KR100384624B1 - 영구자석합금및그의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영구자석 합금 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 이 영구자석 합금은 Nd 를 포함하는 희토류원소, B, Fe, C, 및 산소를 가지며, Co 와 적어도 하나의 Cu, Ga 및 Ag 를 첨가하여 구비한다. 이 합금은 그의 입자들을 탄소 및 산소함유 재료와 접촉시켜 소망의 탄소 및 산소 함유량을 얻음으로써 제조될 수 있다.

Description

영구자석 합금 및 그의 제조방법
본 발명은 영구자석의 생산에 사용되는 영구자석 합금에 관한 것이다.
영구자석 합금 및 영구자석 합금으로 만들어지는 자석은 일반적으로 가벼운 희토류 원소, 바람직하게는 천이 원소 철로서 네오디늄과 보론을 혼합하여 생산된다.
이러한 합금으로 만들어지는 영구자석은 실온에서 뛰어난 자기특성을 나타낸다. 그러나, 합금은 특히, 습한 환경에서 낮은 열안정성과 낮은 부식저항을 나타낸다. 이러한 이유로 인해 이러한 합금 혼합물의 영구자석이 사용되어지는 것이 적용에 제한을 받는다.
다양한 합금 변조가 낮은 열안정성과 낮은 부식 저항의 문제를 극복하기 위해 제안되었다.
본 발명의 주 목적은 개선된 열안정성과 부식 저항을 갖는 영구자석합금 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 개선된 열 안정성과 부식 저항성이 달성되는 한편,합금으로 부터 자석을 제조하기에 유효한 온도범위로 확장하기 위하여 잔류자기와 큐리 온도를 감소시키지 않고 진성 보자력 (保磁力) 를 개선하는 영구자석 합금 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 영구자석 합금은 필수적으로 27 내지 35, 바람직하게는 29 내지 34 wt % 의 회토류 원소로 구성되어지며 희토류 원소의 총 함유량중 적어도 50 % 의 량의 Nd 를 포함하며, 0.8 내지 1.3, 바람직하게는 0.9 내지 1.2 B, 30 까지 바람직하게는, 15 Co, 40 내지 75 Fe, 0.03 내지 0.3, 바람직하게는 0.05 내지 0.15 C, 0.2 내지 0.8, 바람직하게는 0.3 내지 0.8 의 산소, 1 까지, 그리고 바람직하게는 Cu, Ga 및 Ag 중 적어도 하나가 0.5 를 포함하여 제공된다.
이 합금은 Al, Si, Sn, Zn, Vb, Mo, V, W, Cr, Zr, Hf, Ti 및 Mg 로 이루어지는 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 부가적 원소를 5 개까지 추가로 첨가할 수도 있다.
Cu, Ga 및 AG 이 0.02 내지 0.5 % 바람직하게는, 0.05 내지 0.5 % 의 범위내에서 존재할 수 있다. Pr 또는 La 중 적어도 하나가 Nd 의 50 % 까지 대체되어질 수도 있다. 마찬가지로, Dy 또는 Tb 중 적어도 하나가 Nd 의 50 % 까지 대체되어질 수 있다. Co 가 0.5 내지 5 % 의 범위내에 존재할 수도 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 상기 영구자석 합금은 사전합금된 입자 및/또는 사전합금된 입자의 혼합으로 부터 만들어질 수 있다. 이것은 종래의 합금주물의 분쇄 또는 공지된 실행에 따른 주입 분사개스의 사용으로 용융 합금을 분사함으로서 달성될 수 있다. 사전 합금된 입자 또는 그의 혼합이 0.03 와 0.3 % 및 바람직하게는 0.05 내지 0.15 % 의 탄소 함유물을 생성하기 위해 탄소 함유재료에 접촉된다.
탄소 함유재료는 금속 스테아린산염 바람직하게는 아연 스테아린삼염이다. 아연 스테아린산염과 접촉되어진후 입자의 크기는 제트 밀링과 같은 공지된 제트 밀링의 수행에 의해 줄어든다. 또한, 그 입자는 그내부에 0.2 내지 0.8 % 와 바람직하게는 0.3 내지 0.8 % 의 산소 함유량을 생성 하도록 산소 함유재료와 접촉된다.
그 산소 함유재료는 공기 일것이다. 그 입자는 입자의 크기를 줄이기 위한 밀링 동작시를 포함하여 입자의 크기 축소시 또는 그후 공기와 접촉될것이다. 그 밀링 동작은 바람직하게는 제트 밀링이다. 그 탄소 함유 재료와 산소 함유재료는 탄소 이산화물일것이다.
본 발명의 개발과 증명을 위해 다양한 합금이 종래의 분말 야금 공정 및 테스트에 의해 준비되었다. 특히, 그 합금은 선택된 합금 혼합물의 용융 덩어리를 만들기 위해 고순도 원소와 주 합금의 사전 합금된 충전물의 진공 유도용융에 의해 생산되었다.
그 용융 덩어리는 코퍼 북 몰드 (copper book mold) 내에 부어지거나 대안으로 분사 개스로서 아르곤의 사용하여 사전 합금된 분말을 형성하기위해 분사되어 진다. 주조 잉곳 (ingot) 또는 분사된 분말은 1 내지 30 기압에서 수소화되어진다. 이어서, 그 주조 잉곳은 조잡한 분말로 분쇄되어진다.
이어서, 분쇄되어진 분말 또는 분무된 분말은 아르곤 또는 질소개스와 같은 주입개스로 제트 밀링에 의해 미세한 가루로 빻아진다. 분쇄된 분말 또는 분무된분말은 탄소의 함유량을 조절하기 위해 제트 밀링에 앞서 아연 스테아린산염을 여러가지 양으로 혼합하여 제트 밀링의 수행을 향상시킨다. 산소가 제트 밀링시 또는 제트 밀링후 시스템내에 천천히 새어나오는 공기에 의해서 첨가되어진다.
산소와 탄소가 또한 첨가되며 이러한 동작이 흔히 Co2환경에 분말을 노출시킴으로서 제어된다. 제분된 분말의 평균입자 크기는 피셔 서브 - 시이브 사이저 (Fisher Sub - Sieve Sizer) 로 측정된 바와 같이 1 내지 5 미크론의 범위이다. 상술한 바와 같이 사전 합금된 분말은 고무 자루안에 담겨져 자기내에 배열되며 냉각 균형 압력에 의해 치밀화된다. 가압 치밀화된 분말은 1 시간 내지 4 시간동안 900 내지 1000℃ 에서 진공 로내에서 대략 이론적 밀도로 소결되어진다.
소결 치밀화 분말은 1 시간 동안 약 800 내지 900 ℃에서 추가로 열처리되고 이어서 450 내지 750 ℃ 범위내에서 경시 경화된다. 이러한 자석 치밀화 분말은 연마되어지고 이어서 테스트를 위해 원통형(15 mm 직경으로 6 mm 두께) 으로 얇게 절단된다.
테스트된 자석의 자기 특성은 실온과 150 ℃ 사이의 온도에서 KJS 규격 온도 프루브를 장착한 히스테리시스 그래프로 측정되었다.
비가역성 손실이 1 시간 동안 250 ℃ 까지 상승된 온도에 자석을 노출시키기 전과 후의 헬름홀쯔 (Helmholtz) 코일로 선속 (線束) 차를 측정함으로서 평가되었다.
투과 계수는 L/D 가 0.4 (6/15) 이기 때문에 일 (1) 이었다. 상세한 설명과도면으로 부터 알 수 있는 바와같이 (Nd, Dy) - Fe -B 의 보고된 혼합에 대해 제 1 도에 도시한 바와 같이 설명 및 청구범위에 따라 영구자석 합금 혼합물의 첨가가 보자력를 감소시키는 것이 관찰된 것은 표 및 도면에 상세히 설명될 것이다.
제 2 도에 도시한 바와 같이, 산소를 (Nd, Dy) - (Fe, Co) - B 합금에 첨가할때 보자력가 증가하고 산소의 첨가에 의해 양 경우에 있어 잔류자기가 증가 하였다.
이러한 양 합금에 산소를 첨가함으로서 잔류자기의 증가가 발생하는 것이 관찰되었다. VSM 에 의해 측정된 이러한 합금의 자기 포화 자화값은 산소의 첨가가 있으나 없으나 동일하다. 이러한 자석의 그래인 결정방향을 평가하기 위해 (Nd, Dy) - (Fe, Co) - B 합금에 대해 실험을 수행하였다. 원통 축에 수직인 연마표면은 10 선 분말 회절기내에서 브래그 (Bragg) 반사 배치내에 위치한다. 합금에 산소를 첨가하고 산소를 첨가하지 않은 회절패턴이 얻어졌다. 자석이 단결정일때 또는 표면에 수직인 평이한 축을 갖을때 이상적 결정방향을 가지며 회절 패턴이 1 의 평탄 값을 갖는 반사 (001) 즉, 조사된 범위에서 (004) 와 (006) 을 보일것이다. 제 1 도는 표 1 에 도시되었다.
표 1
로우 (h,k) 와 하이 1 을 갖는 반사율
잘못된 결정방향을 통한 자화의 감소는 cosφ에 의해 설명되어지며 이는 cos2φ = 12/ [(c/a)2(h2+ k2) + 12] 로 주어진다.
샘플 A (산소가 첨가되지 않음) 가 강한 (105) 및 (214) 와 상대적으로 약한 (004) 및 (006) 피크를 나타내며 한편, 샘플 B (산소 첨가) 는 유사한 (105), 매우 약함 (214), 강함 (004) 및 (006) 피크를 나타낸다.
이는 산소의 첨가가 그래인의 결정방향을 개선시킴을 나타낸다. 따라서, 산소가 첨가된 자석은 산소가 첨가되지 않은 자석보다 높은 잔류자기를 나타낸다.
두가지 형태의 합금의 보자력에 대한 산소 함유량의 변화의 효과가 조사되었다.
제 3 도는 (Nd, Dy) - Fe - Al - B 합금에 대한 보자력의 변화를 산소 함유량의 함수로서 도시하였다. 이러한 합금계에서 보자력가 산소 함유량의 증가와 같이 거의 선형적으로 감소한다. 모든 회토류 함유량이 낮을때 Hci 가 보다 빠르게 감소한다. 제 4 도는 산소 함유량의 변화로서 코발트를 함유하는 (Nd, Dy) - (Fe, Co) - Al - B 합금에 대한 보자력의 변화를 도시한다.
코발트 함유 합금에서 보자력는 산소 함유량이 모든 희토류와 다른 첨가 원소에 따라 포인트까지 증가하는것과 같이 처음으로 빠르게 증가하고 이어서 산소의 함유량의 증가와 함께 감소하기 시작한다.
(Dd, Dy) - (Fe, Co) - B 합금에 산소를 첨가하는 이러한 포지티브 효과 때문에 보자력을 줄이는 Co 첨가의 네가티브 효과가 줄어들거나 또는 Co와 산소의 연속적인 첨가에 의해 최소화된다. 따라서, 개선된 Hci 를 갖는 높은 Tc 와 Br 자석이 (Nd, Dy) - (Fe, Co) - B 합금에 Co 와 산소를 연속적으로 첨가되어 생산될 수 있다.
(Nd, Dy) - (Fe, Co) - B 합금에서 Co 변화의 효가가 산소가 첨가되었을때와 산소가 첨가되지 않았을때에 대해 조사되었으며 그 결과가 표 2 에 나타내어 졌다.
산소가 첨가되고 산소가 첨가되지 않은 합금의 보자력의 변화가 제 5 도에 코발트 함유량에 대해 그려졌다.
표 2
산소가 도핑되고 산소가 도핑되지 않은 30.5 Nd - 2.5 Ny - BAL Fe - 1.1 B - 0.15 Cu - 0.6 Nb - xCo 합급내에서 Co 의 변화의 효과
표 2 에 도시한 바와 같이, 이러한 합금에 산소를 첨가함으로서 잔류자기가 100 - 350 가우스로 증가하였다. 코발트를 함유하지 않는 의 보자력이 산소의 첨가와 함께 약간 감소하였으며 한편, 코발트를 함유하는 합금의 보자력이 산소의 첨가와 함께 증가하였다.
산소를 첨가하지 않은 합금에서 보자력이 Co 함유량이 0 내지 1.2 % 로 증가하는것과 같이 처음에 증가하고 이어서 Co 함유량의 그 이상의 증가와 함께 감소하기 시작하였다. 따라서, 산소와 소량의 Co (1.2 - 2.5 %) 의 연속적인 첨가가 잔류자기와 보자력을 개선한다.
보다 높은 Co 함유량에서 조차도 산소가 첨가된 합금의 보자력은 산소가 첨가되지 않은 합금의 보자력보다 높았다. 따라서, 산소의 첨가는 Co 를 함유하는 (Nd, Dy) - (Fe, Co) - B 합금을 위해 필수적이다. Tc 는 Co 함유량의 증가와 함께 거의 선형적으로 증가하므로 합금내에서 요구되는 Co 함유량은 큐리 온도, 온도 안정성 및 Br 의 계수에 의존한다.
일반적으로, Co 함유량은 0.5 와 5 % 사이가 바람직하다.
표 3
합금 A, B 와 C wt % 화학 조성비
산소의 첨가에 의한 개선된 자기 특성과 온도 안정성 (상승된 온도에서 역으로 할 수 없는 손실) 의 몇가지 예가 표 4 에 나열되어 있다.
시험된 합금의 화학 조성비가 표 3 에 나열되어 있다.
표 4
산소 첨가없이 다양한 합금의 자기 특성과 비가역 손실.
표 4 에서 알 수 있는 바와 같이 자기 특성 (Br 및 Hci) 과 온도 안정성 (비가역 손실) 은 실질적으로 코발트를 함유하는 (Nd, Dy) - (Fe,Co) - B 자석에 산소를 첨가함으로서 개선된다. 그러나, 제 4 도에 도시된 바와 같이 산소가 첨가 원소에 대한 의존성이 약 0.8 % 를 초과할때 보자력이 줄어들기 시작하는것을 주목해야한다. 따라서, 산소 함유량이 0.2 와 0.8 % 바람직하게는 0.3 와 0.8 % 로 제한되어야 한다. 본 발명의 자석은 제트 밀링전 아연 스테아린산염을 혼합한 합금으로만들어졌으므로 자기 특성에 대한 아연 스테아린산염 (탄소) 의 변화의 효과가 연구되어 져야한다. 31.9 Nd - 63.2 Fe - 3.6 Co - 1.15 B - 0.15 Cu 합금은 아르곤 개스 분사에 의해 만들어진다. 수소화되어 진후 분말은 표 5 에 도시한 바와 같이 제트 밀링전 아연 스테아린산염의 다른 양과 혼합된다. 자기 특성 (Br 및 Hci) 은 제 6 도에서 아연 스테아린산염 변화에 대해 그려졌다. 소결된 자석내의 탄소 함유량, 밀도, 잔류자기 및, 보자력이 또한 표 5 에 아연 스테아린산염의 함수로서 나열되었다.
제 6 도에 도시된 바와 같이, Br 와 Hci 가 아연 스테아린산염의 약간의 첨가로 충분히 증가하였다. 아연 스테아린산염 첨가량이 0.1 % 를 초과할때 Hci 가 줄어들기 시작하며 Br 이 서서히 증가하기 시작한다. 아연 스테아린산염의 첨가량이 0.8 % 일때 치밀화된 분말은 고밀도로되지 않는다.
따라서, 어떠한 아연 스테아린산염이 탄소 첨가물로서 적용되더라도 0.5 % 로 제한되어야 한다.
표 5
31.9 Nd - 63.2 Fe - 3.6 Co - 1.15B - 0.15 Cu 합금에 아연 스테아린산염의변화
소결된 자석의 탄소 함유량은 첨가된 아연 스테아린산염의 증가와 같이 거의 선형적으로 증가한다. 따라서, 자기 특성 (Br 및 Hci) 을 개선하기 위해 소량의 아연 스테아린산염 (탄소) 이 필수적으로 첨가되어야 한다.
아연 스테아린산염 첨가의 최적범위는 0.05 내지 0.2 % 이며 자기특성의 요구에 따른다. 다음의 연구에서 아연 스테아린산염 첨가량은 0.1 % 로 고정되며 산소는 Co 함유 합금에 약 0.5 % 를 첨가한다.
용융 스펀 리본 (spun ribbon) 에 1 내지 2 % 구리를 첨가하는것이 실질적으로 보자력가 증가하는것으로 알려져 있으므로 우리는 소결된 (Nd, Dy) - (Fe, Co) - B 합금내에서 구리 변화량의 효과를 시험하였다.
제 7 도 및 표 6 은 33 Nd - 1.1 B - 5Co -(60.9 -x) Fe - xCu 합금내에서 구리의 변화에 대한 Br 와 Hci 의 변화와 구리의 함유량과 관련하여 무게 손실의 함수로서 부식저항을 도면으로 나타냈다.
표 6
33 Nd-1.1 B - 5Co -(60.9 -x) Fe - xCu 합금내에서 구리의 변화의 효과
구리의 함유량이 0.15 % 로 증가함으로써 Hci 가 빠르게 증가하여 0.2 % 의 구리에서 Hci 가 최대에 이르게된다. Cu 의 함유량이 0/2 % 를 초과할때 Hci 가 감소하기 시작한다.
또한, 구리의 함유량이 0.1 % 로 약간 증가함으로서 구리함유량의 추가 증가와 함께 서서히 증가한다. 따라서, 잔류자기의 전체적인 변화는 0 내지 0.2 % 구리간의 범위에서 무시될 수 있다. Nd - Fe - Co 에 소량의 구리 첨가가 큐리 온도를 변화시키지 않는다. 이러한 데이터는 Nd - Fe - Co - B 합금에 소량의 구리첨가 (0.2 % 까지) 가 Br 또는 Tc 의 감소없이 실질적으로 Hci 를 증가시킴을 나타낸다.
부식율은 구리의 함유량은 0 에서 0.15 % 까지 증가시킴으로서 충분히 줄어들며, 최소 부식율이 구리의 함유량을 더 증가시킴으로서 유지되어진다. 다른 세트의 자석이 대략 0.5 % 의 산소를 첨가하여 만들어졌다. 제 8 도 와 표 7 는 30.5 Nd - 2.5 Dy - bal Fe - 1.2 Co- 1.1 B - 0.5 Nb - xCu 합금에서 구리 함유량의 함수로서 자기의 특성을 나타낸다.
표 7
30 Nd - 2.5 Dy - BAL - Fe - 1.2 Co - 1.1B - 0.5Nb - xCu 합금에서 Cu 변화의 효과
구리의 함유량이 0.1 % 로 증가함으로서 Hci 가 빠르게 증가하고 이어서 0.2 % 의 구리에서 최대로 천천히 증가한다. 구리의 함유량이 0.2 % 를 초과할때 Hci 가 줄어들기 시작한다. 잔류자기와 에너지 발생량이 구리의 함유량이 0.1 % 까지 증가함으로서 약간증가하며 구리의 함유량을 0.3 % 로 더 증가시켜도 동일하게 유지된다. 이는 산소가 첨가된 (Nd, Dy) - (Fe, Co) - B 합금에 소량의 구리 (0.1 와 0.3 % 사이) 를 첨가하는것이 Br 와 (BH)max 의 약간의 증가와 함께 실질적으로 Hci 를 증가시킨다. 따라서, 잔류자기를 희생시키지 않고 효과적으로 보자력을 향상시키기 위해 Co 를 함유하는 (Nd, Dy) - (Fe, Co) - B 자석에 소량의 Cu, O, C (아연 스테아린산염) 을 첨가하는 것이 실질적으로 유용하다. 또한, Co 를 함유하는(Nd, Dy) - (Fe, Co) - B 자석에 소량의 Ga 또는 Ag 의 첨가가 Cu 에서와 마찬가지로 실질적으로 보자력을 증가시킴이 관찰되었다. 소량의 Cu, Ga 또는 Ag 첨가에 따른 개선된 자기 특성 (Hci) 의 예가 표 8 에 나열되어있다.
표 8
화학 조성비와 자기 특성
표 8 에 도시된 바와같이, 보자력는 Co 를 함유하는 합금 (Nd, Dy) - (Fe,Co) - B 에 소량의 Cu, Ag 또는 Ga 을 첨가 (0.1 내지 0.4 wt %) 함으로써 잔류자기를 감소시킴이 없이 실질적으로 증가된다. 합금 A (0.15 % Cu)와 G (0.4 % Ga)는 표 9 에 도시된 바와 같이 다른 비율로 혼합된다.
표 9
31.5 Nd - 0.5 Dy - BAL Fe - 1.2 Co - 1.0 B - xGa - yCu 합금에서 Ga 와Cu 의 변화 효과.
두 합금이 개별적으로 유사한 자기 특성을 나타낸다 할지라도 혼합된 합금이 서로 혼합될때 보다 높은 보자력을 나타낸다. 이는 Cu 와 Ga 의 두원소가 서로 사용되어질때 그들은 효과적으로 보자력을 증가시킨다. 최대 보자력은 Ga 의 함유량이 0.3 % 이고 Cu 의 함유량이 0.038 % 일때 얻어진다.
이 개념을 9% 디스프로슘 합금에 적용하였다. 동 함유량을 0.2 에 고정함으로써, Ga 함유량은 0 에서 1.0 % 로 변하였다. 이들 자석의 보자력은 150 ℃ 에서 측정되었다.
표 10
24Nd-9Dy-BAL Fe-2Co-1.1B-0.2Cu-0.65Nb-0.3Al-xGa 합금
에서의 Ga 변동의 효과
표10 에 도시된 바와같이, 150 ℃ 에서의 보자력은 Ga 함유량이 0.4% 까지 증가함에 따라 증가한 다음, Ga 함유량이 더 증가함에 따라 감소하기 시작한다. 최대 보자력은 Ga 함유량이 0.4% 이고 Cu 함유량이 0.2% 일때 얻어졌다. 250 ℃ 에서의 비가역 손실은 Ga 함유량이 0.2 와 0.6% 사이일때 매우 낮은 반면, Ga 가 없거나 Ga 가 0.1% 인 자석은 비교적 큰 비가역 손실을 나타낸다. Ga 함유량이 증가함에 따라, 밀도는 감소하기 시작한다. 이들 데이타는 이 합금 시스템에서의 온도 안정 자석에 요구되는 최적 Ga 함유량이 0.2 와 0.6% 사이임을 지시한다. 이것은 동일한 보자력과 온도 안정도가 요구된다면 O, C, 및 Cu 첨가물이 없는 (Nd,Dy)-(Fe,Co)-B 합금에 요구되는 Ga 함유량 보다 매우 낮다.
유사한 향상을 위해 1 내지 2 at.% (1.05-2.1 wt.%) Ga 를 첨가하는 것이 알려져 있다. 그러므로, (Nd,Dy)-(Fe,Co)-(B,C,O)에 대한 소량의 M1 (Cu,Ga,Ag) 의단일 또는 조합 첨가는 잔류자기 감소 없이 보자력을 효과적으로 향상시킨다.
이 합금 시스템 (Nd,Dy)-(Fe,Co,M1)-(B,C,O) 에 Al, Si, Sn, Zn, Nb, Mo, V, W, Cr, Zr, Hf, Ti, Mg 등을 포함하는 다른 천이금속 (M2) 의 첨가는 잔류자기를 약간 감소시키면서 보자력을 더 향상시킨다. 제 9 도에 도시된 바와같이, 예컨대, Nb 함유량이 증가함에 따라 Hci는 증가하고 Br는 감소한다. 표 11 는 다양한 천이금속 (M2) 이 첨가된 이들 합금의 자기 성질을 나타낸다.
표 11
(Nd,Dy)-(Fe,Co,Cu)-(B,C,O) 합금에 첨가된 M2 원소의 효과
이 합금 시스템에서의 Nd 의 부분은 Pr, La 를 포함하는 다른 가벼운 희토류 원소로 대체될 수 있다. 표 12 는 Nd 가 Pr 또는 La 로 부분적으로 대체되어 있는 이 합금 시스템의 자기 성질을 나타낸다.
표 12
Nd가 다른 희토류 원소로 부분적으로 대체되어 있는
재-(Fe,Co,Cu)-(B,C,O) 합금의 자기 성질
상기한 특정의 실시예들로 부터 알 수 있듯이, 아연 스테아린산염 첨가에 의해 얻을 수 있는, 소량의 산소 및/또는 탄소가 도핑된 (Nd,Dy)-(Fe,Co)-B 자석은 산소 및/또는 탄소 첨가물이 없는 (Nd,Dy)-(Fe,Co)-B 자석 보다 매우 높은 자기 성질을 나타낸다 (Br 및 Hci 모두). (Nd,Dy)-(Fe,Co)-(B,C,O)에 대한 Cu, Ga, Ag, 또는 이들 (M1) 의 조합물의 소량 첨가는 잔류자기의 감소없이 보자력을 상당히 증가시킨다. 이 합금 시스템에서 Tc 및/또는 Br 의 감소없이 보자력이 상당히 향상되므로, Dy 의 첨가를 최소화하면서 상승된 온도에서 사용할 수 있다. O, C, Cu 와 같은 풍부하고 저렴한 원소를 이용하고 Dy 및/또는 Ga 와 같은 비싼 원소를 감소시키는 것은 이 합금 시스템으로 부터 자석을 제조하는 총비용을 감소시킨다. Al, Si, Sn, Zn, Nb, Mo, V, W, Cr, Zr, Hf, Ti, 및 Mg 를 포함하는 다른 천이금속들 (M2) 을 첨가함으로써 보자력은 더 향상될 수 있다. 그러나, 이들 원소의 첨가는 잔류자기 및 에너지 곱의 감소를 야기한다. Pr 또는 La 같은 다른 가벼운 희토류 원소들은 이 합금시스템에서 Nd 를 부분적으로 대체할 수 있다.
여기에서 사용된 바와같이, 모든 퍼센트는 달리 지시하지 않는 한 "중량 퍼센트" 이다.
자석의 보고된 성질에 대해 이하의 통상의 약어가 여기에 사용되었다.
Br - 잔류자기
Hci - 고유 보자력
BHmax - 에너지 곱
Tc - 큐리 (Curie) 온도
제 1 도는 0.41 및 0.24 % 의 산소 함유량을 갖는 32.5 Nd, 0.1 Dy, 1.0 B, 66.4 Fe 합금의 소자 (消磁) 곡선을 도시한 그래프.
제 2 도는 0.22 및 0.55 % 의 산소 함유량을 갖는 30.5 Nd, 2.5 Dy, 62.6 Fe, 2.5 Co, 1.1 B, 0.15 Cu, 0.65 Nb 합금의 소자 곡선을 도시한 제 1 도와 유사한 그래프.
제 3 도는 합금의 산소 함유량의 함수로서 Nd - Dy - Fe - A Al - B 의 합금의 Hci 변화를 나타내는 그래프.
제 4 도는 합금의 산소 함유량의 변화로서 29 Nd, 4 Dy, 5 Co, 1.15 와 균형 Fe 를 함유하는 합금의 Hci 변화를 나타내는 제 3 도와 유사한 그래프.
제 5 도는 30.5 Nd, 2.5 Dy, 1.1 B, 0.15 Cu, 0.65 Nb 와 규형 철의 합금용으로 산소를 첨가하지 않고을때와 첨가할때 Co 의 변화의 효과를 도시한 그래프.
제 6 도는 31.9 Nd, 63.2 Fe, 3.6 Co, 1.15 B 및 0.15 Cu 합금의 산소 함유량을 증가시키기 위해 아연 스테아린산염의 첨가량 변화의 효과를 도시한 그래프.
제 7 도는 33 Nd, 5 Co, 1.1 B 합금과 균형 철에서 Cu 함유량의 변화의 효과를 도시한 그래프.
제 8 도는 30.5 Nd, 2.5 Dy, 1.2 Co, 1.1 B 합금 및 균형 철내의 구리 함유량 변화의 함수로서 자기특성의 변화를 도시한 그래프.
제 9 도는 30.5 Nd, 2.5 Dy, 1.2 Co, 0.15 Cu, 1.1 8 합금과 균형 철 및 28 Nd, 6 Dy, 2.5 Co, 1.1 B, 0.15 Cu 와 균형 철 합금의 Nb 함유량의 변화의 함수로서 자기특성의 변화를 도시한 그래프.

Claims (8)

  1. 전체 희토류원소 성분의 50중량% 이상의 양으로 Nd를 포함하는 27 내지 35중량%의 희토류원소, 0.8 내지 1.3중량%의 B, 30중량%이하의 Co, 40 내지 75중량%의 Fe, 0.03 내지 0.3중량%의 C, 0.2 내지 0.8중량%의 산소, 0.02 내지 0.5중량%의 Cu 및 Ga, 선택적으로 5중량%이하의 Al, Si, Sn, Zn, Nb, Mo, V, W, Cr, Zr, Hf, Ti 및 Mg으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 부가적인 전이원소 및 나머지의 불가피한 불순물을 포함하는 영구 자석 합금.
  2. 전체 희토류윈소 성분의 50중량% 이상의 양으로 Nd를 포함하는 27 내지 35중량%의 희토류원소, 0.8 내지 1.3중량%의 B, 30중량%이하의 Co, 40 내지 75중량%의 Fe, 0.03 내지 0.3중량%의 C, 0.2 내지 0.8중량%의 산소, 0.02 내지 0.5중량%의 Ag, 선택적으로 0.02 내지 0.5중량%의 Cu 또는 Ga, 선택적으로 5중량%이하의 Al, Si, Sn, Zn, Nb, Mo, V, W, Cr, Zr, Hf, Ti 및 Mg으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 부가적인 전이원소 및 나머지의 불가피한 불순물을 포함하는 영구 자석 합금.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, B는 0.9 내지 1.2중량%이고, Cu는 0.05 내지 0.15중량%이며, 산소는 0.3 내지 0.8중량%인 영구 자석 합금.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, Co가 0.5 내지 5중량%인 영구 자석 합금.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, Cu가 0.02 내지 0.5중량%인 영구 자석 합금.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, Cu, Ga 및 Ag의 하나 이상이 0.05 내지 0.5중량%인 영구 자석 합금.
  7. 전체 희토류원소 성분의 50중량% 이상의 양으로 Nd를 포함하는 27 내지 35중량%의 희토류원소, 0.8 내지 1.3중량%의 B, 0.5 내지 5중량%의 Co, 40 내지 75중량%의 Fe, 0.03 내지 0.3중량%의 C, 0.2 내지 0.8중량%의 산소, 선택적으로 0.02 내지 0.5중량%의 Ga 및 Ag의 하나 이상, 선택적으로 5중량%이하의 Al, Si, Sn, Zn, Nb, Mo, V, W, Cr, Zr, Hf, Ti 및 Mg으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 부가적인 전이원소 및 나머지의 불가피한 불순물을 포함하는 영구 자석 합금의 구성성분으로서 0.02 내지 0.5중량%의 구리를 사용하는 것을 포함하는 영구 자석 합금의 내식성을 향상시키고 보자력을 증가시키는 방법.
  8. 제7항에 있어서, B는 0.9 내지 1.2중량%이고, Cu는 0.05 내지 0.15중량%이며, 산소는 0.3 내지 0.8중량%인 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5123979A (en) * 1989-12-01 1992-06-23 Aimants Ugimag Sa Alloy for fe nd b type permanent magnet, sintered permanent magnet and process for obtaining it

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