WO2018041775A1 - Verfahren zum Recycling von Permanentmagneten durch Schmelzen und Rascherstarren - Google Patents

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WO2018041775A1
WO2018041775A1 PCT/EP2017/071544 EP2017071544W WO2018041775A1 WO 2018041775 A1 WO2018041775 A1 WO 2018041775A1 EP 2017071544 W EP2017071544 W EP 2017071544W WO 2018041775 A1 WO2018041775 A1 WO 2018041775A1
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Karsten Rachut
Alexander Buckow
Mario Schönfeldt
Jürgen Gassmann
Oliver Diehl
Eva Brouwer
Oliver Gutfleisch
Roland Gauss
Hartmut Hibst
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Definitions

  • the present invention relates to recycling processes for the production of powders containing magnetic alloys. Furthermore, the magnetic powders produced thereunder and their use in permanent magnets, in particular in the fields of motors, generators, electrical and electronic applications, claimed.
  • old magnets are hardly recycled industrially. On a larger scale, recycling usually takes place only from production residues.
  • the energy and material intensive material recycling is operated, i. Old magnets are added to the hydrometallurgical rare earth metal recovery process. The inherent value of the magnetic alloy is lost as a functional material.
  • neodymium-iron-boron Alloys include the process of hydrogen embrittlement known. This process is also called HD process (Hydrogen Decrepitation).
  • WO 2012/101398 A1 relates to a method for removing one or more rare earth magnets from an arrangement comprising a plurality of rare earth magnets. At this time, the rare earth magnet (s) are exposed to hydrogen gas to cause hydrogen embrittlement of the magnet, thereby producing a particulate rare earth material which is separated from the remainder of the device.
  • WO 2012/072989 A1 describes a process for the recovery of particulate rare earth materials from a multi-part construction comprising a rare earth magnet.
  • the method comprises the steps of: treating the multi-part structure with hydrogen gas to hydrogen embrittlement of the
  • WO 2000/017894 A1 relates to methods for the reuse of permanent magnets comprising the steps of: separating the magnetic material from a composite body under the action of a gaseous material which embrittles the magnetic material by its action, where appropriate before and / or during and / or after the action of the gaseous material Material takes place a mechanical action on the composite body, which the
  • embrittlement with hydrogen gives starting powders for the sintering of new magnets, but this method does not change the chemical composition or the microstructure of the particles.
  • impurities, especially oxygen and carbon lead even under ideal conditions to losses in the coercive field strength and the remanence with respect to the original magnet.
  • methods are known which make it possible to recycle the material of sintered magnets and process it into new magnets by being melted, rapidly solidified and then hot-pressed into a new magnet.
  • WO 2003/056582 A1 relates to a process for the recycling of rare earth metal magnets from production waste or used magnets. This comprises providing scrap of a rare earth magnet having a uniaxial magnetic anisotropy and a main solid magnetic phase comprising an intermetallic compound between a rare earth element and a transition element as a raw material for an alloy. Further, this raw material for the alloy is melted and the resulting melt is rapidly cooled to form a crystalline structure, the main solid magnetic phase being in the form of fine particles and having an average particle size of 1 ⁇ m or less. The rapidly cooled crystalline material is optionally ground to a powder for a bonded magnet.
  • a further object of the present invention is to provide a method which also enables the recycling of already oxidized magnets and which makes it possible to adapt the chemical composition and the microstructure of the magnetic powders.
  • a recycling process for producing powders containing magnetic alloys comprising the steps of: a) providing a magnetic alloy of used magnetic material comprising al) at least one rare earth metal, a2) at least one transition metal and a3) boron; b) mixing and melting the alloy provided in step a); c) rapid gagging of the melt from step b) under one
  • step b) a magnetic alloy of primary magnetic material comprising components a1) to a3) is added and this alloy is melted together with the alloy provided in step a), or
  • step d) a magnetic alloy of primary magnetic material comprising the components a1) to a3) is added,
  • the proportion of the alloy of primary magnetic material is 5 to 95 wt.
  • a "primary magnetic material” in the sense of the present invention is understood to mean a magnetic material which has been produced from commercially available alloys or is itself commercially available.
  • fast staring is understood to mean the solidification of a melt into a solid by cooling at a cooling rate of more than 100 ° C./s.
  • a "precursor” in the sense of the present invention is understood to mean the precursor of a permanent magnet, that is to say a material which already has magnetic properties but has not yet fully unfolded them.
  • microcrystalline powders have a particle diameter, preferably determined by electron microscopy, of from 100 to 999 ⁇ m
  • nanocrystalline powders have a particle diameter, preferably determined by electron microscopy of from 1 to 100 nm.
  • An “amorphous” powder is understood to mean a powder in which the atoms do not form ordered structures but form an irregular pattern and have only short-range order but not long-range ordering.
  • sining is understood to mean a process for densifying the magnetic powders, which in particular leads to a change in the magnetic properties of the microcrystalline powders.
  • the starting material for the process according to the invention is in principle any magnetic alloy which is at least partially derived from used magnetic material and which contains at least one rare earth element (component al), at least one transition metal (component a2) and boron (component a3).
  • the alloy provided in step a) contains, as components a1), a2) and a3), neodymium, iron and boron.
  • rare-earth metals are in at least one of the steps a), or b) added additional rare earth metals, wherein the added amount of these rare earth metals is preferably from 0.01 to 5 wt .-%, based on the total mass of the provided in step a) alloy and the alloy of primary magnetic material.
  • rare-earth metals is meant the elementary form which preferably contains less than 5% by weight, more preferably less than 0.5% by weight impurities, and is most preferably elementally pure.
  • a further embodiment of the present invention provides that the alloy or the alloy of primary material provided in step a) contains the following components:
  • a rare earth metal selected from the group consisting of scandium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, europium, yttrium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, and mixtures thereof, the proportion of rare earth metals totaling 29 to 34 wt .-%, preferably 30 to 32 wt .-%, based on the total weight of the alloy is; and or
  • the boron content being from 0.8 to 1.2% by weight, preferably from 0.9 to 1.1% by weight, based on the total weight of the alloy;
  • a further preferred embodiment of the present invention provides that the used magnetic material is selected from the group consisting of production committees, magnets from waste products, waste material from the processing of magnets and mixtures thereof.
  • the proportion of the primary material alloy is 60 to 90% by weight and preferably 70 to 90% by weight, based on the weight of the alloy provided in step a).
  • a further preferred embodiment of the present invention provides that the melting according to step c) takes place at a temperature of from 1 200 to 1 600 ° C., preferably from 1 300 to 1 450 ° C.
  • the melting according to step c) is carried out at a temperature of 0 to 400 ° C, preferably 100 to 250 ° C above the melting point of the highest melting alloy of step a) and the alloy of primary material.
  • the quick staring according to step c) takes place by contact with a metallic surface.
  • the metallic surface is preferably a rotating cooling roller.
  • step b) Another embodiment of the present invention provides that the melt obtained in step b) is brought into droplet form or jet form and is applied in this form to the metallic surface.
  • the drop shape can be achieved, for example, by passing the melt through a nozzle; to produce a liquid jet, passing the melt through a crucible with an opening in the bottom is suitable.
  • the thickness and shape of the melt jet can be adjusted by the size and geometry of this hole.
  • the quick staring according to step c) takes place by means of strip casting.
  • the surface speed of the rotating cooling roll is from 0.1 to 3 m / s and preferably 0.2 to 2 m / s.
  • the cooling rate of the melt from step b) in strip casting is preferably from 100 to 10,000 ° C./s and is preferred
  • the thickness of the platelets obtained by means of strip casting is from greater than 0.1 to 1.0 mm, preferably from 0.2 to 0.5 mm.
  • a microcrystalline powder is obtained whose grain size is preferably 0.1 to 5 mm and more preferably 0.2 to 2 mm.
  • the application of the melt via a nozzle in drop form is not suitable for quick staring by means of strip casting.
  • the melt is usually out of a reservoir, which is arranged next to a rotating cooling roller, layer by layer on the rotating
  • Chill roll given.
  • the layered application of the melt onto the rotating cooling roll is preferably carried out by tilting the collecting basin.
  • combinations of the techniques described for applying the melt to the rotating chill roll are possible.
  • the quick staring according to step c) takes place by means of melt-spinning.
  • melt-spinning the surface speed of the rotating
  • Chill roll of 10 to 40 m / s and preferably 18 to 36 m / s.
  • the cooling rate of the melt from step b) in melt spinning is preferably 100,000 to 10,000,000 ° C./s, and preferably 500,000 to 5,000,000 ° C./s.
  • the thickness of the platelets obtained by melt-spinning is from 0.01 to 0.1 mm, preferably from 0.01 to 0.05 mm.
  • a nanocrystalline powder is obtained whose grain size is preferably 10 to 100 nm, more preferably 20 to 80 mm, alternatively an amorphous powder is obtained after step e).
  • a magnetic alloy of primary material comprising components a1) to a3) is additionally added during step b).
  • the total amount of further added magnetic alloy of primary material based on the weight of the alloy provided in step a) is 5 to 95 wt .-%, and preferably 10 to 90 wt .-%.
  • Another embodiment of the present invention provides that before step b) a magnetic alloy of primary material is provided and during step b) in addition a magnetic alloy of primary material comprising components al) to a3) is added, wherein the total amount of added magnetic alloys of primary material based on the weight of the alloy provided in step a) is 5 to 95 wt .-%.
  • Suitable inert gas for step c) are gases selected from the group consisting of noble gases, in particular argon and helium, nitrogen and mixtures thereof.
  • Amorphous and / or nanocrystalline powders are ground according to step e) according to a preferred embodiment until the grain size is in the range of 10 to 100 ⁇ . Jet mills are preferably used for this purpose.
  • Microcrystalline powders are milled according to step e) according to a preferred embodiment until the grain size is in the range of 1 to 9 ⁇ . It is also possible a coarse, ie to a particle size> 9 ⁇ ) and then passed a fine grinding, ie to carry out a particle size of 1 to 9 ⁇ .
  • the powders which can be produced by the process according to the invention are distinguished, in particular, by the fact that the primary decomposition of rare earths for the production of new magnetic alloys is avoided, ie. they are to be preferred from an ecological point of view.
  • the powders according to the invention can be used directly for the production of permanent magnets, in particular polymer-bonded permanent magnets. Depending on whether amorphous / nanocrystalline or microcrystalline magnetic powders are present, different methods for producing a permanent magnet are preferred. Microcrystalline powders have a weaker magnetization and are preferably subjected to a sintering step in which the magnetization is increased.
  • a preferred process for making permanent magnets from amorphous or nanocrystalline powders involves the following steps: i. Providing at least one amorphous or nanocrystalline powder prepared by a process according to the present invention; ii. Heating the at least one powder from step i) to a temperature of 600 to 750 ° C and compressing the powder at pressures of 90 to 500 MPa to form a precursor; iii. Forming the precursor from step ii. at a temperature of 700 to 850 ° C to a permanent magnet.
  • step ii. at a temperature of 700 to 750 ° C and pressures of 90 to 200 MPa performed.
  • a preferred process for producing permanent magnets from microcrystalline powders involves the following steps: i. Providing at least one microcrystalline powder prepared by a process according to the present invention; ii. Optional grinding of the powder from step i., Preferably with a jet mill to a particle size of 1 to 9 ⁇ ; iii. Pressing the powder from step 2 in a magnetic field to form a precursor; iv. Sintering the resulting precursor at temperatures of 900 to 1100 ° C to form a permanent magnet; v. Optional annealing of the permanent magnet at 600 ° C to 700 ° C.
  • step iii. at a temperature of 725 to 800 ° C and step iv. carried out at temperatures of 950 to 1050 ° C.
  • the milling step ii. is not necessary for the case that in step i.) A powder having a particle size of 1 to 9 ⁇ is already provided.
  • the optional step v. improves the magnetic properties.
  • Preferred permanent magnets of amorphous nanocrystalline powders or microcrystalline powders according to the present invention additionally contain at least one polymer and the permanent magnet is in polymer bound form.
  • polymer-bonded permanent magnets can be produced by a process with the following steps:
  • the polymer for the polymer-bonded permanent magnet is selected from the group consisting of thermosets, preferably epoxy resins or thermoplastics, preferably polyamides such as e.g. PA 6 or PA 12 or polyphenylene sulfides and mixtures thereof, epoxy resins being preferred,
  • the proportion of the magnetic powder is 75 to 95 wt .-%, preferably 80 to 90 wt .-% of the permanent magnet and the proportion of the polymer 5 to 25 wt.%, Preferably 10 to 20 wt .-% of Permanent magnets, provided that the weight proportions of the powder and the polymer add up to 100 wt .-%.
  • the permanent magnets containing a powder producible by a method according to the present invention are preferably used for motors, generators, electrical and electronic applications.
  • the resulting powder was mixed in a ratio of 50:50 and 20:80 (by weight) with a commercially available likewise melt-spinning powder of similar particle size and consisting of the elements Nd-Fe-Co-Ga-Al-B (Composition :
  • Table 1 summarizes the magnetic properties of hot-pressed or hot-worked magnets made from a powder produced by the method of the invention.
  • Argon filled chamber 300 mbar inductively melted. Subsequently, the melt through an opening in the bottom of the crucible (nozzle) on a Water-cooled copper wheel, 0.3 mm away from the nozzle edge, which rotated at a surface speed of 36 m / s.
  • the casting of the 1400 ° C hot melt from the crucible was triggered by a short-term additionally generated pressure difference of 200 mbar within the crucible with respect to the rest of the chamber. From the original 50 g, 30 g were poured off within a few seconds and solidified to platelets.

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Abstract

1 FRAUNHOFER‐GESELLSCHAFT…e.V. 179PCT 1540 Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft Recyclingverfahren zur Herstellung von Pul‐ vern enthaltend magnetische Legierungen, umfassend die Schritte: a) Bereit‐ stellen einer magnetischen Legierung aus Altmagnetmaterial umfassend a1) 5 zumindest ein Seltenerdmetall, a2) zumindest ein Übergangsmetall und a3) Bor; b) Mischen und Aufschmelzen der in den Schritten a) und b) bereitge‐ stellten Legierungen; c) Schnellerstarren der Schmelze aus Schritt b) unter einer Inertgasatmosphäre unter Bildung von Plättchen und d) Vermahlen der in Schritt d) erhaltenen Plättchen zu einem Pulver; wobei, vor oder während 10 Schritt b) eine magnetische Legierung aus Primärmagnetmaterial umfassend die Komponenten a1) bis a3) zugesetzt wird und diese Legierung zusammen mit der in Schritt a) bereitgestellten Legierung aufgeschmolzen wird, oder nach Schritt d) eine magnetische Legierung aus Primärmagnetmaterial umfas‐ send die Komponenten a1) bis a3) zugesetzt wird, und der Anteil der Legie‐15 rung aus Primärmagnetmaterial 5 bis 95 Gew.‐% bezogen auf das Gewicht der in Schritt a) bereitgestellten Legierung beträgt. Weiterhin betrifft die Erfindung Pulver welche über das erfindungsgemäße Verfahren herstellbar sind und deren Verwendungen.

Description

Verfahren zum Recycling von Permanentmagneten durch Schmelzen und
Rascherstarren
Die vorliegende Erfindung betrifft Recyclingverfahren zur Herstellung von Pulvern enthaltend magnetische Legierungen. Weiterhin werden die darüber hergestellten magnetischen Pulver sowie ihre Verwendung in Permanentmagneten, insbesondere in den Bereichen Motoren, Generatoren, Elektro- und Elektronikanwendungen, beansprucht.
Industriell werden Altmagnete derzeit kaum recycelt, in größerem Maßstab findet Recycling meist nur von Produktionsresten statt. Hier wird vor allem das energie- und materialintensive stoffliche Recycling betrieben, d.h. Altmagnete werden den hydrometallurgischen Verfahren zur Seltenerdmetallgewinnung zugegeben. Dabei geht der inhärente Wert der Magnetlegierung als Funktionswerkstoff verloren.
Zum funktionellen Recycling von Magnetlegierungen, z.B. Neodym-Eisen-Bor- Legierungen ist unter anderem der Prozess der Wasserstoffversprödung bekannt. Dieser Prozess wird auch HD-Prozess (Hydrogen Decrepitation) genannt. WO 2012/101398 AI betrifft ein Verfahren zur Entfernung von einem oder mehreren Seltenerdmagneten aus einer Anordnung umfassend mehrere Seltenerdmagneten. Dabei werden der oder die Seltenerdmagnet(e) Wasserstoffgas ausgesetzt, um eine Wasserstoff-Versprödung des Magneten zu bewirken, wobei ein partikuläres Seltenerdmaterial erzeugt wird welches vom Rest der Anordnung abgetrennt wird.
WO 2012/072989 AI beschreibt ein Verfahren zur Rückgewinnung von partikulären Seltenerdmaterialien aus einem mehrteiligen Aufbau umfassend einen Seltenerdmagneten. Das Verfahren umfasst die Schritte: Behandeln des mehrteiligen Aufbaus mit Wasserstoffgas, um Wasserstoff- Versprödung des
Seltenerdmagneten zu bewirken und ein partikuläres Seltenerdmaterial zu erhalten und Abtrennen des partikulären Seltenerdmaterials vom Rest des mehrteiligen Aufbaus. WO 2000/017894 AI betriff Verfahren zur Wiederverwendung von Dauermagneten umfassend die Schritte : Abtrennung des Magnetmaterials von einem Verbundkörper unter Einwirkung eines gasförmigen Materials, welches das Magnetmaterial durch dessen Einwirkung versprödet wobei ggf. vor und/oder während und/oder nach der Einwirkung des gasförmigen Materials eine mechanische Einwirkung auf den Verbundkörper erfolgt, welche den
Vorgang der Abtrennung unterstützt und Wiederverwendung des gewonnen Magnetmaterials zur Herstellung von fabrikneuen Dauermagneten.
Durch die Versprödung mit Wasserstoff werden Ausgangspulver für das Sin- tern neuer Magnete erhalten, allerdings lässt sich über dieses Verfahren weder die chemische Zusammensetzung noch die Mikrostruktur der Partikel verändern. Bereits im Altmagneten enthaltene oder während der Aufbereitung aufgegriffene Verunreinigungen, insbesondere Sauerstoff und Kohlenstoff, führen selbst unter Idealbedingungen zu Einbußen in der Koerzitivfeldstärke und der Remanenz gegenüber dem ursprünglichen Magneten. Weiterhin sind Verfahren bekannt die es ermöglichen das Material von Sintermagneten wiederzuverwerten und dieses zu neuen Magneten weiterzu- verarbeiten, indem es aufgeschmolzen, rascherstarrt und anschließend zu einem neuen Magneten heißgepresst wird.
WO 2003/056582 AI betrifft ein Verfahren zur Wiederverwertung von Selten- erdmetallmagneten aus Produktionsabfällen oder Altmagneten. Dieses um- fasst das Bereitstellen von Schrott aus einem Seltenerdmagneten, welcher eine uniaxiale magnetische Anisotropie und eine feste magnetische Hauptphase aufweist, die eine intermetallische Verbindungen zwischen einem Seltenerdelement und einem Übergangselement umfasst, als Rohmaterial für eine Legierung. Weiterhin wird dieses Rohmaterial für die Legierung aufgeschmolzen und die resultierende Schmelze schnell abgekühlt, um eine kristalline Struktur zu bilden, wobei die feste magnetische Hauptphase in Form feiner Teilchen vorliegt und eine mittlere Teilchengröße von 1 mum oder weniger aufweist. Das schnellabgekühlte kristalline Material wird optional zu einem Pulver für einen Verbundmagneten vermählen.
Werden die aus Altmagneten über Rascherstarrung hergestellten magnetischen Pulver zur Herstellung neuer Magneten verwendet, weisen diese verg chen mit Primärmaterial schlechtere Eigenschaften auf.
Davon ausgehend war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Recyclingverfahren für Altmagnetmaterial bereit zu stellen, welches die Herstellung von Pulvern erlaubt, aus denen neue Magnete herstellbar sind, die vergleichbare magnetische Eigenschaften wie Magnete aus Primärmaterial aufweisen. Weiterhin besteht eine Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung darin ein Verfahren bereit zu stellen, das auch das Recycling bereits oxidierter Magnete ermöglicht und welches es erlaubt die chemische Zusammensetzung sowie die Mikrostruktur der magnetischen Pulver anzupassen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch die nach diesem Verfahren hergestellten Pulver gemäß dem Anspruch 12 gelöst. Erfindungsgemäß wird ein Recyclingverfahren zur Herstellung von Pulvern enthaltend magnetische Legierungen bereitgestellt, welches die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer magnetischen Legierung aus Altmagnetmaterial umfassend al) zumindest ein Seltenerdmetall, a2) zumindest ein Übergangsmetall und a3) Bor; b) Mischen und Aufschmelzen der in Schritt a) bereitgestellten Legierung; c) Schnellerstarren der Schmelze aus Schritt b) unter einer
Inertgasatmosphäre unter Bildung von Plättchen; d) Vermählen der in Schritt d) erhaltenen Plättchen zu einem Pulver; wobei,
vor oder während Schritt b) eine magnetische Legierung aus Primärmagnetmaterial umfassend die Komponenten al) bis a3) zugesetzt wird und diese Legierung zusammen mit der in Schritt a) bereitgestellten Legierung aufgeschmolzen wird, oder
nach Schritt d) eine magnetische Legierung aus Primärmagnetmaterial umfassend die Komponenten al) bis a3) zugesetzt wird,
und der Anteil der Legierung aus Primärmagnetmaterial 5 bis 95 Gew.-
% bezogen auf das Gewicht der in Schritt a) bereitgestellten Legierung beträgt.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 12 Pulver herstellbar nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, sowie gemäß den Ansprüchen 13 und 14 Permanentmagneten, welche dieses Pulver enthalten.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Verwendungen eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Pulvers, diese Verwendungen werden in den Ansprüchen 15 bis 18 angegeben. Unter einem„Primärmagnetmaterial" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetmaterial verstanden welches aus kommerziell verfügbaren Legierungen hergestellt wurde oder selbst kommerziell verfügbar ist.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter„Schnellerstarren" das Erstarren einer Schmelze zu einem Feststoff durch Abkühlen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von in mehr als 100 °C/s verstanden.
Unter einem„Precursor" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die Vorstufe eines Permanentmagneten verstanden, also einem Material welches zwar schon magnetische Eigenschaften aufweist aber diese noch nicht voll entfaltet hat.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung weisen„mikrokristalline" Pulver einen Korndurchmesser, vorzugsweise bestimmt mittels Elektronenmikroskopie, von 100 bis 999 μιη auf und„nanokristalline" Pulver weisen einen Korndurchmesser, vorzugsweise bestimmt mittels Elektronenmikroskopie von 1 bis 100 nm auf. Unter einem„amorphen" Pulver wird ein Pulver verstanden in dem die Atome keine geordneten Strukturen, sondern ein unregelmäßiges Muster bilden und lediglich über Nahordnung nicht aber Fernordnung verfügen.
Unter„Sintern" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verdichtung der magnetischen Pulver verstanden, das insbesondere zur Veränderung der magnetischen Eigenschaften der mikrokristallinen, Pulver führt.
Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren kommt prinzipiell jede magnetische Legierung in Betracht, die zumindest teilweise aus Altmagnetmaterial stammt und welche zumindest ein Seltenerdmetall (Komponente al), zumindest ein Übergangsmetall (Komponente a2) und Bor (Komponente a3) enthält.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die in Schritt a) bereitgestellte Legierung als Komponenten al), a2) und a3) Neodym, Eisen und Bor.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden in zumindest einem der Schritte a), oder b) zusätzliche Seltenerdmetalle zugesetzt, wobei die zugesetzte Menge dieser Seltenerdmetalle bevorzugt von 0.01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der in Schritt a) bereitgestellten Legierung und der Legierung aus Primärmagnetmaterial, beträgt. Un- ter Seltenerndmetalle wird dabei die elementare Form verstanden, die bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0.5 Gew.-% Verunreinigungn enthalten und am meisten bevorzugt elementenrein sind.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die in Schritt a) bereitgestellte Legierung oder die Legierung aus Primärmaterial folgende Komponenten enthält:
• ein Seltenerdmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Europium, Yttrium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmi- um, Erbium, und Mischungen daraus umfasst, wobei der Anteil der Seltenerdmetalle in Summe von 29 bis 34 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 32 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung beträgt; und/oder
• ein Übergangsmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Kupfer, Titan, Kobalt und Nickel und Mischungen daraus umfasst, wobei der Anteil der Übergangsmetalle in Summe von 62,8 bis 70,2 Gew.-%, vorzugsweise 65,4 bis 68,8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung beträgt;
und/oder · Bor, wobei der Bor-Anteil von 0,8 bis 1,2 Gew. -%, bevorzugt 0,9 bis 1,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung beträgt; und/oder
• weitere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Silicum, Zirkonium, Gallium, Niob, Hafnium, Wolf- ram, Vanadium, Molybdän, Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel und Mischungen daraus, umfasst; wobei der Anteil der weiteren Elemente in Summe von 0 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung beträgt; mit der Maßgabe das sich die Gewichtsanteile des Seltenerdmetalls, des Übergangsmetalls, von Bor und den optional weiteren Elementen auf 100 Gew.-% ergänzen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Altmagnetmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Produktionsausschüssen, Magneten aus Abfallprodukten, Abfallmaterial aus der Bearbeitung von Magneten und Mischungen hiervon.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil der Legierung aus Primärmaterial 60 bis 90 Gew.-% und vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der in Schritt a) bereitgestellten Legierung beträgt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Aufschmelzen gemäß Schritt c) bei einer Temperatur von 1 200 bis 1 600°C, bevorzugt von 1 300 bis 1 450°C erfolgt.
Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Aufschmelzen gemäß Schritt c) bei einer Temperatur von 0 bis 400°C, bevorzugt 100 bis 250°C über dem Schmelzpunkt der am höchsten schmelzenden Legierung aus Schritt a) und der Legierung aus Primärmaterial durchgeführt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt das Schnellerstarren gemäß Schritt c) durch Kontakt mit einer metallischen Oberfläche. Es handelt sich bei der metallischen Oberfläche bevorzugt um eine rotierende Kühlwalze.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die in Schritt b) erhaltene Schmelze in Tropfenform oder Strahlform gebracht wird und in dieser Form auf die metallische Oberfläche aufgebracht wird. Die Tropfenform kann beispielsweise durch Leiten der Schmelze durch eine Düse erreicht werden, zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls eignet sich das Leiten der Schmelze durch einen Tiegel mit einer Öffnung im Boden. Die Dicke und Form des Schmelzestrahls können durch die Größe und Geometrie dieser Öffnung eingestellt werden. Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt das Schnellerstarren gemäß Schritt c) mittels Bandgießen. Beim Bandgießen beträgt die Oberflächengeschwindigkeit der rotierenden Kühlwalze von 0.1 bis 3 m/s und bevorzugt 0.2 bis 2 m/s. Die Abkühlrate der Schmelze aus Schritt b) beträgt beim Bandgießen bevorzugt von 100 bis 10 000°C/s und bevorzugt
500 bis 5 000. Die Dicke der mittels Bandgießen erhaltenen Plättchen beträgt von größer als 0.1 bis 1.0 mm, bevorzugt von 0.2 bis 0.5 mm. Nach dem Vermählen gemäß Schritt d) wird ein mikrokristallines Pulver erhalten, dessen Korngröße bevorzugt 0.1 bis 5 mm und besonders bevorzugt 0.2 bis 2 mm beträgt.
Das Aufbringen der Schmelze über eine Düse in Tropfenform eignet sich für das Schnellerstarren mittels Bandgießen nicht. Beim Bandgießen wird die Schmelze üblicherweise aus einem Sammelbecken heraus, welches neben einer rotierenden Kühlwalze angeordnet ist, schichtweise auf die rotierende
Kühlwalze gegeben. Das schichtweise Aufbringen der Schmelze auf die rotierende Kühlwalze erfolgt dabei bevorzugt durch Abkippen des Sammelbeckens Es ist aber auch möglich die Schmelze durch einen Überlauf schichtweise auf die rotierende Kühlwalze aufzubringen. Weiterhin sind Kombinationen aus den beschriebenen Techniken zum Aufbringen der Schmelze auf die rotierende Kühlwalze möglich.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt das Schnellerstarren gemäß Schritt c) mittels Schmelz-Schleudern. Beim Schmelz-Schleudern beträgt die Oberflächengeschwindigkeit der rotierenden
Kühlwalze von 10 bis 40 m/s und bevorzugt 18 bis 36 m/s. Die Abkühlrate der Schmelze aus Schritt b) beträgt beim Schmelz-Schleudern bevorzugt 100 000 bis 10 000 000 °C/s und bevorzugt 500 000 bis 5 000 000°C/s. Die Dicke der mittels Schmelz-Schleudern erhaltenen Plättchen beträgt von 0.01 bis 0.1 mm, bevorzugt von 0.01 bis 0.05 mm. Nach dem Vermählen gemäß Schritt d) wird ein nanokristallines Pulver erhalten, dessen Korngröße bevorzugt 10 bis 100 nm, besonders bevorzugt 20 bis 80 mm beträgt, alternativ wird nach Schritt e) ein amorphes Pulver erhalten. Es lässt sich im Wesentlichen über die Oberflächengeschwindigkeit der rotierenden Kühlwalze, welche einen großen Einfluss auf die Abkühlrate hat, bestimmen ob ein amorphes oder ein nanokristallines Pulver erhalten wird. Ganz generell führen hohe Oberflächengeschwindigkeiten, beispielsweise 40 m/s, und hohe Abkühlraten, beispielsweise 10 000 000°C/s zu amorphen Pul- vern. Wohingegen nanokristalline Pulver bei geringeren Oberflächengeschwindigkeiten und Abkühlraten erhalten werden. Auch die Zusammensetzung des verwendeten Altmagnetmaterials und des Primärmagnetmaterials haben einen Einfluss darauf welche Struktur erhalten wird. Die oben für das Schmelz-Schleudern angegebenen Bedingungen bezüglich der Oberflächengeschwindigkeit der rotierenden Kühlwalze und der Abkühlrate führen aber unabhängig vom verwendeten Ausgangsmaterial zu amorphen oder na- nokristallinen Pulvern. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die
Legierung aus Primärmagnetmaterial während Schritt b), oder zwischen den Schritten b) und c) zugegeben.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird wäh- rend Schritt b) zusätzlich eine magnetische Legierung aus Primärmaterial umfassend die Komponenten al) bis a3) zugesetzt. Der Gesamtanteil der weiteren zugesetzten magnetischen Legierung aus Primärmaterial bezogen auf das Gewicht der in Schritt a) bereitgestellten Legierung beträgt dabei 5 bis 95 Gew.-% und bevorzugt 10 bis 90 Gew.-%.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass vor Schritt b) eine magnetische Legierung aus Primärmaterial bereitgestellt wird und während Schritt b) zusätzlich eine magnetische Legierung aus Primärmaterial umfassend die Komponenten al) bis a3) zugesetzt wird, wobei der Ge- samtanteil der zugesetzten magnetischen Legierungen aus Primärmaterial bezogen auf das Gewicht der in Schritt a) bereitgestellten Legierung 5 bis 95 Gew.-% beträgt.
Als Intertgas für Schritt c) eignen sich Gase ausgewählt aus der Gruppe beste- hend aus Edelgase, insbesondere Argon und Helium, Stickstoff und Mischungen hiervon.
Amorphe und/oder nanokristalline Pulver werden gemäß Schritt e) nach einer bevorzugten Ausführungsform gemahlen bis die Korngröße im Bereich von 10 bis 100 μιη liegt. Bevorzugt werden hierzu Strahlmühlen verwendet.
Mikrokristalline Pulver werden gemäß Schritt e) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gemahlen bis die Korngröße im Bereich von 1 bis 9 μιη liegt. Es ist auch möglich eine Grob-, d.h. auf eine Korngröße > 9 μιη) und anschlie- ßend eine Feinmahlung, d.h. auf eine Korngröße von 1 bis 9 μιη durchzuführen.
Die über das erfindungsgemäße Verfahren herstellbaren Pulver zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass der Primärabbau von Seltenen Erden zur Herstellung neuer magnetischer Legierungen vermieden wird, d.h. sie sind aus ökologischer Sicht zu bevorzugen.
Die erfindungsgemäßen Pulver lassen sich direkt zur Herstellung von Permanentmagneten, insbesondere polymergebundenen Permanentmagneten, verwenden. Abhängig davon ob amorphe/nanokristalline oder mikrokristalline magnetische Pulver vorliegen sind unterschiedliche Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten bevorzugt. Mikrokristalline Pulver weisen eine schwächere Magnetisierung auf und werden bevorzugt einem Sinterschritt unterzogen, bei dem die Magnetiserung erhöht wird.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Permanentmagneten aus amorphen oder nanokristallinen Pulvern sieht die folgenden Schritte vor: i. Bereitstellen von mindestens einem amorphen oder nanokristallinen Pulver hergestellt nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung; ii. Erhitzen des mindestens einen Pulvers aus Schritt i) auf eine Temperatur von 600 bis 750°C und Verpressen des Pulvers bei Drücken von 90 bis 500 MPa zu einem Precursor; iii. Umformen des Precursors aus Schritt ii. bei einer Temperatur von 700 bis 850°C zu einem Permanentmagneten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Permanentmagneten aus amorphen oder nanokristallinen Pulvern wird Schritt ii. bei einer Temperatur von 700 bis 750°C und Drücken von 90 bis 200 MPa durchgeführt. Vorzugsweise wird Schritt iii. bei einer Temperatur von 725 bis 800°C durchgeführt.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Permanentmagneten aus mikrokristallinen Pulvern sieht die folgenden Schritte vor: i. Bereitstellen von mindestens einem mikrokristallinen Pulver hergestellt nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung; ii. Optional Mahlen des Pulvers aus Schritt i., bevorzugt mit einer Jet- Mühle auf eine Korngröße von 1 bis 9 μιη; iii. Pressen des Pulvers aus Schritt 2 in einem Magnetfeld zu einem Precursor; iv. Sintern des erhaltenen Precusors bei Temperaturen von 900 bis 1 100°C zu einem Permanentmagneten; v. Optional Glühen des Permanentmagneten bei 600°C bis 700°C.
Vorzugsweise wird Schritt iii. bei einer Temperatur von 725 bis 800°C und Schritt iv. bei Temperaturen von 950 bis 1050°C durchgeführt.
Der Mahlschritt ii. ist nicht notwendig für den Fall, dass in Schritt i.) bereits ein Pulver mit einer Korngröße von 1 bis 9 μιη bereitgestellt wird.
Der optionale Schritt v. verbessert die magnetischen Eigenschaften.
Bevorzugte Permanentmagneten aus amorphen, nanokristallinen Pulvern oder mikrokristallinen Pulvern gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten zusätzlich mindestens ein Polymer und der Permanentmagnet liegt in polymergebundener Form vor.
Diese polymergebundenden Permanentmagneten lassen sich nach einem Verfahren mit folgenden Schritten herstellen:
I. Bereitstellen von mindestens einem Pulver hergestellt nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung;
II. Bereitstellen von mindestens einem Polymer;
III. Verpressen der in den Schritten I. und II. bereitgestellten Komponenten zu einem polymergebundenen Permanentmagneten. Die Bedingungen unter denen verpresst wird hängen stark von der Art des verwendeten Polymers statt. Für einige Polymere ist ein zusätzlicher Aushärteschritt notwendig.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Polymer für den polymergebundenen Permanentmagneten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Duroplasten, vorzugsweise Epoxidharzen oder Thermoplasten vorzugsweise Polyamiden wie z.B. PA 6 oder PA 12 oder Polyphenylensulfiden und Mischungen daraus, wobei Epoxidharze bevorzugt sind,
r
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt der Anteil des magnetischen Pulvers 75 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 90 Gew.-% des Permanentmagneten beträgt und der Anteil des Polymers 5 bis 25 Gew.%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% des Permanentmagneten, unter der Maßgabe, dass sich die Gewichtsanteile des Pulvers und des Polymers auf 100 Gew.-% ergänzen.
Die Permanentmagneten, welche ein Pulver herstellbar nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten, werden bevorzugt für Motoren, Generatoren Elektro- und Elektronikanwendungen verwendet.
Anhand der nachfolgenden Beispiele soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.
Es wurde ein Ausgangsmaterial aus einem Altmagneten mit folgender Zu- sammensetzung recyclet:
Fe 65 Gew.-%
Nd 18 Gew.-%
Dy 6,5 Gew.-%
Pr 5,7 Gew.-%
Co 2,0 Gew.-%
B 0,93 Gew.-%
AI, Nb, Cu, Ga, Si in Summe < 2 Gew.-% und jede Einzelkomponente < 1 Gew.-
%
Zugabe des Primärmagnetmaterials nach dem Aufschmelzen und Schnellerstarren (Schmelze-Schleudern):
50 g des oben beschriebenen Materials aus einem Altmagneten wurden zusammen mit 1 g (2Gew.-%) Neodym in einen Quarzglastiegel gegeben und in einer geschlossenen, mit Argon gefüllten Kammer (300 mbar), induktiv aufgeschmolzen. Anschließend wurde die Schmelze durch eine Öffnung im Tiegelboden (Düse) auf ein sich 0,3 mm entfernt von der Düsenkante befindendes, wassergekühltes Kupferrad gegossen, welches mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 36 m/s rotierte. Das Gießen der 1 400°C heißen Schmelze aus dem Tiegel wurde durch eine kurzfristig zusätzlich erzeugte Druckdifferenz von 125 mbar innerhalb des Tiegels gegenüber der restlichen Kammer ausgelöst. Von den ursprünglichen 52 g konnten so innerhalb weniger Sekunden ca. 2/3 abgegossen und zu Plättchen erstarrt werden.
Diese Plättchen wurden im Anschluss mit einer Planetenkugelmühle unter Argon-Atmosphäre auf eine Partikelgröße von 125 bis 250 μιη gemahlen.
Das erhaltene Pulver wurden im Verhältnis 50:50 bzw. 20:80 (Gewichtsprozent) mit einem kommerziell erhältlichen ebenfalls über Schmelze-Schleudern hergestellten Pulver mit ähnlicher Partikelgröße und bestehend aus den Elementen Nd-Fe-Co-Ga-Al-B gemischt ( Zusammensetzung:
Fe62.6Nd29.9Co5.9Bo.92Gao.60Alo.13, Angaben in Gew.-%).
Von diesen beiden Pulvermischungen wurden 9 g in einer Heißpresse bei ei- ner Temperatur von 725°C und einem Druck von 13 kN zu einem zylinderförmigen Körper kompaktiert.
Anschließend wurden diese Körper bei einer Temperatur von 750°C und einem Druck von 40 kN heißumgeformt, wodurch sich die Höhe des Zylinders reduzierte und der Durchmesser erhöhte.
Sowohl von den heißgepressten wie auch den heißumgeformten Zylindern wurden an einem Permagraphen die magnetische Eigenschaften (Remanenz BR und Koerzivtivfeldstärke Hc ) bestimmt. Die Werte für BR und Hc der so her- gestellten Materialien sowie einer Referenzprobe ohne Recyclinganteil (kommerziell erhältliches Pulver verarbeitet via Melt-Spinning) sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1 fasst die magnetischen Eigenschaften von heißgepressten bzw. heißumgeformten Magneten zusammen, die aus einem über das erfindun gemäße Verfahren hergestellten Pulver hergestellt wurden.
Tabelle 1: magnetische Eigenschaften der Magneten.
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Zugabe des Primärmagnetmaterials nach dem Aufschmelzen und Schnellerstarren (Schmelze-Schleudern):
25 g des oben beschriebenen Materials aus einem Altmagneten wurden zusammen wurden zusammen mit 25 g einer Primärmagnetlegierung
(Fe62.6 d29.9Co5.9Bo.92Gao.60Alo.13, Angaben in Gew.-%) und 0,5 g (1 Gew.-%) Neodym in einen Quarzglastiegel gegeben und in einer geschlossenen, mit
Argon gefüllten Kammer (300 mbar) induktiv aufgeschmolzen. Anschließend wurde die Schmelze durch eine Öffnung im Tiegelboden (Düse) auf ein sich 0,3 mm entfernt von der Düsenkante befindendes, wassergekühltes Kupferrad gegossen, welches mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 36 m/s rotierte. Das Gießen der 1400°C heißen Schmelze aus dem Tiegel wurde durch eine kurzfristig zusätzlich erzeugte Druckdifferenz von 200 mbar innerhalb des Tiegels gegenüber der restlichen Kammer ausgelöst. Von den ursprünglichen 50 g konnten so innerhalb weniger Sekunden 30 g abgegossen und zu Plättchen erstarrt werden.
Diese Plättchen wurden im Anschluss mit einer Planetenkugelmühle unter Argon-Atmosphäre auf eine Partikelgröße von 50-500 μιη gemahlen.
Von dem so erhaltenen Pulver wurden 9 g in einer Heißpresse bei einer Temperatur von 725°C und einem Druck von 13 kN zu einem zylinderförmigen Körper kompaktiert.
Anschließend wurden diese Körper bei einer Temperatur von 750°C und einem Druck von 40 kN heißumgeformt, wodurch sich die Höhe des Zylinders reduzierte und der Durchmesser erhöhte.
Sowohl von dem heißgepressten wie auch dem heißumgeformten Zylinder wurden an einem Permagraph die magnetischen Eigenschaften bestimmt. Die Werte für BR und Hc der so hergestellten Materialien sowie einer Referenzprobe ohne Recyclinganteil sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2: magnetische Eigenschaften der Magneten.
Verfahren Anteil HC Rel. BR [T] Rel. Dy Anteil
Altmaterial [kA/m] Diff. Hc Diff. [Gew.-%]
[Gew.-%] [%] BR [%]
Heißumformen 0 1110 0 1,16 0 0
Heißumformen 50 1650 +49 0,92 -21 3.3

Claims

Patentansprüche
1. Recyclingverfahren zur Herstellung von Pulvern enthaltend magnetische Legierungen, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer magnetischen Legierung aus Altmagnetmaterial umfassend al) zumindest ein Seltenerdmetall, a2) zumindest ein Übergangsmetall und a3) Bor; b) Aufschmelzen der in Schritt a) bereitgestellten Legierung; c) Schnellerstarren der Schmelze aus Schritt b) unter einer
Inertgasatmosphäre unter Bildung von Plättchen; d) Vermählen der in Schritt c) erhaltenen Plättchen zu einem Pulver; wobei,
vor oder während Schritt b) eine magnetische Legierung aus Primärmagnetmaterial umfassend die Komponenten al) bis a3) zugesetzt wird und diese Legierung zusammen mit der in Schritt a) bereitgestellten Legierung aufgeschmolzen wird, oder
nach Schritt d) eine magnetische Legierung aus Primärmagnetmaterial umfassend die Komponenten al) bis a3) zugesetzt wird,
und der Anteil der Legierung aus Primärmagnetmaterial 5 bis 95 Gew.-
% bezogen auf das Gewicht der in Schritt a) bereitgestellten Legierung beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem der Schritte a) oder b) zusätzliche Seltenerdmetalle zugesetzt werden, wobei die zugesetzte Menge dieser Seltenerdmetalle bevorzugt von 0.01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der in Schritt a) bereitgestellten Legierung und der Legierung aus Primärmagnetmaterial, beträgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt a) bereitgestellte Legierung oder die Legierung aus Primärmagnetmaterial folgende Komponenten enthält:
• ein Seltenerdmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Europium, Yttrium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, und Mischungen daraus umfasst, wobei der Anteil der Seltenerdmetalle in Summe von 29 bis 34 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 32 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung beträgt; und/oder
• ein Übergangsmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Kupfer, Titan, Kobalt und Nickel und Mischungen daraus umfasst, wobei der Anteil der Übergangsmetalle in Summe von 62,8 bis 70,2 Gew.-%, vorzugsweise 65,4 bis 68,8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung beträgt;
und/oder
• Bor, wobei der Bor-Anteil von 0,8 bis 1,2 Gew.-%, bevorzugt 0,9 bis 1,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung beträgt; und/oder
• weitere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Silicum, Zirkonium, Gallium, Niob, Hafnium, Wolfram, Vanadium, Molybdän, Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel und Mischungen daraus, umfasst; wobei der Anteil der weiteren Elemente in Summe von 0 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung beträgt; mit der Maßgabe das sich die Gewichtsanteile des Seltenerdmetalls, des Übergangsmetalls, von Bor und den optional weiteren Elementen auf 100 Gew.-% ergänzen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Altmagnetmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Produktionsausschüssen, Magneten aus Abfallprodukten, Abfallmaterial aus der Bearbeitung von Magneten und Mischungen hiervon.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in Anteil der bereitgestellten magnetischen Legierung aus Primärmaterial 60 bis 90 Gew.-% und vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der in Schritt a) bereitgestellten Legierung beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschmelzen gemäß Schritt b)
bei einer Temperatur von 1 200 bis 1 600°C, bevorzugt von 1 300 bis 1 450°C erfolgt; und/oder
bei einer Temperatur von 0 bis 400°C, bevorzugt 100 bis 250°C über dem Schmelzpunkt der am höchsten schmelzenden Legierung aus Schritt a) und der Legierung aus Primärmagnetmaterial erfolgt.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellerstarren gemäß Schritt c) durch Kontakt mit einer metallischen Oberfläche erfolgt, wobei es sich bevorzugt um eine rotierende Kühlwalze handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt b) erhaltene Schmelze in Tropfenform oder in Form eines Strahls gebracht wird und in dieser Form auf die metallische Oberfläche aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellerstarren gemäß Schritt c) mittels Bandgießen erfolgt, wobei bevorzugt die Oberflächengeschwindigkeit der rotierenden Kühlwalze von 0.1 bis 3 m/s und bevorzugt 0.2 bis 2 m/s beträgt; und/oder die Abkühlrate der Schmelze aus Schritt c) von 100 bis 10 000 °C/s und bevorzugt 500 bis 5 000 beträgt; wobei die Dicke der in Schritt c) erhaltenen Plättchen von größer als 0.1 bis 1.0 mm, bevorzugt von 0.2 bis 0.5 mm beträgt und/oder
nach Schritt e) ein mikrokristallines Pulver erhalten wird, dessen Korngröße bevorzugt 0.1 bis 5 mm, besonders bevorzugt 0.2 bis 2 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellerstarren gemäß Schritt c) mittels Schmelz-Schleudern erfolgt, wobei bevorzugt die Oberflächengeschwindigkeit der rotierenden Kühlwalze von 10 bis 40 m/s und bevorzugt 18 bis 36 m/s beträgt; und/oder
die Abkühlrate der Schmelze aus Schritt b) von 100 000 bis
10 000 000°C/s und bevorzugt 500 000 bis 5 000 000 °C/s beträgt; wobei
die Dicke der in Schritt c) erhaltenen Plättchen von 0.01 bis 0.1 mm, bevorzugt von 0.01 bis 0.05 mm beträgt und/oder
nach Schritt e) ein nanokristallines Pulver erhalten wird, dessen Korngröße bevorzugt 10 bis 100 nm, besonders bevorzugt 20 bis 80 mm beträgt oder nach Schritt e) ein amorphes Pulver erhalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus Primärmagnetmaterial während Schritt b), oder zwischen den Schritten b) und c) zugegeben wird oder, dass vor Schritt b) eine magnetische Legierung aus Primärmaterial bereitgestellt wird und während Schritt b) zusätzlich eine magnetische Legierung aus Primärmaterial umfassend die Komponenten al) bis a3) zugesetzt wird, wobei der Gesamtanteil der zugesetzten magnetischen Legierungen aus Primärmaterial bezogen auf das Gewicht der in Schritt a) bereitgestellten Legierung 5 bis 95 Gew.-% beträgt.
Pulver herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
Permanentmagnet enthaltend mindestens ein Pulver herstellbar einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11. Permanentmagnet nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens ein Polymer enthalten ist und der Permanentmagnet in polymergebundener Form vorliegt.
Verwendung mindestens eines Pulvers herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung eines Permanentmagneten.
Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen polymergebundenen Permanentmagneten handelt.
Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Duroplasten, vorzugsweise Epoxharzen, oder Thermoplasten, vorzugsweise Polyamiden oder Polyphenylensulfiden und Mischungen daraus, wobei Epoxidharze bevorzugt sind; und/oder der Anteil des Pulvers 75 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 90 Gew.-% des Permanentmagneten beträgt und der Anteil des Polymers 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% des polymergebundenen Permanentmagneten beträgt, unter der Maßgabe, dass sich die Gewichtsanteile des Pulvers und des Polymers auf 100 Gew.-% ergänzen.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17 in Motoren, Generatoren, Elektro- und Elektronikanwendungen.
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