Северский технологический институт НИЯУ МИФИ, Северск, Россия

Е. К. Грачев, инженер-исследователь, эл. почта: е.k.grachev@gmail.com
А. С. Буйновский, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: asbujnovskij@mail.ru
А. В. Муслимова, доцент, канд. хим. наук, эл. почта: klameri7@gmail.com

Представлены исследования влияния процесса термообработки магнитных сплавов системы R₂Fe₁₄B (где R — Nd, Pr, Tb, Dy) из отработавших жестких дисков на показатели процесса водородного измельчения. Выбор объектом исследования магнитных сплавов системы R₂Fe₁₄B, извлеченных из отработавших жестких дисков для персональных компьютеров, обусловлен их низкой стоимостью, простотой извлечения магнитов и компактностью размеров. Извлеченные магниты подвергали размагничиванию при температуре 623 К и среднем вакууме (10^–2 кПа) в течение 4 ч. Очистку поверхности с целью удаления гальванического покрытия и поверхностно-окисленного слоя осуществляли пескоструйной обработкой шлаковой дробью и химическим травлением раствором 0,5%-ной серной кислоты с промывкой в ацетоне. Затем проводили термообработку очищенных образцов в автоклаве. Оптимальным оказался трехстадийный отпуск в среднем вакууме со скоростью нагрева 50 К/мин, выдержкой при определенных температуре и продолжительности на каждой стадии, с последующим охлаждением закалкой автоклава в емкости с водой, охлажденной до 278 К, с предварительным закачиванием в автоклав аргона высокой чистоты до избыточного давления в 200 кПа, что способствует росту межзеренных дефектов микроструктуры и обеспечивает резкое снижение температуры. Анализ микроструктуры поверхности после каждой стадии термообработки на сканирующем электронном микроскопе выявил изменение микроструктуры с появлением межзеренного растрескивания. Проведение предварительного трехстадийного отпуска позволило достигнуть содержания водорода в сплаве 0,46 % (мас.) при водородном измельчении.

Авторы выражают благодарность В. А. Ещеву за замечания и консультации, оказанные при подготовке рукописи, а также М. С. Сыртанову и М. А. Круглякову за помощь при проведении аналитических работ по установлению содержания водорода в гидридах.

1. Muammer Kaya. An overview of NdFeB magnets recycling technologies // Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 2024. Vol. 46. 100884. DOI: 10.1016/j.cogsc.2024.100884
2. Крюков В. А., Яценко В. А., Крюков Я. В. Редкоземельная промышленность — реализовать имеющиеся возможности // Горная промышленность. 2020. № 5. С. 68–84. DOI: 10.30686/1609-9192-2020-5-68-84
3. Xiao F., Hu W., Zhao J., Zhu H. Technologies of recycling REEs and iron from NdFeB scrap // Metals. 2023. Vol. 13, Iss. 4. 779. DOI: 10.3390/met13040779
4. Peihong Zhu, Min Liu, Yaxuan Yang, Ke Gao et al. Recycling bonded Nd – Fe – B magnet wastes: recycle, repreparation, and life cycle assessment // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2024. Vol. 12, Iss. 34. P. 12858–12868.
5. Schulze R., Buchert M. Estimates of global REE recycling potentials from NdFeB magnet material // Resources, Conservation and Recycling. 2016. Vol. 113. P. 12–27. DOI: 10.1016/j.resconrec.2016.05.004
6. Rademaker J. H., Kleijn R., Yang Y. Recycling as a strategy against rare earth element criticality: a systemic evaluation of the potential yield of NdFeB magnet recycling // Environmental Science & Technology. 2013. Vol. 47, Iss. 18. P. 10129–10136. DOI: 10.1021/es305007w
7. Habib K., Wenzel H. Exploring rare earths supply constraints for the emerging clean energy technologies and the role of recycling // Journal of Cleaner Production. 2014. Vol. 84. P. 348–359. DOI: 10.1016/j.jclepro.2014.04.035
8. Binnemans K., Jones P. T., Blanpain B., Van Gerven T. et al. Recycling of rare earths a critical review // Journal of Cleaner Production. 2013. Vol. 51. P. 1–22.
9. Prokofev P. A., Kolchugina N. B., Skotnicova K., Burkhanov G. S. et al. Blending powder process for recycling sintered Nd – Fe – B magnets // Materials. 2020. Vol. 13, Iss. 14. 3049.
10. Пат. 2767131 C1 РФ. Способ изготовления спеченных редкоземельных магнитов из вторичного сырья / Прокофьев П. А., Кольчугина Н. Б., Дормидонтов Н. А., Бакулина А. С. и др. ; заявл. 18.03.2021 ; опубл. 16.03.2022.
11. Zakotnik M., Tudor C. O. Commercial-scale recycling of NdFeBtype magnets with grain boundary modification yields products with de-signer properties that exceed those of starting materials // Waste Management. 2015. Vol. 44. P. 48–54.
12. Habibzadeh A., Kucuker M. A., Çakır Ö. et al. Microstructural investigation of discarded NdFeB magnets after low-temperature hydrogenation // Journal Sustainable Metallurgy. 2024. Vol. 10. P. 1141–1155. DOI: 10.1007/s40831-024-00873-8
13. Checa Fernández B. L., Martín J. M., Sarriegui G., Burgos N. Effect of temperature on particle shape, size, and polycrystallinity of Nd – Fe – B powders obtained by hydrogen decrepitation // Journal of Materials Research and Technology. 2023. Vol. 24. P. 1454–1467. DOI: 10.1016/j.jmrt.2023.03.076
14. Li X. T., Yue M., Zhou S. X., Kuang C. J. et al. Effect of hydrogen pressure on hydrogen absorption of waste Nd – Fe – B sintered magnets // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2019. Vol. 473. P. 144–147. DOI: 10.1016/j.jmmm.2018.10.071

15. Michalski B., Szymanski M., Gola K., Zygmuntowicz J., Leonowicz M. Experimental evidence for the suitability of the hydrogen decomposition process for the recycling of Nd – Fe – B sintered magnets // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2022. Vol. 548. 168979. DOI: 10.1016/j.jmmm. 2021.168979.
16. Grachev E. K., Buinovsky A. S., Muslimova A. V., Ilekis V. M. et al. Hydrogen decrepitation of NdFeB end-of-life magnets with the preliminary three-step surface cleaning // Russian Journal Applied Chemistry. 2023. Vol. 96. P. 1086–1093. DOI: 10.1134/S107042722312008X
17. Грачев Е. К., Буйновский А. С., Муслимова А. В., Карташов Е. Ю. и др. Исследование процесса водородного диспергирования сплава (Nd,Pr,Dy)(Fe,Co)2.6 в заданном интервале температур и давлений // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2022. Т. 19, № 2. С. 233–242. DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2022.02.012