способ изготовления оксидных постоянных магнитов из отходов феррита стронция

Формула изобретения

1. Способ изготовления оксидных постоянных магнитов из феррита стронция, включающий сбор шлама после шлифования магнитов из феррита стронция, промывку от смазочно-охлаждающей жидкости, сушку, помол, прессование в магнитном поле и спекание, отличающийся тем, что перед помолом проводят обжиг шлама при температуре 1200-1250^oС.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обжиг проводят в присутствии оксида алюминия в количестве 1,0% от веса порошка шлама для катализации процессов фазовой перестройки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве шлама используют отходы шлифования с применением в качестве смазочно-охлаждающей жидкости чистой оборотной воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства постоянных магнитов методами порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении постоянных магнитов из феррита стронция.

Известен способ изготовления металлокерамических постоянных магнитов из порошков, которые образуются в процессе абразивной обработки магнитотвердых сплавов на основе ЮНДК, включающий сбор порошков сплава после шлифования, отмывание порошков от остатков смазывающей и охлаждающей жидкости (СОЖ), сушку порошков. После измельчения, смешивания с порошками металлокерамического сплава, прессования производится их спекание. К недостаткам данного способа следует отнести то, что он приемлем только для порошков, полученных на основе сплава ЮНДК (1).

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ использования технологических отходов в производстве постоянных ферритовых магнитов. Предлагается использовать отходы, утилизированные на операциях шлифования алмазными кругами (шлам) по следующей технологии. Сбор отходов после шлифования, промывка отходов от остатков СОЖ, сушка. Затем шлам в количестве 10-30 вес. % смешивают со свежим ферритовым порошком, прессуют в магнитном поле, а затем спекают. После спекания и охлаждения проводят контроль магнитных свойств (2). При этом методе, как отмечают разработчики, без добавления "свежего" ферритового порошка нет возможности использовать шлам в количестве 100 вес. %, так как функциональные характеристики получают невысокие.

Задача, решаемая изобретением, - изготовление постоянных магнитов из 100 вес. % шлама феррита стронция, утилизируемого после операции шлифования заготовок магнитов с восстановлением прежних магнитных свойств.

Для решения поставленной задачи предложен способ изготовления постоянных магнитов из феррита стронция, включающий сбор шлама после шлифования магнитов из феррита стронция, промывку от смазочно-охлаждающей жидкости, сушку, помол, прессование в магнитном поле и спекание, перед помолом проводят обжиг при температуре 1200-1250^oС. Используют полученный порошок без добавок "чистого" феррита стронция.

Было проведено исследование порошков феррита стронция, полученного в результате шлифования шлама, методом ЯГР-спектроскопии и было установлено, что порошок, полученный после шлифования магнитов, меняет фазовый состав, что делает его парамагнитным, и, как следствие, он теряет способность ориентироваться в магнитном поле. Изменение фазового состава обусловлено только химико-механическими реакциями, происходящими при температурах, которые существуют в точке контакта алмазного круга и заготовки магнита в процессе шлифования (3).

В таблице 1 представлены результаты фазового анализа шлама, полученного методами ЯГР-спектроскопии. Представлены данные по трем образцам:

а) образец, изготовленный из чистого порошка феррита стронция;

б) образец, изготовленный из шлама без какой-либо обработки;

в) образец, полученный после обжига шлама при температуре 1220-1240^oС;

фазы Sr₇Fe₁₀О₂₂, Sr₂Fe₂O₅, SrFeО₃ являются парамагнитными.

Такое изменение фазового состава объясняет причину, по которой невозможно было использовать шлам после шлифования в производстве постоянных магнитов (2). Для восстановления фазового состава был применен обжиг при температурах, более высоких, чем температура, при которой проводится синтез феррита стронция и которая выдерживается в промышленных условиях России порядка 1160-1180^oС. Температура обжига на 30-40^oС должна быть выше температуры синтеза. Для катализации процессов структурной перестройки используется Аl₂О₂. Как правило, шлам образуется на предприятиях перерабатывающих готовые порошки феррита стронция, не имеющих вращающихся печей для обжига порошков. При обжиге порошков в туннельных печах в керамических тиглях при высоких температурах возникает проблема борьбы со спеканием порошка с дном тигля. В результате проведенных экспериментов по поиску легирующей добавки, которая препятствовала бы спеканию порошка и тигля, одновременно, способствовала катализации фазовой перестройки, была выбрана известная легирующая добавка - оксид алюминия.

Технология переработки шлама оформлена следующим образом. Шлам от шлифовальных станков по трубам перекачивается в сборный реактор, из реактора шлам подается для сушки на барабанную сушильную установку, обогреваемую перегретым паром. Затем высушенный до 4-5 вес. % влажности шлам подается на обжиг. Обжиг производится в туннельной толкательной печи с электрическим обогревом в керамических тиглях. На дно тигля насыпается 1 вес. % оксида алюминия от веса порошка шлама, который будет обжигаться в данном тигле. Оксид алюминия равномерно распределяется по дну тигля, чтобы препятствовать спеканию порошка и тигля. В тигель засыпается порция шлама. После отжига обожженный шлам, в виде коржей, выгружается в тару. Далее коржи размалываются на щековой дробилке, затем в шаровой мельнице и в аттриторе в присутствии воды. Затем смесь обезвоживается до 40 вес. %, прессуется в магнитном поле и спекается. Магнитные свойства 100 вес. % шлама составляют Вг= 0,37-0,38 Т, Hcb= 240-250 кА/м.

Пример 1

Порошок шлама после сушки, без обжига (НШ), измельчали в аттриторе до размера частиц 0,45-0,5 мкм, затем прессовали в заготовки магнитов в магнитном поле и спекали при температуре 1200^oС. Тот же порошок после помола смешивали с порошком чистого феррита стронция (ФС) в соотношении 10, 50, 75 вес. %, аналогично прессовали и спекали. Результаты измерения магнитных свойств и оценки поверхности и механических свойств представлены в таблице 2.

Данный пример иллюстрирует применение необожженного шлама: магнитные свойства имеют недостаточный уровень, а выход годного продукта также неудовлетворителен, так как порошок шлама не консолидируется, если взят в количестве 100 вес. %, а в смеси с чистым ферритом стронция ведет себя как инородное тело и не консолидируется с чистым ферритом в процессе спекания.

Из данных таблицы 2 видно, что магнитные свойства и поверхность и механические свойства не соответствуют требованиям.

Пример 2

Порошок шлама после сушки, обжига (ОШ) в туннельной печи измельчали в аттриторе до размера частиц 0,45-0,5 мкм, затем прессовали в заготовки магнитов в магнитном поле и спекали при температуре 1200-1250^oС. В качестве подложки использовали порошок оксида алюминия.

Результаты измерения магнитных свойств и оценки механических свойств представлены в таблице 3.

В данных примерах показано, что обжиг при температурах 900, 1000, 1100, 1180^oС не дает требуемого эффекта. Желаемый результат можно достичь при температуре обжига 1200-1250^oС. Использование предлагаемого способа производства магнитов позволило добиться экономии ресурсов за счет утилизации отходов при сохранении высоких магнитных и механических свойств. Этот метод восстановления магнитных свойств путем обжига при высоких температурах был опробован в барабанных печах на заводах, выпускающих ферритовые порошки, в г. Первоуральске и г. Оленегорске и показал аналогичные результаты.

Источники информации

Полищук А. И. и Курьянов Е. П. О некоторых особенностях процесса изготовления металлокерамических магнитов из порошков, образующихся при абразивной обработке магнитотвердых сплавов. "Магнитотвердые материалы". Сборник статей. - Ростов-на-Дону, 1972.

Левин Г. И. , Лобанова Н. А. и Филиппова Н. В. Использование технологических отходов в производстве постоянных оксидных магнитов. VII Всесоюзная конференция по постоянным магнитам. Тезисы докладов. Информэлектро. - М. , 1982, с. 123.

Третьяков Ю. Д. Твердофазные реакции, - М. , 1978.