TWI813365B - 廢磁石再生方法 - Google Patents
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Abstract
提供一種廢磁石再生方法，包括了前處理複數廢磁石，該前處理包括對該些廢磁石進行噴砂處理，去除該些廢磁石上的鍍層與雜質，其中該噴砂處理所使用的噴砂材的維氏硬度值（Hv）是介於150至620之間。相較於習知的廢磁石再生方法，含有上述噴砂處理之特徵的本揭露的廢磁石再生方法具有步驟簡單與生產效率高的優點。
Description
本揭露是關於廢磁石再生方法，特別是關於一種釹鐵硼廢磁石的再生方法。
隨著科技日益的進步，各類的電子與電設備常常需要使用到磁鐵等材料。其中，稀土磁石是硬磁材料界中的一顆新星，優異的特性使其在高性能的應用上迅速取代舊有磁石，並激發人們持續開拓新的運用。
釹鐵硼永磁材料是稀土金屬元素釹等和鐵元素形成的金屬間化合物，具有優異的磁性能，是最重要的稀土功能材料之一。近年來，釹鐵硼永磁材料應用領域日益廣泛，已由原來的航空、航太、航海、兵器等國防軍工領域，拓展至儀器、儀錶、能源、交通、醫療設備、電子電力、通訊等更為廣泛的民用高科技領域。
隨著釹鐵硼磁鐵的發展，釹鐵硼磁鐵的種類也更加豐富，規格也不斷增加，由於使用的稀土總量和稀土元素日益增加，如何能夠適當地進行釹鐵硼磁鐵的廢料回收，將有助於釹鐵硼磁鐵的永續發展，且減少資源消耗，進而降低對環境危害。
普遍地，在習知的廢磁石再生方法中，對廢磁石的前處理包括了浸泡剝漆劑、超音波水洗、超音波脫脂、鹼洗、酸洗以及乾燥製程等步驟，該等步驟繁瑣費時，導致生產效率低。此外，由於廢磁石經水洗乾燥後會生鏽，後續的酸洗除鏽程序亦會對磁石造成一定程度的腐蝕破壞。因此，有必要提供一種廢磁石再生方法，以解決習知技術所存在的問題。
有鑑於此，本揭露的目的在於提供一種廢磁石再生方法，主要特點在於其前處理程序是通過噴砂處理來去除廢磁石上的鍍層與雜質，因而具有步驟簡單與生產效率高的優點。
為達上述目的，本揭露提供一種廢磁石再生方法，其包括以下步驟：
步驟100：提供複數廢磁石與複數輔助合金；
步驟200：前處理該些廢磁石，該前處理的步驟包括：
步驟210：熱退磁該些廢磁石，其中該熱退磁的溫度是大於300℃；以及
步驟220：對該些廢磁石進行噴砂處理，去除該些廢磁石上的鍍層與雜質，其中該噴砂處理所使用的噴砂材的維氏硬度值（Hv）是介於150至620之間；
步驟300：氫破碎與過篩該些廢磁石與該些輔助合金，以形成一主合金粉末與一輔助合金粉末，其中，該主合金粉末與該輔助合金粉末，依重量比90:10-99:1的區間，混合形成一混合物；以及
步驟400：將該混合物，進行氣流粉碎、配向成形、燒結與時效處理後，以獲得一再生磁石，其中該些輔助合金成分為R
a(Co,Fe)
b(Cu,Al,Ga)
c，R為稀土元素包含鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)或其混合物，其中70wt%≦a≦98wt%，0.1wt%≦b≦30wt%，0.1wt%≦c≦30wt%。
在本揭露的一實施例中，該噴砂處理可以是一乾式噴砂處理或一濕式噴砂處理。
在本揭露的一實施例中，該濕式噴砂處理所使用的噴砂液是一有機溶劑，且該有機溶劑較佳具有閃點高之特性。
在本揭露的一實施例中，在步驟300中，該些廢磁石和該些輔助合金可以是一起或分別進行所述氫破碎與過篩。
在本揭露的一實施例中，該些輔助合金的成分可以是(Nd
80Pr
20)
90(Co
25Fe
75)
7Cu
1Al
2，而該主合金粉末與該輔助合金粉末的重量比為97:3。
在本揭露的一實施例中，該些輔助合金的成分可以是(Nd
40Pr
50Dy
10)
85(Co
40Fe
60)
9Ga
6，而該主合金粉末與該輔助合金粉末的重量比為98:2。
在本揭露的一實施例中，該些輔助合金的成分可以是(La
10Ce
15Nd
65Pr
10)
85(Co
10Fe
90)
8Al
7，而該主合金粉末與該輔助合金粉末的重量比為97.5:2.5。
在本揭露的一實施例中，該前處理的步驟，於步驟210之前，更可以包括篩選該些廢磁石。
在本揭露的一實施例中，在步驟300中，所述氫破碎與過篩該些廢磁石的程序更包括分離該些廢磁石上的鍍層，以得到該主合金粉末。
相較於先前技術，本揭露所提供的廢磁石再生方法由於其前處理程序是藉由噴砂處理來去除該些廢磁石上的鍍層與雜質，因而具有步驟簡單與生產效率高的優點。
下文係舉實施例配合所附圖式進行詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。另外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。
另外，在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞（terms），除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
於實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或複數個。而步驟中所使用之編號僅係用來標示步驟以便於說明，而非用來限制前後順序及實施方式。
其次，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
請參閱圖1，圖1為本揭露一實施例中廢磁石再生方法之步驟流程圖。該方法包括下列步驟。
在步驟100中，提供複數廢磁石與複數輔助合金。
在步驟200中，前處理該些廢磁石。該前處理的步驟包括：步驟210：熱退磁該些廢磁石；以及步驟220：對該些廢磁石進行噴砂處理，去除該些廢磁石上的鍍層與雜質，以露出該些廢磁石的表面。在一些實施例中，於步驟210之前，更可以包括篩選該些廢磁石。在一些實施例中，該熱退磁的溫度是大於300℃，例如可以是320℃、340℃、360℃、380℃、400℃或者此等值之間的任何值，較佳地為350℃。在一些實施例中，該噴砂處理所使用的噴砂材的維氏硬度值是介於150至620之間，該噴砂材包括，但不限於，不鏽鋼砂。該不鏽鋼砂例如包括不鏽鋼鋼珠和不鏽鋼線段砂。續前，該些廢磁石上的鍍層通常是環氧樹脂(EPOXY)層、電鍍鋅層、蒸鍍鋁層或電鍍鎳層等。
在一些實施例中，該噴砂處理可以是一乾式噴砂處理，或者，該噴砂處理可以是一濕式噴砂處理。如果為濕式噴砂處理，其所使用的噴砂液是一有機溶劑，並且該有機溶劑較佳具有閃點高之特性。在一較佳實施例中，以乾式噴砂處理進行，較佳選用維氏硬度值介於150至620之間的噴砂材可強迫鍍層脫離該些廢磁石的表面，同時不會造成該些廢磁石底材的損傷。在此，如果選用維氏硬度值大於620的噴砂材（例如陶瓷類的噴砂材，如氧化鋁），雖然可將鍍層去除乾淨，但也會傷害到廢磁石（例如釹鐵硼廢磁石）底材產生微小的釹鐵硼廢磁石顆粒，由於釹鐵硼易燃，噴砂材與釹鐵硼廢磁石接觸點會發出火光，具危險性，且噴砂後釹鐵硼廢磁石底材表面明顯被大量移除造成材料浪費。
在步驟300中，氫破碎與過篩該些廢磁石與該些輔助合金，以形成一主合金粉末與一輔助合金粉末，混合兩者形成一混合物，其中，該主合金粉末與該輔助合金粉末的重量比是介於90:10-99:1的區間。該些廢磁石和該些輔助合金可以是一起進行所述氫破碎與過篩，或者，該些廢磁石和該些輔助合金可以是分別進行所述氫破碎與過篩。在一些實施例中，該些廢磁石和該些輔助合金較佳是分別進行所述氫破碎與過篩。在一些實施例中，所述氫破碎與過篩該些廢磁石的程序更包括分離該些廢磁石上的鍍層，以得到該主合金粉末。
在步驟400中，將該混合物，進行氣流粉碎、配向成形、燒結與時效處理後，以獲得一再生磁石。其中，該些輔助合金的成分為R
a(Co,Fe)
b(Cu,Al,Ga)
c，R為稀土元素包含鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)或其混合物，其中70wt%≦a≦98wt%，0.1wt%≦b≦30wt%，0.1wt%≦c≦30wt%。
在一實施例中，以風力發電機廢磁石為例，該些輔助合金的成分可以是(Nd
80Pr
20)
90(Co
25Fe
75)
7Cu
1Al
2，而該主合金粉末與該輔助合金粉末的重量比為97:3。在另一實施例中，以車用發電機廢磁石為例，該些輔助合金的成分可以是(Nd
40Pr
50Dy
10)
85(Co
40Fe
60)
9Ga
6，而該主合金粉末與該輔助合金粉末的重量比為98:2。在又一實施例中，以硬碟驅動器的音圈電機廢磁石為例，該些輔助合金的成分可以是(La
10Ce
15Nd
65Pr
10)
85(Co
10Fe
90)
8Al
7，而該主合金粉末與該輔助合金粉末的重量比為97.5:2.5。
以下依上述實施例舉出四個具體實作範例來進一步詳細說明本揭露的廢磁石再生方法。
範例1
提供表面鍍有環氧樹脂(EPOXY)層的釹鐵硼廢磁石，其尺寸為24*24*10 mm (公釐)，等級為N48M。在廢磁石再生方法的前處理中，是先將該釹鐵硼廢磁石置於大氣下350℃實施1小時的熱退磁，其上的環氧樹脂層會產生粉化的現象；而後使用0.15-0.30 mm之不鏽鋼鋼珠的噴砂材以3.0 kgf/cm
2的噴壓對已熱退磁的釹鐵硼廢磁石進行乾式噴砂處理，其上的環氧樹脂層被完全去除，釹鐵硼廢磁石底材無明顯損傷。接續進行步驟300，所形成之釹鐵硼粉末（即主合金粉末）與(Nd
80Pr
20)
90(Co
25Fe
75)
7Cu
1Al
2的輔助合金粉末依重量比98:2混合形成一混合物，於進行步驟400後獲得一再生磁石，接續對該再生磁石進行磁特性分析，分析結果請參閱下表1。由下表1的分析結果可以得知，通過本揭露的廢磁石再生方法所獲得的再生磁石的最大磁能積（BH
max）和本質矯頑磁力（iHc）都接近於原本的廢磁石，等級同為N48M。
表1、範例1的釹鐵硼廢磁石再生前後之磁特性比較
| 最大磁能積 (MGOe) | 本質矯頑磁力(kOe) | 等級 | |
| 廢磁石 | 47.5 | 15.1 | N48M |
| 再生磁石 | 47.4 | 14.9 | N48M |
範例2
提供表面鍍有電鍍鋅層的釹鐵硼廢磁石，其尺寸為OD (外徑): 12*5 mm，等級為N40H。在廢磁石再生方法的前處理中，是先將該釹鐵硼廢磁石置於大氣下350℃實施1小時的熱退磁；而後使用0.3*0.3 mm之不鏽鋼線段砂的噴砂材以3.0 kgf/cm
2的噴壓對已熱退磁的釹鐵硼廢磁石進行乾式噴砂處理，其上的電鍍鋅層被完全去除，釹鐵硼廢磁石底材無明顯損傷。接續進行步驟300，所形成之釹鐵硼粉末（即主合金粉末）與(Nd
80Pr
20)
90(Co
25Fe
75)
7Cu
1Al
2的輔助合金粉末依重量比98:2混合形成一混合物，於進行步驟400後獲得一再生磁石，接續對該再生磁石進行磁特性分析，分析結果請參閱下表2。由下表2的分析結果可以得知，通過本揭露的廢磁石再生方法所獲得的再生磁石的最大磁能積（BH
max）和本質矯頑磁力（iHc）都接近於原本的廢磁石，等級同為N40H。
表2、範例2的釹鐵硼廢磁石再生前後之磁特性比較
| 最大磁能積 (MGOe) | 本質矯頑磁力(kOe) | 等級 | |
| 廢磁石 | 39.7 | 17.9 | N40H |
| 再生磁石 | 39.8 | 17.4 | N40H |
範例3
提供表面鍍有蒸鍍鋁層的釹鐵硼廢磁石，其尺寸為40*12*4 mm，等級為N38SH。在廢磁石再生方法的前處理中，是先將該釹鐵硼廢磁石置於大氣下350℃實施1小時的熱退磁；而後使用0.3*0.3 mm之不鏽鋼線段砂的噴砂材以3.0 kgf/cm
2的噴壓對已熱退磁的釹鐵硼廢磁石進行乾式噴砂處理，其上的蒸鍍鋁層被完全去除，釹鐵硼廢磁石底材無明顯損傷。接續進行步驟300，所形成之釹鐵硼粉末（即主合金粉末）與(Nd
40Pr
50Dy
10)
85(Co
40Fe
60)
9Ga
6的輔助合金粉末依重量比98:2混合形成一混合物，於進行步驟400後獲得一再生磁石，接續對該再生磁石進行磁特性分析，分析結果請參閱下表3。由下表3的分析結果可以得知，通過本揭露的廢磁石再生方法所獲得的再生磁石的最大磁能積（BH
max）和本質矯頑磁力（iHc）都接近於原本的廢磁石，等級同為N38SH。
表3、範例3的釹鐵硼廢磁石再生前後之磁特性比較
| 最大磁能積 (MGOe) | 本質矯頑磁力(kOe) | 等級 | |
| 廢磁石 | 37.5 | 22.1 | N38SH |
| 再生磁石 | 37.6 | 21.9 | N38SH |
範例4
提供表面鍍有電鍍鎳層的釹鐵硼廢磁石，其尺寸為45*18*5 mm，等級為N38UH。在廢磁石再生方法的前處理中，是先將該釹鐵硼廢磁石置於大氣下350℃實施1小時的熱退磁；而後使用0.3*0.3 mm之不鏽鋼線段砂的噴砂材以3.0 kgf/cm
2的噴壓對已熱退磁的釹鐵硼廢磁石進行乾式噴砂處理，其上的電鍍鎳層破裂且脫離釹鐵硼廢磁石表面，釹鐵硼廢磁石底材無明顯損傷。接續進行步驟300，所形成之釹鐵硼粉末（即主合金粉末）與(Nd
40Pr
50Dy
10)
85(Co
40Fe
60)
9Ga
6的輔助合金粉末依重量比98:2混合形成一混合物，於進行步驟400後獲得一再生磁石，接續對該再生磁石進行磁特性分析，分析結果請參閱下表4。由下表4的分析結果可以得知，通過本揭露的廢磁石再生方法所獲得的再生磁石的最大磁能積（BH
max）和本質矯頑磁力（iHc）都接近於原本的廢磁石，等級同為N38UH。
表4、範例4的釹鐵硼廢磁石再生前後之磁特性比較
| 最大磁能積 (MGOe) | 本質矯頑磁力(kOe) | 等級 | |
| 廢磁石 | 36.8 | 25.8 | N38UH |
| 再生磁石 | 36.7 | 25.5 | N38UH |
綜上，由上述四個範例可知，本揭露的廢磁石再生方法所獲得的再生磁石的磁特性和等級與原磁石不相上下，顯示了本揭露的廢磁石再生方法是一有效的廢磁石再生方法，且再生後的磁石能維持與原磁石相同的等級。
如上所述，本揭露的廢磁石再生方法中的前處理程序是藉由噴砂處理來去除該些廢磁石上的鍍層與雜質，相較於以剝漆劑、水洗、脫脂、鹼洗、酸洗、乾燥等步驟的習知前處理程序而言，本揭露的廢磁石再生方法具有步驟簡單與生產效率高的優點。此外，另一方面，由於再生過程中不接觸水或含水液體，因此在乾燥後不會生鏽，接續不需進行酸洗除鏽程序，避免了因酸洗對磁石所產生的腐蝕破壞。
另外要再提到的是，本揭露的對比例中所採用的參數、步驟等揭示內容並非本案發明人自承的先前技術，而僅僅是為了凸顯本案的特點所採用的對比例。
雖然本揭露已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本揭露，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100-400:步驟
圖1為本揭露一實施例中廢磁石再生方法之步驟流程圖。
100-400:步驟
Claims (10)
- 一種廢磁石再生方法，包括以下步驟： 步驟100：提供複數廢磁石與複數輔助合金； 步驟200：前處理該些廢磁石，該前處理的步驟包括： 步驟210：熱退磁該些廢磁石，其中該熱退磁的溫度是大於300℃；以及 步驟220：對該些廢磁石進行噴砂處理，去除該些廢磁石上的鍍層與雜質，其中該噴砂處理所使用的噴砂材的維氏硬度值是介於150至620之間； 步驟300：氫破碎與過篩該些廢磁石與該些輔助合金，以形成一主合金粉末與一輔助合金粉末，其中，該主合金粉末與該輔助合金粉末，依重量比90:10-99:1的區間，混合形成一混合物；以及 步驟400：將該混合物，進行氣流粉碎、配向成形、燒結與時效處理後，以獲得一再生磁石，其中該些輔助合金成分為R a(Co,Fe) b(Cu,Al,Ga) c，R為稀土元素包含鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)或其混合物，其中70wt%≦a≦98wt%，0.1wt%≦b≦30wt%，0.1wt%≦c≦30wt%。
- 如請求項1所述之廢磁石再生方法，其中該噴砂處理是一乾式噴砂處理或一濕式噴砂處理。
- 如請求項2所述之廢磁石再生方法，其中該濕式噴砂處理所使用的噴砂液是一有機溶劑。
- 如請求項1所述之廢磁石再生方法，其中在步驟300中，該些廢磁石和該些輔助合金是一起或分別進行所述氫破碎與過篩。
- 如請求項1所述之廢磁石再生方法，其中該些輔助合金成分為(Nd 80Pr 20) 90(Co 25Fe 75) 7Cu 1Al 2。
- 如請求項5所述之廢磁石再生方法，其中該主合金粉末與該輔助合金粉末的重量比為97:3。
- 如請求項1所述之廢磁石再生方法，其中該些輔助合金成分為(Nd 40Pr 50Dy 10) 85(Co 40Fe 60) 9Ga 6。
- 如請求項7所述之廢磁石再生方法，其中該主合金粉末與該輔助合金粉末的重量比為98:2。
- 如請求項1所述之廢磁石再生方法，其中該些輔助合金成分為(La 10Ce 15Nd 65Pr 10) 85(Co 10Fe 90) 8Al 7。
- 如請求項9所述之廢磁石再生方法，其中該主合金粉末與該輔助合金粉末的重量比為97.5:2.5。
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