第4K圖圖示用於從瓶接收的磁性顆粒的儲存容器之實例。
第5圖為用於回收來自產品的廢棄磁鐵和磁性材料的製程之實例，該產品例如製造「散料的」、失敗的/退回的/剩餘的批次、及/或EOL產品，以實現目標性質。
第6圖為圖示可被獲得成為散料及/或EOL磁鐵及用於再生磁鐵的起始材料之屬性範圍的實例之圖。
第7圖為比較原始廢棄磁性材料(圖示在左邊的欄中)與藉由該製程形成的完成再生磁鐵產物(圖示在右邊的欄中)之組成的圖。
第8圖圖示不同形狀的燒結磁鐵和燒結磁鐵之塗層。
第9圖為電腦系統之方塊圖，該電腦系統可與本文件描述的電腦實施方法結合使用。
在各個圖式中相同的元件符號和名稱表示相同的元件。
依據一些實施方式，描述了一種使用廢棄磁鐵製造 完全緻密的Nd-Fe-B燒結磁鐵的方法，該廢棄磁鐵例如散料的磁性材料及/或壽命終止的(EOL)磁鐵。散料磁鐵是指沒有終端產品塗裝(特別是塗層材料)的磁性材料。散料的磁鐵材料之實例為由於材料損失、機械加工(廢料)及製造過程中出現的無效率而被丟棄的磁性材料。這種材料在產業中使用的另一個術語是落砂。壽命終止的(EOL)磁鐵是指包括終端產品塗裝(特別是塗層材料)的磁鐵和磁鐵片。EOL磁鐵材料的實例包括從丟棄產品取得的磁鐵或磁鐵片。例如，從磁鐵的磁電路、組件、或其它基材分離出來、但仍可保留自身塗層的磁鐵。壽命終止的產品可以是包括諸如硬碟驅動器等EOL磁鐵的產品。
製造方法與傳統的Nd-Fe-B製造相比可以減少整個價值鏈中的活動數量，例如採礦、濃縮、氧化生產、氯化物生產、合金生產、帶鑄程序皆已被全部免除。從下述的方法中產生的產品就剩磁(Br)、矯頑磁力(iHC)及能量乘積(BHmax)而言是可以表現出高性能特性的完全緻密Nd-Fe-B燒結磁鐵，如以下參照表所述。在一些實施方式中，該產品可以被製造成與廢棄起始材料相比具有相同或更大的剩磁(Br)、矯頑磁力(iHC)或能量乘積(BHmax)。與廢棄起始材料相比，新的Nd-Fe-B產品可以表現出改良的溫度分佈和耐腐蝕性。一種方法可以具有低的原生材料輸入要求和低的基本操作成本。該方法可以結合81-99.9%的廢棄磁性材料及/或磁鐵以及0.1-19%的稀土元素合金添加劑，而且該方法可以具有回收存在於廢棄磁鐵中的所有元素(Nd、Dy、Pr和 Fe、Co、Cu、Al、Ti、Zr、Gd、Tb等)的高親和性及磁性性能(例如Br、iHc或BHmax等)。
一種製造完全緻密的Nd-Fe-B燒結磁鐵的方法可以包括：從產品結構中提取EOL磁鐵元件，該產品結構包括但不限於硬碟驅動器、馬達、發電機、或揚聲器；以及在新的Nd-Fe-B燒結磁鐵產品的製造方法之前通過機械和化學的措施和處理製備磁鐵和磁性材料。一種Nd-Fe-B燒結磁鐵產品的製造方法可以包括直接從所提取的EOL磁鐵元件中去除塗層。一種方法可以包括所得的未塗覆材料之一種或更多種混合操作，該等操作中之至少一者可以包括(但不限於)使用氫混合反應器來混合未塗覆的磁性材料。一種方法可以採用氧氣抑制的方法。一種方法可以包括添加範圍在起始材料之0.1至19%的新稀土元素材料。一些實施方式的進一步細節和選擇性特徵包括維持、改良、及/或提供特定目標的Nd-Fe-B磁鐵性能特性的操作。這樣的性能特性可以包括顆粒大小、排列、密度、能量乘積(BHmax)、矯頑磁力(iHC)及/或剩磁(Br)之所需組合。
當製造具有所需性質的再生產品時，有一些實施方式可以減少對於新的稀土元素供應的需求。某些實施方式可能會降低稀土元素供應的風險和終端使用者對於稀土元素價格波動的易受損性、在創造更可持續的磁鐵供應鏈中扮演重要的角色、或上述中任意兩者或更多者之組合。在一些實施方式中，藉由利用廢棄磁性材料來取代開採原生材料，減少了材料輸入要求的成本。隨之而來的效益是可以降低在材 料、廢料、污染及能源方面的資源需求。
在一些實施方式中，方法包括回收產品結構(例如EOL產品)中包含或內嵌的Nd-Fe-B磁鐵元件。在初步的處理(可以被特徵化為收取階段)中，一種方法可以包括從附接的組件或元件材料中收取EOL Nd-Fe-B磁鐵，該等附接的組件或元件材料被包含在EOL產品中或與EOL產品分離。在一些實施方式中，該初步的處理包括合併含有EOL Nd-Fe-B磁鐵的元件及從組件材料中分離EOL Nd-Fe-B磁鐵，以增加磁鐵對總質量的濃度。該初步的處理可以分離、粉碎、或崩解磁鐵及/或任何材料上的塗層，該塗層例如將磁鐵固定於其它材料(例如磁性電路或支撐框架)的黏著劑。
初步收取處理之後可以是進一步的步驟，該步驟包括適用於將磁鐵和磁性組件之間的黏著性結合分開的加熱和冷卻操作，以及初步或完全分解磁鐵上的塗層。在一些實施方式中，所收取的磁性組件被裝入爐中並曝露於循環的加熱製程。在這樣的製程中，材料可以被加熱到Nd-Fe-B燒結磁鐵的居禮溫度(例如600℃)以上，例如磁通量被降到零的點，已使磁鐵消磁並減少或燒掉任何附著於磁鐵或部分磁鐵的黏著劑。例如，第一加熱週期可以是其中材料被加熱到至少400℃或到足夠高的溫度並且持續足夠長的時間，以使燒結磁鐵消磁。第二加熱週期可以在足夠高的溫度(例如650℃)下進行，及/或持續足夠長的時間，以確保黏著劑被減少或破壞。在該第一或第二加熱週期結束時可以使用快速冷卻來幫助稀土元素磁鐵從任何組件脫離及完全或部分地粉碎及/ 或層分任何覆蓋磁鐵的塗層。該加熱和冷卻製程還可以包括消磁及/或粉碎及/或層分已被從其它部分或組件(例如支撐框架、磁性電路或其他部分)分開的EOL磁鐵之塗層。
在一些實施方式中，在650℃下重覆加熱附著於另一部分(例如組件、磁性電路、支座或其它部分)的磁鐵持續1小時的時間接著快速冷卻到5℃可有效地從磁性組件移除磁鐵，以減少或破壞任何黏著劑並分裂磁鐵上的任何塗層。
該加熱製程可以使用空氣、氬氣、或任何其它的惰性氛圍進行。可以使用任何適當的技術進行加熱，該技術包括例如電阻加熱、射頻加熱、對流、微波加熱、氣體燃燒加熱、或浸入化學熱浴中或其它的對流加熱。然後可以使用分離裝置分離磁鐵並使用適當的輸送機收集和運送磁鐵。
主要目的在於去除磁鐵之塗層的製程(可被特徵化為表面去除製程)可以採用機械式表面去除技術，例如使用磨料噴射。表面去除製程可以包括離心式滾筒、研磨、或浸入熱的化學浴中。
在塗層去除階段的一些實施方式中，對於100kg的混合廢棄磁鐵來說，發現到進行15分鐘、使用直徑1mm鋼粒的磨料噴射足以去除NiCuNi、鋁、黑色環氧樹脂及塗覆鋅的不同形狀磁鐵上的保護層。為了再生的目的，可以藉由篩分來收集此保護層，而且提取的磁鐵被轉用於進一步的處理。
在磨料噴射處理的過程中可以控制氛圍和溫度。在一些實施方式中，磨料噴射(例如珠擊)處理可以在5℃至600℃下、在空氣、氬氣或其它惰性氛圍中進行，且濕度較佳 在0-35%的範圍中。在一些實例中，在此操作過程中，廢棄的燒結Nd-Fe-B材料之質量損失少於1%。可以選擇處理的持續時間、微粒材料(例如珠粒)的速度、及/或其它參數，以將質量損失限制在不超過1%。在某些實施方式中，可以選擇參數來確保質量損失不超過10%，而且在一些實施方式中為不超過5%。
機械上未塗覆的磁鐵可以在1-5%的稀HCl或HNO3中進行化學處理，以從廢棄磁鐵的表面進一步去除任何的氧化物層。該實施方式不限於這些選擇，而且在一些實施方式中可以使用其它的試劑來去除氧化物，例如CuSO4。在此製程過程中的質量損失可以被保持在0.1-5%的範圍中。較佳的是選擇時間、溫度及濃度，使得該質量損失不超過10%，而且具體來說為不超過20%。
在混合階段中，將散料磁鐵與另外的原料混合，以在從該材料製成的成品中實現所需的最終性質。混合製程可以包括使用壓碎、研磨、碾磨、或氫氣來將材料分解成粗粉末。在一些實施方式中，磁鐵(例如Nd-Fe-B或2：17型磁鐵)被使用氫混合反應器處理成粉末，而且該粉末材料就地與添加劑結合，以恢復或改良剩磁、能量乘積及/或密度。
在一些實施方式中，可以將另外的磁性材料添加到廢棄的磁性材料中，以恢復或改良磁鐵的性能。該另外的磁性材料可以是稀土元素(RE)和過渡金屬(例如TM)的組合，該稀土元素例如Nd、Pr、Dy、Gd、Tb、La、Ce、Yb、Ho或Eu，該過渡金屬例如V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、 Y或Zr。舉例來說，再生的磁鐵可以具有以下方程式(1)滿足的化學式。
(1)Nd[0.1-19%*s(Nd),x]Pr[0.1-19%*s(Pr),y]Dy[0.1-19%*s(Dy),z]Co[0,d]Cu[0,e]Fe[0,f]
其中[a,b]表示從最小值a到最大值b的範圍，s(c)是元素在起始組成物中的原子百分比，f(c)是元素在最終組成物中的原子百分比，x=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))，y=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))，z=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))，d=3-[81,99.9]% * s(Co)，e=0.3-[81,99.9]% * s(Cu)，以及f=77-[81,99.9]% *(s(Fe)+s(Co))。
另外的要求包括以下中之一者或更多者：a)添加的原生材料NdpPrqDyr需要在最終產品之0.1p+q+r19%的範圍中，並且Tmin(R,18)，其中T=f(Nd)+f(Pr)+f(Dy)及R=s(Nd)+s(Pr)+s(Dy)；b)p+q+rX，其中X為從原始磁鐵中去除的RE(Nd,Pr,Dy)之%；c)T18%；d)f(Nd)+f(Pr)>0，其中f為最終產品之分率%；e)f(Nd)+f(Pr)+f(Dy)<=18；f)f(Co)<=3；g)f(Cu)<=0.3；h)f(Fe)+f(Co)<=77；或i)f(Dy)+f(Nd)+f(Pr)>=R。
混合的製程包括碾磨、切割、高能球磨、輥磨、鋸切、噴磨、滾磨、搖動、鉗口壓碎、以及氫氣混合。在一些實施方式中，氫氣混合為用於均勻化起始材料廢棄磁鐵與新鮮的稀土元素合金添加劑的方法。在氫氣混合製程中，氫氣進入相(例如Nd2Fe14B)和廢棄磁鐵的富稀土元素晶粒邊 界並與稀土元素反應，該稀土元素與被截留在晶體結構中的氫形成氫化物。由於氫吸收和氫化物形成而引起脆性結構斷裂的結果，晶體結構會膨脹。此結果可以有效用於混合，並在同一時間用於粉碎廢棄磁鐵和添加劑材料。
本文所使用的術語「粉碎」包括任何類型的固體材料分裂，包括機械、化學、熱、輻射、或任何包括上述之組合的適當製程。粉碎的程度可以從粗分裂到完成碎裂成細粉。
在一些實施方式中，一種方法提供了添加0.1至19重量%的一種或更多種稀土元素合金添加劑到本文所述的組成物或方法中。在另一個態樣中，一種方法提供了添加約0.1重量%、約0.2重量%、約0.3重量%、約0.4重量%、約0.5重量%、約1重量%、約2重量%、約3重量%、約4重量%、約5重量%、約6重量%、約7重量%、或約8重量%的一種或更多種稀土元素合金添加劑或一種或更多種稀土元素合金添加劑之組合到本文所述的組成物或方法中。在又另一個態樣中，一種方法提供了添加約0.1-0.5重量%、約0.1-1重量%、約0.5-1重量%、約1-2重量%、約1-3重量%、約1-5重量%、約1-8重量%、約2-4重量%、約2-6重量%、約3-5重量%、或約3-8重量%的一種或更多種稀土元素合金添加劑或一種或更多種稀土元素合金添加劑之組合到本文所述的組成物或方法中。
在一些實施方式中，該方法包括不超過0.1-1%、較佳1%的Pr(25重量%)/Nd(75重量%)稀土元素合金添加劑。使用氫混合反應器就地生產所需的微細無雜質粉末混 合物連同新鮮元素的基本稀土元素合金氫化物添加可以有效地從廢棄的Nd-Fe-B類燒結磁性材料中復原或改良磁性性能。可以包括添加0.1重量%-19重量%、較佳1%的添加劑合金來恢復或改良磁性材料的磁性性能和物理性質，例如密度或耐腐蝕性。該添加和廢棄的磁性材料被裝載在氫混合反應器中，以產生包括Pr75Nd25Hx的稀土元素粗粉末混合物，其中x為範圍從1至3的莫耳分率。
氫混合製程可以在20-150℃、壓力1至60巴的氫氛圍下進行。之後，可以將材料加熱，較佳是在原位加熱至550-600℃，以使混合物部分脫氣。混合步驟產生的平均粒徑可以在1μm至2000mm的範圍中。假使使用50巴的壓力，則該平均粒徑可以對應於廢棄磁性材料中存在的粒度(例如2-8μm)及在500μm至2000mm範圍中且由於氧化而未與氫反應的粉末。該粉末可被篩分以去除氧化的粗稀土元素粉末。
在一些實施方式中，氫混合製程採用足夠高的壓力，以確保顆粒足夠小而可用於最終的磁鐵，而且可以跳過噴射碾磨操作。在這個實例中，篩分以去除較大的顆粒、從而去除具有較高氧濃度的顆粒可以是有利的。篩分是有效的，因為氧化物會構成從磁鐵回收的材料的較堅硬部分並抗拒縮小到更小的粒徑。
磁性粉末混合物的進一步混合和均勻化可以被轉移到輥磨機進行，用於進一步均勻化該混合物。在輥磨過程中可以例如使用1%的硬脂酸鋅來潤滑碾碎的材料。輥磨步驟之後，廢棄的磁性粉末可以進行篩分，以進一步去除任何殘留 的稀土元素氧化物。在一些實施方式中，該篩分可以選擇性去除大於500μm的顆粒。
用於輥磨的潤滑劑可以具有低的氧含量及/或含有黏結劑。潤滑劑的實例包括醯胺(例如油酸醯胺或醯胺)或其它低碳氫化物的酯或脂肪酸(例如油酸)。
粉末可以藉由噴射碾磨進行進一步的均勻化。在一些實施方式中，可以使用空氣或惰性氣體(例如He、Ar或N)來形成噴射。噴射碾磨可以進行例如1-4小時的時間，並且噴射的速度得以均勻化混合物及進一步將單一晶粒的聚集分裂為1-4μm。在一些實施方式中，噴射碾磨可以在24小時或更少的時間內完成。
在一些實施方式中，與Nd-Fe-B合金的噴射碾磨相比，可以觀察到來自廢棄物的Nd-Fe-B粉末之噴射碾磨時間減少了80%。廢棄磁鐵的平均粒徑可以在4-10μm的範圍中。在噴射碾磨的過程中，聚集被分裂成單一晶粒，而氧化的稀土元素粉末仍為粗糙的。藉由去除氧化的稀土元素粗粉末，可以減少被併入廢棄起始磁性材料的氧量，更佳的是抑制最終再生的燒結磁鐵中的氧量。這個階段較佳可在惰性氛圍下進行，例如使用無任何氧污染的Ar氣，且目的是均勻化廢棄磁性粉末和新鮮加入的(RE(TM)x)合金的混合物，並沿著晶粒邊界打破分離的單晶粒。RE(稀土元素)是指任何Nd、Pr、Dy、Tb、Y、La、或Sm的組合，而TM(過渡合金材料)是指任何Co、Ni、V、Nb、Mo、Ti、Zr、Al、Cu、Ga、或Fe的組合。
在顆粒縮小、混合及篩分完成之後，可以在空氣或惰性氛圍中將粉末排列並按壓形成生坯。可以在按壓和排列之前將潤滑劑施加於粉末。可以在磁場中按壓和排列生坯。然後生坯可以直接在1050-1100℃的範圍中進行燒結並持續5小時的保持時間，然後在900℃下熱處理5小時及在550℃下熱處理3小時。燒結溫度的選擇可以取決於氫化/混合步驟之前加入的稀土元素添加物之總量。
在一些實施方式中，可以提供廢棄磁性材料的成本有效可擴充回收製程。一種方法可以包括用於收取EOL磁鐵的機械自動化製程。該製程可以提供一個收取階段，該收取階段提供EOL廢棄磁鐵與其他材料組件及/或附件的有效和快速分離以及EOL磁鐵的收集/合併。該收取製程的分離態樣可以包括完成消磁和黏結分離的循環加熱和冷卻製程。
該製程可以被應用於帶有塗層的EOL磁鐵。塗層可以藉由機械手段去除，以盡量減少污染及保留高的磁性材料回收濃度。高回收濃度的未塗覆磁性材料可以伴隨較低的成本，因為可以明顯減少主要的CO2、CO、SO2、NOx能量和材料的使用，從而使用所述方法提供一種更環保的製程。
該製程可以藉由在一系列的混合階段中添加合金、氫化物或其它添加劑來提供迅速恢復的磁性性能，以產生具有與廢棄的起始材料相比相同或更好的磁性性能的再生燒結磁鐵。所描述的製程可以藉由使用0.1-19重量%、較佳1重量%的原料/原生/新鮮添加劑與81-99.9重量%、較佳99重量%的散料或未塗覆EOL磁鐵的結合來防止相對於起始材料的 磁性性能損失或衰退。
在一些實施方式中，可以有利地使用氫混合來促進散料及/或EOL磁鐵與新鮮合金添加劑的均勻化。這之後可以是噴射碾磨，在適合成本有效的可擴充處理的製程中，該噴射碾磨可被用於與輔助材料的進一步均勻化，該輔助材料例如稀土元素氧化物或Nd/Pr。其他的實施方式可以包括碾磨、輥磨、高能球磨、滾磨及其它混合步驟。
第1A-C圖圖示分離機100的實例。分離機100接收EOL物件，例如硬碟，並產生具有高濃度感興趣的磁鐵材料的材料流。分離機100可以包括控制分離機100之操作的控制單元20。由驅動器12驅動的旋轉台4圍繞軸承13上的中心6旋轉，軸承13被支撐在基台19上。
在一些實施方式中，硬碟驅動器(HDD)單元14在裝載站11被裝載並藉由機器人定位裝置16、給料機、輸送機或工人手動中任一者固定在轉盤上。該裝載和固定可有效地在切割站21藉由電漿切割器、水噴射或刀片切割器來定向待切割的HDD單元14，例如發送諸如N、Ar或O等加壓氣體通過被惰性氣體屏蔽並被固定在基台19的特定點的小通道，該惰性氣體係經由屏蔽氣體輸送管5供料。例如，轉台4圍繞中心6旋轉並將HDD單元14從裝載站11移到切割站21，HDD單元在切割站21被切割而產生HDD角，HDD角包括來自HDD單元14的磁性材料。
在一些實例中，電漿切割機可以包括位於HDD單元上方約2包括處的噴嘴17，噴嘴17噴出電漿來從HDD單元 移出HDD角。噴嘴17可以通過氣體管線18來從電漿控制單元接收氣體。
在一些實施方式中，分離機100可以採用帶鋸，或在切割站的剪切。剪切操作可以被改變，以最少化可能限制磁鐵提取的基板捏縮、對回收磁鐵的損壞、HDD單元14角部的粉碎、或上述這些中的兩者或更多者之任意組合。
若未藉由切割器完全分離，則偏轉表面可以對著角進一步施加力，直到角從HDD單元的其餘部分分離出，例如角回收箱7上方的基台19中的孔8上方的面向下偏轉表面，該表面允許HDD角落入角回收箱7。在一些實施方式中，磨料切割機或磨料噴射切割機(例如水噴射)或其它種類的切割工具可以被用來從HDD單元14的其餘部分分離出角。
可以設置具有過濾器(例如HEPA過濾器2)的過濾排氣孔1用於微粒管理。可以設置其它的微粒管理裝置，例如慣性分離器3。污染物可以被吸引通過下吸式排氣孔15。
可以藉由重力將HDD單元14保持在轉台4的凹部24中，如第1C圖所示，因為凹部24可被成形為使得HDD單元14藉由在凹部24內與轉台4接合而被精確地定向。凹部24可以依據包含磁鐵的組件之類型來修改，該組件例如馬達、風車組件等。HDD單元14通過切割站21，此舉可完全或部分分離具有將被回收的磁鐵的角。分離的角掉落通過角掉落開口8而進入角回收箱7，同時HDD單元的其餘部分掉落通過開口10而進入垃圾桶9。
在一些實施方式中，可以設置滑道或輸送機來輸送 HDD角或其它的磁鐵組件到進一步處理的位置而非角回收箱7。在一些實例中，HDD角可以被成批回收和輸送來進行處理。
第2圖圖示爐40之實例，爐40處理磁鐵或磁性組件，用於消磁並從EOL磁鐵去除組件。例如，HDD單元的角可以被輸送機47輸入爐40。爐40能夠使用加熱器43達到磁性材料之居禮溫度以上的溫度，加熱器43可以是電的，如陶瓷套筒45內部的加熱元件44所示或任何其它適當形式的加熱器。可以使用替代的加熱方法，包括電阻、射頻(RF)、對流、微波加熱、氣體燃燒、浸入化學熱浴、任何其它適當的加熱方法、或這些中任意兩者或更多者的組合。通風管46可以在加熱的HDD角或其它含有磁鐵的廢棄材料上方提供控制的氛圍，例如惰性氣體，以進一步抑制磁鐵氧化的進展。
爐40可以包括具有外壁42’的絕緣殼體42。例如，絕緣殼體42可以減少從爐40逸出的熱量及/或保護爐40外面的物體。內部密封件41、41'可以減少從爐40逸出的熱量。
爐40可以是任何類型的、設以直接加熱廢棄磁鐵和磁性組件的、基本上不污染大氣的加熱器，以便使磁鐵從次組件和其它非磁性材料脫離。加熱與後續快速冷卻的組合可以有助於促進磁性組件上的任何磁鐵塗層開始分裂。在無外加磁場下可以藉由至少加熱到磁性材料的居禮溫度(例如320℃)來確保磁鐵的消磁。
爐40可以具有界定密閉加熱空間的內壁，該密閉加熱空間與提供受控的惰性或空氣氛圍的通風管46流體連通。居禮溫度可以介於310℃至900℃之間，取決於磁性材料的 組成。可以保持居禮溫度或高於居禮溫度的溫度，以確保將磁鐵固定於磁性組件之其他部分(例如含有磁性電路元件及/或支座的HDD單元角)的黏著劑被釋放或毀壞。快速冷卻(例如至5℃)可以跟隨在加熱之後，以進一步促進磁鐵從它們的子組件脫離，之後粉碎塗層或磁鐵與塗層兩者。可以在多個循環中反覆地進行加熱和冷卻，或是加熱和冷卻可以進行一次。
第3A圖圖示清洗磁鐵79的磨料噴射清洗裝置60之實例。磨料噴射清洗裝置60具有框架67，框架67支撐饋送磁鐵79進入旋轉鼓64的輸入輸送器63。鼓64轉動以使磁鐵79的表面曝露於從噴嘴66發出的磨料噴射。
可以設置帶研磨輥75，以確保磁鐵79的移動和解聚，進而確保材料(例如黏著劑和其它的磁鐵塗層)被從磁鐵79去除。藉由磨料噴射清洗裝置60處理磁鐵79可有效地去除塗層，該塗層包括但不限於NiCuNi、Al、Zn及電解沉積的黑色環氧樹脂材料。輥75可以在與鼓64的旋轉方向相同的方向上旋轉，以使鄰接磁鐵的表面在與鼓64的表面之移動方向相反的方向上移動。輥75可以進一步從磁鐵去除表面的材料。輥75與鼓64的使用可以使磁鐵79的表面更均勻地曝露於噴嘴66的珠擊處理。
粉塵/珠粒收集槽57接收來自塗層的珠粒和微粒，然後可以使該珠粒和微粒進行篩分或其它的尺寸或密度分離製程，以回收去除的塗覆材料並重複使用磨料微粒，例如珠粒，該珠粒由輸送機68輸送到進料器/產生器69，進料器/產 生器69產生從噴嘴66射出的磨料噴射。
一旦過多的材料被從磁鐵79斷裂，則出口輸送機70即從噴射清洗裝置60移出磁鐵。空氣清洗器65可以從磁鐵79移除任何鬆散的材料，同時出口輸送機70從噴射清洗裝置移出磁鐵。
該磨料噴射清洗裝置可以包括圖示於71的控制櫃，以控制環境，例如噴射清洗裝置的處理時間、氣體氛圍、速度等。
可以藉由使用磨料噴射來清洗表面而完全去除磁鐵塗層，該磨料噴射藉由剝離來去除磁鐵的一部分或所有表面。在一些實施方式中，磨料可以是鋼珠、碳化鎢、陶瓷或鋼砂。顆粒的尺寸可以是約1mm。在進一步處理廢棄的磁鐵之前，磨料噴射清洗裝置60可以接收廢棄磁鐵並從廢棄磁鐵實質地去除表面或保護塗層，而不會氧污染廢棄的磁鐵。環繞磁鐵的氛圍可以是受控的惰性氛圍，例如氬氣。
磁鐵79可以在磨料噴射清洗裝置60中、在約5℃和600℃之間的溫度、約1-35%相對濕度(RH)之間的濕度水平下進行處理。
在一些實施方式中，表面去除製程進行一段可有效去除少於5%磁鐵質量的時間。在一些實施方式中，表面處理進行約15分鐘至約5小時之間的時段。
第3B圖圖示將廢棄的磁性材料分裂成顆粒並混合該等顆粒的氫混合反應器之實例。在一些實施方式中，該氫混合反應器將合金添加劑與該等顆粒混合。該氫混合反應器 可以產生目標平均直徑介於約1微米至約2mm之間、或介於約4至約7微米之間的顆粒。該氫混合反應器包括兩個分別被放在混合室122、124中的容器102、104，每一個容器具有內襯110，內襯110支撐磁性材料並促進氣體通過內襯110中的孔而在磁性材料周圍循環。在容器102、104中之一者容納稀土元素材料的同時將該容器填充氫氣導致磁性材料由於氫混合而粉碎。曝露於氫氣可以持續約1至40小時之間。該曝露可以持續較短或較長的時間，而且可以基於製程的工程要求、用以實現目標微粒尺寸的其它處理階段、用以實現目標均勻混合物的其它處理階段、或上述中任意兩者或更多者之組合來選擇壓力和溫度。
可以使用擴散促進裝置112，例如有孔的通氣管或管道來確保氫的混合會導致在反應器容器102、104中的磁鐵破裂，並且堆積的微粒物質不會防止一些磁性材料曝露於氫氣。循環促進器(未圖示)，例如攪拌器、風扇或氣體進料，可以有助於促進容器102、104中的氫氣流動。可以藉由位在各別容器102、104底部的攪拌器來攪拌掉落通過內襯110的孔的磁性材料。
可以設置可移動的蓋體114用於將磁鐵放入容器102、104。例如，在磁鐵79在第3A圖所示的磨料噴射清洗裝置60中進行清洗之後，磁鐵可被放在第3B圖所示的容器102、104中。可以在受控或不受控的環境中藉由輸送器或手動地將磁性材料移入內襯110，例如在磁鐵在磨料噴射清洗裝置60中進行清洗之後。可以將一小部分的稀土元素過渡元素 合金材料添加到內襯110，以使由磁鐵製成的最終產品之性質具有預定規格的剩磁、能量乘積、及/或矯頑磁力。在一些實例中，在混合之後可以將添加劑加入粉碎的廢棄磁鐵材料中，以調整最終產品的性質。該添加劑材料的一些實例可以包括Nd、Pr、Dy、Gd、Tb、La、Ce、Yb、Ho、或Eu。
容器102、104可以承受預定的壓力。例如，氫混合反應器可以包括真空泵。在一些實施方式中，壓力可以增大到60巴。容器102、104還可以承受較低的壓力。容器102、104可以具有恆溫控制加熱器116和壓力調節的控制。
該氫混合反應器包括氣源連接138，氣源連接138通過泵送組件128與閥組件133將氫氣或其它氣體引入容器102、104。泵送組件128、閥組件133、氣體管理元件144、或上述中之兩者或更多者的組合可以將氣體直接饋入擴散促進裝置112，以確保容器102、104中的容積完全佈滿磁性材料。在一些實施例中，泵送組件128與閥組件133可以連接容器102、104，從而允許真空泵排空容器102、104，例如用於除氣或主要裝載來自一個容器的氣體、泵送氣體到另一個容器，例如用以回收氫氣、排放到大氣(例如使用到外部大氣的環境連接132)、加壓容器102、104、使用惰性氣體回填容器102、104中之一者或兩者、進行其它的回收製程、或上述中之兩者或更多者之組合。控制器140可被連接到閥組件133和泵送組件128，以自動化氫混合製程及容器102、104之間的氫轉移。
在氫混合製程的過程中，磁性顆粒從容器102、104 通過滑道126落入腔室120。磁性顆粒可被從腔室102移出用於進一步的處理。在一些實施方式中，可以在滑道126和容器102、104之間的開口採用按壓承受閥。
在一些實施方式中，容器102、104中之一者被製成氣密的並使用氣體管理元件144排空。然後可以使用來自氣源的氫氣(例如通過泵送組件138)填充選擇的容器102、104，以準備好選擇的容器102、104用於混合和粉碎廢棄的磁性材料。混合和粉碎之後，可以藉由氣體管理元件144將氫氣輸送到另一個容器104、102，例如藉由從選擇的容器102、104排空氫氣並將氫氣輸送到另一個容器104、102。由於每個容器的內容物皆進行氫混合，故氫可以被回收並被輸送到另一個容器102、104，並在另一個容器中重複氫混合的製程。
在一些實施方式中，氣體儲存室被包括在氣體管理元件144中，而且從其中一個容器102、104排出的氫氣在被輸送到另一個容器102、104之前(例如在氫混合週期之間)被暫時儲存在該氣體儲存室(未圖示)中。使用氣體儲存室可以允許氫混合反應器中僅包括一個容器。在一些實例中，該氫混合反應器可以包括兩個以上的容器。該氣體儲存室可以包括多個構成各個階段的腔室，而且選擇該等腔室之容積以藉由最小化輸送過程中的壓降或壓升來最大化輸送氣體進出腔室和容器102、104的能量經濟。
第4A圖圖示滑架216上的一組四個反應瓶212，滑架216允許將反應瓶212送入和送出反應室，例如第4F圖圖示的反應室202、202'中之一者。反應室202、202'可與第3B 圖圖示的氫混合反應器結合使用或取代之。在一些實例中，反應瓶212可以與第3B圖圖示的氫混合反應器一起使用，例如作為容器102、104。舉例來說，氣體管理元件144可以使用惰性氣體(例如Ar或N)填充瓶212，瓶212隨後被填充磁鐵。磁鐵206(例如將被氫化的)被從輸送滑道208裝入反應瓶212中。磁鐵206可以在惰性氛圍下被裝入反應瓶212中，以防止磁鐵206被例如氧污染。
在一些實施方式中，一小部分的稀土元素過渡元素合金材料可以被加到反應瓶212中。可以選擇稀土元素過渡元素合金材料，以使從磁鐵206和稀土元素過渡元素合金材料產生的最終產品之性質具有預定規格的剩磁、能量乘積及矯頑磁力。在一些實例中，在混合和粉碎回收的磁鐵之後，可以將稀土元素過渡元素合金材料的氫化物加入氫化磁鐵206中。
每個反應瓶212可以包括通氣管213或另一個便利氣體在反應瓶中擴散的裝置。例如，通氣管213可以是在允許氣體擴散的側邊具有開口的圓柱體，所以氣體可抵達位在每個瓶212中心的磁鐵。
瓶212和通氣管213可以在頂部開放，以允許氫氣進入瓶212和通氣管213並與瓶212內容納的磁鐵206接觸及/或允許將磁鐵206裝入瓶212中。
當磁鐵215位在瓶212內時，如第4B圖所示，輸送蓋214可被安裝到滑架216，以將瓶212及其內容物與外部大氣隔離。由蓋214和滑架216所形成的容器可以不允許氣體 洩漏，使得該容器的內部容積可以保持防止環境空氣接觸磁鐵215的惰性氣體氛圍。舉例來說，在瓶212被裝入惰性氛圍中之後，瓶212可以被蓋214覆蓋，而滑架216在外部空間儲存惰性氛圍。例如，第4E圖圖示在裝載瓶212被放至滑架216上並且蓋214被放在裝載瓶212的頂部上之前的裝載瓶212實例。瓶212可以同時被裝在滑架216上或是可被裝載然後放到滑架216上。
第4F-G圖圖示具有一對反應室202、202’的另一個氫混合反應器之實例。反應室202、202’被連接到氣體管理元件144，並藉由氣體管理元件144互連，如上面所討論的。氣源138可以提供多種氣體(例如惰性氣體和氫氣)的個別連接。環境連接132可以提供到大氣的排放。氣體管理元件144如上參照第3B圖所述操作，並從一個反應室202輸送氣體到另一個反應室202’(反之亦然)來取代在容器102、104之間輸送。
有蓋的滑架260(例如滑架216)被滾入第一個反應室202，同時氫化在另一個反應室202’中發生。一旦有蓋的滑架260在反應室202中，則從滑架260移除蓋214並關閉反應室202上的艙口252。然後腔室202可以被填充惰性氣體。
氣體管理元件144可以供應來自氫源的氫氣到反應室202，以實現所需的壓力。例如，當反應室202’中的氫化完成時，則氣體管理元件144將氫氣從反應室202’移入反應室202並將反應室202加壓到目標壓力。氣體管理元件144可以藉由將來自反應室202的氫氣(例如加壓的氫氣)通過蓋232 或瓶中的其他開口引入瓶212而在反應室202中引發氫化。
氫混合製程可以產生平均直徑在約1微米至約2mm之間(例如當氫混合反應器進行初始混合製程時)或在約4微米至約7微米之間(例如當氫混合反應器進行第二混合製程時)的磁性顆粒。在一些實例中，第4F-G圖圖示的氫混合反應器可以進行兩種製程，第3B圖圖示的氫混合反應器可以進行兩種製程，或其中一個反應器可以進行一種製程，而另一個反應器可以進行另一種製程。例如，第3B圖圖示的氫混合反應器可以進行第一混合製程，而第4F-G圖圖示的氫混合反應器可以進行第二混合製程。
氣體管理元件144可以從腔室202’例如完全地排空氣體，並將該氣體放在腔室202中，以在處理過程中在腔室202中、或在儲存室或容器中使用。腔室202內的恆溫調節加熱器257(圖示於第4G圖)可以由控制器調節，以提供目標溫度。
當氫化製程在反應室202中進行時，氣體管理元件144用惰性氣體回填反應室202'。然後打開到反應室202'的艙口252'，如第4G圖所示，並將蓋214'放在滑架260'上。然後現在被縮小為顆粒的氫化物磁鐵材料從滑架260'中的反應室202’移出。
在腔室202中的氫化反應完成之後，氣體管理元件144從腔室202排出過量的氫氣。例如，放在腔室202'中的一個或更多個瓶212可以再次開始氫化製程。
在一些實施方式中，可以用第4C-D圖和第4J圖圖 示的蓋232關閉瓶212，蓋232充當漏斗，以例如在瓶212處於倒置的位置時、當閥234打開時允許回收的氫化物磁鐵顆粒被導引通過滑道237。可以將蓋232移除，例如以允許磁鐵206進入瓶212，並於之後被放在各別的瓶212中。
參照第4J圖，在惰性氛圍中，蓋232被定位在瓶212上，而且瓶可以被密封並被從惰性氛圍中移出而不需要蓋214。瓶212可以由滑架216運送或個別運送。
第4K圖圖示用於從瓶212接收的磁性顆粒的儲存容器240之實例。瓶212上的閥234接受被包含在儲存容器240中的噴嘴265，以將歧管267密封於瓶212中的通氣管213。送風機266饋送惰性氣體通過歧管267並進入通氣管213，以從瓶212去除磁性顆粒而進入儲存容器240。進入其中一個瓶212之後，惰性氣體可以循環回到儲存室240中。
惰性氣體可以以切向/徑向流動流出通氣管213，如第4H圖所示，第4H圖為瓶212和通氣管213的剖面圖。箭頭圖示切向圖案的惰性氣體在通氣管213中被噴射通過瞄準切向的槽。切向圖案的惰性氣流可以有助於從瓶212的內壁去除顆粒並促進磁性顆粒從瓶212中完全排空。
閥234可以具有閘結構，例如以允許噴嘴265進入瓶212。蓋268可以被放在噴嘴265上，以在瓶212被移出時密封儲存容器240。
第5圖為用於回收來自產品的廢棄磁鐵和磁性材料的製程500之實例，該產品例如製造「散料的」、失敗的/退回的/剩餘的批次、及/或EOL產品，以實現目標性質。可以 使用一個或更多個上述的系統來進行製程500。
在S10，輸送機相對於切割器將產品定向，並將產品饋送通過切割器。將產品的含磁鐵部分(或切割)與產品的其餘部分分開，並在一個批次中將含磁鐵部分與從相同或類似的設備「收取」的其它含磁鐵部分結合。
在S20，含磁鐵部分(或切割)被輸送到進行分離、消磁及主要粉碎塗層的系統，其中含磁鐵部分被加熱然後冷卻，以使含磁鐵部分上用以將磁鐵附著於各別基質(例如磁性電路或組件的部分)的任何黏著劑與磁性材料分離。這個製程可以從含磁鐵部分或組件實質回收全部的磁鐵，而且可以不會再破壞回收的磁鐵。
在一些實施方式中，加熱和冷卻可以有效地破壞或部分碎裂塗層，例如有時用於Nd-Fe-B磁鐵上的鎳-銅-鎳塗層。有一些塗層，例如磷酸鹽、漆、或聚合物可以在加熱過程中被完全破壞。
可以重複多次或僅一次的加熱和冷卻循環。該系統可以將含磁鐵部分加熱至約600℃的溫度，然後將含磁鐵部分冷卻至約5℃的溫度。也可以使用其他的目標溫度。可以使用被包括在含磁鐵部分中的磁性材料之居禮溫度來選擇加熱溫度，例如大於磁性材料之居禮溫度的溫度，以使磁鐵的磁化強度消失。
該系統在同一時間加熱的單批含磁鐵部分可以包括具有不同居禮溫度的、多種配方的磁鐵。所選擇的加熱溫度可以等於或大於任何磁性配方的最高居禮溫度，以確保所有 不同類型的磁性材料之磁化強度被去除。
在一些實施方式中，加熱和冷卻都是迅速的。在一些實例中，溫度保持高於居禮溫度持續預定的最短時間，以使磁性材料消磁。在一些實施方式中，含磁鐵部分被加熱到高於居禮溫度並保持預定的最短時間，然後將含磁鐵部分迅速冷卻。然後含磁鐵部分可被再次加熱到較低的溫度並保持一段較短的時間，然後再次快速冷卻。假使在第一加熱和冷卻循環中發生消磁，則並不需要在後面的循環中實現相同的溫度或保持時間，但冷熱循環對於從黏著劑移出磁性材料及/或碎裂塗層可以是有益的。在一些實施方式中，該系統以10℃/秒或更高的速率、較佳50-100℃/秒的速率加熱含磁鐵部分。該系統可迅速冷卻含磁鐵部分，例如以100℃/秒的速率，較佳為約200-1000℃/秒之間的速率。
製程500可以以介於約50至約1000公斤含磁鐵部分的批次在爐中進行約1小時，以從磁性材料中充分去除非磁性材料。裝入爐中的批次質量越大，則在爐中的保持時間越長，例如由於對流的緣故。在爐中的保持時間可以是所有加熱和冷卻循環的總時間，例如爐既加熱且冷卻含磁鐵部分。
可以在爐中採用惰性氛圍或加熱可以在空氣中進行。在一些實施方式中，一旦任何塗層被破壞或被從磁性材料去除，則磁性材料的處理可以採用惰性氛圍，以保護磁性材料免於過度氧化。
在S30，整個塗層被從磁性材料去除。該塗層可以藉由機械、化學、及/或其它方法去除。在一些實例中，該塗 層是藉由珠擊或磨料噴射去除。化學浴可以在珠擊或磨料噴射之後。例如，也可以使用稀釋的鹽酸、硝酸、或其他可有效去除氧化物的試劑。化學浴可以從磁性材料的表面去除氧化物。
在S40，在機械和化學處理之後，將磁性材料放在混合設備中。該混合設備可以使磁性材料處於加壓的氫氣氛圍持續一段預定的時間、溫度、轉速等。例如，可以藉由第3B圖、第4G圖、或前述兩者所示的氫混合反應器、或另一種適當的混合設備處理磁性材料。
在一些實例中，可以在混合之前或之後將稀土元素過渡元素合金材料加入磁性材料中。在一些實施方式中，Nd-Fe-B磁鐵(例如廢棄磁鐵)和稀土元素合金(例如Nd1-xPrx)被以99.9：0.1至81：19之間的比率一起放在混合設備中，並被均勻地摻合在一起。在S40之後，稀土元素過渡元素合金材料可以被單獨粉碎並被加入廢棄的磁性材料中。
可以使用廢棄磁性材料組成物的元素分析及藉由實驗和外推測得的再生分子式之資料庫來選擇稀土元素過渡元素合金材料，以適用於實現預定的目標組成及磁性性能或任何其他適當的方法。例如，該資料庫可以包括指示廢棄磁性材料和添加到起始材料的稀土元素過渡元素合金材料之組成物性質的歷史數據，以對所得的燒結再生磁鐵產品實現所需的性質。
可以在起始磁性材料通過混合而縮小(例如之後將被處理成新的燒結再生磁鐵的氫化物粉末或粉碎粉末)的過 程中或之後藉由添加預定比例的某些稀土元素過渡元素合金材料來恢復或改良起始磁性材料的磁性和物理性質。此配方的實例是99份的廢棄Nd-Fe-B磁鐵和1份Pr，25重量%/Nd，75重量%合金而且在2：17型磁鐵的情況下，其中含有Sm2Co17，1份的Sm。另一個實例是99份的廢棄Nd-Fe-B磁鐵和1份Nd、Dy、Co、Cu及Fe的合金。在一些實施方式中，該組合是其中一種廢棄稀土元素磁鐵佔主要部分並與小部分的稀土元素過渡元素合金或元素組合。在一些實施方式中，稀土元素過渡元素合金為釹和較輕的鑭系元素及另一種過渡金屬的組合。在一些實施方式中，稀土元素過渡元素合金少於與起始磁性材料的組合之2%。在一些實施方式中，較輕的鑭系元素為鐠。
在S50，藉由適當的手段來將粉末粉碎並均勻地混合。在一些實施方式中，這是藉由噴射碾磨到介於約1至約4微米的目標粒徑來完成。可以使用任何適當的粉碎設備來將該粉末粉碎、均勻化、或粉碎及均勻化，例如在上面更詳細描述的。在一些實施方式中，步驟S40和S50可以同時進行。在一些實施方式中，不是添加小部分的稀土元素過渡元素合金材料到將被氫化的批次，而是在S50分別氫化和混合稀土元素材料。在一些實例中，稀土元素過渡元素合金可以被單獨碾磨並在碾磨起始廢棄磁性材料之後(例如在S50之後)被添加，在此期間較佳使用例如60巴的高壓來將起始廢棄磁性材料充分分裂而形成範圍在約1至約50微米之間的粉末。
在S60，較大的顆粒(例如約1mm)被從粉碎的材 料篩分出來，例如藉由從微細粉末篩分出較大的顆粒(例如約500微米至約2mm之間的顆粒)來處理粉末的氧化部分。由於氧化物相對於防止氧化顆粒粉碎成較小部分的回收稀土元素磁鐵材料之主要部分的硬度，此程序可有效去除氧化的部分。例如，氫化、碾磨、噴射碾磨、破碎、或另一種適當的方法可能較不易於分裂氧化物，使得它們的大小分佈較大，並能夠藉由篩分消除或減少它們在微細粉末中的比例。
在S70，藉由填充加壓機並在該加壓機中建立磁場來按壓和排列微細粉末而形成生坯，以及在S80該生坯進行燒結和熱處理，以形成再生的燒結磁鐵產品。
第6圖為圖示可被獲得成為散料及/或EOL磁鐵及用於再生磁鐵的起始材料之屬性範圍的實例之圖。該圖上繪製的泡形302表示可以應用製程500的起始材料之約略範圍。製程500也可以應用於泡形302外部的其它起始材料。
第7圖為比較原始廢棄磁性材料(圖示在左邊的欄中)與藉由製程500形成的完成再生磁鐵產物(圖示在右邊的欄中)之組成的圖。在起始的磁性材料中，稀土元素金屬的組成可以大於或小於18%，由左欄的「R」區表示。稀土元素金屬的量「X」在處理過程中被從起始磁鐵材料去除。為了使再生的Nd-Fe-B產物具有類似於原始磁鐵的組成，必須加入新的稀土元素材料，即原生材料。
在第7圖中，原生材料係由「V」區域表示並約略等於在處理過程中去除的稀土元素金屬量或「X」。在完成的再生產品中，稀土元素金屬的最終比例至少是在起始磁性材 料中的百分比，但不高於18%。假使起始磁性材料中的稀土元素材料百分比「R」和左邊欄中的兩條虛線中較低者一樣低，例如小於18%，則在完成的再生磁鐵產品中最終的稀土元素原子百分比(圖示在右邊的欄中)至少等於相同的百分比，如劃過的下虛線所繪示。然而，假使起始磁性材料中的稀土元素金屬之百分比大於18%，則在完成的再生磁鐵中的原子百分比被限制為18%，如在右邊的欄中上限為18%的上虛線所示。
在完成的再生產物中，最終的稀土元素原子百分比為1，其中原生磁鐵的每個成分Nd、Pr、Dy、Gd、Tb、La、Ce、Yb、Ho、及/或Eu之百分比是在該成分在原始磁鐵中的百分比之0.1至19%的範圍中，而且Nd加上Pr的原子百分比大於零。
除了稀土元素金屬之外，起始磁性材料和完成的再生磁鐵兩者的其餘部分是由鐵、鈷、銅、鋁及其他元素所組成的。在完成的再生產物中，存在以下的限制：(1)鈷的原子百分比不超過3%；(2)銅的原子百分比不超過0.3%；以及(3)鐵和鈷的組合原子百分比不超過77%。
第8圖圖示不同形狀的燒結磁鐵800和燒結磁鐵800之塗層。在再生製程500的過程中可以使用任何的燒結磁鐵800。燒結磁鐵800的塗層之實例包括磷酸鹽802、Al 804、NiCuNi 806、環氧樹脂808、以及Zn 810。例如，第3A圖所示的磨料噴射清洗裝置60可以從燒結磁鐵800去除塗層。
以下的實例示範了來自均勻或混合等級和性能(例 如剩磁(Br)和矯頑磁力(iHC))的散料和EOL來源的廢棄磁鐵可以被聚集並進行處理，以形成具有訂製成所需磁性能之性質的新Nd-Fe-B再生磁鐵，該性質等於或大於原始起始磁性材料所展現的性質。
實例1
廢棄磁鐵包括藉由感應耦合電漿(ICP)分析及氧/碳元素分析儀所測定的質量組成分率，如下表1A所示。使用滲透計測定混合廢棄磁鐵的磁性質，例如剩磁、矯頑磁力等，如下表1B所示。表1A和1B特徵化廢棄磁性材料。
將約300公斤的混合級EOL磁鐵保持在套爐中，並在居禮溫度以上的溫度高溫加熱至650℃持續4小時，以使EOL磁鐵消磁。將消磁的磁鐵在水中淬冷，以使塗層破裂，並在爐中加熱至200℃進行乾燥。消磁的磁鐵被珠擊15分鐘，以進一步去除Ni-Cu-Ni塗層並保持在惰性氛圍中。由於去除塗層所造成的消磁磁鐵之質量損失係少於5%。未塗覆的磁鐵在稀鹽酸中進行化學處理。
在反應旋轉混合容器中裝入100kg未塗覆、無雜質的廢棄材料並加入1%的Nd(0.55x+1)Pr(0.45x+1)添加劑。在室溫下(例如約20至約25℃)將該未塗覆、無雜質的廢棄材料及該添加劑保持在具有2巴氫壓的反應旋轉混合容器中持續4小時。然後將產生的氫化物混合物在原位加熱至550-600℃，以使氫化物混合物部分脫氣。使用滾磨機將1%的硬脂酸鋅與脫氣的粉末混合30分鐘，以潤滑脫氣的粉末。在氬氣氛圍下將脫氣的粉末噴射碾磨1.5小時，以進一步均勻 化直到實現約2.5μm或更小的平均粒徑。將產生的顆粒排列和按壓、燒結、退火及磁化。在約1050℃至約1100℃之間的燒結溫度保持5小時，之後在600℃下熱處理3小時。
在新的Nd-Fe-B燒結產物上進行ICP、元素分析、及滲透率測試。新Nd-Fe-B燒結產物的組成和磁性質分別列於表2A和2B。
在本實例中，在原位製備稀土元素合金RE(例如Nd/Pr)與廢棄材料的元素組成物，以形成氫化物粉末摻合物。RE添加取代了例如在參照第5圖描述的步驟S20、S30、S40、S50的過程中被從廢棄起始材料去除的稀土元素氧化物或晶粒邊界表面積相之計數損失。部分脫氣的稀土元素氫化物添加可以有助於固態擴散及/或減少燒結過程中氫化物粉末內的氧量，其中形成了選擇性豐富的晶粒邊界相。換句話說，與起始材料相比，新形成磁鐵的微結構被修改了。舉例來說，當稀土元素添加劑吸收製程氣體的氫氣成分而形成例如NdPrH3時，再生製程利用晶粒邊界的修復和改良，然後NdPrH3在燒結過程中被轉化回無氧的NdPr。因此，晶粒邊界的修復及與Nd2Fe14B成分的反應構成了新形成的微結構和元素組成物，使得產生的Nd-Fe-B燒結磁鐵可以表現出等於或優於廢棄起始材料的性質，包括Br、iHc、BHmax、或上述中之兩者或更多者的組合。
在一些實例中，藉由在形成的單獨具有富Nd相的Nd-Fe-B磁鐵中修復和形成富含晶粒邊界相可以允許稀土元素RE添加劑成分沿著晶粒邊界擴散，並使矯頑磁力和剩磁力 變差，如參照表3B更詳細描述的。
來自廢棄磁鐵的稀土RE元素之稀土元素比例可以藉由Nd2Fe14B主基質相中的新鮮添加來取代。在一些實施方式中，稀土元素RE添加劑與來自廢棄磁鐵的材料一起燒結，從而允許稀土元素RE成分選擇性地沿著晶粒邊界擴散和滲透。使用非常少量的新稀土元素材料即可在再生的燒結磁鐵中恢復或改良相當於原始廢棄磁鐵起始材料的矯頑磁力。例如，可以製造出與起始廢棄材料相比具有優異性質的新再生Nd-Fe-B產物。
表中列示磁性質如BHmax(能量乘積)、iHC(矯頑磁力)、及Br(剩磁)。
實例2
以磁化的形式供應EOL磁鐵起始材料。該EOL磁鐵最初被附著於EOL產品內的鐵背板。使用上文更詳細描述 的循環加熱製程將磁鐵消磁並從該鐵背板分離。使用實例1揭示的再生步驟來處理混合的EOL磁鐵並產生新的、完全緻密的Nd-Fe-B燒結磁鐵產物。
將1%的添加劑(例如Ndx/Pry)加入廢棄磁鐵中，如表3A所列的添加劑欄位指出的。藉由ICP、元素分析、及滲透計來特徵化廢棄磁鐵。將起始廢棄材料和新的Nd-Fe-B燒結產物之組成和磁性質分別列於表3A和3B中。
表3A至5B中列示磁性質如BHmax(能量乘積)、iHC(矯頑磁力)、和Br(剩磁)及相應密度。
實例3
藉由ICP和滲透計來特徵化廢棄的起始材料磁鐵，分別參見表4A和4B。將0.5至8%的Nd、Dy、Co、Cu及Fe添加劑加入廢棄磁鐵中，如表5A和5B的添加劑欄位中指出的。將新Nd-Fe-B燒結產物的組成和磁性質分別列於表5A和5B中。
從表2B和3B可以觀察到的是，Nd/Pr合金添加劑可以用來操縱恢復的剩磁並增強所得的再生燒結磁鐵之矯頑磁力。具體來說，合金中Nd的純度越低，則所得的再生燒結磁鐵中恢復的矯頑磁力越大。隨著更多的Pr被加入合金中一對應於合金中存在的Nd百分比降低一矯頑磁力會增加，然而所得的再生燒結磁鐵之剩磁略有下降。
類似地，再生燒結磁鐵的矯頑磁力和剩磁可以藉由改變Nd、Dy、Co、Cu及Fe添加劑的百分比來操縱，如表5B所示。例如，從表5B可以觀察到的是，隨著添加劑的百分比增加，對應於矯頑磁力增加，剩磁降低。因此，低百分 比的添加劑，例如0.5%的添加劑可以導致剩磁完全恢復，而較高百分比的添加劑，例如8%的添加劑可以導致所得再生燒結磁鐵的剩磁退化。當與表4B的廢棄起始材料相比時，使用更高百分比的添加劑可以為新的再生燒結Nd-Fe-B產物實現至少30%至約80%的矯頑值增加，參見表5B。
再生的廢棄磁鐵適合一個範圍的可能組成。舉例來說，廢棄磁鐵組成物可以包括至少72%的Fe、範圍在7-20%的Nd、至少2%的Pr、至少5.6%的B、以及至少0.1%的Al所組成的第一磁鐵廢料。在一些實施方式中，該第一磁鐵廢料包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0至0.3%之間的Ni中之至少一者。在一些實施方式中，該第一磁鐵廢料包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0和0.3%之間的Ni中之至少兩者。在一些實施方式中，該第一磁鐵廢料包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0和0.3%之間的Ni中之至少三者。
在一些實施方式中，該第一磁鐵廢料包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0和0.3%之間的Ni中之至少四者。在一些實施方式中，該第一磁鐵廢料包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0和0.3%之間的Ni中之至少五者。在一些實施方式中，該第一磁鐵廢料包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0和0.3%之間的Ni中之至少六者。
在一些實施方式中，該第一磁鐵廢料包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0和0.3%之間的Ni中之至少七者。在一些實施方式中，該第一磁鐵廢料包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之 間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0和0.3%之間的Ni中之至少八者。在一些實施方式中，該第一磁鐵廢料包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0和0.3%之間的Ni中之至少九者。
在一些實施方式中，上述的一些實施方式包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0和0.3%之間的Ni中之至少一者。在一些實施方式中，上述的一些實施方式包括介於0和5%之間的Dy；介於0和4%之間的Co；介於0和0.3%之間的Cu；介於0和2.07%之間的Tb；介於0和0.19%之間的Ga；介於0和1.25%之間的Gd；介於0和0.14%之間的Ti；介於0和0.3%之間的Zr；以及介於0和0.3%之間的Ni中之至少一者。
在一些實施方式中，該磁鐵廢料包括介於0.1和5%之間的Dy；介於0.1和4%之間的Co；介於0.1和0.3%之間的Cu；介於0.1和2.07%之間的Tb；介於0.01和0.19%之間的Ga；介於0.01和1.25%之間的Gd；介於0.01和0.14%之間的Ti；介於0.01和0.3%之間的Zr；以及介於0.01和0.3 %之間的Ni中之至少一者。在一些實施方式中，該磁鐵廢料包括介於0.1和5%之間的Dy；介於0.1和4%之間的Co；介於0.1和0.3%之間的Cu；介於0.1和2.07%之間的Tb；介於0.01和0.19%之間的Ga；介於0.01和1.25%之間的Gd；介於0.01和0.14%之間的Ti；介於0.01和0.3%之間的Zr；以及介於0.01和0.3%之間的Ni中之至少二者。在一些實施方式中，該磁鐵廢料包括介於0.1和5%之間的Dy；介於0.1和4%之間的Co；介於0.1和0.3%之間的Cu；介於0.1和2.07%之間的Tb；介於0.01和0.19%之間的Ga；介於0.01和1.25%之間的Gd；介於0.01和0.14%之間的Ti；介於0.01和0.3%之間的Zr；以及介於0.01和0.3%之間的Ni中之至少三者。
在一些實施方式中，該磁鐵廢料包括介於0.1和5%之間的Dy；介於0.1和4%之間的Co；介於0.1和0.3%之間的Cu；介於0.1和2.07%之間的Tb；介於0.01和0.19%之間的Ga；介於0.01和1.25%之間的Gd；介於0.01和0.14%之間的Ti；介於0.01和0.3%之間的Zr；以及介於0.01和0.3%之間的Ni中之至少四者。在一些實施方式中，該磁鐵廢料包括介於0.1和5%之間的Dy；介於0.1和4%之間的Co；介於0.1和0.3%之間的Cu；介於0.1和2.07%之間的Tb；介於0.01和0.19%之間的Ga；介於0.01和1.25%之間的Gd；介於0.01和0.14%之間的Ti；介於0.01和0.3%之間的Zr；以及介於0.01和0.3%之間的Ni中之至少五者。在一些實施方式中，該磁鐵廢料包括介於0.1和5%之間的Dy；介於0.1 和4%之間的Co；介於0.1和0.3%之間的Cu；介於0.1和2.07%之間的Tb；介於0.01和0.19%之間的Ga；介於0.01和1.25%之間的Gd；介於0.01和0.14%之間的Ti；介於0.01和0.3%之間的Zr；以及介於0.01和0.3%之間的Ni中之至少六者。
在一些實施方式中，該磁鐵廢料包括介於0.1和5%之間的Dy；介於0.1和4%之間的Co；介於0.1和0.3%之間的Cu；介於0.1和2.07%之間的Tb；介於0.01和0.19%之間的Ga；介於0.01和1.25%之間的Gd；介於0.01和0.14%之間的Ti；介於0.01和0.3%之間的Zr；以及介於0.01和0.3%之間的Ni中之至少七者。在一些實施方式中，該磁鐵廢料包括介於0.1和5%之間的Dy；介於0.1和4%之間的Co；介於0.1和0.3%之間的Cu；介於0.1和2.07%之間的Tb；介於0.01和0.19%之間的Ga；介於0.01和1.25%之間的Gd；介於0.01和0.14%之間的Ti；介於0.01和0.3%之間的Zr；以及介於0.01和0.3%之間的Ni中之至少八者。在一些實施方式中，該磁鐵廢料包括介於0.1和5%之間的Dy；介於0.1和4%之間的Co；介於0.1和0.3%之間的Cu；介於0.1和2.07%之間的Tb；介於0.01和0.19%之間的Ga；介於0.01和1.25%之間的Gd；介於0.01和0.14%之間的Ti；介於0.01和0.3%之間的Zr；以及介於0.01和0.3%之間的Ni中之至少九者。
在一些實施方式中，本文所述的廢棄磁鐵組成物含有微量的Dy、Co、Cu、Tb、Ga、Gd、Ti、Zr、Ni中之一者 或更多者或上述元素之組合。在一些實施方式中，本文所述的廢棄磁鐵組成物含有Dy、Co、Cu、Tb、Ga、Gd、Ti、zr、Ni中之一者或更多者或上述元素之組合的雜質。在一些實施方式中，本文所述的廢棄磁鐵組成物含有少於約0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、或1%的Dy、Co、Cu、Tb、Ga、Gd、Ti、Zr、Ni中之一者或更多者或上述元素之組合。在一些實施方式中，本文所述的廢棄磁鐵組成物不含Dy、Co、Cu、Tb、Ga、Gd、Ti、Zr、Ni中之一者或更多者或上述元素之組合。在一些實施方式中，本文所述的廢棄磁鐵組成物包含本文提供的任意範圍、基本上由本文提供的任意範圍所組成、或由本文提供的任意範圍所組成。
表6顯示依據一些實施方式界定其它可能的再生磁鐵材料的材料組成。
在一些實施方式中，廢棄磁鐵材料(組成範圍界定於上表中)可以在混合之前、過程中或之後與一定量的稀土 元素合金添加劑組合，以產生最佳的磁性粉末混合物，且約0.5至約8%的磁性粉末來自稀土元素合金添加劑。在一些實施方式中，合金添加劑的量使得稀土元素合金的元素成分中之至少一者的量至少與在初始處理步驟過程中從廢棄磁鐵起始材料中失去的相同元素相同。在一些實施方式中，添加劑合金的量使得稀土元素合金添加劑的元素成分中之至少一者的量等於在初始處理步驟過程中從廢棄磁鐵起始材料中失去的相同元素之量。為了測定失去材料的量，可以處理廢棄磁鐵起始材料的樣品，並使用ICP分析，以測定稀土元素組分的變化。例如，元素Nd的濃度減少可以是0.7%。在這種情況下，添加1%的Nd(0.70)Pr(0.25)(0.05其他材料)元素添加劑將可在回收的Nd-Fe-B燒結磁鐵產物中有效地恢復原始的富含晶粒邊界相。在一些實例中，當Nd的濃度減少為0.7%時，則可以加入兩倍的元素添加劑，例如2%，使得生成的Nd-Fe-B燒結產物中Nd、Pr、及Dy的總量不超過18%。
以下的公式進一步描述一些實施方式：廢棄磁鐵起始材料中R=s(Nd)+s(Pr)+s(Dy)；最終的Nd-Fe-B產物中T=f(Nd)+f(Pr)+f(Dy)，如第19段所定義；以及添加的原生材料V=Nd[p]+Pr[q]+Dy[r]，其中0.1p+q+r19%的最終產物並且Tmin(R,18%)。為了說明的目的，考慮下面的實例：假使在廢棄磁鐵起始材料中Nd、Pr、及Dy之原子百分比值分別為9.77、2.96、及0.92，則將相應的值帶入公式R=s(Nd)+s(Pr)+s(Dy)得到R=9.77+2.96+0.92，或R=13.65。在相同的實例中，新再生的Nd-Fe-B燒結磁鐵中的Nd、Pr、及 Dy之原子百分比值可以分別為10.74、3.26、及0.91。將新再生的Nd-Fe-B燒結磁鐵之值帶入公式T=s(Nd)+s(Pr)+s(Dy)，則T等於10.74+3.26+0.91，或T=14.91。在相同實例中，假使在再生製程期間加入原生材料，而且原生材料含有的Nd、Pr、及Dy之原子百分比值分別為0.2、0.3及0.4，則公式V=Nd[p]+Pr[q]+Dy[r]得到V=0.2+0.3+0.4，或V=0.9。原生材料的公式(或V)受到兩個限制：0.1p+q+r19%的最終產物並且Tmin(R,18%)。在我們的實例中，p+q+r=0.9%滿足第一限制一p+q+r的值必須大於或等於0.1%且小於或等於19%。此實例亦滿足針對原生材料公式的第二限制：T大於或等於R或18的集合中之最小者。在本實例中，T為14.91，而R或18的集合中之最小者是R，R為13.65，所以T大於或等於R或18的集合中之最小者。
在一些實施方式中，V=Nd[p]+Pr[q]+Dy[r]，其中0.1p+q+r15%的最終產物並且Tmin(R,18%)。在一些實施方式中，V=Nd[p]+Pr[q]+Dy[r]，其中0.1p+q+r12%的最終產物並且Tmin(R,18%)。在一些實施方式中，V=Nd[p]+Pr[q]+Dy[r]，其中0.1p+q+r8%的最終產物並且Tmin(R,18%)。在一些實施方式中，V=Nd[p]+Pr[q]+Dy[r]，其中0.1p+q+r5%的最終產物並且Tmin(R,18%)。在一些實施方式中，V=Nd[p]+Pr[q]+Dy[r]，其中0.1p+q+r3%的最終產物並且Tmin(R,18%)。在一些實施方式中，V=Nd[p]+Pr[q]+Dy[r]，其中0.1p+q+r2%的最終產物並且Tmin(R,18%)。在一些實施方式中，V= Nd[p]+Pr[q]+Dy[r]，其中0.1p+q+r1%的最終產物並且Tmin(R,18%)。
在一些實施方式中，X為從原始磁鐵去除的RE(Nd,Pr,Dy)，單位為%，並且p+q+rX。在一些實施方式中，該添加劑使得在最終再生的Nd-Fe-B燒結產物中，其中f為再生的Nd-Fe-B燒結磁鐵之分率，單位為%，f(Nd)+f(Pr)>0。在一些實施方式中，f(Nd)+f(Pr)+f(Dy)18。在一些實施方式中，f(Co)3。在一些實施方式中，f(Cu)0.3。在一些實施方式中，f(Fe)+f(Co)77。在一些實施方式中，f(Dy)+f(Nd)+f(Pr)R。
在一些實施方式中，元素添加為Nd[0.1-19%*s(Nd),x]Pr[0.1-19%*s(Pr),y]Dy[0.1-19%*s(Dy),z]Co[0,d]Cu[0,e]Fe[0,f]，其中[a,b]表示從最小值a到最大值b的範圍；s(c)為起始組成物中元素的原子百分比；f(c)為最終組成物中元素的原子百分比；x=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；y=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；z=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；d=3-[81,99.9]% * s(Co)；e=0.3-[81,99.9]% * s(Cu)；f=77-[81,99.9]% *(s(Fe)+s(Co))。
在一些實施方式中，(i)原生材料，例如NdpPrqDyr必須在0.1p+q+r19%最終產品的範圍中，並且Tmin(R,18)，其中T=f(Nd)+f(Pr)+f(Dy)及R=s(Nd)+s(Pr)+s(Dy)；(ii)p+q+rX，其中X為從原始磁鐵去除的RE(Nd,Pr,Dy)，單位為%；(iii)T18%；(iv)f(Nd)+f(Pr)>0，其中f為最終產物的分率，單位為%；(v)f(Nd)+f(Pr) +f(Dy)<=18；(vi)f(Co)<=3；(vii)f(Cu)<=0.3；(viii)f(Fe)+f(Co)<=77；以及(ix)f(Dy)+f(Nd)+f(Pr)>=R。
在一些實施方式中，一種方法提供添加0.1至19重量%的一種或更多種稀土元素合金添加劑至本文所述的組成物或方法。在另一個態樣中，一種方法提供添加約0.1重量%、約0.2重量%、約0.3重量%、約0.4重量%、約0.5重量%、約1重量%、約2重量%、約3重量%、約4重量%、約5重量%、約6重量%、約7重量%、約8重量%、約9重量%、約10重量%、約11重量%、約12重量%、約13重量%、約14重量%、約15重量%、約16重量%、約17重量%、約18重量%、或約19重量%的一種或更多種元素添加或一種或更多種元素添加之組合到本文所述的組成物或方法。在又另一個態樣中，一種方法提供添加約0.1-0.5重量%、約0.1-1重量%、約0.5-1重量%、約1-2重量%、約1-3重量%、約1-5重量%、約1-8重量%、約1-12重量%、約1-15重量%、約1-19重量%、約2-4重量%、約2-6重量%、約2-12重量%、約2-19重量%、約3-5重量%、約3-8重量%、約3-15重量%、以及約3-19重量%的一種或更多種元素添加或一種或更多種元素添加之組合到本文所述的組成物或方法。
在一些實施方式中，無法避免的雜質可能會與所認定的材料結合。
標的物的實施例和本說明書中描述的功能性操作可以在數位電子電路中、在有形體現的電腦軟體或韌體中、在 電腦硬體(包括本說明書揭示的結構及該等結構之等同物)中、或上述之一者或更多者的組合中實現。本說明書中描述的標的物之實施例可以被實現為一個或更多個電腦程式，即被編碼在有形的非暫時性程式載體上的電腦程式指令之一個或更多個模組，用於由數據處理設備執行或控制數據處理設備的操作。替代地或另外地，該程式指令可以被編碼在人為產生的傳播訊號上，例如機器產生的電、光、或電磁訊號，該等訊號被產生來編碼用於傳輸到適當接收器設備的資訊，用以由數據處理設備執行。電腦儲存媒體可以是機器可讀的儲存裝置、機器可讀的儲存基板、隨機或串聯的存取記憶體裝置、或上述之一者或更多者的組合。
術語「數據處理設備」係指數據處理硬體並包括所有種類的、用於處理數據的設備、裝置及機器，例如包括可程式化處理器、電腦、或多個處理器或電腦。該設備也可以是、或進一步包括特用邏輯電路，例如FPGA(現場可程式化閘陣列)或ASIC(專用積體電路)。除了硬體之外，該設備可以選擇性地包括形成電腦程式之執行環境的代碼，例如構成處理器韌體、協定疊、資料庫管理系統、操作系統、或上述中之一者或更多者的組合之代碼。
電腦程式(也可以被稱作或描述為程式、軟體、軟體應用、模組、軟體模組、腳本、或代碼)可以用任何形式的程式化語言編寫，包括編譯或解釋語言、或宣告或程序語言，而且電腦程式可以被以任何形式部署，包括作為獨立程式或作為模組、元件、子常式、或其它適用於計算環境的單 元。電腦程式可以(但並非必須)對應於檔案系統中的檔案。程式可以被儲存在保存其他程式或數據的檔案之一部分中，例如一個或更多個腳本被儲存在標記語言文件中、在專用於所討論程式的單個檔案中、或在多個協同檔案中，例如儲存一個或更多個模組、子程式、或部分代碼的檔案。電腦程式可以被部署成在一台電腦或多台電腦上執行，該等電腦位於一個地點或跨多個地點分佈並且由通訊網路互連。
本說明書中描述的製程和邏輯流程可以由一個或更多個可程式化電腦進行，該等可程式化電腦執行一個或更多個電腦程式，以藉由操作輸入數據並產生輸出來進行功能。製程和邏輯流程還可以藉由特用邏輯電路進行，而且設備也可以被實現為特用邏輯電路，例如FPGA(現場可程式化閘陣列)或ASIC(專用積體電路)。
舉例來說，適用於執行電腦程式的電腦包括通用或特用微處理器或上述兩者、或任何其他類型的中央處理單元。一般來說，中央處理單元將接收來自唯讀記憶體或隨機存取記憶體或上述兩者的指令和數據。電腦的基本元件是用於運行或執行指令的中央處理單元及一個或更多個用於儲存指令和數據的記憶體裝置。一般來說，電腦還將包括一個或更多個用於儲存數據的大容量儲存裝置，或被可操作地耦接以接收來自一個或更多個用於儲存數據的大容量儲存裝置的數據或將數據傳送到一個或更多個用於儲存數據的大容量儲存裝置或上述兩者，該用於儲存數據的大容量儲存裝置例如磁碟、磁光碟、或光碟。然而，電腦不必具有這樣的裝置。 此外，電腦可以被嵌入另一個裝置，例如行動電話、個人數位助理(PDA)、行動音頻或視頻播放器、遊戲操作台、全球定位系統(GPS)接收器、或可攜式儲存裝置，例如通用串列匯流排(USB)快閃驅動器，僅舉幾例。
適用於儲存電腦程式指令和數據的電腦可讀媒體包括所有形式的非揮發性記憶體、媒體及記憶體裝置，舉例來說包括半導體記憶體裝置，例如EPROM、EEPROM及快閃記憶體裝置；磁碟，例如內部硬碟或可移動碟；磁光碟；及CDROM和DVD-ROM磁碟片。處理器和記憶體可以藉由特用邏輯電路補充或被併在特用邏輯電路中。
為了提供與使用者的互動，本說明書中描述的標的物之實施例可以被實現在具有顯示裝置和鍵盤及指示裝置的電腦上，該顯示裝置例如CRT(陰極射線管)或LCD(液晶顯示器)監視器，用以將資訊顯示給使用者，該指示裝置例如滑鼠或軌跡球，使用者可以藉由該指示裝置提供到電腦的輸入。也可以使用其他種類的裝置來提供與使用者的互動；例如提供給使用者的反饋可以是任何形式的感官反饋，例如視覺反饋、聽覺反饋、或觸覺反饋；並且來自使用者的輸入可以被以任何形式接收，包括聲音、語音或觸覺輸入。此外，電腦可以藉由發送文件到使用者使用的裝置並從使用者使用的裝置接收文件來與使用者互動；例如藉由發送網頁到使用者的裝置上的網頁瀏覽器來回應從網頁瀏覽器接收到的請求。
本說明書中描述的標的物之實施例可以在計算系統 中實現，該計算系統包括後端元件，例如數據伺服器，或該計算系統包括中間軟體元件，例如應用伺服器，或該計算系統包括前端元件，例如具有圖形使用者界面或網頁瀏覽器的客戶端電腦，通過該圖形使用者界面或網頁瀏覽器使用者可以與本說明書中描述的標的物之實施方式互動，或該計算系統包括一個或更多個該等後端、中間軟體或前端元件之任意組合。該系統的元件可以藉由任何形式或媒介的數位數據通訊互連，例如通訊網路。通訊網路之實例包括區域網路(LAN)和廣域網路(WAN)，例如網際網路。
計算系統可以包括客戶端和伺服器。客戶端和伺服器通常彼此遠離，並且通常經由通訊網路互動。客戶端和伺服器的關係憑藉在各自電腦上運行的電腦程序形成並且彼此具有客戶端-伺服器的關係。在一些實施例中，伺服器發送數據(例如HTML頁面)到使用者裝置，例如為了顯示數據的目的，並從與使用者裝置互動的使用者接收使用者輸入，該使用者裝置作為客戶端。在使用者裝置產生的數據(例如使用者互動的結果)可以在伺服器接收自使用者裝置。
一個這種類型的電腦之實例被圖示於第9圖，第9圖圖示通用電腦系統900的示意圖。系統900可被用於依據一個實施方式關聯任何先前描述的電腦實現方法所描述的操作。系統900包括處理器910、記憶體920、儲存裝置930、以及輸入/輸出裝置940。每個元件910、920、930及940被使用系統匯流排950互連。處理器910能夠處理用於系統900內執行的指令。在一個實施方式中，處理器910是單執行緒 處理器。在另一個實施方式中，處理器910是多執行緒處理器。處理器910能夠處理儲存在記憶體920中或儲存裝置930上的指令，以在輸入/輸出裝置940上為使用者界面顯示圖形資訊。
記憶體920將資訊儲存在系統900內。在一個實施方式中，記憶體920是電腦可讀媒體。在一個實施方式中，記憶體920是揮發性記憶體單元。在另一個實施方式中，記憶體920是非揮發性記憶體單元。
儲存裝置930能夠為系統900提供大容量儲存。在一個實施方式中，儲存裝置930是電腦可讀媒體。在各種不同的實施方式中，儲存裝置930可以是軟磁碟裝置、硬碟裝置、光碟裝置、或磁帶裝置。
輸入/輸出裝置940為系統900提供輸入/輸出操作。在一個實施方式中，輸入/輸出裝置940包括鍵盤及/或指示裝置。在另一個實施方式中，輸入/輸出裝置940包括用於顯示圖形使用者界面的顯示單元。
雖然本說明書包含許多具體的實施細節，但這些實施細節不應被解讀為限制任何發明的範圍或可能被主張的範圍，而是作為對於特定發明的特定實施例可能具體的特徵描述。本說明書中在個別實施例的上下文中描述的某些特徵也可以在單個實施例中組合實施。相反地，在單個實施例的上下文中描述的各種特徵也可以分別在多個實施例中實施或以任何適當的子組合實施。此外，雖然特徵可以在以上被描述為以某些組合運作並甚至最初主張如此，但來自所主張組合 的一個或更多個特徵在某些情況下可以被從該組合除去，並且所主張保護的組合可以針對子組合或子組合的變化。
類似地，雖然在圖式中將操作以特定的順序繪示，但這不應被理解為要求這些操作被以圖示的特定順序或以連續的順序執行，或是需要執行所有圖示的操作才能實現期望的結果。在某些情況下，多重任務執行和並行處理可能是有利的。此外，在上述實施例中分離各種系統模組和元件不應被理解為所有實施例皆要求這樣的分離，並且應當理解的是，所描述的程式元件和系統通常可以在單個軟體產品中被整合在一起或包裝成多個軟體產品。
已描述了標的物的特定實施例。其它的實施例亦在以下申請專利範圍的範圍內。例如，申請專利範圍中陳述的動作可以被以不同的順序執行且仍實現期望的結果。作為一個實例，在附圖中繪示的製程不一定要求所圖示的特定順序或連續的順序才能實現期望的結果。在某些情況下，多重任務執行和並行處理可能是有利的。

Claims (27)

  1. 一種製造一再生Nd-Fe-B永久磁鐵的方法，包含以下步驟：藉由循環加熱和冷卻來自一廢棄磁鐵組件的磁性材料而將該磁性材料消磁，粉碎附著於該磁性材料的黏著劑，分裂該磁性材料的塗層，及使該磁性材料接受以下中之至少一者：a)一機械處理或b)一化學處理，以去除該塗層並製備無雜質的磁性材料；粉碎消磁的磁性材料以形成一粉末；以及將該粉末與a)一稀土元素材料R和b)一元素添加劑A混合以產生一均勻粉末，其中該稀土元素材料R包含以下中之至少一者：a)Nd或b)Pr，並且該元素添加劑A包含以下中之至少一者：a)Nd，b)Pr，c)Dy，d)Co，e)Cu及f)Fe。
  2. 如請求項1所述之方法，包含同時進行該粉碎和該混合。
  3. 如請求項1所述之方法，其中粉碎消磁的磁性材料包含粉碎消磁的磁性材料成一平均粒徑介於1至4μm之間。
  4. 如請求項1所述之方法，其中粉碎消磁的磁性材料包含從消磁的磁性材料去除消磁的磁性材料中顆粒大小大於一平均粒徑的顆粒部分，以在消磁的磁性材料中獲得一低氧濃度。
  5. 如請求項4所述之方法，其中從消磁的磁性材料去除消 磁的磁性材料中顆粒大小大於該平均粒徑的顆粒部分以在消磁的磁性材料中獲得一低氧濃度包含過篩。
  6. 如請求項1所述之方法，包含以下步驟：將該均勻粉末與另一種選自該稀土元素材料R或該元素添加劑A的元素混合。
  7. 如請求項1所述之方法，包含以下步驟：使該磁性材料接受以下中之至少一者：a)一機械處理或b)一化學處理，以去除該塗層並製備無雜質的磁性材料。
  8. 如請求項1所述之方法，包含以下步驟：藉由以下來從一個或更多個磁鐵組件收取該磁性材料：將一廢棄磁鐵部分與該磁鐵組件中包括的一非磁鐵部分分離；以及從該非磁鐵部分提取該廢棄磁鐵部分。
  9. 如請求項1所述之方法，其中粉碎消磁的磁性材料以形成該粉末包含粉碎消磁的磁性材料以形成具有一平均粒徑介於約1微米至約2毫米之間的該粉末，該方法包含以下步驟：進一步將該粉末粉碎成一平均粒徑介於約1至約4微米之間；以及均勻化該粉末。
  10. 如請求項9所述之方法，其中：均勻化該粉末包含均勻化包含一平均粒徑介於約1微米至約2毫米之間的該粉末；以及將該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末包含將具有一平均粒徑介於約1至約4微米之間的該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末。
  11. 如請求項9所述之方法，其中：將該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末包含將具有一平均粒徑介於約1微米至約2毫米之間的該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末；以及均勻化該粉末包含均勻化包含一平均粒徑介於約1至約4微米之間的該粉末。
  12. 如請求項1所述之方法，包含以下步驟：在粉碎消磁的磁性材料以形成該粉末之外單獨粉碎該稀土元素材料R和該元素添加劑A，其中將該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末包含將該粉末與a)該粉碎的稀土元素材料R和b)該粉碎的元素添加劑A混合以產生該均勻粉末。
  13. 如請求項1所述之方法，包含以下步驟： 燒結及磁化該均勻粉末以形成一再生Nd-Fe-B磁性產物，該再生Nd-Fe-B磁性產物之一剩磁和一矯頑磁力至少與來自該廢棄磁鐵組件的一廢棄磁鐵部分相同。
  14. 如請求項13所述之方法，其中燒結及磁化該均勻粉末以形成一再生Nd-Fe-B磁性產物包含：壓實該均勻粉末以形成一生坯；在約1000℃至約1100℃之間燒結該生坯；以及在低於15℃的一惰性氛圍中磁化該燒結的生坯。
  15. 如請求項14所述之方法，包含以下步驟：在磁化該燒結的生坯之前在約490℃至約950℃之間熱處理該燒結的生坯。
  16. 如請求項14所述之方法，包含以下步驟：使該生坯曝露於一低於15℃的惰性磁場。
  17. 如請求項13所述之方法，其中該再生Nd-Fe-B磁性產物之該矯頑磁力比來自該廢棄磁鐵組件的一廢棄磁鐵部分之矯頑磁力大約0至約20%。
  18. 如請求項1所述之方法，包含以下步驟：燒結及磁化該均勻粉末以形成一再生Nd-Fe-B磁性產物，該再生Nd-Fe-B磁性產物具有一最終剩磁和一最終矯頑 磁力，其中該最終剩磁為來自該廢棄磁鐵組件的一廢棄磁鐵部分之另一剩磁的約97%，而且該最終矯頑磁力比該廢棄磁鐵部分之另一矯頑磁力大至少30%。
  19. 如請求項1所述之方法，包含以下步驟：燒結及磁化該均勻粉末以形成一再生Nd-Fe-B磁性產物，該再生Nd-Fe-B磁性產物具有一最終剩磁和一最終矯頑磁力，其中該最終剩磁為來自該廢棄磁鐵組件的一廢棄磁鐵部分之另一剩磁的約95%，而且該最終矯頑磁力比該廢棄磁鐵部分之另一矯頑磁力大至少80%。
  20. 如請求項1所述之方法，包含以下步驟：燒結及磁化該均勻粉末以形成一再生Nd-Fe-B磁性產物，該再生Nd-Fe-B磁性產物具有一基本上為WaRbAc的組成，其中W包含來自該廢棄磁鐵組件的Nd-Fe-B材料，並且下標a、b及c包含相應組成物或元素之原子百分比。
  21. 如請求項20所述之方法，其中：將該粉末與a)該稀土元素材料R和b)該元素添加劑A混合以產生該均勻粉末包含將該稀土元素材料R和該元素添加劑A均勻地分佈於該消磁的磁性材料內；以及燒結及磁化該均勻粉末以形成一再生Nd-Fe-B磁性產物包含形成具有一稀土元素材料R濃度和一元素添加劑A濃度的該再生Nd-Fe-B磁性產物，平均上該稀土元素材料R濃度 和該元素添加劑A濃度圍繞該再生Nd-Fe-B磁性產物內的主要Nd2Fe14B相增加。
  22. 如請求項21所述之方法，其中形成該再生Nd-Fe-B磁性產物包含在複數個延伸遍佈該再生Nd-Fe-B磁性產物的晶粒邊界區域恢復、修飾及改良一晶粒邊界相之一濃度及一元素組成。
  23. 如請求項20所述之方法，其中81a99.9，0.1b19，3-81 * a(Co)c(Co)3-99.9 * a(Co)，0.3-81 * a(Cu)c(Cu)0.3-99.9 * a(Cu)，77-81 *(a(Fe)+a(Co))c(Fe)77-99.9 *(a(Fe)+a(Co))，a(Nd)+b(Nd)+c(Nd)+a(Pr)+b(Pr)+c(Pr)>0，a(Nd)+b(Nd)+c(Nd)+a(Pr)+b(Pr)+c(Pr)+a(Dy)+b(Dy)+c(Dy)18，a(Co)+b(Co)+c(Co)3，a(Cu)+b(Cu)+c(Cu)0.3，a(Fe)+b(Fe)+c(Fe)+a(Co)+b(Co)+c(Co)77，以及b(Nd)+c(Nd)+b(Pr)+c(Pr)+b(Dy)+c(Dy)0。
  24. 如請求項20所述之方法，其中該再生Nd-Fe-B磁性產物滿足：Nd[0.1-19%*s(Nd),x]Pr[0.1-19%*s(Pr),y]Dy[0.1-19%*s(Dy),z]Co[0,d]Cu[0,e]Fe[0,f]其中[a,b]表示一從最小值a到最大值b的範圍；s(c)為元素在起始組成物中的原子百分比；f(c)為元素在最終組成物 中的原子百分比；x=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；y=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；z=18-[81,99.9]% *(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))；d=3-[81,99.9]% * s(Co)；e=0.3-[81,99.9]% * s(Cu)；以及f=77-[81,99.9]% *(s(Fe)+s(Co))。
  25. 如請求項1所述之方法，其中藉由循環加熱和冷卻來自該廢棄磁鐵組件的磁性材料而將該磁性材料消磁包含將來自該廢棄磁鐵組件的一廢棄磁鐵部分消磁，以粉碎將包含該磁性材料的一廢棄磁鐵部分黏著於一非磁鐵部分的該黏著劑，並分裂至少一塗層，該塗層係選自：該廢棄磁鐵部分之一電解質黑色環氧樹脂、一Ni、一Ni-Cu、一Ni-Ni、一Ni-Cu-Ni、或一Zn塗層。
  26. 請求項25所述之方法，其中該循環加熱和冷卻包含以下步驟：該磁性材料加熱至該稀土元素材料R之一居禮溫度(Curie temperature)；以及到達該稀土元素材料R之一居禮溫度後，以一至少100℃/秒的速率冷卻該磁性材料。
  27. 如請求項1所述之方法，其中混合該粉末包含將該粉末與Pr、Nd、Dy、Co、Cu或Fe中之至少三元素混合。
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