磁場發生器的拆卸方法及其回收方法
2023-04-30 20:19:16 1
專利名稱：磁場發生器的拆卸方法及其回收方法
技術領域：
本發明涉及一種磁場發生器的拆卸方法和回收方法，更具體地是涉及一種包括釹磁鐵的磁場發生器的拆卸方法和回收方法，該磁場發生器用於能夠對人體進行掃描的大型MRI(核磁共振成像)裝置中。
釹磁鐵是燒結體，其尺寸受限制。因此，通常在這種大型的磁場發生器中，用粘結劑將多個釹磁鐵固定於一塊磁軛板。
這種磁場發生器的拆卸方法可以如下具體說，鬆開將磁軛板連接於磁軛柱的螺釘，然後用起重機吊起磁場發生器，將其拆開。而後，將每塊磁軛板浸放於一裝滿溶劑的筒中，用於溶化粘結劑，並將固定於磁軛板的釹磁鐵取出。
然而，被磁化的釹磁鐵具有非常強的磁性。因此，按照上述的方法很危險，這是因為一旦粘結劑喪失其粘結強度，釹磁鐵將會因釹磁鐵之間強大的排斥力而被甩出筒外。另一個潛在的危險在於，例如當一個釹磁鐵從另一個釹磁鐵上拉開時，工作人員的手可能會被強大的磁吸引力夾於兩個釹磁鐵之間。
而且，釹磁鐵是一種易碎的燒結體。因此，一旦粘結劑喪失其粘結強度，如果磁鐵因作用於釹磁鐵之間的磁性排斥力而被甩出並撞擊到某物，則磁鐵將碎裂。
此外，如果釹磁鐵撞擊到另一個釹磁鐵或磁軛板，會產生火星，這可能造成火災或爆炸事故。
可以有這樣一種方案，即在拆卸磁場發生器時施加消磁的磁場而對釹磁鐵進行消磁。但是，用於MRI裝置的磁場發生器較大，因而使得必須產生較強和較大磁場的消磁操作變得非常困難。大型的消磁設備因巨大的成本而顯得不切實際。
日本專利公開(審定的待異議申請)No．3-20045揭示了一種方法，其中，先對各永久磁鐵進行磁化，然後測量其磁特性，而後加熱進行消磁，在裝配時，按照其磁特性對每個磁鐵進行再磁化，以便裝配入一磁體。然而，這種方法是用於適當處置永久磁鐵的，而並沒有揭示一種用於拆卸或回收大型磁場發生器的方法。
因此，本發明的一個主要目的是提供一種磁場發生器的拆卸方法及其回收方法，其中拆卸和回收可以安全而低成本地進行。
按照本發明的一個方面，提供了一種磁場發生器的拆卸方法，該磁場發生器包括一磁軛板和一設置在磁軛板上的永久磁鐵，該永久磁鐵包括多個由一粘結劑粘結於一起的釹磁鐵，其中，在200℃-1000℃的溫度下對磁場發生器進行加熱。
如果磁場發生器的加熱溫度低於200℃，則釹磁鐵無法被充分消磁，因而無法安全地取出。而且，粘結劑在高達200℃時仍具有可逆性，因而如果加熱溫度低於200℃，粘結劑在冷卻後仍會恢復其粘結強度。另一方面，如果加熱溫度超過1000℃，則會改變釹磁鐵的結構，其磁特性變差，使得很難重複使用所收集的釹磁鐵。因此，在200℃-1000℃的溫度下對磁場發生器進行加熱，可使釹磁鐵充分消磁，並降低粘結劑的粘結強度。因此，可以安全地將釹磁鐵取出，並可安全地拆卸磁場發生器。而且，簡單的加熱操作可以降低成本。
較佳的是，該磁場發生器還包括一連接於磁軛板的磁軛柱。受磁化的釹磁鐵是非常危險的，但在磁軛柱連接於磁軛板的狀態下加熱磁場發生器，可以使拆卸時對磁場發生器的處理變得更為方便。
而且，較佳的是，磁場發生器的加熱溫度為200℃-400℃。由於釹磁鐵的一個特性，如果加熱溫度超過400℃，必須進行時效處理。因此，使加熱溫度不高於400℃，可以在不進行時效處理的情況下僅對加熱的釹磁鐵進行再磁化便能重複使用釹磁鐵。
較佳的是，磁場發生器的加熱溫度為200℃-350℃，並且先對釹磁鐵進行消磁，再去除粘結劑，從而拆下至少一個釹磁鐵。如上所述，通過在200℃-350℃的溫度下加熱，使釹磁鐵消磁，使粘結劑變質，並降低粘結劑的粘結強度。這樣，只需去除變質的粘結劑，便可安全地取出釹磁鐵。而且，由於釹磁鐵的表面未受嚴重損壞，因而可很方便地重複使用釹磁鐵。
而且，較佳的是，磁場發生器的加熱溫度為350℃-1000℃，並通過使粘結劑碳化而拆下至少一個釹磁鐵。通過在一個不低於350℃的溫度下對磁場發生器進行加熱，粘結劑被碳化而喪失粘結強度，並且釹磁鐵幾乎完全喪失磁性。因此，釹磁鐵的拆卸而處理變得較為方便。
再者，較佳的是，粘結劑是一種丙烯酸粘結劑。該丙烯酸粘結劑在室溫下具有較高的粘結強度，而如果在一超過200℃的溫度下被加熱，則粘結強度因熱變質或碳化而降低。因此，如果將丙烯酸粘結劑用作粘結劑，則釹磁鐵的拆卸會變得較方便。
較佳的是，釹磁鐵是具有R-Fe-B(R是稀土元素)成分的三元素釹磁鐵。該三元素釹磁鐵與包括Co的四元素釹磁鐵相比，在較高的溫度範圍具有較低的磁通密度和抗磁力，在較低的溫度下開始喪失磁力，並具有較大的消磁率。因此，如果使用該三元素釹磁鐵，可很容易對釹磁鐵實現所需的消磁，使磁場發生器適合於用加熱來回收。
此外，較佳的是，釹磁鐵的磁極取相同的方向。如果釹磁鐵的磁極取相同的方向，則可產生更強烈的磁性。然而，按照本發明，即使在這種狀況下，也可安全地收集釹磁鐵。
按照本發明的另一個方面，提供了一種磁場發生器的回收方法，該磁場發生器包括一磁軛板和一設置在磁軛板上的永久磁鐵，該永久磁鐵包括多個由一粘結劑粘結於一起的釹磁鐵，其中，將磁場發生器加熱至200℃-1000℃，然後拆下至少一個釹磁鐵，並對拆下的釹磁鐵的表面進行研磨以重複使用該釹磁鐵。
通過對拆下的釹磁鐵的表面進行研磨，其表面被弄乾淨，並恢復了再次粘結釹磁鐵所必需的附著性，從而能夠回收該釹磁鐵。
按照本發明的又一個方面，提供了一種磁場發生器的回收方法，該磁場發生器包括一磁軛板和一設置在磁軛板上的永久磁鐵，該永久磁鐵包括多個由一粘結劑粘結於一起的釹磁鐵，其中，將磁場發生器加熱至200℃-1000℃，然後拆下至少一個釹磁鐵，並對拆下的釹磁鐵進行再次時效處理以便重複使用。
通過對拆下的釹磁鐵再次進行時效處理，能可靠地重新建立釹磁鐵的特性，從而順利地實現釹磁鐵的回收。
通過下面參照附圖對實施例的描述，本發明的上述目的以及其它的目的、特點、方面和優點將變得更為清楚，附圖中
圖1是應用本發明的一磁場發生器在局部去除後的立體圖；圖2是一磁場發生器剖視圖；圖3是一磁鐵塊的立體圖；圖4是一釹磁鐵的熱消磁曲線圖；圖5是一粘結劑的熱拉伸剪切強度曲線圖；圖6表示的是一加熱爐和一滑車；以及圖7是表示在加熱磁場發生器時的加熱曲線圖。
下面參照附圖來描述本發明的實施例。
圖1和圖2示出了應用本發明的磁場發生器10的一個實例。該磁場發生器10是一種用於MRI裝置的磁場發生器，在這裡沒有示出電氣元件，而僅主要示出了磁構件。磁場發生器10包括一對磁軛板12a、12b，它們中間隔著一個空間而彼此相對。每塊磁軛板12a、12b的一個表面與另一塊磁軛板的一個表面相對。這些表面分別具有永久磁鐵14a、14b以及分別設置於其上的磁極片16a、16b。磁極片16a、16b通過多個分別穿過磁軛板12a、12b的磁極片固定螺栓18a、18b而固定於磁鐵14a、14b。
每個永久磁鐵14a、14b由多個磁鐵塊20製成。如圖3所示，磁鐵塊20由多個釹磁鐵22粘結成一長方體而形成，每個釹磁鐵例如呈55毫米×50毫米×50毫米的長方體形，並且磁極取相同方向。通過使用具有能均勻燒結的尺寸的釹磁鐵22，可獲得具有一致的磁特性的永久磁鐵14a、14b。而且，通過將各釹磁鐵22粘結成使其磁極取相同方向，在磁極片16a、16b之間可靠獲得0．2T(特斯拉)-0．3T的強磁場。
從圖3可以理解，由於相同磁極的面是並排設置，因而釹磁鐵在豎直方向彼此吸引，而在水平方向彼此排斥。
釹磁鐵22例如是美國專利4，770，723中所揭示的一種具有R-Fe-B成分(31重量％的Nd，1．0重量％的B，其餘為Fe，包括量不大於0．3重量％的諸如Al、Cu等之類的元素)的三元素釹磁鐵。這種三元素釹磁鐵的熱消磁曲線如圖4中的曲線A所示。另外，一種還包括0．9重量％的Co的四元素釹磁鐵的熱消磁曲線如曲線B所示。
比較兩條曲線A和B可以理解，三元素釹磁鐵的熱阻比四元素釹磁鐵的低，其開始喪失磁性的溫度較低，消磁率較高。因此，使用三元素釹磁鐵更便於對釹磁鐵22實現所需的消磁。例如，如果將三元素釹磁鐵加熱到200℃，則消磁率將為70％。
翻到圖2，永久磁鐵14a的每個磁鐵塊20設置成與相鄰磁鐵塊緊密接觸，並使一個特定的磁極(例如北極)朝上。另一方面，永久磁鐵14b的每個磁鐵塊20設置成與相鄰磁鐵塊緊密接觸，並使另一磁極(在該例中為南極)朝下。這樣，永久磁鐵14a和永久磁鐵14b彼此面對，同時使不同磁極表面彼此相對，因此便形成了一均勻的磁場。這裡應予注意的是，在每個永久磁鐵14a、14b中，磁鐵塊20由粘結劑並排粘結。
用於釹磁鐵22之間和磁鐵塊20之間彼此粘結的粘結劑是一種丙烯酸粘結劑。例如，環氧粘結劑必須經加熱才能快速硬化。然而，丙烯酸粘結劑可在室溫下快速硬化，因而適合於粘結釹磁鐵22。因此，使用丙烯酸粘結劑，較容易將具有強磁力、彼此排斥的釹磁鐵22固定於磁軛板12a、12b上。另一方面，丙烯酸粘結劑的粘結強度在加熱時會降低。丙烯酸粘結劑在不低於200℃的溫度下會發生熱變質，在不低於350℃的溫度下會被碳化，並在不低於420℃的溫度下會被點燃。這便使得很容易去除釹磁鐵22。丙烯酸粘結劑例如可以是由電氣化學工業株式會社(Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha)生產的HARDLOCK C-323-03，其熱拉伸剪切強度如圖5所示。
該對磁軛板12a、12b由四根均為圓形截面的磁軛柱24支承成間隔一預定距離彼此面對，並磁性連接。利用上述結構，磁場發生器10在磁極片對16a、16b之間的空間中提供一均勻的磁場。這裡應予注意的是，磁軛板12a、12b和磁軛柱24通過螺釘26彼此固定和連接。
例如，磁場發生器10長220釐米、寬120釐米、高170釐米。磁極片16a、16b之間的距離為40釐米-50釐米。將圖3中所示的長方體釹磁鐵22在每塊磁軛板12a、12b上放置兩或三層，從而在磁極片16a、16b之間形成一直徑為30釐米-40釐米的均勻球形磁場空間。該磁場空間的磁場強度為0．2T-0．3T。
下面來描述上述結構的磁場發生器10的拆卸步驟和釹磁鐵22的回收步驟。
首先，將例如從醫院收集到的MRI裝置送入一具有如圖6中所示的加熱爐28的工廠。
接下來，拆下絕熱材料、電線和其它電氣布線構件，也就是非金屬零件，因而僅留下磁場發生器10。然後，如圖6中所示，將磁場發生器10放於一滑車30上，並送入加熱爐28。加熱爐28必須大到足以容納整個裝配狀態的磁場發生器10。例如，如果磁場發生器10的尺寸約為長×寬×高=1．9米×1．1米×1．5米，則加熱爐28的入口尺寸最好約為2米×2米，深度約為5米。加熱爐28可以是電爐或重油爐，其中電爐在溫度控制方面更為容易。
而後，根據一個加熱曲線來進行加熱操作，這將在下面描述。在加熱操作結束後，讓磁場發生器10自然冷卻。之後，鬆開磁場發生器10的螺栓18a、18b，並拆下和收集釹磁鐵22。或者，在拆下釹磁鐵22之前可將磁軛板12a、12b與磁軛柱24分離。對收集的釹磁鐵22的外表面進行研磨。根據需要，在450℃-600℃的溫度下於一回火爐(未圖示)中對釹磁鐵22進行例如不少於三小時的時效(熱)處理，以恢復磁特性。然後，檢查釹磁鐵22的尺寸和磁特性，並重複使用。
這裡，詳細描述加熱操作。
首先，將描述一種對釹磁鐵22進行消磁和磨去粘結劑的加熱操作方法。適用於該方法的加熱爐28是一電爐。
在該方法中，加熱是在這樣一個溫度下進行，即釹磁鐵22被消磁到不致使磁特性變差的程度，並且粘結劑不致被碳化。粘結劑因熱量而被變質和變脆，但不到釹磁鐵22可很容易拆下的程度，因而必須磨去該粘結劑。
具體地說，將溫度升高到200℃-350℃，更好是升高到300℃，如圖7中曲線C所示，然後，將該溫度保持5小時。從圖4可以理解，該操作將釹磁鐵22的磁性減小到不高於0．07T。在自然冷卻後，將磁軛板12a、12b從磁軛柱24上拆下，然後，分別將磁極片16a、16b從磁軛板12a、12b上拆下，磨去粘結劑並取下釹磁鐵22。粘結劑例如可以用一表面研磨機通過機械方式磨去。
按照上述方法，只需物理地去除變質的粘結劑，便可安全地取出釹磁鐵22，從而安全地拆卸磁場發生器10。而且，由於釹磁鐵22的表面的質量沒有變差，因而只需清潔釹磁鐵22的表面並對釹磁鐵22進行再磁化，便可很容易地重新使用釹磁鐵22。
而且，由於加熱是在不高於400℃的溫度下進行，因而在加熱操作後無需對釹磁鐵22進行時效(熱)處理。
此外，由於加熱爐28可用於加熱磁場發生器10，因而拆卸成本可低於現有技術中所需的。
應予注意的是，如果粘結劑在熱變質後也是可溶於一種溶劑的，則可以將粘結劑放於一裝滿溶劑的筒中溶解。能用於該操作的溶劑可以是乙酸乙酯、丁酮、丙酮等，但由於這些溶劑的滲透性較差，因而必須將釹磁鐵22浸泡約一個星期。另一方面，如果使用諸如二氯甲烷、氯乙烯等之類滲透性較強的溶劑，則可以在約24小時內拆下釹磁鐵22，但這必須用一諸如通風系統之類的大規模設備來處理溶劑強烈的揮發。
下面將描述一種對粘結劑進行碳化的加熱操作方法。適用於該方法的加熱爐28是一重油爐。該重油爐所需的加熱成本較低。
在該方法中，磁場發生器10被加熱到一個居裡溫度(340℃)以上的溫度，粘結劑被碳化，以便拆卸磁場發生器10。
首先，將整個磁場發生器10放於加熱爐28中，如圖7中的曲線D所示，花四個小時將溫度升高到550℃。而後，將該溫度保持5小時，進行自然冷卻，然後將該磁場發生器10取出加熱爐。在自然冷卻後，將磁軛板12a、12b從磁軛柱24上拆下，將磁極片16a、16b分別從磁軛板12a、12b上拆下，從而拆下釹磁鐵22。碳粘附於拆下的釹磁鐵22的表面上。而且，釹磁鐵22的表面被碳化和氧化，因而拆下的釹磁鐵22不容易重新粘結。因此，研磨所拆下的釹磁鐵22的約0．1毫米-0．5毫米深的表面，以便除去碳化和氧化的部分。在研磨後，在500℃的溫度下進行一個小時的再次時效處理，以使釹磁鐵22重新獲得磁特性。這裡應予注意的是，加熱溫度不得高於1000℃，因為加熱爐中太高的溫度會促進Nd2Fe14B的四方晶體的晶粒生長，從而使釹磁鐵22的抗磁力變差。
按照上述方法，粘結劑被碳化而喪失粘結強度，並且釹磁鐵22幾乎完全喪失磁性，因此使得對釹磁鐵22的拆卸和處理較為容易，能安全地對磁場發生器10進行拆卸。
而且，通過研磨所收集的釹磁鐵22的表面，可重新獲得對釹磁鐵22再次進行粘結所必需的附著性。並且，通過對釹磁鐵22的再次時效處理，能可靠地重新建立釹磁鐵22的特性。
通過拆卸和回收使用過的、具有強磁場的磁場發生器10，可以有效地使用資源。而且，留下磁場發生器10所造成的危險得以避免，確保了安全性。
被磁化的釹磁鐵22是非常危險的。然而，通過在至少連接於磁軛板12a或12b的情況下或如圖1所示在整裝於磁場發生器10中的情況下，於加熱爐28中對磁軛柱24進行加熱，可更為安全地進行拆卸操作。不用說，在拆卸中，與永久磁鐵相連的磁軛板可以在與磁軛柱24分離的狀態下於加熱爐28中進行加熱。
以上詳細描述和示出了本發明，顯然，這些描述和附圖僅僅表示本發明的一個實例，而不應理解為對本發明的限制。本發明的精神和範圍僅由所附權利要求書中文字來限定。
權利要求
1．一種磁場發生器的拆卸方法，該磁場發生器包括一磁軛板和一設置在磁軛板上的永久磁鐵，該永久磁鐵包括多個由一粘結劑粘結於一起的釹磁鐵，其特徵在於，在200℃-1000℃的溫度下對磁場發生器進行加熱。
2．如權利要求1所述的拆卸方法，其特徵在於，該磁場發生器還包括一連接於磁軛板的磁軛柱。
3．如權利要求1或2所述的拆卸方法，其特徵在於，磁場發生器的加熱溫度為200℃-400℃。
4．如權利要求1或2所述的拆卸方法，其特徵在於，磁場發生器的加熱溫度為200℃-350℃，並且先對釹磁鐵進行消磁，再去除粘結劑，從而拆下至少一個釹磁鐵。
5．如權利要求1或2所述的拆卸方法，其特徵在於，磁場發生器的加熱溫度為350℃-1000℃，並通過使粘結劑碳化而拆下至少一個釹磁鐵。
6．如權利要求1所述的拆卸方法，其特徵在於，該粘結劑是一種丙烯酸粘結劑。
7．如權利要求1所述的拆卸方法，其特徵在於，該釹磁鐵是具有R-Fe-B成分的三元素釹磁鐵。
8．如權利要求1所述的拆卸方法，其特徵在於，該釹磁鐵的磁極取相同的方向。
9．一種磁場發生器的回收方法，該磁場發生器包括一磁軛板和一設置在磁軛板上的永久磁鐵，該永久磁鐵包括多個由一粘結劑粘結於一起的釹磁鐵，其特徵在於，將磁場發生器加熱至200℃-1000℃，然後拆下至少一個釹磁鐵，並對拆下的釹磁鐵的表面進行研磨以重複使用該釹磁鐵。
10．如權利要求9所述的回收方法，其特徵在於，對拆下的釹磁鐵進行再次時效處理。
11．一種磁場發生器的回收方法，該磁場發生器包括一磁軛板和一設置在磁軛板上的永久磁鐵，該永久磁鐵包括多個由一粘結劑粘結於一起的釹磁鐵，其特徵在於，將磁場發生器加熱至200℃-1000℃，然後拆下至少一個釹磁鐵，並對拆下的釹磁鐵進行再次時效處理以便重複使用。
全文摘要
一磁場發生器包括一對由一磁軛柱連接的磁軛板。在一種使釹磁鐵消磁並磨去粘結劑的方法中,將該磁場發生器加熱至200℃—350℃。在使釹磁鐵消磁後,去除粘結劑,並將釹磁鐵從磁場發生器上拆下和收集起來。在一種使粘結劑碳化的方法中,將磁場發生器加熱至350℃—1000℃。在使粘結劑碳化後,拆下並收集起釹磁鐵。對所收集的釹磁鐵的表面進行研磨,從而重複使用該釹磁鐵。而且,對所收集的釹磁鐵進行再次時效處理,以便重複使用。
文檔編號H01F7/02GK1280811SQ0012190
公開日2001年1月24日 申請日期2000年7月14日 優先權日1999年7月15日
發明者青木雅昭, 橋本重生 申請人:住友特殊金屬株式會社