KR100201684B1 - 희토류 마그네트 제조방법 - Google Patents

희토류 마그네트 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존의 페라이트 자석에 비해 자기적특성도가 높고, 기존의 희토류 제조방법에 비해 제조공정이 간단하며, 마그네트의 제작시 예비성형체의 수축에 의한 치수 불량과 크랙, 비틀림등의 발생을 감소시킴으로써 회수율을 높이고, 복잡한 형상의 마그네트 제조가 가능한 희토류 마그네트 제조방법을 제공하는데 있으며, 희토류합금을 120~130㎛이 크기로 분쇄하여 파우더(Power)를 제조하는 단계와, 85~98중량%의 파우더와 15~2중량%의 바인더(Binder)를 혼합하여 슬러리(Slurry)상태에서 바인더를 파우더입자의 표면에 코팅(Coating)시키고 이를 건조시켜 콤파운드(Compound)를 제조하는 단계와, 상기 콤파운드를 금형내에 넣고 성형하여 마그네트의 예비성형체를 제조하는 단계와, 상기 예비성형체내의 바인더를 경화시켜 본디드(Bonded)성형체를 제조하는 단계와, 상기 본디드 성형체를 착자하는 단계로 이루어진 것이다.

Description

희토류 마그네트 제조방법
제1도는 본 발명에 따른 제조방법의 공정을 나타낸 블럭도.
본 발명은 희토류 마그네트 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 희토류합금 분말을 바인더(Binder)로 코팅하여 콤파운드(Compound)로 제조하고 이 콤파운드를 압축성형한 후 경화시키는 방법에 의해 제조공정이 간단하고 회수율이 높은 희토류 마그네트 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 산화물을 이용하여 페라이트(Ferrite)마그네트를 제조하였고, 제조공정에 따라 건식과 습식방법이 있으며, 마그네트의 특성을 높이기 위해 자장중 성형하여 이방성 마그네트를 제조하였다. 이러한 페라이트 마그네트의 제조공정은 MO·6Fe2O3의 산화물을 가소분쇄하여 분말상태로 만드는 단계와, 분말을 습식으로 자장중 가압, 건조시켜 덩어리형태로 만들고 이를 다시 분쇄하여 이방성을 갖는 분말로 만드는 단계와, 이방성을 갖는 분말을 자장중 성형하여 예비성형체를 만드는 단계와, 예비성형체를 고온에서 소결하여 이방성 페라이트 마그네트를 제조하는 단계로 이루어진다.
이러한 방법으로 제조되는 페라이트 마그네트는 원료가격이 저렴하기 때문에 일반적으로 많이 사용되고 있다. 그러나 이러한 페라이트 마그네트는 조직의 이방화를 위해 페라이트 분말을 자장중 가압, 건조하여 다시 분쇄하는 공정이 추가되고, 소결공정에서도 챔버내의 온도와 시간등 소결조건을 맞추기가 어려워 제조공정이 매우 복잡하다.
또한 마그네트 예비성형체를 소결하는 과정에서 심한 수축현상에 의해 치수불량과 크랙, 비틀림등이 발생하게 됨으로써 회수율이 50%로서 낮고, 수축이 심하여 복잡한 형상의 마그네트는 제조하기 어렵다.
또한 페라이트 마그네트는 자기적특성도가 3~4MGOe로서 매우 낮은 단점이 있어 모터등과 같이 높은 자기적특성을 요구하는 장치에는 사용할 수 없었다.
따라서 자기적특성을 높이기 위해 희토류 재료로 하는 마그네트를 제조하였고, 제조방법은 상술한 페라이트 마그네트 제조방법과 동일하게 하였다. 이와같이 제조된 희토류 마그네트는 자기적특성도가 30~35MGOe로서 매우 높은 잇점은 있으나, 원료가 매우 비싸다는 단점이 있고, 페라이트 마그네트와 마찬가지로 제조공정이 복잡하고 소결시 심한 수축에 의해 회수율이 낮으며 복잡한 형상의 마그네트는 제조하기 어려운 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기존의 페라이트 자석에 비해 자기적특성도가 높고, 기존의 희토류 제조방법에 비해 제조공정이 간단하여 생산성을 향상시킬 수 있는 희토류 마그네트 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 마그네트의 제작시 예비성형체의 수축에 의한 치수 불량과 크랙, 비틀림등의 발생을 감소시킴으로써 회수율을 높이고, 복잡한 형상의 마그네트 제조가 가능한 희토류 마그네트 제조방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적은 급속응고로 제조된 비정질 합금 리본을 120~280㎛의 크기로 분쇄하여 파우더(Power)를 제조하는 단계와, 85~98중량%의 파우더와 15~2중량%의 바인더(Binder)를 혼합하여 슬러리(Slurry)상태에서 바인더를 파우더입자의 표면에 코팅(Coating)시키고 이를 건조시켜 콤파운드(Compound)를 제조하는 단계와, 상기 콤파운드를 금형내에 넣고 성형하여 마그네트의 예비성형체를 제조하는 단계와, 상기 예비성형체내의 바인더를 경화시켜 본디드(Bonded)성형체를 제조하는 단계와, 상기 본디드 성형체를 착자하는 단계를 포함하여 됨을 특징으로 하는 희토류 마그네트 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 희토류 마그네트 제조방법을 참부된 도면에 의하여 상세하게 설명한다.
먼저 희토류 파우더를 제조하는 공정(S1)은, 희토류(Nd2Fe14B) 합금을 급속응고장치로 급속응고시켜 비정질 리본(Amorphous Ribbon)을 제조하고, 이 리본을 볼밀(Ball Mill)장치로 미세하게 분쇄하여 입자크기가 120~280㎛인 파우더를 제조한다.
상기 파우더에 바인더를 혼합하는 공정(S2)에서는, 파우더의 비율이 클수록 자기적특성도는 높아지나 바인더의 결합력이 저하되고, 바인더의 비율이 클수록 바인더의 결합력은 높아지나 자기적특성도가 저하되는 것을 감안하여 파우더는 85~98중량%, 바인더는 15~2중량%의 비율로 혼합하는 것이 자기적특성도 및 파우더의 결합력 모두 만족할 수 있다.
한편 상기 바인더는 에폭시(Epoxy)와 경화제를 1:1 비율로 믹싱(Mixing)하여 이루어진 것으로, 이때 상기 바이더를 비이커에 넣고 솔벤트(Solvent)인 아세톤(Acetone)으로 희석시켜 용액을 만든다. 아세톤에 희석되어 용액으로된 바인더를 파우더와 혼합한후 고루 저어서 파우더의 입자 표면에 바인더를 코팅시킨다.
이때 상기 아세톤은 휘발성이 있기 때문에 이후의 건조공정에서 자연히 제거되는 것이므로 앞 공정에서 이미 설정된 파우더와 바인더의 비율에 영향을 주지 않는다. 따라서 아세톤은 파우더와 바인더의 비율을 그대로 유지한 상태에서 바인더를 희석시켜 바인더의 양을 증가시키는 역할을 하는 것이고, 이로써 파우더의 개개의 입자표면에 바인더를 충분히 코팅할 수 있어 이후의 공정에서 파우더의 결합력을 증가시킬 수 있고, 특히 파우더의 비율을 증가시키고 바인더의 비율은 감소시키는 것이 가능하여 제품의 자기적특성도와 결합력 모두를 만족시킨다.
상기 공정에서와 같이 파우더와 바인더를 혼합하여 바인더를 파우더에 코팅하면 슬러리 상태(S3)가 되는 것이고, 소정 시간후에 아세톤이 증발하여 제거되어도 파우더는 젖은 상태로 있게 되는 것이며, 그후 슬러리 진공 오븐(Oven)내에서 완전히 건조시켜 콤파운드(S4)를 제조한다.
콤파운드가 제조되면, 제조하고자 하는 금형세트에 콤파운드를 넣고 냉간압축 성형작업을 실시한다. 성형시 프레스의 가압력은 4~9Ton/㎠으로 하고, 프레스의 이송속도는 1㎝/min 이하로 하는 것이 바람직하며, 이러한 조건의 성형작업에서 밀도 5.8~6.0g/㎤인 예비성 형체(S5)를 얻는다.
상기와 같이 얻어진 예비성형체를 진공상태의 오븐내에 넣고 경화(Curing)시킴으로써 최종적으로 본디드 성형체(S6)를 제조한다. 이때 오븐내의 온도와 경화시키는 시간은 바인더의 에폭시 경화특성에 맞추어야 하고, 바람직하게는 120℃에서 2시간, 150℃에서 2시간 총 4시간 경화시키는 것이 좋다.
상기 공정에서 얻어진 본디드 성형체는 산화 부식을 방지하기 위해 전착도장등의 표면처리한 다음, 착자공정(S7)에서 착자하여 희토류 마그네트를 제조한다.
이러한 제조방법으로 제조된 희토류 마그네트는 자기적특성도가 9~1MGOe로서, 기존의 페라이트 소결 마그네트 보다는 높고, 희토류 소결 마그네트 보다는 낮게 나타났다. 따라서 모터등에 사용되는 마그네트에서 요구하는 자기적특성도가 페라이트 소결 마그네트의 경우 너무 낮고, 희토류 소결 마그네트의 경우 불필요하게 높은점을 감안할 때, 본 발명의 희토류 마그네트는 각종 모니터에 사용하는 것이 적합하다.
또한 본 발명에 의한 희토류 마그네트 제조방법은 기존의 페라이트 또는 희토류의 소결방식에 의한 마그네트 제조공정에 비해 제조공정이 간단하며, 소결공정이 없고 경화시키는 공정에 의해 제조되므로 수축율이 기존방법에 비해 적다. 따라서 이로인해 수축시 발생할 수 있는 크랙, 비틀림 및 치수불량이 감소되어 회수율이 증가되고, 복잡한 형상의 마그네트 제조가 가능한 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

  1. 희토류합금을 120~130㎛의 크기로 분쇄하여 파우더(Power)를 제조하는 단계와, 85~98중량%의 파우더와 15~2중량%의 바인더(Binder)를 혼합하여 슬러리(Slurry)상태에서 바인더를 파우더입자의 표면에 코팅(Coating)시키고 이를 건조시켜 콤파운드(Compound)를 제조하는 단계와, 상기 콤파운드를 금형내에 넣고 성형하여 마그네트의 예비성형체를 제조하는 단계와, 상기 예비성형체내의 바인더를 경화시켜 본디드(Bonded)성형체를 제조하는 단계와, 상기 본디드 성형체를 착자하는 단계를 포함하여 됨을 특징으로 하는 희토류 마그네트 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바인더는 에폭시와 경화제의 혼합비를 1:1 로 하고, 아세톤에 희석시켜 됨을 특징으로 하는 희토류 마그네트 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 예비성형체는 콤파운드를 금형내에 넣고, 냉간압축 성형하여 5.8g/㎤의 밀도를 갖는 희토류 마그네트 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 본디드성형체는 예비성형체를 진공상태의 오븐내에서 120℃에서 2시간, 150℃에서 2시간 연속경화시켜 되는 회토류 마그네트 제조방법.
  5. 제5항에 있어서, 상기 본디드성형체는 산화 부식을 방지하기 위해 산화방지제로 표면처리 되는 희토류 마그네트 제조방법.
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