KR100215138B1 - 고특성의 이방성 sr-페라이트 영구 자석의 제조방법 - Google Patents
고특성의 이방성 sr-페라이트 영구 자석의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 용도에 따라 높은 잔류자속밀도 제품, 높은 잔류자속밀도/보자력제품, 높은 보자력제품으로 구분하여, 각각 3종류의 조분쇄분을 적용제품에 적합하게 다른 제조 조건으로 체계화하여 이방성 Sr-페라이트 영구자석을 생산하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 방법에 따르면, 자기 특성의 향상, 자기 특성의 산포 감소, 그리고 원료 비용의 절감 등의 효과가 있다.
본 발명에서 Sr-페라이트 조분쇄분은 산화철과 탄산스트론티움의 몰비, 가소 공정시 클링카의 간이자력 관리 범위, 그리고 가소 조제의 종류 및 함량에 따라 적절한 제조 조건으로 구분하여 생산하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 제품 용도와 재질별 자기 특성에 적합하게 Sr-페라이트 조분쇄분을 체계화하여 자기 특성의 향상, 자기 특성의 산포 감소, 그리고 원료 비용의 절감 등을 목적으로 하는 고특성 Sr-페라이트 영구자석의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 Sr-페라이트의 용도에 따라 높은 잔류자속밀도(Br) 제품, 높은 잔류자속밀도(Br)/ 보자력(iHc) 제품, 높은 보자력(iHc) 제품으로 대별하여, 적용 제품에 따라 3종류의 조분쇄분을 서로 다른 제조 조건으로 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 Sr-페라이트 조분쇄분은 산화철(Fe2O3)과 탄산스트론티움(SrCO3)의 몰비, 가소 공정시 클링카의 간이 자력, 그리고 가소 조제의 종류 및 함량에 따라 3종류의 적절한 제조 조건으로 고특성의 Sr-페라이트 영구 자석을 제조한다.
일반적인 이방성 Sr-페라이트 영구 자석의 제조 공정은 주원료인 산화철과 부원료인 탄산스트론티움을 적정한 몰비로 균일하게 혼합하는 공정, 약 1100내지 1300∵ 온도구간에서 Sr-페라이트화(SrO·6Fe2O3)반응을 시키는 가소 공정, 가소된 클링카를 0.6 내지 1.2μm 크기로 분쇄하는 조분쇄/마분쇄공정, 자장중 성형공정, 약 1150 내지 1250∵ 온도 구간에서의 소결 공정, 그리고 소결체를 최종제품으로 가공하는 공정등으로 크게 구분된다.
이방성 Sr-페라이트 영구 자석은 자기 특성에 따라 고Br 제품, 고iHc 제품, 그리고 고Br/고iHc의 일반 제품등 크게 3가지로 구분될 수 있다. 고특성의 이방성 Sr-페라이트 영구 자석의 자기 특성은 용도에 따라 개략적으로 다음 표1과 같다.
[표 1]
고Br 제품은 Br이 높은 만큼 상대적으로 iHc가 낮기 때문에 감자되기 쉬운 단점이 있지만 A.C 제너레이터, 전자 레인지의 마그네트론용, 스피커의 음향기기용 등에 적용되고 있는 페라이트 영구자석이다.
고Br/고iHc 제품은 일반적인 범용 재질로서 Br과 iHc가 적정 수준으로 높기 때문에 감자의 우려가 적은 일반적인 모타류나 각종 센서류에 적용되고 있는 페라이트 영구자석이다.
고iHc 제품은 상대적으로 Br이 낮지만 iHc가 아주 높기 때문에 기동 전류가 커서 전기자 반작용에 의한 감자 문제가 존재하는 자동차의 스타터(Starter)용, 라디에이터의 냉각제등에 적용되고 있는 페라이트 영구자석이다.
종래에는 한가지 종류의 Sr-페라이트 조분쇄분으로 다양한 자기 특성을 갖는 고Br 제품, 고Br/고iHc 제품, 고iHc 제품을 생산해 왔으며, 이로 인하여 자기 특성의 향상과 자기 특성 산포의 감소가 어려웠으며, 산화코발트, 산화크롬등 고가의 소결 조제 사용이 불가피한 문제점이 존재하였다.
Sr-페라이트 조분쇄분의 자기 특성은 Sr-페라이트의 제품 특성에 영향을 미치는 중요한 요인중의 하나이며, 적용 재질의 용도에 따라 적절한 조분쇄분을 체계화하여 구분 생산하는 기술 개발이 중요하다.
본 발명은 용도에 따라 높은 Br 제품, 높은 Br/iHc 제품, 높은 iHc 제품으로 구분하여, 각각 3종류의 조분쇄분을 적용하고, 각 제품에 적합하게 다른 제조조건으로 체계화하여 자기 특성의 향상, 자기 특성의 산포 감소, 그리고 원료 비용의 절감 등을 특징으로 하는 고특성 이방성 Sr-페라이트 영구 자석의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 Sr-페라이트 영구자석의 제조시 제품용도에 따라 크게 3가지로 Sr-페라이트 조분쇄분을 체계화하여 생산하는 기술에 대한 것으로, 주부원료인 산화철과 탄산스트론티움의 몰비, 가소 공정시 클링카의 간이 자력 관리 범위의 구분화, 그리고 가소 조제의 종류 및 함량 등을 적절하게 변화시키게 된다.
클링카의 간이 자력은 응용되는 제품의 iHc가 높을수록 크게 관리 범위를 결정한다. 또한 주부원료의 몰비는 클링카의 간이 자력이 높을수록 저온에서 가소됨으로 인한 미반응 산화철의 증가로 자기 특성이 저하될 수 있으므로, 몰비를 상대적으로 감소시켜 이 영향을 개선시키게 된다.
용도별 이방성 Sr-페라이트 조분의 개발된 제조 조건은 다음 표 2와 같다.
[표 2]
본 발명의 한 구현예로서, 전자레인지의 마그네트론용, 스피커의 음향기기용 등에 응용되는 고잔류자속밀도의 Sr-페라이트 영구자석 제품에 적합한 조분쇄분의 구체적인 제조 조건은 다음과 같다.
가소 원료의 구성비는 산화철과 탄산스트론티움의 몰비는 5.8M 내지6.2M, 가소 조제 실리카는 산화철을 기준으로 0.10 내지 0.50 중량부, 가소 조제붕산은 산화철을 기준으로 0.01 내지 0.20 중량부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 가소 공정에서 클링카의 관리 범위는 고Br 제품의 자기 특성인 iHc보다 200 내지 500 Oe 높은 2800 내지 3300 Oe 범위로 적용한다. Sr-페라이트조분쇄분이 목표 입도로 미분쇄된 후 소결 공정중에 미분입도 기준으로 30 내지 40% 입 자성장하는 것에 의하여 iHc가 감소하기 때문에, 이를 보정하기 위하여 가소공정시 간이 자력을 상향 관리한다. 클링카의 간이 자력과 제품의 iHc에 관
한 실험결과(n=20)는 다음 표 3과 같다.
[표 3]
본 발명의 두 번째 구현예로서, 일반모타용, 각종 센서용에 이용되는 범용재질인 고Br/고iHc를 갖는 Sr-페라이트 영구자석 제품에 적합한 조분쇄분의 구체적인 제조 조건은 다음과 같다.
가소 원료의 구성비는 산화철과 탄산스트론티움의 몰비는 5.7M 내지 6.1M, 가소 조제 실리카는 산화철을 기준으로 0.20 내지 0.60 중량부, 가소 조제 붕산은 산화철을 기준으로 0.01 내지 0.20 중량부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 가소 공정에서 클링카의 관리 범위는 고Br/iHc 제품의 자기 특성인고iHc 보다 200 내지 500 Oe 높은 3300 내지 3800 Oe 범위로 적용하며, 실험예는 표 3에 나타내었다. 따라서, 본 발명으로 인하여 자기 특성, 특히 보자력의 향상 및 산포가 감소되고, 소결 조제로서 알루미나를 사용하지 않거나 감소시켜서 소재의 강도를 향상시킬 수 있으며, 고특성재질에서 소결 조제로 고가의 산화코발트나 산화크롬을 사용하지 않거나 감소시켜 제조비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 세 번째 구현예로서, 자동차의 스타터용에 이용되는 특수모타용제질인 고보자력을 갖는 Sr-페라이트 영구자석 제품에 적합한 조분쇄분의 구체적인 제조 조건은 다음과 같다.
가소 원료의 구성비는 산화철과 탄산스트론티움의 몰비는 5.6M 내지 6.0M, 가소 조제 실리카는 산화철을 기준으로 0.10 내지 0.50 중량부, 가소 조제붕산은 산화철을 기준으로 0.01 내지 0.20 중량부, 가소 조제 알루미나는 산화철을 기준으로 0.20 내지 2.0 중량부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 가소 공정에서 클링카의 관리 범위는 4200 Oe 이상의 높은 간이자력에서는 가소 미반응이 존재할 수 있으므로 3800 내지 4300 Oe 범위로 적용한다.
그리고, 아주 높은 보자력을 요구하는 제품에서는 보자력을 향상시키는 소결 조제를 사용하여 자기 특성을 조절한다.
따라서, 본 발명으로 인하여 자기 특성이 향상되고 자기 특성의 산포가 감소되며, 고특성 재질에서 소결 조제로 고가의 산화코발트나 산화크롬을 사용하지않거나 감소시켜서 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명을 다음의 여러 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 하겠으며, 본 발명이 다음의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
고잔류자속밀도 제품인 전자레인지의 마그네트론용 Sr-페라이트 영구자석의 양산 제조에 적용되었다. 전자레인지의 마그네트론용 Sr-페라이트 자석 재질인 SSM-450의 규격은 Br≥4200G, bHc≥2500Oe, iHc≥2600Oe,(BH)max≥4.2MGOe이었다. 본 발명에서의 고Br용 조분쇄분을 적용한 마그네트론용 영구자석의 제조 조건의 한예는 다음 표 4와 같다.
[표 4]
상기의 제조 조건으로 양산 적용한 전자 레인지의 마그네트론용 영구자석의 자기 특성을 분석한 결과를 구체적으로 나타내면 다음 표 5와 같다.
[표 5]
상기의 표 5에서 보듯이 마그네트론용 Sr-페라이트 영구자석에서 목표 특성이 안정적으로 발현되었고, 자기 특성 산포의 감소에 따른 공정 안정성이 향상되었다.
[실시예 2]
고Br/iHc 제품인 일반 모타용 Sr-페라이트 영구자석의 양산제조에 적용되었다. 일반 모타용 Sr-페라이트 자석의 재질인 SSM-390 의 규격은 Br≥3950G, bHc≥3100Oe, iHc≥3200Oe,(BH)max≥3.7MGOeㅇ1나, 본 발명에서의 고Br/고iHc 조분쇄분을 적용한 일반 모타용 영구자석의 제조 조건의 한예는 다음표 6과 같다.
[표 6]
상기의 제조 조건으로 양산적용한 일반 모타용 영구자석의 자기특성을 분석한 결과를 구체적으로 나타내면 다음 표 7과 같다.
[표 7]
상기의 표 7에서 보듯이 일반 모타용 Sr-페라이트 영구자석에서 목표특성이 안정적으로 발현되었고, 자기 특성 산포의 감소에 따른 공정 안정성이 향상되었다.
[실시예 3]
고iHc 제품인 자동차의 스타터용 Sr-페라이트 영구자석의 양산제조에 적용되었다. 스타터용 Sr-페라이트 자석의 재질인 SSM-330의 규격은 Br≥3550G, bHc≥3400Oe, iHc≥4700Oe,(BH)max≥3.1MGOeㅇl나, 본 발명에서의 고iHc용조분쇄분을 적용한 스타터용 영구자석의 제조 조건의 한예는 다음 표 8과 같다.
[표 8]
상기의 제조 조건으로 양산적용한 스타터용 영구자석의 자기특성을 분석한 결과를 구체적으로 나타내면 다음 표 9과 같다.
[표 9]
상기의 표 9에서 보듯이 스타터용 Sr-페라이트 영구자석에서 목표특성이 안정적으로 발현되었고, 자기 특성 산포의 감소에 따른 공정안정성이 향상되었다.
본 발명의 방법에 따르면, 자기 특성, 특히 보자력의 향상 및 자기 특성의 산포가 감소되고, 소결 조제로서 소결 조제로 고가의 산화코발트나 산화크롬을 사용하지 않거나 감소시켜서 제조함으로써 제조 비용을 줄이고, 소재의 강도도 향상시킬 수 있으며, 제조 비용도 감소시킬 수 있다.
Claims (3)
- 고잔류자속밀도의 Sr-페라이트에 적합한 조분쇄분 가소 원료의 구성비는 산화철과 탄산수트론티움의 몰비는 5.8M 내지 6.2M, 가소 조제 실리카는 산화철을 기준으로 0.10 내지 0.50 중량부, 가소 조제 붕산은 산화철을 기준으로 0·01 내지 0.20 중량부로 이루어지고, 가소 공정에서 클링카의 관리 범위는 2800 내지3300 Oe를 특징으로 하는 Sr-페라이트 영구 자석의 제조 방법.
- 고잔류자속밀도/고보자력의 Sr-페라이트에 적합한 조분쇄분 가소 원료의 구성비는 산화철과 탄산스트론티움의 몰비는 5.7M 내지 6.1M, 가소 조제 실리카는 산화철을 기준으로 0.20 내지 0.60 중량부, 가소 조제 붕산은 산화철을 기준으로 0.01 내지 0.20 중량부로 이루어지고, 가소 공정에서 클링카의 관리범위는 3300 내지 3800 Oe를 특징으로 하는 Sr-페라이트 영구 자석의 제조 방법.
- 고보자력의 Sr-페라이트에 적합한 조분쇄분 가소 원료의 구성비는 산화철과 탄산스트론티움의 몰비를 5.6 내지 6.0M, 가소 조제 실리카를 산화철을 기준으로 0.10 내지 0.50 중량부, 가소 조제 붕산은 산화철을 기준으로 0.01 내지 0.20중량부, 가소 조제 알루미나는 산화철을 기준으로 0.30 내지 2.0 중량부로 이루어지고, 가소 공정에서 클링카의 관리범위는 3800 내지 4300 Oe를 특징으로 Sr-페라이트 영구 자석의 제조 방법.
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