TWI444236B - Recycling method of waste magnet - Google Patents

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Description

廢料磁石之再生方法
本發明，係有關於廢料磁石之再生方法，特別是，係有關於將已被作過使用或是在製造工程中成為不良的燒結磁石回收，且能夠從此燒結磁石而並不進行特定元素之溶解抽出地來再生為高磁性特性之燒結磁石(永久磁石)的廢料磁石之再生方法。
Nd-Fe-B系之燒結磁石(所謂的釹磁石)，係為由鐵和低價且資源豐富而可安定地供給之Nd、B的元素之組合所成，而在可低價地製造的同時，具備有高磁性特性(最大能量積係為鐵氧體系磁石之10倍左右)，因此，係被利用在電子機器等之各種的製品中，且在油電混合汽車用之馬達或是發電機中亦被採用，而使用量係增加。
此種燒結磁石，主要係藉由粉末冶金法而生產，在此方法中，首先，係將Nd、Fe、B以特定之組成比來作配合。此時，為了提昇保磁性，係混合有鏑等之稀少的稀土類元素。而後，進行熔解、鑄造，而製作合金原料，並例如藉由氫粉碎工程而先進行粗粉碎，接著，藉由例如噴射研磨機微粉碎工程而進行微粉碎(粉碎工程)，並得到合金原料粉末。接下來，將所得到之合金原料粉末在磁場中作配向(磁場配向)，並在施加了磁場之狀態下而作壓縮成形，而得到成形體。最後，將此成形體在特定之條件下來作燒結，而製作燒結磁石(參考專利文獻1)。
在此種燒結磁石之製造工程中，會產生成形不良或是燒結不良等所致的廢料。廢料，由於係亦包含有稀少之稀土類元素，因此，從資源之衰竭化防止等的觀點來看，係有必要作回收利用。
另一方面，上述一般之燒結磁石的居禮溫度係為約300℃而為低，依存於採用之製品的使用狀況，會有由於熱而減磁之問題，而燒結磁石係無法在被減磁了的狀態下而再利用在其他之用途中，於此種情況中，上述燒結磁石亦係成為廢料。因此，亦有必要使此種製品廢料成為可回收利用。
於此，廢料磁石，通常，由於燒結時之氧化等，係多所包含有氧、氮、碳等之不純物，又，由於燒結時之結晶粒成長，平均結晶粒徑係變大。因此，若是將廢料磁石直接作粉碎並藉由粉末冶金法來作再生，則會有無法得到高保磁力之燒結磁石的問題。
因此，於先前技術中，係週知有：在進行了酸溶解之後，利用溶媒抽出法來將銣或是鏑等之稀土類元素分離精製，並添加氟酸、草酸或是碳酸鈉等，來作為沈澱物而分離，並將此些作回收，而設為氧化物或是氟化物，之後，藉由溶解鹽電解等來作再生。
又，作為廢料或是污泥(sluge)之再生方法，藉由專利文獻2，係週知有：在以希土類氧化物作為原料之溶解鹽電解浴中將該廢料投入，並在電解浴中將廢料溶融分離為稀土類氧化物與磁石合金部，溶解於電解浴中之稀土類氧化物，係藉由電解而被還原為稀土類金屬，進而，磁石合金部係與藉由電解還原而產生的稀土類金屬合金化，來作為稀土類金屬-遷移金屬-硼合金而再生。
然而，如上述一般，在任一之先前技術例中，由於均係經過溶媒抽出等之複數的處理工程來將廢料磁石作再生，因此，生產性係為差，並且，由於係使用氟酸等之數種的溶劑，因此會有導致成本變高的問題。
[專利文獻1]日本特開2004-6761號公報
[專利文獻2]日本特開2004-296973號公報
本發明，係有鑑於上述之點，而以提供一種能夠達成高量產性之低成本的廢料磁石之再生方法為課題。
為了解決上述課題，本發明之廢料磁石之再生方法，其特徵為，包含有：將作為鐵-硼-稀土類系之燒結磁石的廢料磁石回收並作粉碎，而得到回收原料粉末之工程；和藉由粉末冶金法而從前述回收原料粉末來得到燒結體之工程；和將前述燒結體配置在處理室內並作加熱，同時，使配置在同一又或是其他處理室內之含有Dy、Tb的至少一方之金屬蒸發材料蒸發，並對前述蒸發後之金屬原子的對於燒結磁石之表面的供給量作調節，來使金屬原子附著，並使此附著之金屬原子在燒結體之結晶粒界以及/又或是結晶粒界相中擴散的工程。
若藉由本發明，則係將廢料磁石直接粉碎並得到回收粉末，而後，藉由粉末冶金法而得到燒結體。此時，相較於再生前之燒結磁石，燒結體係多所包含有氧等之不純物，在此種狀態下，係無法成為具有高保磁力之高性能磁石。因此，施加下述處理：將前述燒結體配置在處理室內並作加熱，同時，使配置在同一又或是其他處理室內之含有Dy、Tb的至少一方之金屬蒸發材料蒸發，並對前述蒸發後之金屬原子的對於燒結磁石之表面的供給量作調節，來使金屬原子附著，並使此附著之金屬原子在燒結磁石之結晶粒界以及/又或是結晶粒界相中擴散(真空蒸氣處理)。
藉由此，藉由將Dy或Tb在燒結磁石之結晶粒子以及/或是結晶粒界相中擴散並均一地分佈，在結晶粒界以及/又或是結晶粒界相中，係具備有Dy、Tb之富含(rich)相(以5～80%之範圍而包含有Dy、Tb之相)，進而，Dy或Tb係僅在結晶粒之表面附近擴散，其結果，能夠將磁化以及保磁力有效地回復，並得到高性能之回收磁石。
如此這般，在本發明中，係僅在將廢料磁石回收後，直接回到粉碎工程中，並藉由粉末冶金法來再度得到燒結體，而後施加上述真空蒸氣處理，因此，溶媒抽出等之複數的處理工程係成為不必要，在得到高性能磁石時能夠使生產性提昇，並且，生產設備亦能夠減少，由於此兩者之相輔相成，故而能夠謀求低成本化。此時，被混合於再生前之廢料磁石中的稀少之稀土類元素，由於係直接被作再利用，因此，從資訊之衰竭化防止等的觀點來看，亦為有效。
在本發明中，只要在前述回收原料粉末中，混合將藉由急冷法所製作了的鐵-硼-稀土類系磁石用之合金原料作粉碎所得到的原料粉末，則在進行回收利用時，能夠將被帶入至燒結體中之氧等的不純物之量減少，其結果，能夠將此回收磁石提供至更進一步之回收利用中。
另外，前述粉碎，係只要經過氫粉碎以及噴射研磨機微粉碎的各工程來進行即可。
又，在本發明中，係包含有：在前述金屬蒸發材料之蒸發中，而將惰性氣體導入至前述燒結磁石所被配置之處理室內的工程，藉由使前述惰性氣體之分壓作變化，而調節前述供給量，並在由所附著之金屬原子所成之薄膜被形成之前，使前述金屬原子在結晶粒界以及/或是結晶粒界相中擴散，故為理想。藉由此，該當處理後之永久磁石的表面狀態，係為與處理前之狀態略相同，表面之最後加工係成為不必要，而成為能夠更進而提高生產性。
進而，若是在使前述金屬原子於前述燒結體之結晶粒界以及/或是結晶粒界相中擴散後，以較前述加熱之溫度為更低之溫度來施加熱處理，則能夠將回收燒結磁石之磁性特性更進一步的提昇，而為理想。
以下，一面參考圖面，一面對本發明之實施形態的作為鐵-硼-稀土類系之燒結磁石的廢料磁石之再生方法作說明。
作為廢料磁石，係使用有在燒結磁石之製造工程中由於成形不良或是燒結不良等所產生的廢料、以及已使用過之製品廢料。於此，當製品廢料的情況時，例如係會有具有為了使其具備耐蝕性而藉由Ni電鍍等所形成了的保護膜之情況。於此種情況中，與先前技術相同的，在進行再生之前，因應於保護膜之種類，而藉由週知之剝離方法來將該當保護膜剝離，並適宜作洗淨。
所回收的廢料磁石，係因應於其之形狀或是大小，而例如使用搗碎機來適宜粉碎成5～10mm左右之厚度並設為薄片。而後，藉由週知之氫粉碎工程來進行粗粉碎。於此情況，依存於廢料磁石之形狀或是大小，亦可並不將其粉碎為薄片，而設為藉由氫粉碎工程來作粗粉碎。接著，藉由噴射研磨機微粉碎工程來在氮氣氛圍中而進行微粉碎，並設為平均粒徑3～10μm之回收原料粉末。
於此，上述廢料磁石，例如由於燒結時之氧化，會多所包含有氧、氮、碳等之不純物。於此種情況中，例如，若是氧或是碳之含有量超過了特定值(例如，氧係為約8000ppm，碳係為約1000ppm)，則在燒結工程中會產生無法作液相燒結等的問題。
因此，在本實施形態中，係設為因應於廢料燒結磁石之不純物的含有量，來將Nd-Fe-B系之原料粉末以特定之混合比而作混合。於此情況，為了加快後述之真空蒸氣處理時的對於燒結體的金屬原子之擴散速度，同時得到高性能燒結磁石，原料粉末之混合量，係以使燒結磁石本身之氧含有量成為3000ppm以下之方式來作設定為理想。
原料粉末，係如同下述一般地而被製作。亦即是，以使Fe、Nd、B成為特定之組成比的方式，而將工業用純鐵、金屬釹、低碳素硼鐵合金作配合並使用真空感應爐而溶解，再藉由急冷法、例如藉由片鑄(strip cast)法而首先製作0.05mm～0.5mm之合金原料。或者是，亦可藉由遠心鑄造法而製作5～10mm左右之厚度的合金原料，而在配合時，亦可添加Dy、Tb、Co、Cu、Nb、Zr、Al、Ga等。以將稀土類元素之合計含有量設為較28.5%為更多，而設為不會生成α鐵之鑄碇為理想。
接下來，將所製作之合金原料，藉由週知之氫粉碎工程而作粗粉碎，接下來，藉由噴射研磨機微粉碎工程而在氮氣氛圍中作微粉碎。藉由此，而得到平均粒徑3～10μm之原料粉末。另外，關於將原料粉末與回收原料粉末作混合之時期，係並未特別作限定，但是，若是在氫粉碎工程前、或是在將任一之粉末藉由氫粉碎工程而粉碎成為粉末時，將另外一方作混入，並一面將兩者粉碎一面作混合，則能夠將粉碎工程效率化，而為理想。
接著，將如同上述一般而製作了的回收原料粉末或是回收原料粉末以及原料粉末之混合粉末，使用週知之壓縮成形機而在磁場中壓縮成形為特定之形狀。而後，將從壓縮成形機中所取出之成形體，收容在省略圖示之燒結爐中，並在真空中以特定之溫度(例如，1050℃)來作特定時間之液相燒結(燒結工程)，而得到燒結體(粉末冶金法)。而後，藉由使用有剪線器等之機械加工來適宜加工為特定之形狀。而後，對如此這般所得到之燒結體S施加真空蒸氣處理。以下，使用圖1，對施加此真空處理之真空蒸氣處理裝置作說明。
真空蒸氣處理裝置1，係具備有經由渦輪分子幫浦、低溫幫浦(Cryopump)、擴散幫浦等之真空排氣手段2而能夠減壓至特定壓力(例如1×10-5 Pa)並作保持的真空處理室3。在真空處理室3內，係被設置有加熱手段4，其係由將後述之處理箱之周圍作包圍的絕熱材41、和被配置在其內側之發熱體42所構成。絕熱材41，例如係為Mo製，又，作為發熱體42，係為具備有Mo製之燈絲(未圖示)的加熱器，並由省略圖示之電源來對燈絲通電，而能夠藉由電阻加熱式來將藉由絕熱材41所被圍繞之設置有處理箱的空間5作加熱。在此空間5中，係被設置有例如Mo製之載置台6，並成為能夠載置至少1個的處理箱7。
處理箱7，係由上面作了開口之直方體形狀的箱部71、和在開口之箱部71的上面而可自由裝著脫離之蓋部72所構成。在蓋部72之外週邊緣部處，係涵蓋其全週而被形成有被向下方彎折之凸緣72a，若是在箱部71之上面裝著蓋部72，則凸緣72a係嵌合於箱部71之外壁(於此情況，係並未設置有金屬密封構件等之真空密封構件)，而區隔出被與真空處理室3隔絕之處理室70。而後，若是使真空排氣手段2動作並將真空處理室3減壓至特定壓力(例如，1×10-5 Pa)，則處理室70係被減壓至較真空處理室3而高出略一個數量級的壓力(例如，5×10-4 Pa)。藉由此，成為不需要附加性的真空排氣手段，便能夠將處理室70內減壓至適宜之特定真空壓。
如圖3中所示一般，在處理箱7之箱部71處，係以使上述燒結磁石S以及金屬蒸發材料v不會相互接觸的方式，而在兩者之間使間隔物8介於存在並將兩者於上下作重疊而收容之。間隔物8，係為以使其成為較箱部72之橫剖面為更小之面積的方式，而將複數根之線材81(例如Φ0.1～10mm)組裝為格子狀所構成者，其外週邊緣部，係被略直角地朝向上方彎折(參考圖2)。此彎折了的場所之高度，係被設定為較應進行真空處理之燒結體S的高度為更高。而後，在此間隔物8之水平部分處，將複數個的燒結體S以等間隔來並排載置。另外，間隔物8，係亦可藉由所謂的延伸金屬來構成。
於此，作為金屬蒸發材料v，係使用能夠使主相之結晶磁性向異性大幅提昇之Dy以及Tb，又或是在此些之中配合有Nd、Pr、Al、Cu以及Ga等的能夠更進一步提昇保磁力之金屬的合金(Dy或Tb之質量比為50%以上)，在將上述各金屬以特定之混合比例作了配合後，藉由例如電弧溶解爐而熔解，之後，形成為特定之厚度的板狀。於此情況，金屬蒸發材料v係具備有藉由間隔物8之被彎曲略直角狀的外週邊緣部上面全週而被支持一般大小之面積。
而後，在將板狀之金屬蒸發材料v設置在箱部71之底面後，於其上側，將載置有燒結磁石S之間隔物8和其他之板狀的金屬蒸發材料v作設置。如此這般，而將金屬蒸發材料v與並排配置有複數個燒結磁石S之間隔物8以階層狀來交互重疊，直到到達處理箱7之上端部為止(參考圖2)。另外，在最上層之間隔物8的上方，由於係近接存在有蓋部72，因此，亦可省略金屬蒸發材料v。
又，處理箱7或是間隔物8，係可藉由Mo以外之材料、例如藉由W、V、Nb、Ta又或是此些之合金(包含有稀土類添加型Mo合金、Ti添加型Mo合金等)、或是CaO、Y2 O3 、或者是由稀土類氧化物來製作，又或是，亦可由將此些之材料作為內張膜而成膜於其他之絕熱材的表面處者所構成。藉由此，能夠防止其與Dy或是Tb產生反應並在其表面處形成反應生成物的事態，而為理想。
然而，如上述一般，若是在將金屬蒸發材料v與燒結體S以三明治構造而在處理箱7內作上下堆積重疊，則在金屬蒸發材料v與燒結體S之間的間隔係變的狹窄。若是在此種狀態下而使金屬蒸發材料v蒸發，則會有強烈地受到蒸發了的金屬原子之直進性的影響之虞。亦即是，在燒結體S中，於與金屬蒸發材料v相對向之面處，金屬原子係成為容易局部性的附著，又，在燒結體S之與間隔物8的抵接面處，在成為線材81之陰影的部分處，Dy或Tb係成為難以被供給。因此，若是施加上述真空蒸氣處理，則在所得到之回收磁石M處，係局部性的存在有保磁力為高的部分與為低的部分，其結果，會有損減磁曲線之角型性。
在本實施形態中，係在真空處理室3處，設置有惰性氣體導入手段。惰性氣體導入手段，係具備有通過藉由絕熱材41所圍繞之空間5的氣體導入管9，氣體導入管9，係經由省略圖示之質量流控制器，而通連於惰性氣體之氣體源。而，在真空蒸氣處理之期間，係以一定量而導入He、Ar、Ne、Kr、N2 等之惰性氣體。於此情況，亦可在真空蒸氣處理中，使惰性氣體之導入量作變化(於起始時將惰性氣體之導入量設為較多，之後使其減少，或者是於起始時將惰性氣體之導入量設為較少，之後使其增加，又或是將此些作反覆進行)。惰性氣體，例如，係只要在金屬蒸發材料v之蒸發開始後或是在到達了所設定之加熱溫度之後而被導入，並在所設定之真空蒸氣處理時間的期間中、又或是該期間之前後的特定時間中作導入即可。又，在導入了惰性氣體時，係以在通過真空排氣手段2之排氣管處，設置以能夠對真空處理室3內之惰性氣體的分壓作調節的方式來自由地調節開閉度之閥10為理想。
藉由此，則被導入至空間5中之惰性氣體係亦被導入至處理箱7內，此時，由於Dy或Tb之金屬原子的平均自由行程係為短，故藉由惰性氣體，在處理箱7內蒸發之金屬原子係擴散，而成為在使直接附著於燒結磁石S表面處之金屬原子的量減少的同時，亦成為從複數之方向而被供給至燒結磁石S表面處。故而，就算是在該當燒結體與金屬蒸發材料v之間的間隔係為狹窄的情況時(例如5mm以下)，蒸發了的Dy或是Tb亦會繞入至成為線材81之陰影的部分並附著。其結果，能夠防止Dy或Tb之金屬原子在結晶粒內過剩的擴散並使最大能量積以及殘留磁通量密度降低。進而，能夠對局部性的存在有保磁力為高的部分與為低的部分一事作抑制，而能夠防止對減磁曲線之角型性造成損害。
接下來，針對使用有上述真空蒸氣處理裝置1並作為金屬蒸發材料而使用有Dy的真空蒸氣處理作說明。如上述一般，將燒結體S與板狀之金屬蒸發材料v隔著間隔物8而交互堆積重疊，並將兩者先設置在箱部71中(藉由此，在處理室20內，燒結體S與金屬蒸發材料v係相離開地而被配置)。而後，在箱部71之開口了的上面處裝著蓋部72，之後，在真空處理室3內，於藉由加熱手段4所圍繞之空間5內將處理箱7設置於台6上(參考圖1)。而後，經由真空排氣手段2而將真空處理室3作真空排氣並減壓直到到達特定壓力(例如，1×10-4 Pa)為止(處理室70係被真空排氣至約高出一個數量級之壓力)，而若是真空處理室3達到了特定壓力，則使加熱手段4動作並將處理室70加熱。
若是在減壓下而處理室70內之溫度到達了特定溫度，則處理室70之Dy係被加熱至與處理室70略同溫並開始蒸發，並在處理室70內形成Dy蒸氣氛圍。此時，使氣體導入手段動作，並以一定之導入量來在真空處理室3內導入惰性氣體。此時，惰性氣體係亦被導入至處理箱7內，而藉由該當惰性氣體，在處理室70內蒸發之金屬原子係擴散。
當Dy開始蒸發的情況時，由於係將燒結磁石S與Dy以不相互接觸的方式而作了配置，因此，溶解之Dy，係不會直接附著在表面Nd富含相溶解後之燒結磁石S上。而後，在處理箱內擴散之Dy蒸氣氛圍中的Dy原子，係直接又或是反覆進行衝突地而從複數之方向朝向被加熱至與Dy略同溫之溫度的燒結磁石S之表面略全體處作供給並附著，而此附著後之Dy係在燒結磁石S之結晶粒界以及/又或是結晶粒界相中擴散。
於此，若是以被形成有Dy層(薄膜)的方式而將Dy蒸氣氛圍中的Dy原子供給至燒結磁石S之表面處，則當附著於燒結磁石S之表面並堆積的Dy再結晶時，會使永久磁石M之表面顯著的劣化(表面粗度變差)，又，附著並堆積於在處理中被加熱至略同溫之燒結磁石S表面處的Dy係會溶解，並在接近燒結磁石S表面之區域處的粒界內過剩地擴散，而無法將磁性特性有效地提昇又或是回復。
亦即是，一旦在燒結磁石S表面處形成有Dy之薄膜，則鄰接於薄膜之燒結磁石S表面的平均組成，係成為Dy富含組成，而若是成為Dy富含組成，則液相溫度係降低，燒結磁石S表面係成為溶融(亦即是，主相係溶融，而液相之量係增加)。其結果，燒結磁石S表面係溶融並崩壞，而成為增加凹凸。並且，Dy會與多量之液相而一同過剩地侵入至結晶粒內，並使代表磁性特性之最大能量積以及殘留磁通量密度更進而降低。
在本實施形態中，當金屬蒸發材料v係為Dy時，為了對此Dy之蒸發量作控制，係對加熱手段4作控制，並將處理室70內之溫度設為800℃～1050℃、較理想係設為850℃～950℃之範圍內(例如，當處理室內溫度為900℃～1000℃時，Dy之飽和蒸氣壓係成為約1×10-2 ～1×10-1 Pa)。
若是處理室70內之溫度(進而，燒結磁石S之加熱溫度)係較800℃為更低，則附著於燒結磁石S表面上之Dy原子的朝向結晶粒界以及/又或是結晶粒界層之擴散速度係變慢，而無法在於燒結磁石S表面上被形成有薄膜之前，使其在燒結磁石之結晶粒界以及/又或是結晶粒界相中擴散並均一地分佈。另一方面，在超過1050℃之溫度下，Dy之蒸氣壓係變高，而會有蒸氣氛圍中之Dy原子被過剩地供給至燒結磁石S表面之虞。又，係會有Dy在結晶粒內擴散之虞，而若是Dy在結晶粒內擴散，則由於會使結晶粒內之磁化大幅降低，因此，會成為使最大能量積以及殘留磁通量密度更進而降低。
除了上述之外，亦使閥11之開閉度變化，而設為使導入至真空處理室3內之惰性氣體的分壓成為3Pa～50000Pa。若是較3Pa為更低，則Dy或Tb會局部性地附著在燒結磁石S上，而使減磁曲線之角型性惡化。又，在超過50000Pa之壓力下，金屬蒸發材料v之蒸發係被抑制，而處理時間係成為過長。
藉由此，而對Ar等之惰性氣體的分壓作調節並對Dy之蒸發量作控制，經由該當惰性氣體之導入，而使蒸發後之Dy原子在處理箱內擴散，藉由此，在對對於燒結磁石S之Dy原子的供給量作抑制的同時，亦使Dy原子附著在其表面全體上，並且，經由將燒結磁石S加熱至特定溫度範圍，而使擴散速度變快，藉由以上兩者之相互配合，能夠將附著於燒結磁石S表面上之Dy原子，在堆積於燒結磁石S之表面並形成Dy層(薄膜)之前，便在燒結磁石S之結晶粒界以及/又或是結晶粒界相中有效率地擴散並均一地分佈(參考圖3)。其結果，係防止回收磁石M表面之劣化，又，在接近燒結磁石表面之區域的粒界中之Dy的過剩擴散係被抑制，藉由在結晶粒界相中具備有Dy富含相(以5～80%之範圍而含有Dy之相)，並進而僅在結晶粒之表面附近而使Dy擴散，能夠將磁化以及保磁力有效的回復。
除此之外，在機械加工時，雖然係會有在燒結磁石表面之身為主相的結晶粒中產生碎裂並使磁性特性顯著地劣化之情況，但是，藉由在表面附近之結晶粒的碎裂之內側形成Dy富含相(參考圖3)，能夠防止磁性特性被損害，並且，係具備有極強之耐蝕性、耐候性。
又，在該當處理箱7內蒸發後之金屬原子係擴散存在，而燒結磁石S，係被載置於將細的線材81組裝為格子狀後的間隔物8上，故而，就算是在該當燒結磁石S與金屬蒸發材料v之間的間隔為狹窄的情況時，蒸發後之Dy或是Tb亦會繞入至成為線材81之陰影的部分並附著。其結果，能夠對局部性的存在有保磁力為高的部分與為低的部分一事作抑制，就算是對燒結磁石S施加上述真空蒸氣處理，亦能夠防止對減磁曲線之角型性造成損害的事態。
最後，在將上述處理實施了特定時間(例如，4～48小時)之後，使加熱手段4之動作停止，同時，暫時停止氣體導入手段所致之惰性氣體的導入。接著，再度導入惰性氣體(100kPa)，並停止金屬蒸發材料v之蒸發。另外，亦可不停止惰性氣體之導入，而藉由僅使惰性氣體之導入量增加來使蒸發停止。而後，將處理室70內之溫度暫時降低至例如500℃。接著，再度使加熱手段4動作，並將處理室70內之溫度設定為450℃～650℃之範圍內，而施加用以使保磁力更進一步提昇又或是回復之熱處理。而後，急速冷卻至略室溫，並將處理箱7從真空處理室3而取出。
如此這般，在本實施形態中，係僅在將廢料磁石回收後，直接作粉碎，並藉由粉末冶金法來得到燒結體S，而後施加上述真空蒸氣處理，因此，溶媒抽出等之複數的處理工程係成為不必要，且最後加工亦成為不必要，由上述兩者之相輔相成，能夠使用以得到高性能之回收磁石的生產性提昇，並且，能夠謀求低成本化。此時，被混合於再生前之廢料磁石中的稀少之稀土類元素，由於係直接被作再利用，因此，從資訊之衰竭化防止等的觀點來看，亦為有效。又，藉由適宜混合原料粉末並將磁石之氧含有量控制在特定值(例如，3000ppm)以下，成為能夠將如上述一般所製作了的回收磁石供給至更進一步之回收中。
另外，在本實施形態中，作為間隔物8，雖係針對在將線材組裝為格子狀而構成者處一體化地形成支持片9的情況作了說明，但是，係並不被限定於此，只要是能夠容許蒸發後之金屬原子的通過者，則可採用任意之形態。又，作為金屬蒸發材料v，雖係針對形成為板狀者為例而作了說明，但是，係並不被限定於此，亦可在被載置於間隔構件上之燒結磁石的上面，載置將線材組裝成了格子狀之其他之間隔物，並在此間隔物上敷設粒狀之金屬蒸發材料。
又，在本實施形態中，雖係針對作為金屬蒸發材料而使用Dy者為例而作了說明，但是，亦可使用能夠將擴散速度加快的在燒結體S之加熱溫度範圍下其蒸氣壓為低之Tb、或是Dy與Tb之混合物。當使用有Tb的情況時，只要將處理室70加熱至900℃～1150℃的範圍即可。在較900℃為更低之溫度下，係無法達到能夠將Tb原子供給至燒結磁石S表面處之蒸氣壓。另一方面，在超過1150℃之溫度下，Tb係在結晶粒內過剩的擴散，並使最大能量積以及殘留磁通量密度降低。
又，為了在使Dy或是Tb於結晶粒界以及/或是結晶粒界相中擴散之前，將吸著於燒結體S表面之髒污、氣體或是水分除去，亦可經由真空排氣手段2來將真空處理室3減壓至特定壓力(例如，1×10-5 Pa)，並保持特定時間。此時，亦可使加熱手段4動作並將處理室70內加熱至例如100℃，並保持特定時間。
進而，在本實施形態中，雖然係針對在得到燒結體S後而直接施加真空蒸氣處理者為例而作了說明。但是，亦可將製作了的燒結體，收容在省略圖示之真空熱處理爐內，並在真空氛圍中加熱至特定溫度，而施加經由在一定溫度下之蒸氣壓的差異(例如，在1000℃下，Nd之蒸氣壓係為10-3 Pa，Fe之蒸氣壓係為10-5 Pa，B之蒸氣壓係為10-13 Pa)來僅使在一次燒結體之R富含相中的稀土類元素R蒸發的處理。
於此情況，係將加熱溫度設定在900℃以上未滿燒結溫度之溫度。在較900℃為更低的溫度下，稀土類元素R之蒸發速度係為慢，又，若是超過燒結溫度，則會產生異常粒成長，而磁性特性會大幅降低。又，將爐內之壓力設定為10-3 Pa以下之壓力。在較10-3 Pa更高之壓力下，係無法將稀土類元素R有效率地蒸發。藉由此，其結果，Nd富含相之比例係減少，而能夠製作將代表磁性特性之最大能量積((BH)max)以及殘留磁通量密度(Br)作了提昇的更為高性能之回收磁石S。
[實施例1]
在實施例1中，在將被使用在油電混合車中之廢料磁石作回收，並製作了回收磁石。廢料磁石，係為將工業用純鐵、金屬釹、低碳素硼鐵合金、金屬鈷作為原料，並以23Nd-6Dy-1Co-0.1Cu-0.1B-Bal.Fe之配合組成(重量%)而製作者。又，在回收了的廢料磁石中，由於係被施加有Ni電鍍等之表面處理，因此，係使用週知之隔離劑來將表面處理層(保護膜)剝離並作洗淨。而後，將該當廢料粉碎為5mm程度，而得到回收原料。
又，將工業用純鐵、金屬釹、低碳素硼鐵合金作為主原料，並以24(Nd+Pr)-6Dy-1Co-0.1Cu-0.1Hf-0.1Ga-0.98B-Bal Fe之配合組成(重量%)，而進行真空感應熔解，並藉由薄片連鑄法而得到了厚度約0.4mm的薄片狀鑄錠(熔解原料)。
接著，將回收原料以特定之混合比而混合於上述原料粉末中，並藉由氫粉碎工程而先作了粗粉碎。於此情況，氫粉碎機係以100kg衝頭而在1大氣壓之氫氛圍下進行5小時，而後，以600℃、5小時之條件而進行了脫氫處理。而後，在冷卻後，將混合了的粉末藉由噴射研磨微粉碎機而作了微粉碎。於此情況，係在8大氣壓之氮粉碎氣體中進行微粉碎處理，而得到了平均粒徑3μm之混合原料粉末。
接著，使用具備有週知之構造的橫磁場壓縮成形裝置，而在18kOe之磁場中得到了50mm×50mm×50mm之成形體。而後，在對成形體作了真空脫氣處理後，在真空燒結爐中而在1100℃之溫度下進行2小時之液相燒結，而得到了燒結體S。而後，以550℃來施加了2小時之熱處理，並在冷卻後取出，而得到了燒結體。而後，在藉由剪線器而將燒結磁石加工為40×20×7mm之形狀後，使用硝酸系蝕刻溶液來對表面作了洗淨。
接下來，使用於圖1中所示之真空蒸氣處理裝置1，而對於如同上述一般所製作了的燒結磁石S，施加了真空蒸氣處理。於此情況，作為金屬蒸發材料v，係使用以厚度0.5mm所形成之板狀的Dy(99.5%)，並將該當金屬蒸發材料v與燒結磁石S收容在Nb製之處理箱7內。而後，在真空處理室3內之壓力到達了10-4 Pa之後，使加熱手段4動作，並將處理室70內之溫度設為850℃，將處理時間設為18小時，並進行蒸氣處理，而得到回收磁石。
圖4，係為展示：當將對於回收原料粉末之原料粉末的混合比作改變並製作了回收磁石時，其之磁性特性(藉由BH曲線描繪器來作測定)的平均值及氧含有量(使用LECO公司製之紅外線吸光分析機，並藉由吸光分析法而測定)的平均值之表，同時，亦一併展示有真空蒸氣處理前之燒結體S的磁性特性之平均值與氧含有量。
若依據此，則可以得知，當僅藉由回收原料粉末而製作了燒結體S的情況時，保磁力係為16.5kOe而為低，相對於此，若是對燒結體而施加真空蒸氣處理，則保磁力係提昇至23.5kOe。又，氧含有量之平均值，亦僅增加了20ppm左右，而得知係得到了高性能之回收磁石。進而，當在回收原料中混合熔解原料而製作了回收磁石的情況時，可以得知，隨著熔解原料之混合比例的增加，在保磁力提昇的同時，亦可將氧含有量減少。故而，可以得知，適用本發明所再生了的回收磁石，係在再度之回收中亦為有效。
1．．．真空蒸氣處理裝置
2．．．真空排氣手段
3．．．真空處理室
4．．．加熱手段
7．．．處理箱
71．．．箱部
72．．．蓋部
8．．．間隔物
81．．．線材
S．．．廢料磁石
M．．．回收磁石
v．．．金屬蒸發材料
[圖1]施加真空蒸氣處理之真空蒸氣處理裝置的模式性剖面圖。
[圖2]模式性說明對於處理箱之燒結磁石與金屬蒸發材料的積載之立體圖。
[圖3]對藉由本發明所製作之永久磁石的剖面作模式性說明之剖面圖。
[圖4]展示實施例1所製作之永久磁石的磁性特性之表。
1．．．真空蒸氣處理裝置
2．．．真空排氣手段
3．．．真空處理室
4．．．加熱手段
5．．．空間
6．．．載置台
7．．．處理箱
8．．．間隔物
9．．．氣體導入管
10．．．閥
41．．．絕熱材
42．．．發熱體
70．．．處理室
71．．．箱部
72．．．蓋部
72a．．．凸緣
81．．．線材
S．．．廢料磁石
v．．．金屬蒸發材料

Claims (5)

  1. 一種廢料磁石之再生方法，其特徵為，包含有：將作為鐵-硼-稀土類系之燒結磁石的廢料磁石回收並作粉碎，而得到回收原料粉末之工程；和準備鐵-硼-稀土類系磁石用之合金原料粉末之工程；和藉由粉末冶金法而從前述回收原料粉末和合金原料粉末來得到氧含有量為3000ppm以下之燒結體之工程；和將前述燒結體配置在處理室內並作加熱，同時，使配置在同一又或是其他處理室內之含有Dy、Tb的至少一方之金屬蒸發材料蒸發，並對前述蒸發後之金屬原子的對於燒結磁石之表面的供給量作調節，來使金屬原子附著，並在由此附著了的金屬原子所成之薄膜被形成之前，使該金屬原子在燒結體之結晶粒界以及/又或是結晶粒界相中擴散之工程，將前述金屬蒸發材料所被作配置之處理室減壓至特定之壓力並將該處理室內加熱，並在金屬蒸發材料開始蒸發後，在該金屬蒸發材料蒸發的期間中，在被配置有該燒結磁石之處理室內，以3Pa~50000Pa之範圍的分壓來導入惰性氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之廢料磁石的再生方法，其中，在前述回收原料粉末中，混合將藉由急冷法所製作了的鐵-硼-稀土類系磁石用之合金原料作粉碎所得到的原料粉末。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之廢料磁石之再生方法，其中，前述粉碎，係為經由氫粉碎以及噴射研磨機微粉碎之各工程而被進行。
  4. 如申請專利範圍第1項乃至第3項中之任一項所記載之廢料磁石之再生方法，其中，係包含有：在前述金屬蒸發材料之蒸發中，而將惰性氣體導入至前述燒結磁石所被配置之處理室內的工程，藉由使前述惰性氣體之分壓作變化，而調節前述供給量，並在由所附著之金屬原子所成之薄膜被形成之前，使前述金屬原子在結晶粒界以及/或是結晶粒界相中擴散。
  5. 如申請專利範圍第1項乃至第3項中之任一項所記載之廢料磁石之再生方法，其中，在使前述金屬原子於前述燒結體之結晶粒界以及/或是結晶粒界相中擴散後，以較前述加熱之溫度為更低之溫度來施加熱處理。
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