KR100845201B1 - 물성이 개선된 경제적인 페라이트형 자석 - Google Patents

물성이 개선된 경제적인 페라이트형 자석 Download PDF

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Abstract

본 발명은 M1-xRxFe12-yTyO19 화학식의 마그네토플럼바이트(magnetoplumbite) 상을 함유하는 페라이트형 자석에 있어서, 원소 T의 함량이 감소하며, 전체 성능 지수 (Global Index of Performance) GIP = Br + 0.5Hk가 적어도 580, 바람직하게는 585이고, Br이 mT로 표현되는 잔류 유도이며, B = 0.9 Br인 경우 Hk는 kA/m으로 표현되는 장 H에 대응하는 페라이트 자석을 얻기 위하여, - M은 Sr, Ba, Ca 및 Pb로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내며, - R은 희토류 및 Bi 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내고, - T는 Co, Mn, Ni 및 Zn 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내며, - 0.15 < x < 0.42, - 0.50 < α= y/x < 0.90 인 페라이트형 자석에 관한 것이다.

Description

물성이 개선된 경제적인 페라이트형 자석{ECONOMICAL FERRITE-TYPE MAGNETS WITH ENHANCED PROPERTIES}
본 발명은 마그네토플럼바이트 상(magnetoplumbite phase) M 을 함유하는 육방정계 페라이트형 자석 분야에 관한 것이다.
마그네토플럼바이트 상을 함유하며 화학식 MFe12O19 (여기서 M = Sr, Ba, Ca, Pb 등)를 갖는 페라이트형 자석이 이미 공지되어 있다.
또한 화학식 (M1-xRx)O·n[(Fe12-yTy)2O3]인 이러한 유형의 자석도 공지되어 있다.
예를 들면, 유럽 특허 출원 EP 0 964 411 A1은 다음과 같은 자석을 개시하고 있다.
- M은 Sr 및/또는 Ba로부터 선택된 원소이며,
- R은 희토류에 속하는 원소이고,
- T는 Co, Mn, Ni 및 Zn중에서 선택된 원소로서, 여기서
- x는 0.01 내지 0.4의 범위에 속하며,
- y는 [x/(2.6n)] 내지 [x/(1.6n)]의 범위로 정해지고,
- n은 5 내지 6의 범위로 정해진다.
또한, 유럽 특허 출원 EP 0 905 718 A1은 화학식 M1-xRx(Fe12-yTy)zO19을 갖는 다음과 같은 자석을 개시하고 있다.
- M은 Sr, Ba, Ca 및 Pb 중에서 선택된 원소로서, 주로 Sr이며,
- R은 희토류 또는 Bi에 속하는 원소로서, 주로 La이며,
- T는 Co 또는 Co 및 Zn이며, 여기서
- x는 0.04 내지 0.9의 범위로 정해지며,
- y는 0.04 내지 0.5의 범위로 정해지며, x/y는 0.8 내지 20의 범위로 정해지고,
- n은 0.7 내지 1.2의 범위로 정해진다.
이러한 유형의 자석은 또한 유럽 특허 출원 EP 0 758 786 A1, EP 0 884 740 및 EP 0 940 823 A1, 미국 특허 제6,258,290호 및 EP 1 150 310 A1에 개시되어 있다.
이러한 자석의 제조는 통상 다음의 단계를 포함한다.
a) 분산체를 형성하는 습식 공정 또는 과립을 형성하는 건식 공정을 이용하는 어느 한 공정에 의해 원료 물질의 혼합물을 형성하는 단계,
b) 상기 혼합물을 분산체 형태로 또는 과립 형태로 하소 오븐 내부에 배치하고, 약 1250℃에서 상기 혼합물을 하소하여, 소정의 마그네토플럼바이트 상을 함유하는 클링커(clinker)를 형성하는 단계,
c) 1μm 범위의 입경을 갖는 과립 분산 수용액이 형성될 때까지 클링커를 건식 추출물이 약 70%인 페이스트 형태로 얻어질 때까지 습식 분쇄하는 단계,
d) 건식 추출물이 약 87%인 이방성 압분체(green compact)가 형성될 때까지, 상기 페이스트를 약 1 Tesla의 배향 자장 하에서 그리고 30 내지 50 MPa의 압력 하에서 응축 및 압축하는 단계,
e) 잔류 수분을 건조 및 제거한 후, 상기 압분체를 소결하는 단계,
f) 최종적으로 기계 가공하여 소정 형상의 자석을 얻는 단계로 이루어진다.
이러한 제조 공정 역시 본 출원인의 프랑스 특허 출원 제 99 10295호 및 제99 15093호에 기술되어 있다.
종래 페라이트형 자석, 일반적으로 Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 유형의 자석에 의하여 제기되는 문제는 다음과 같이 두가지 이다.
- 첫째, 철 대체 원소, 통상 코발트가 고가의 물질이며,
- 둘째, 비록 기존 자석이, 통상 성능 지수 IP = Br + 0.5HcJ (여기서, Br은 잔류 유도(mT)를 나타내며 HcJ는 보자력장(kA/m)을 나타낸다) 를 이용하여 측정되는, 높은 자기 특성을 갖지만, 소정의 자기 용도에서는, 가능한 정방형인 자화 곡선 Br = f(H)를 갖는 자석을 필요로 하며, 이러한 각형비는 Hk가 0.9×Br의 자속 밀도를 주는 반자계일때, 전형적으로 비율 hK = Hk/HcJ에 의해 주어진다. Hk는 실제로 자기 손실이 역전할 수 없는 것으로 간주되는 자계에 대응한다.
본 발명은 높은 자기 특성 뿐만 아니라 저렴하며, 비율 hK = Hk/HcJ로 주어진 각형비가 동일한 작업 조건 하에서 획득된 것보다 높은, 통상 적어도 0.95인 페라이트형 자석을 제공하는 것이다.
Hk 인자의 중요성을 고려하는 것뿐만 아니라, 최종 자기 특성과 자화 및 감자 곡선의 각형비 모두를 고려하기 위하여 전체 성능 지수 (Global Index of Performance; GIP) GIP = Br + 0.5Hk를 제안한다. 본 발명은 전체 성능 지수 GIP가 적어도 580, 바람직하게는 적어도 585 그리고 적어도 590인 자석을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 페라이트형 자석은 화학식 M1-xRxFe12-yTyO19의 마그네토플럼바이트(magnetoplumbite) 상을 함유하며,
Br이 mT로 표현되는 잔류 유도이며, Hk는 Br이 잔류 유도일 때 B = 0.9 Br인 경우 kA/m으로 표현되는 장 H에 대응할 때, 원소 T의 낮은 비율과 동시에 적어도 580, 바람직하게는 585인 전체 성능 지수 (Global Index of Performance) GIP = Br + 0.5Hk를 갖는 페라이트 자석을 얻기 위하여,
- M은 Sr, Ba, Ca 및 Pb로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내며,
- R은 희토류 및 Bi 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내고,
- T는 Co, Mn, Ni 및 Zn 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내며,
- 0.15 < x < 0.42
- 0.50 < α= y/x < 0.90 이다.
영구 자석, 특히 마그네토플럼바이트 또는 육방정계 구조를 갖는 페라이트형 자석 분야에서의 연구에 따르면, 기본 구조가 MFe12O19 (여기서 M = Sr, Ba, Ca, Pb)인 영구 자석은 다른 원소로 대체되었으며, 화학식 M1-xRxFe12-yTyO19을 갖는 것으로, 여기서 R은 원소 Bi 또는 희토류를 나타내며, T는 원소 Mn, Co, Ni, Zn을 나타낸다. 본 출원인은 첫째 성능 지수 IP = Br + 0.5HcJ (여기서, Br은 잔류 유도(mT)를 나타내며 HcJ는 보자력장(kA/m)을 나타낸다)로 표시되는 자기적 성능을 향상시킬 목적으로 그리고 둘째 영구 자석의 중요한 두번째 패러미터, 즉 여기서, Hk는 B = 0.9 Br인 경우 장 H에 대응할 때, hK = Hk/HcJ (%)으로 특징 지워지는 감자 곡선의 직각도를 개선할 목적으로, 그리고 적어도 0.95의 Hk를 얻는 것을 목적으로 연구를 계속하였다.
실제로, 무수한 유형의 치환, 예를 들면 R = La 및 T = Co의 경우, 각형비 hK가 급격하게 악화되어, 이러한 자석의 용례를 매우 제한할 수 있음을 본 출원인이 관찰하였다.
그러므로, 수행된 연구에서는, 자석의 전체 자석 성능 IP을 저하시키지 않고 각형비 hK를 크게 증가시키는 것을 목표로, 적어도 580, 바람직하게는 적어도 585 그리고 적어도 590인 전체 성능 지수 GIP를 획득하도록 하였다.
일반적으로, 원료 혼합물을 생산하기 위하여, 페라이트 자석 화학식의 변수 x는 자석의 전기 중성(electroneutrality)을 유지하기 위하여 변수 y와 동일하게 설정되며, 상기 자석의 화학식은 R = La 및 T = Co의 경우 다음과 같다.
Sr1-x 2+Lax 3+Fe12-y 3+Cox 2+O19
치환 비율 x = y에 따라 획득된 이러한 페라이트 자석의 각형비를 검사한바, 본 출원인은 도 1a에 도시된 바와 같이 x = y의 증대, 적어도 x =y = 0.3까지 증대하는 것에 따라 각형비에서의 악화를 관찰하였다.
또한, 본 출원인은 도 1b에 도시된 바와 같이 x = y 의 비율과 관련하여 이방성 장 Ha (kA/m) 및 보자력 장 HcJ (kA/m)에서 변화가 있음을 관찰하였다. 그러므로, 이방성 장 Ha에 의하여 부여된 고유 자기 특성이 x = y에도 불구하고 증가하면, 이와 반대로 특히 보자력 장 HcJ에 의하여 부여된 자석의 거시적 자기 특성은 대략 x = y = 0.2 에서 최적을 나타낸다.
게다가, x = y 상태에서 얻어진 자석의 X선 회절 분석을 수행한 바, 본 출원인은 란탄이 스트론튬을 완전히 치환하는 것으로 나타난 반면에 특이한 스피넬(spinel) Co 상 (CoFe2O4)의 출현에 주목하였다.
본 출원인은 Co 원소의 일부는 아마도 본질적으로 페라이트의 형성에 관여하지 않고 이것이 페라이트에서 초기 Fe3+가 Fe2+로 변태되는 것을 야기할 수 있다고 가정하였다.
이러한 가설을 증명하기 위하여, 본 출원인은, x = y의 범위가 0 내지 0.4인 경우에 얻어진 페라이트 자석의 고유저항을 검사하였다. 본 출원인은 고유 저항에서 급격한 하락을 관찰하였다(도 2 참조). 또한, 본 출원인은, 이 고유 저항의 저하는, 이온 Fe3+ 및 Fe2+사이에서의 전자 천이에 의해 통전이 생길 가능성을 고려하여 이온 쌍 Fe2+ - Fe3+ 의 존재가 증가하는 것과 관련이 있는 것으로 가정하였다.
또한, 본 출원인은 Co 스피넬 상의 존재가 테스트된 페라이트 자석의 각형비 hK에서 악화를 초래하는 원인일 수 있다는 가설을 제언한다.
이상의 가설에 의한 이러한 연구에 의해서, 본 출원인은 문제점을 해결하기 위하여 페라이트 분야를 탐구하게 되었지만, 페라이트는
- 치환율이 낮고,
- y와 상이한 x를 수반한다.
본 출원인은 도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 다각형 도메인에서, 완전히 예기치 못한 방식으로 이 전술한 문제를 해결할 수 있다는 것을 발견하였다.
삭제
도 5e에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다른 조건이 같다고 하면, 일반적으로 고가인 원소인 페라이트 자석에서 원소 T의 함량을 감소시키고 또 페라이트 자석의 전체 성능을 증가시키는 것이 가능하다.
도 1a는 x = y인 화학식 Sr1-xLaxFe12-yCoyO19를 갖는 페라이트의 경우, 횡좌표 상의 x 및 y에 대한 종좌표상의 각형비 hK(%)에서의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 1b는 x = y인 화학식 Sr1-xLaxFe12-yCoyO19를 갖는 페라이트의 경우, 횡좌표 상의 x 및 y에 대한 좌측 종좌표(곡선 포인트가 정사각형임) 상의 보자력 장 HcJ (kA/m)과 우측 종좌표(곡선 포인트가 삼각형임) 상의 이방성 장 Ha (kA/m)의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 x = y인 화학식 Sr1-xLaxFe12-yCoyO19를 갖는 페라이트의 경우, 횡좌표 상의 x 및 y에 대한 종좌표상의 저항 log ρ (Ωcm)에서의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 상이한 도메인을 도시하는 종좌표 상의 계수 y 및 횡좌표 상의 계수 x (페라이트 화학식 M1-xRxFe12-yTyO19의 계수)를 표시하는 그래프로서, 주요 도메인은,
x1 = 0.15 및 x2 = 0.42
α1 = 0.50 및 α2 = 0.90인 직선이다.
다른 서브 도메인은,
x = 0.17 - 0.22 - 0.32
α = 0.60 - 0.65 - 0.75 - 0.80인 다른 직선에 의해 경계가 결정된다.
도 3은 수행된 여러 가지 테스트의 목록으로서, 상이한 일련의 테스트가 다음과 같이 표시된다: x = 0 인 경우 A, x = 0.15 인 경우 B, x = 0.20 인 경우 C, x = 0.30 인 경우 D, 및 x = 0.40 인 경우 E이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3과 유사한 도면으로서 제한된 도메인에 대응한다:
- 도 4a에서 다각형 도메인(빗금)은,
x1 = 0.17 및 x2 = 0.32
α1 > 0.65 및 α2 < 0.90인 직선으로 경계가 결정된다.
- 도 4b에서 이전의 도메인에 내접하는 다각형 도메인(빗금)은,
x1 = 0.17 및 x2 = 0.22
α1 > 0.65 및 α2 < 0.90인 직선으로 경계가 결정된다.
더욱 제한된 도메인(역방향 빗금)은
x1 = 0.17 및 x2 = 0.22
α1 > 0.65 및 α´2 < 0.80인 직선으로 경계가 결정된다.
도 5a 내지 도 5e는 1180℃의 온도로 소결된 자석에 대응하는 테스트 B1-1, C1-1, C3-1, C4-1, C5-1 및 D1-1의 경우 패러미터 α = y/x 의 관계식으로 얻어진 (종좌표 상에서) 결과를 도시한다.
- 도 5a는 잔류 유도 Br (mT)을 종좌표 상에 나타낸다.
- 도 5b는 B = 0.9Br (여기에서 Br은 잔류 유도이다)이고 kA/m으로 표시되는 장 H에 대응하는 Hk를 종좌표 상에 나타내고 있다.
- 도 5c는 보자력 장 HcJ (kA/M)를 종좌표 상에 도시한다.
- 도 5d는 성능 지수 IP = IP = Br + 0.5HcJ를 종좌표 상에 도시한다.
- 도 5e는 성능 지수 GIP + Br + 0.5HK를 종좌표 상에 도시한다.
도 6은 테스트 C1-1의 경우 점선으로 그리고 C3-1의 경우 실선으로 감자 곡선을 예를 도시한다.
본 발명의 영역, 특히 계수 x 및 α의 범위로 규정되는 영역은 본 출원인이 수행한 다수의 연구 및 테스트에 따라 결정되었으며, 그 일부는 실시예로서 제공된다.
일반적으로, 계수 α는 놀랄만한 방식을 관찰된 바와 같이 원소 T 함량에서의 상당한 감소와 전체 성능 GIP에서의 증가를 동시에 획득하기 위하여 0.90 미만으로 취해진다.
한편, 본 출원인은 전체 성능 GIP에서의 하락 때문에 α = 0.5에 적합한 하한치를 관찰하였다.
이와 유사하게, 계수 x에 관하여, 본 발명에 따르면 0.15 내지 0.42의 범위 에서 변경할 수 있다. 원소 T의 매우 높은 함량 때문에 특히 x = 0.2를 초과하는 것은 바람직하지 않다는 것이 본 출원인에게 관찰되었다. 따라서, 비록 양호한 전체 성능이 높은 x에 의해 획득되더라도, x의 낮은 값에 대해서, 결과적으로 페라이트에서 원소 T의 낮은 함량에 의하여 동일하거나 보다 양호한 성능이 획득되는 한, 그것이 반드시 바람직한 것은 아니기 때문이다. 후술된 바와 같이, x = 0.32의 값을 초과하지 않는 것이 바람직하다.
한편, 계수 x (따라서 y)의 가능한 감소에 대한 하한치가 존재하며, x가 0.15 미만이 되자마자 본 출원인은 자기 특성에서 매우 큰 감소를 관찰하였다 - 이러한 감소는 개선된 각형비 또는 비용 감소를 상쇄시키지 못한다.
본 발명에 따르면, 화학식 M1-xRxFe12-yTyO19를 갖는 자석은 다음의 조건, 즉 0.15 < x < 0.32를 충족시킨다.
본 발명의 서브 도메인이 도 3 및 4a에 도시되어 있다.
또 다른 보다 바람직한 서브 도메인은 다음의 조건, 즉 0.17 ≤ x ≤ 0.22에 대응한다.
이러한 도메인은 도 4b에 도시되어 있다.
상기 테스트는 0.15보다 크고 통상 0.17보다 큰 x로 수행된 테스트에서 최상의 결과가 획득됨을 보여 주었다.
또한, x = 0.4인 상태에서 우수한 결과가 획득되었다면, 이러한 결과는 x = 0.3으로 획득되는 것보다 우수하지 않다. 게다가, x = 0.4인 자석이 x = 0.3 (동일한 계수 α의 경우) 인 자석보다 상당히 고가인 것을 고려하면, x가 0.32를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
이와 유사하게, x = 0.3 및 x = 0.2인 경우의 테스트 동안에 물성의 차이점이 거의 관찰되지 않았기 때문에, 특히 경제적인 페라이트 자석을 얻을 수 있도록 x가 0.22 미만인 자석을 갖는 것이 바람직한 것으로 발견되었다.
다른 서브 도메인은 도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이 α = y/x인 계수로 제한된다.
상기 테스트는 0.60 < α = y/x < 0.90, 바람직하게는 0.65 < α = y/x < 0.90의 관계식이 성립하는 자석의 장점을 보여 주었는바, 후자의 도메인이 예를 들면 도 4a에 도시되어 있다.
해당 서브 도메인은 또한 0.60 < α = y/x < 0.80의 관계식으로 규정된 것으로, 바람직하게는 0.65 < α = y/x < 0.80의 관계식으로 규정된 것으로, 후자가 도 4b에 도시되어 있다.
매우 작은 La의 함량과 고성능을 조화시키는 테스트 C3의 특징적인 장점을 고려하면, α = y/x가 0.67 내지 0.77의 범위에 속하는 협소한 도메인이 특히 바람직하다. 기술적으로 그리고 경제적으로 가장 유리한 도메인은 0.17 ≤ x ≤ 0.22 및 0.67 ≤ α ≤ 0.77로 규정된 것이다.
본 발명에 의하면, 전체 성능을 매우 높은 레벨로 유지하면서 계수 y가 0.16 미만, 심지어 0.15 미만이고 T 원소의 함량이 낮은 페라이트를 갖는 것이 가능하다.
게다가, 주목할 만한 중요한 점은 본 발명의 페라이트는 특히 1220℃이하, 통상 1200℃ 미만인, 비교적 낮은 소결 온도라고 하는 소성 조건하에서 얻을 수 있으므로, 경제적 관점에서 유리하다.
본 발명의 모든 페라이트 테스트는 M = Sr, R = La 및 T = Co 관계식으로 수행되었다. 그러나, 본 발명은 상기 특정 페라이트에 제한받지 않는다.
예를 들면, 원소 M은 Sr 및 Ba의 혼합물일 수 있으며, Sr의 원자 백분율은 10% 내지 90% 사이이고, Ba의 원자 백분율은 90% 내지 10% 사이이며, R = La 및 T = Co이다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, T로 지시된 원소의 원자 농도는 조건 [Co]/([Co]+[Zn]+[Mn]+[Ni]) > 30%, 바람직하게는 > 50%, 보다 바람직하게는 ≥ 70%를 충족시킨다. 본 실시예에서, 또한 M = Sr 및 R = La를 선택하는 것이 가능하다.
본 발명의 또 다른 목적은 다음을 필요로 하는 응용에서 본 발명에 따른 페라이트 자석을 사용하는 것이다.
- 590 mT 보다 큰 자기 성능 지수 IP와, 통상 적어도 95%의 비율 hK = Hk/HcJ (%)인 감자 곡선의 안정된 각형비를 갖는 자석, 또는
- 적어도 580, 바람직하게는 적어도 585의 전체 성능 지수 GIP를 갖는 자석.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 자석을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로,
a) 0.15 < x < 0.42 및 0.50 < α = y/x < 0.90인 조건으로 화학식 M1-xRxFe12-yTyO19의 화학량론에 대응하는, 원소 M, R, T 및 Fe의 선구체 혼합물을 형성하고,
b) 상기 혼합물을, 클링커를 얻기 위하여 통상의 온도 및 시간, 통상 1250℃의 영역에서 2 시간 동안의 조건 하에서 하소하며,
c) 상기 클링커를 1 μm 미만의 평균 입경을 갖는 미세한 입자를 얻기 위하여 첨가제를 선택적으로 투입하여 분쇄하고,
d) 상기 입자를 통상 1T의 배향 자기장에 걸쳐 1150 내지 1250℃ 범위의 온도에서 소결되며, 상기 온도는 다음의 조건을 갖는 자석을 얻는 것이 가능하도록 선택된다.
- 적어도 580, 바람직하게는 적어도 585의 최대 전체 성능 지수 GIP를 갖거나,
- 적어도 590 mT의 성능 지수 IP = Br + 0.5HcJ와, 통상 적어도 95%의 감자 곡선의 각형비 hK = Hk/HcJ (%) (여기서, Hk는 B = 0.9 Br인 경우 장 H에 대응한다)를 갖는다.
또한, 본 출원인을 대신하여 프랑스 특허 제99 10295호 및 제99 15093호에 기술된 제조 공정에 의하여 제공된 기술을 본 발명에 적용할 수 있다.
하기의 실시예는 예시적인 것으로 본 발명을 제한하고 하는 것이 아니다.
실시예
연구실 테스트의 경우, 전술한 공정이 이용되었다.
단계 a:
조성물 Sr1-xLaxFe12-yCoyO19의 페라이트 자석에 대응하는 화학량론 습식 혼합물을 준비하였으며, x 및 y의 값은 다음과 같다.
Figure 112004015784520-pct00001
원료로서, 다음 분말이 사용되었다.
- 원소 Sr의 경우: SrCO3
- 원소 La의 경우: 1.07 m2/g의 비표면적(BET법)과 0.93 μm의 평균입경을 갖는 분말 형태의 La2O3로서, 상기 입경은 Fisher법으로 측정됨
- 원소 Fe의 경우: 3.65 m2/g의 비표면적과 0.96 μm의 평균입경을 갖는 분 말 형태의 Fe2O3
- 원소 Co의 경우: 0.96 m2/g의 비표면적과 2.1 μm의 평균입경을 갖는 분말 형태의 Co3O4.
분말은 수용액 상으로 믹서 내부에서 혼합되었으며, 그 혼합물은 여과 및 건조되었다. 얻어진 분말은 결합제(수분 함유: 14wt%)로서 물을 사용하여 2.5 kg/dm3의 펠리트(pellet; 작은 알갱이 형태) 가공되으며, 상기 펠리트는 하소 처리전에 건조되었다.
단계 b: 분말 혼합물은 1250℃에서 2시간 동안 하소 처리되었다.
다음의 물성을 갖는 클링커가 얻어졌다.
Figure 112004015784520-pct00002
*하소 처리된 밀도에 관한 잔류 유도- 반응율에 비례한다.
단계 c: 습식 매체에서, 얻어진 클링커는 다음의 첨가제와 함께 분쇄된다.
- 0.52wt% SiO2 (20% 농도의 수용액 형태)
- 0.86wt% CaCO3
- 0.95wt% SrCO3
얻어진 페이스트의 입경: 최종 자기 특성의 측정치를 비교할 수 있도록 입자는 0.58 μm 내지 0.62 μm의 평균 입경과 10.3 내지 11.2 m2/g의 BET 비표면적을 갖는다.
단계 d:
분쇄 이후에, 입자는 통상 1T의 배향 자기장에 걸쳐, 1180℃, 1205℃, 1220℃ 또는 1240℃의 온도에서 소결된다.
소결 온도 T℃ 및 25분의 소결 시간에 따른 결과는 다음과 같다.
Figure 112004015784520-pct00003
Figure 112004015784520-pct00004
결론: 원소 T의 함량을 감소시킨 테스트를 비교하면, 다른 모든 것은 동일한바, 특히 x 및 소결 온도의 경우 동일하며(예를 들면, 쌍 C1-1 및 C3-1, C1-2 및 C3-2, C1-3 및 C3-3), 본 발명에 따르면,
- 코발트를 철로 30% 대체할 수 있으며 또 비교적 낮은 자석 소결 온도를 사용할 수 있기 때문에, 저렴한 페라이트를 획득하는 동시에,
- 전체적으로 성능이 향상된 페라이트를 얻을 수 있게 되는 것이 분명하다.
특히, GIP > 590인 상태에서 테스트 C2-2, C3-3 및 D2-2에서 획득된 매우 높은 성능 레벨에 주목하면, 가장 경제적인 페라이트는 테스트 C3-3에 대응하는 것이었다.

Claims (24)

  1. 화학식이 M1-xRxFe12-yTyO19인 마그네토플럼바이트(magnetoplumbite) 상을 함유하는 페라이트형 자석에 있어서,
    원소 T의 낮은 비율과 동시에 적어도 580인 전체 성능 지수 (Global Index of Performance) GIP = Br + 0.5H (여기서, Br은 mT로 표현되는 잔류 유도이고, Hk는 B = 0.9 Br인 경우 kA/m으로 표현되는 장 H에 대응한다)를 갖고,
    - M은 Sr, Ba, Ca 및 Pb로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내며,
    - R은 희토류 및 Bi 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내고,
    - T는 Co, Mn, Ni 및 Zn 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내며,
    - 0.17 ≤ x ≤ 0.22
    - 0.65 < α= y/x < 0.80
    인 페라이트형 자석.
  2. 제1항에 있어서, α = y/x는 0.67 내지 0.77 범위에 속하는 것인 페라이트형 자석.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, T로 지시된 원소의 원자 농도는 조건 [Co]/([Co]+[Zn]+[Mn]+[Ni]) > 30%를 충족시키는 것인 페라이트형 자석.
  4. 제3항에 있어서, T로 지시된 원소의 원자 농도는 조건 [Co]/([Co]+[Zn]+[Mn]+[Ni]) > 50%를 충족시키는 것인 페라이트형 자석.
  5. 제4항에 있어서, T로 지시된 원소의 원자 농도는 조건 [Co]/([Co]+[Zn]+[Mn]+[Ni]) ≥70%를 충족시키는 것인 페라이트형 자석.
  6. 제3항에 있어서, M = Sr 및 R = La인 것인 페라이트형 자석.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, M은 Sr 및 Ba의 혼합물과 동일하며, Sr의 원자 백분율은 10% 내지 90% 사이이고 Ba의 원자 백분율은 90% 내지 10% 사이이며, R = La 및 T = Co인 페라이트형 자석.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, M = Sr 및 R = La인 것인 페라이트형 자석.
  9. 제8항에 있어서, T = Co인 것인 페라이트형 자석.
  10. 삭제
  11. - M은 Sr, Ba, Ca 및 Pb로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내며,
    - R은 희토류 및 Bi 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내고,
    - T는 Co, Mn, Ni 및 Zn 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 나타내는, 화학식 M1-xRxFe12-yTyO19 인 마그네토플럼바이트(magnetoplumbite) 상을 함유하는 페라이트형 자석을 제조하는 방법에 있어서,
    a) 0.17 ≤ x ≤ 0.22 및 0.65 < α = y/x < 0.80이라는 조건으로 화학식 M1-xRxFe12-yTyO19의 화학량론에 대응하는, 원소 M, R, T 및 Fe의 선구체 혼합물을 형성하고,
    b) 상기 혼합물을 통상의 온도 및 시간, 통상 1250℃의 영역에서 2 시간 동안의 조건 하에서 하소하여, 클링커를 얻고,
    c) 클링커를 첨가제를 선택적으로 투입하여 분쇄하여, 입자의 평균 사이즈가 1 μm 미만인 미세한 입자를 얻고,
    d) 상기 입자를 통상 1T의 배향 자기장의 영향을 받으며 1150 내지 1250℃ 범위의 온도에서 소결시키며,
    상기 페라이트형 자석은,
    - 적어도 580의 최대 전체 성능 지수 GIP를 갖거나,
    - 적어도 590 mT의 성능 지수 IP = Br + 0.5HcJ와, 통상 적어도 95%의 감자 곡선의 각형비 hK = Hk/HcJ (%) (여기서, Hk는 B = 0.9 Br인 경우 장 H에 대응한다)
    를 갖는 것인 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 혼합물은 0.67 < α = y/x < 0.77 조건을 충족시키는 것인 제조 방법.
  13. 제11 또는 제12항에 있어서, 상기 단계 d)에서 소결 온도는 1220℃ 이하인 것인 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 단계 d)에서 소결 온도는 1200℃ 미만인 것인 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 전체 성능 지수 (Global Index of Performance) GIP = Br + 0.5Hk는 적어도 585인 것인 페라이트형 자석.
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