KR102314281B1 - 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료 및 그 제조방법 - Google Patents

이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료 및 그 제조방법에 있어서, 상기 재료의 화학식은 원자백분율에 의해 (YxRE1 -x)aFebalMbNc로 표시하고, 그 중 0.05≤x≤0.4， 7≤a≤13，0≤b≤3，5≤c≤20，이고 여분은 Fe이며, 즉 bal=100-a-b-c이고; RE는 희토류 원소Sm 또는 희토류 원소Sm과Zr、Nd와Pr중 임의의 한가지 또는 여러가지 원소의 조합이고, M은 Co및/또는 Nb이며, N은 질소원소이다. 상기 제조방법은 희토류 Y원소로 사마륨 철 질소재료의 Sm원소를 대체하고 Sm원소와 Y원소의 비율을 조정하는것을 통해 합금액의 점도를 낮추고 재료의 비결정 형성능력을 증가하고 생산원가를 절감하며 결정립 사이즈 분포의 불균일함이 자기성능 악화에 대한 영향을 효과적으로 피하여 자기성능의 향상에 유리하고 보자력이 높은편이고 잔자성이 낮은편인 폐단을 개선하여 획득하는 자기분말의 자기성능이 전기기계제조가 자성체의 성능에 대한 요구에 더 적합하며 전기기계 응용의 자성체성능 부족을 보충하였다.

Description

이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료 및 그 제조방법 {YTTRIUM-ADDED RARE-EARTH PERMANENT MAGNETIC MATERIAL AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 희토류 영구 자석재료 분야에 관한것으로서 더 구체적으로 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료 및 그 제조방법에 관한것이다.
네오디뮴 철 붕소 희토류 영구 자석재료가 발견된 이래 그 우월한 종합자기성능을 통해 전자제품、의료기기、자동차공업、에너지교통 등 많은 영역에서 널리 사용되고 있고 따라서 네오디뮴 철 붕소의 생산량과 소비량도 매년 증가되고 있고 원료로 쓰이는 금속 네오디뮴과 상용 첨가제 금속 디스프로슘의 소비속도도 점점 빨라지고 있어서 재료의 원가가 매년 상승하고 있다. 다른 한편으로는 영구자석 전동기가 전기자동차、스마트 가전제품영역에서의 한층 더 나아간 보급응용에 따라 전동기시장이 영구 자석전동기에 대한 수요도 날로 커지고 있어서 NdFeB를 대체할 자석재료를 찾는것이 시급하다 .
현재 주요하게 제3원소인 Ti、Nb、Al、Si의 첨가를 통해 Fe를 대체하여 TbCu7타입의 준 안전상을 안정시키고 롤러 속도를 낮추고 있다. 하지만 일정양의 상기 원소의 첨가는 모두 합금의 포화자화강도를 낮추고; 작은 원자반경을 구비한 희토류Y원소로 희토류를 치환하면 준 안전상을 안정시키는 작용을 일으키고 자기화 강도도 거의 변하지 않는다.
본 발명의 목적은 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료 및 그 제조방법을 제공하고 동시에 Y의 혼합은 TbCu7구조의 준 안전상을 안정시킬수 있고 포화자화강도를 낮추지 않는것을 유지하는 조건하에서 우월한 자기 성능을 획득하는것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 기술적 해결방안을 사용한다.
발명의 첫번째로는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료를 제공하고 상기 재료의 화학식은 원자백분율에 의해 (YxRE1-x)aFebalMbNc로 표시하고;
그 중에서 0.05≤x≤0.4，7≤a≤13，0≤b≤3，5≤c≤20이고, 여분은 Fe，즉 bal=100-a-b-c이다.
Re는 희토류원소Sm 또는 희토류원소Sm과Zr、Nd와 Pr중 임의의 한가지 또는 여러가지 원소의 조합이고 M은 Co및/또는 Nb이며 N은 질소원소이다.
또한, 상기 재료는 TbCu7상、Th2Zn17상과 소프트 자성상인α-Fe상을 포함하고;
바람직하게는 상기재료중 TbCu7상의 함량은 3상총체적함량의 70vol%이고, 바람직하게는 90vol%이며, 더 바람직하게는 95vol%이상이고;
및/또는, 상기 Th2Zn17 상의 함량은 3상총체적함량의 0-30vol%이고, 0은 포함하지 않으며, 바람직하게는 1-10vol%이고;
및/또는 상기 희토류 영구 자석재료중 소프트 자성상 α-Fe상의 함량은 3상총체적함량의 1vol%이하이다.
또한, M의 원자백분율은 3%이내이고; 바람직하게는 M의 원자백분율은 1.5%이내이다.
또한, RE중 Sm원소의 원자백분율은 95%이상을 차지한다.
또한, Y원소가 TbCu7상 및 /또는 Th2Zn17상에 진입하는 비율은 100%이다.
또한, 상기 희토류 영구 자석재료의 평균두께는 20-40μm이고, 평균 결정립 사이즈가 20-100nm인 나노결정립 및 비결정립 재료로 조성되였으며, 결정립 사이즈의 바람직한 표준편차는 2-5이다.
또한, 상기 희토류 영구 자석재료의 XRD피크는 전체적으로 오른쪽으로 1%-5% 벗어난다.
또한, 상기 재료는 나노결정립이 영구 자석재료에 접착하는 제조방법을 사용하여 이트륨 원소를 사마륨 철 질소자석에 도입하여 획득한다.
본 발명의 다른 한편으로는 전술했던 상기 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료의 제조방법을 제공하며, 다음과 같은 단계를 포함한다.
(1) Sm、Y및 Fe를 포함한것을 주용성분으로 하고, 또한 Co 및/또는 Nb원소를 첨가한 합금을 제련하여 잉곳을 획득하고 ;
(2) 잉곳을 고온융해후 회전하는 롤러에 주조하여, 회전 급속 담금질을 통해 급속 담금질 스트립을 제조하여 획득하며;
(3) 단계 (2)에서 획득한 급속 담금질 스트립을 결정화처리후 냉각을 진행하고 분쇄하여 합금분말을 획득하고;
(4) 단계(3)에서 획득한 합금분말을 관식용광로에서 질화처리를 진행하여 상기 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료를 획득한다.
또한, 단계 (1)에서의 제련은 진공반응제련이고;
바람직하게는, 상기 단계 (2)에서의 고온 용해 온도는 급속 담금질 스트립을 제조하는 원료의 용점 이상인 200-400℃이며;
바람직하게는, 고온 용해 보온시간은 60-180s이고;
바람직하게는 상기 단계 (2)에서의 주조는 고진공 단일 롤러 회전 담금질을 사용하여 진행하며; 더 바람직하게는, 회전 롤러속도는 20-40 m/s이고; 더 바람직하게는, 회전 담금질의 냉각속도는 1*105-5*106℃/s이다.
또한, 상기 단계 (3)에서의 결정화처리온도는 650-800℃이고 결정화 처리시간은 40-70min이며;
바람직하게는 결정화처리는 유동하는Ar분위기하에서 진행되고;
바람직하게는 담금질은 수냉 담금질을 사용하고;
바람직하게는 담금질과정은 유동하는 Ar분위기하에서 진행하며;
바람직하게는 담금질시간은 50-70min이고;
바람직하게는 합금분말의 평균입도는 70-110μm이다.
본 발명의 상기 기술방안은 다음과 같은 유익한 기술효과를 구비하고 있다.
1. 본 발명에서 제공하는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료 및 그 제조방법은 획득하는 자성분말의 평균 결정립의 사이즈는 20-100nm이고, 표준편차는 2-5이며, 결정립사이즈의 분포는 이원SmFe에 비해 더 집중적이고 결정립사이즈의 분포의 불균형으로 인해 자기성능악화에 끼치는 영향을 효과적으로 모면함으로써 자기성능의 향상에 유익하다.
2. 희토류Y원소를 이용하여 사마륨 철 질소 재료의 Sm원소를 대체하고 Sm원소와 Y원소의 비율조정을 통해 합금액의 점도를 낮출수 있고, 재료의 비결정 형성능력을 증가하며 생산원가를 절감한다.
3. 본 발명은 Y원소가 4f전자를 함유하지 않고 이방성필드에 대한 공헌이 더 작은 특징을 이용하여 Y원소의 혼합양조정을 통해 효과적으로 SmFeN재료의 자기성능을 조정할수 있고 보자력이 좀 높고 잔자성이 좀 낮은 폐단을 개선하였으며, 획득하는 자기분말의 자기성능이 전기기계제조가 자성체의 성능에 대한 요구에 더 적합하며 전기기계 응용의 자성체성능 부족을 보충하였다.
도 1은 합금성분이 (Sm0 . 7Y0 . 3)8.5Fe79N12 .5(at%)인 영구 자석재료의 TEM형상 및 결정립사이즈의 통계도이다.
도 2는 롤러 속도가 30m/s일때의 ( Sm0 . 7Y0 . 3)8.5Fe79N12 .5와 Sm8 . 5Fe79N12 . 5 의 XRD대비도이다.
본 발명의 목적、기술방안과 우점을 더 명확하게 하기 위하여 아래에 구체적인 실시방식 및 참고도면을 결합하여 본 발명에 대해 더 상세한 설명을 진행한다. 응당 이해해야 하는것은 이러한 서술은 다만 예시성이며 본 발명의 범위를 제한하려는것은 아니다. 이 밖에 이하 설명중에서는 공지된 구조와 기술의 서술은 생략하여 본 발명의 개념에 대한 불필요한 혼동을 모면한다.
본 발명의 첫번째로는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료를 제공하고, 상기 재료의 화학식은 원자백분율에 의해 (YxRE1 -x)aFebalMbNc로 표시하고, 그 중, 0.05≤x≤0.4，7≤a≤13，0≤b≤3，5≤c≤20, 여분은 Fe이고, 즉 bal=100-a-b-c; RE는 희토류 원소 Sm 또는 희토류 원소Sm과Zr、Nd및Pr중 임의의 한가지 및 그 이상의 조합이고, M은 Co및/또는Nb, N은 질소원소이다.
본 발명에서 제공하는 희토류 영구 자석재료는 포화자화강도를 낮추지 않고 유지하는 조건하에서 효과적으로 TbCu7준 안전상SmFe의 구조안정성을 개선하였고, 20-40m/s의 롤러 속도하에서 획득한 TbCu7상이 점하는 체적백분율은 3상 （TbCu7상、Th2Zn17상및소프트 자성상α-Fe상） 총체적 함량의 70vol%이상을 차지하고, 바람직하게는, 95vol%보다 크면, 생산원가를 대폭 절감할수 있다. RE중 희토류 원소Sm의 함량이 SmFe합금스트립상구조를 급속 담금질하는데 대한 영향이 좀 크고, Sm함량이 좀 낮을 경우 소프트 자성상을 쉽게 형성하고, Sm함량이 좀 높을 경우 부 사마륨 (samarium-enriched) 상을 쉽게 형성하여, 모두 메인 상 TbCu7 구조가 95vol% 이상을 점하는 급속 담금질 합금의 제조에 불리하고, Zr、Nd、Pr은 Sm원소를 대체할수 있고, 따라서 본 발명은 바람직하게는 RE가 희토류 총원자비율의 70%이상을 차지하고, RE중 Sm원자 백분율함량은 95%이상이다.
바람직한것으로서, 상기 재료는 TbCu7상、Th2Zn17상 및 소프트 자성상α-Fe상을 포함한다.
바람직한것으로서, 상기 재료중 TbCu7상의 함량은 3상 총체적 함량의 70vol%이상이고, 바람직하게는 90vol%이상이고, 더 바람직하게는 95vol%이상이며;
바람직한것으로서, 상기Th2Zn17상의 함량은 3상 총체적함량의 0-30vol%이고, 0을 포함하지 않으며, 바람직하게는 1-10vol%이고;
바람직하게는, 상기 희토류 영구 자석재료중 소프트 자성상α-Fe상의 함량은 3상 총체적함량의 1vol%이하이다.
바람직한것으로서 M의 원자백분율은 3%이내이고; 바람직하게는, M의 원자 백분율은 1.5%이내이다.
바람직한것으로서 RE중Sm원소의 원자 백분율은 RE총함량의 95%이상을 차지한다.
바람직한것으로서, Y원소TbCu7상 및/또는 Th2Zn17상에 진입하는 비율은 100%이다. 이 체계에는 TbCu7상、Th2Zn17상 및α-Fe상만 함유하고 있고, Y원소 및 기타상은 포함하지 않기에 Y원소는 100% TbCu7상 및/또는 Th2Zn17상에 들어가야만 한다.
바람직한것으로서 상기 희토류 영구 자석재료의 평균두께는 20-40μm이고, 평균 결정립 사이즈가 20-100nm인 나노결정 및 비결정으로 구성되고, 결정립 사이즈의 바람직한 표준편차는 2-5이다. 상기 표준편차는 수치가 평균 값으로부터 벗어나는 정도를 판단하는데 사용된다.
급속 담금질 합금의 두께와 제조방법이 관련되기때문에, TbCu7형구조는 빠른 냉각속도가 필요하지만, 너무 빠른 냉각속도는 스트립의 형성에 불리하기에, 제조하는 사마륨 철 합금의 두께는 적합해야 하고; 자기분말의 결정립사이즈는 자기성능에 직접적인 영향을 주며, 결정립이 미세하고 균일한 자기분말은 보자력이 비교적 높고, 자기분말의 열안정성도 높으며, 일반 결정립 사이즈를 20-100nm에 유지하면 자기분말로 하여금 비교적 우수한 자기성능을 획득하게 한다. 자기분말이 비교적 높은 보자력 수준에 도달하고, 열안정성을 개선하기 위하여 자기분말의 결정립 사이즈는 바람직하게는 10-60nm이고, 결정립 사이즈의 표준편차는 바람직하게는 2-5이다.
바람직한것으로서 상기 희토류 영구자석재료의 영구 자기분말의 XRD피크(X선 회절피크)는 전체적으로 오른쪽으로 1%-5% 벗어난다.
바람직한것으로서 상기 재료는 나노결정이 영구자석재료에 접착하는 제조방법을 사용하여 이트륨원소를 사마륨-철- 질화자석에 도입하여 획득한다.
본 발명에서 획득한 자기분말의 평균 결정립 사이즈는 20-100nm이고, 표준편차는 2-5이며, 결정립사이즈의 분포는 이원SmFe에 비해 더 집중적이고 결정립 사이즈의 분포의 불균형으로 인해 자기성능 악화에 끼치는 영향을 효과적으로 모면함으로써 자기성능의 향상에 유익하다.
본 발명은 희토류Y원소의 첨가를 통해 재료의 성분을 최적화하고, 재료의 점도를 낮추며, 이원SmFe합금의 점도가 높고, 비결정 형성능력이 낮은 문제를 해결한다. 동시에 비교적 작은 원자반경을 구비한 Y원소로 Sm원자위치를 대체하여, 희토류원소의 평균 원자반경을 낮추어 TbCu7구조를 안정시키고, 이로써 롤러 속도가 낮은 조건하에서도 TbCu7상이 70vol%보다 큰 합금을 획득할수 있다.
본 발명은 희토류Y원소로 Sm원소를 대체하는것을 통해, 전이금속이 Fe원자위치를 대체 첨가하면 포화자화강도를 낮추는 전통적인 현상을 극복하고, 동시에 Y원소와 Fe원소사이의 반 강자성 결합작용은 포화자화강도를 더 증가하여서, 잔자성을 더 증가하고, 자기성능을 크게 개선한다.
바람직하게는 Y함량은 0-20at%이고, 0은 포함하지 않으며, 자성체의 잔자성에 비교적 좋은 향상을 가져다준다.
본 발명은 Y원소의 첨가를 통해 자기소거곡선의 직각도를 개선하며, 자성체의 성능이 전기기계제조가 원재료에 대한 요구에 더 적합하게 한다. 이원SmFe는 질화후 보자력이 좀 높고, 잔자성이 낮은 문제가 존재하며, 즉 직각도가 부족한 문제는 최종 자기에너지적에 영향을 준다. 희토류Y원소는 4f전자를 포함하지 않기에 이방성필드에 대한 공헌이 작고 따라서 희토류Y원소의 첨가는 이원SmFe가 질화후 존재하는 보자력이 좀 높고 잔자성이 낮아서 일으키는 직각도가 부족한 문제를 보완할수 있으며, 이로써 자성체의 전체 자기성능이 전기기계생산이 자성체성능에 대한 요구에 더 적합하게 한다.
본 발명은 다른 한편 전술한바와 같이 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료의 제조방법을 제공하며 다음과 같은 단계를 포한한다.
(1) Sm、Y및 Fe를 주요성분으로 하고, Co 및/또는Nb원소를 포함한 합금을 잉곳으로 제련하고, 고온용해후 회전하는 롤러에 주조하여 회전 급속 담금질을 통해 급속 담금질 스트립을 제조하고;
(2) 잉곳을 고온용해후 회전하는 롤러에 주조하여 회전 급속 담금질을 통해 급속 담금질 스트립을 제조하고;
(3) 단계 (2)에서 획득한 급속 담금질 스트립을 결정화처리후 냉각을 진행하고 합금분말로 분쇄하며;
(4) 단계 (3)에서 획득한 합금분말을 관식용광로에서 질화처리를 진행하여 상기 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료를 획득한다.
상기 배합한 원료가 필요한 희토류는 단일 희토류 금속을 사용한다.
바람직한것으로서 ,단계 (1)에서의 제련은 진공반응제련이다.
바람직하게는, 고온 용해온도는 급속 담금질 스트립을 제조하는 원료의 용융점이상인 200-400℃ 이고 , 예를 들면 205℃、 225℃、240℃、 260℃、 280℃、 300℃、 330℃、350℃、370℃、390℃등이다.
바람직하게는 고온용해의 보온시간은 60-180s이고, 예를 들면 70s、90s、110s、120s、140s、150s、170s등이다.
바람직하게는 주조방식은 고진공 단일 롤러 회전 담금질방법을 사용하여 진행한다.
바람직하게는 회전 담금질 롤러 속도는 20-40m/s이고, 예를 들면 22m/s、 25m/s 、27m/s、29m/s、30m/s、32m/s、35m/s、38m/s등이다.
바람직하게는, 회전 급속 담금질의 냉각속도는1*105-5*106℃/s이고, 예를 들면 2*105、4*105、6*105、8*105℃/s등이고, 과냉각정도가 클수록 합금의 응고 생장속도가 더 크다.
회전 담금질 롤러 속도가 다르면, 합금액의 냉각속도도 다르고, 체계중의 조직구조、열역학 및 동역학도 다른 변화가 발생하게 된다. 롤러 속도가 너무 낮으면 2:17형 SmFe상과 TbCu7형SmFe9상이 동시에 출현하게 되고, 롤러속도가 낮을수록 2:17형SmFe상이 차지하는 비율이 더 높고, 동시에 α-Fe상이 석출되고 ; 롤러 속도가 너무 높으면 롤러 회전속도가 높아짐에 따라, 획득하는 급속 담금질 스트립은 점차 비결정형태로 변하고, 비결정 스트립 재료 원자공간 배열상황도 현저하게 변화하며, Hc와Bs의 하강추세를 나타내게 되는것을 조성한다. 본 실험은 바람직한 롤러 속도를 선택하고, 합금용융체에 대한 급속 담금질(냉각속도는 1*105-5*106℃/s)또는 냉각을 억제하는 과정중의 비균질 핵화 현상을 통해, 합금이 과냉각하에서의 고성장속도( ≥1-100cm/s)의 응고가 발생하게 하고, 이로써 비결정、준결정과 나노합금재료를 제조하고, 급속응고를 통해 비결정 및 나노결정 준안전상 급속 담금질 스트립을 획득한다.
한개의 실시예 중에서 고온용해는 급속 담금질 스트립 원료의 용융점인 200-400℃에서 상기 원료에 대해 용융을 진행하고 ,상기 회전 담금질 롤러속도는 20-40m/s이며, 회전 급속 담금질 단계중에서 냉각속도는 1*105-5*106℃/s이다.
바람직한것으로서, 단계 (3)에서 결정화 처리온도는 650-800℃이고, 예를 들면 650℃、 710℃、 730℃、 750℃、 770℃、 790℃、 800℃등이고, 결정화 처리시간은 40-70min이며, 예를 들면 45min、 50min、 55min、 60min、 65min등이다.
급속 담금질 스트립은 무질서 재료로서, 대량의 비결정형태의 조직이 존재하고, 대량의 어긋나기、빈자리 등 결함을 구비하기에, 재료의 자기성능을 향상하기 위해서는 급속 담금질 샘플에 대해 효과적인 결정화처리를 진행할 필요가 있다.
본 발명은 사이즈가 균일한 나노결정 재료를 획득하기 위하여, 합금이 무질서한 비결정형태에서 짧은 시간을 통한 대량의 핵생성이 필요하다. 열역학 실험이 표명하는것은, 핵생성을 목적으로 하는 실험의 결정화 시간은 일반적으로 40-70min이고 결정화 처리온도는 650-800℃에서 대량의 핵생성에 유리하다.
바람직하게는 급속 담금질은 수냉 담금질을 사용하고 결정화 처리후의 합금을 냉수에 담근다.
바람직하게는 급속 담금질 과정은 유동하는 Ar분위기하에서 진행한다.
바람직하게는 냉각시간은 40-70min이고, 예를 들면 40min 、45min、 50min、 55min、 60min、65min、70min등이다.
급속 담금질은 결정화 공정의 관건단계이고, 이는 결정화후 샘플의 조직과 성능에 직접적인 영향을 준다.
냉각 시 냉각속도는 응당 그 임계점의 냉각속도보다 크게해야, 합금이 안정된 조직구조를 획득하는것을 보장할 수 있고; 담금질 시간은 응당 합금샘플이 충분히 수냉할수 있게 해야, 결정립의 재성장 및 표면에서 발생할수 있는 산화작용을 피할 수 있으며; 담금질 시 유동하는 Ar분위기하에서 진행하면 샘플이 고온속에서 산화될 가능성을 방지할수 있을뿐만 아니라 Ar가스의 기류을 통해 부분 열량을 가져갈수 있어서, 냉각효율을 향상시킨다.
바람직하게는 합금분말의 평균 입도는 70-110μm이고, 예를 들면 70μm、75μm、 80μm、 90μm、 95μm、 100μm、 105μm、 110μm등이다. 거친 파쇄 및 연마법을 통해 급속 담금질 스트립을 평균입도가 70-110μm인 합금분말로 파쇄한다.
질화단계전, 질화합금분말의 입도가 매우 중요하며, 합금분말이 질화과정에서의 질소에 대한 흡수상황에 직접적인 영향을 준다. 합금분말 입도가 너무 굵으면 질소원자가 결정체구조에 진입하기 어렵게 되고; 합금분말이 너무 부드러우면 큰 표면적에 의해 산화되기 아주 쉽게 변하고, 한층의 산화막이 생성되며 확산이 순리롭게 진행되는데 방해되고 질화효과가 크게 하락하게 될뿐만 아니라 좀 부드러운 분말과립은 시장이 자기분말 입도에 대한 수요를 만족시키지 못한다.
바람직한것으로서 단계 (4)에서의 질화과정중의 온도는 400-500℃이고, 예를 들면 400℃、420℃、440℃、450℃、480℃、490℃、500℃등이며;
질화시간은 15-25h이고, 예를 들면 15h、 16h、 18h、 20h、 22h、 24h、 25h등이다.
질화과정은 TbCu7형SmFe9상 자기성능이 질적인 개선이 발생하게 한다. 질화온도와 시간은 질화효과에 영향을 주는 두가지 중요한 수치이다. 질화온도를 올리면 질소원자가 결정체내에서의 확산을 촉진시키고, 질화효과를 향상시킨다. 단 질화온도가 너무 높으면 메인 상이 분해가 발생하여 자기성능이 하락하게 되고; 질화온도가 너무 낮으면 확산 동력이 부족하고 합금내부에는 질화가 안된 구역이 존재하게 되며 자기성능도 영향을 받게 된다. 질화 과정중 질화시간의 연장에 따라 질소 농도가 점차 포화하게 되기에 응당 적합한 질화시간을 선택하여 질화효율을 향상시켜야 한다.
바람직한것으로서 상기 방법은 구체적으로 다음과 같은 단계를 포함한다.
(1) 원료배합: 원자백분율이 (YxRE1 -x)aFebalMbNc인 화학식으로 무게를 재서 금소원소를 취하여 원료를 배합하고, 그 중, 0.05≤x≤0.4，7≤a≤13，0≤b≤3이고, 분은 Fe이며, bal=100-a-b-c이고, RE는 희토류 원소Sm 또는 희토류 원소Sm과 Zr、Nd와Pr중 임의의 한가지 원소 및 그 이상의 조합이며 M은Co및/또는 Nb이고;
(2) 급속 담금질 스트립 제조: 배합을 마친 원료를 잉곳으로 진공 제련하고 고진공 단일 롤러 회전 담금질 방법을 사용하여 제련후 획득한 모합금을 고온용해후 회전하는 롤러에 주조하여 회전 급속 담금질을 진행하여 급속 담금질 스트립을 획득한다.
상기 급속 담금질 스트립을 제조하는 원료의 용융점 이상인 200-400℃ 범위내에서 상기 원료에 대해 용해를 진행하고 상기 회전 담금질 롤러 속도는20-40m/s사이이며, 상기 회전 급속 담금질 단계중에서, 냉각속도는105-106 ℃/s이고, 상기 합금은 큰 과냉각하에서 고성장속도 (≥1-100cm/s)의 응고가 발생한다.
회전 담금질 롤러 속도가 다르면 합금액의 냉각속도도 다르고 체계중의 조직구조、열역학 및 동역학도 다른 변화가 발생하게 된다. 롤러 속도가 너무 낮으면 2:17형 SmFe상과 TbCu7형SmFe9상이 동시에 나타나고 롤러 속도가 낮을수록 2:17형SmFe상이 차지하는 비율이 더 높으며, 동시에α-Fe상을 추출하고; 롤러 속도가 너무 높으면 롤러 회전 속도가 올라감에 따라 획득하는 급속 담금질 스트립은 점차 비결정형태로 변화하고 비결정 스트립 재료의 원자공간 배열상황도 현저하게 변화하며, Hc와Bs가 전부 하락추세를 나타나게 되는것을 조성한다.
본 실험은 바람직한 롤러 속도를 선택하고, 합금용융체에 대한 급속 담금질 (냉각속도105-106℃/s) 또는 냉각을 억제하는 과정중의 비균질 핵화현상을 통해, 합금이 과냉각하에서 고생장속도( ≥1-100cm/s)의 응고가 발생하게 하고, 이로써 비결정、,준결정과 나노합금재료를 제조하고, 급속응고를 통해 비결정 및 나노결정 준안전상 급속 담금질 스트립을 획득한다.
(3) 결정화 처리: 상기 결정화 처리의 온도는 650-800℃이고, 상기 결정화 처리의 시간은 40-70min이며, 결정화 처리과정은 Ar분위기하에서 진행한다.
결정화는 급속 담금질 합금 자기성능에 영향주는 관건 단계중의 하나이고 급속 담금질SmFe합금은 TbCu7형SmFe9상、소수의 소프트 자성상α-Fe와 비결정을 포함하고, 조직중에는 대량의 비결정형태의 조직이 존재하고 대량의 어긋나기、빈자리등 결함을 구비하기에 재료의 자기성능을 향상시키기 위하여 급속 담금질 샘플에 대해 효과적인 결정화 처리를 진행할 필요가 있다. 결정화 처리는 한 방면으로 비결정형태의 조직을 결정체 조직으로 변화시키고 다른 한 방면으로는 미시적조직의 균일성을 개선시킨다. 결정화 온도가 너무 높으면 대량의 TbCu7구조가 Th2Zn17구조로 변하게 되는것을 초래하고 동시에α-Fe상도 생기게 되고 자기성능도 대폭 하락하게 되기 때문에 본 발명은 Y함량을 혼합하여 자기성능을 조정하는 기초상에서 결정화 공예에 대한 최적화를 통해 합금중의 Th2Zn17구조상과 α-Fe소프트 자성상의 함량을 조정하여α-Fe소프트 자성상의 함량이 1vol%보다 작게하고, TbCu7구조상은 메인 상이고 함량은 70vol%이며, Th2Zn17의 구조는 30vol%보다 작기에 열처리 온도는 바람직하게는 650℃-800℃이다.
(4) 수냉 담금질: 상기 담금질 공예는 결정화 처리후 합금을 냉수에 담그고 상기 담금질 시간은 40-70min이며 담금질 과정은 유동하는 Ar분위기하에서 진행한다.
냉각은 결정화공예의 관건 단계이고 결정화 처리후의 샘플의 조직과 성능에 직접적인 영향을 준다.
냉각시 냉각속도는 응당 그 임계점의 냉각속도보다 크게해야, 합금이 안정된 조직구조를 획득하는것을 보장할 수 있고; 담금질 시간은 응당 합금샘플이 충분히 수냉할수 있게 해야, 결정립의 재성장 및 표면에서 발생할수 있는 산화작용을 피할수 있으며; 담금질시 유동하는 Ar분위기하에서 진행하면 샘플이 고온속에서 산화될 가능성을 방지할수 있을뿐만 아니라 Ar가스의 기류을 통해 부분 열량을 가져갈 수 있어서, 냉각효율을 향상시킨다.
거친 파쇄 및 연마법을 통해 상기 급속 담금질 스트립을 평균입도가 70-110μm인 합금분말로 파쇄한다.
(5) 질화: 상기 질화과정의 온도는 400-500℃이고 질화시간은 15-25h이다.
질화과정은 TbCu7형SmFe9상 자기체 성능이 질적인 개선을 일으키게 한다. 질화온도와 시간은 질화효과에 영향을 주는 두가지 중요한 수치이다. 질화온도를 올리면 질소원자가 결정체내에서의 확산을 촉진시키고, 질화효과를 향상시킨다. 단 질화온도가 너무 높으면 메인 상이 분해가 발생하여 자기성능이 하락하게 되고; 질화온도가 너무 낮으면 확산 동력이 부족하고 합금 내부에는 질화가 안된 구역이 존재하게 되며 자기성능도 영향을 받게 된다. 질화 과정중 질화시간의 연장에 따라 질소 농도가 점차 포화하게 되기에 응당 적합한 질화시간을 선택하여 질화효율을 향상시켜야 한다.
본 발명은 희토류Y원소를 첨가하는 TbCu7형 SmFeN나노결정 접착성 자석을 제공하고 고진공 단일 롤러 회전 담금질 공예를 사용하여 합금을 용해후 고속 회전하는 롤러에 분사하여 합금용체에 대해 급속 냉각 (냉각속도105-106℃/s) 을 진행하거나 또는 냉각 과정중의 비균질 핵화현상을 억제하고 합금이 큰 과냉각하에서 고성장속도 (≥1-100cm/s) 의 응고가 발생하게 하고 이로써 준안전상의 제조에 대한 조건을 제공하였고 미세결정립 더욱이는 비결정구조를 구비한 급속 담금질 스트립을 획득하고 스트립에 대해 결정화처리와 파쇄를 진행하고 뒤이어 질화처리를 진행하여 질화분말을 획득한다.
Y원소가 준안정상 TbCu7구조에 대한 안정성때문에 좀 낮은 롤러 속도하에서 단일한 TbCu7형 메인상 구조를 획득할수 있다. 획득하는 자기분말의 평균 결정립사이즈는 20-100nm이고, 표준편차는2-5이며m 결정립사이즈의 분포상은 이원SmFe에 대해 더 집중적이여서 결정립 사이즈 분포의 불균일이 자기성능 악화에 대한 영향을 효과적으로 피했으며 자기성능 향상에 유익하다.
본 발명은 희토류Y원소를 이용하여 사마륨 철 질소재료의 Sm원소를 대체하고Sm원소와 Y원소의 비율조정을 통해 합금액의 점도를 낮출수 있고, 재료의 비결정 형성능력을 향상시키고 다른 한 방면으로 Y의 첨가는 희토류 원소의 평균 반경을 작게 하고, TbCu7구조를 안정시켰으며 이로써 낮은 롤러 속도 조건하에서도 TbCu7상이 70vol%보다 큰 합금을 획득할수 있고 생산원가를 크게 절감하였다.
본 발명은 Y원소가 4f전자를 함유하지 않고 이방성필드에 대한 공헌이 더 작은 특징을 이용하여 Y원소의 혼합양 조정을 통해 효과적으로 SmFeN재료의 자기성능을 조정할수 있고 보자력이 좀 높고 잔자성이 좀 낮은 폐단을 개선하였으며, 획득한 자기분말의 자기성능이 전기기계제조가 자성체의 성능에 대한 요구에 더 적합하며 전기기계 응용의 자성체성능 부족을 보충하였다.
본 발명을 설명하기 위하여 이하 실시예를 결합하여 본 발명이 제공하는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석 재료의 재조방법에 대해 상세히 서술하지만 응당 이해해야 할 것은 이하 실시예는 본 발명의 기술방안을 전제로 실시하고 상세한 실시방식과 구체적인 조작과정을 제공하였고 본 발명의 특징과 우점을 더 설명하기 위함이지 본 발명의 청구항에 대한 제한이 아니며 본 발명의 보호범위도 하기 실시예에 제한하지 않는다.
실시예1
본 실시예에서 제조하는 영구 자석재료는 하기와 같은 합금성분이 (Sm0.95Y0.05)8.5Fe79N12.5 (at%) 인 영구 자성체를 구비하고 구체적인 단계는 다음과 같다.
(1) 상기 합금성분을 갖고 있는 모합금, 그 중 원료Sm、Y、Fe원소는 전부 순 금속형태로 첨가를 진행하고 뒤이어 하기 단계를 사용하여 사마륨 철 질소 희토류 영구 자석재료를 제조한다.
(2) 배합을 마친 원재료를 진공 아크로에 넣어서 균일하게 용해후 전류를 차단하고 합금액이 냉각된후 모합금 잉곳을 획득한다. 제조한 잉곳을 고 진공 단일 롤러 회전 담금질 설비에 넣고 고온 용해후 회전하는 롤러에 주조하여 회전 급속 담금질을 하고 또 106 ℃/s의 냉각속도하에서 냉각시킨다. 그 중, 급랭 급속 담금질 과정은 보호 분위기하에서 진행하고 합금액을 롤러속도가 35m/s인 회전하는 롤러에 분사하여 급속 담금질 스트립을 제조한다.
(3) 상기 급속 담금질 스트립에 결정화처리 단계를 진행하고 결정화처리 온도는 750℃이고 결정화 처리는 60min동안 진행한다.
(4) 상기 결정화 처리후의 급속 담금질 스트립을 유동하는 Ar분위기 하에서60min동안 수냉 담금질을 진행하고 파쇄와 연마법을 통해 급속 담금질 스트립을 평균입도가 110μm인 합금분말로 파쇄하고;
(5) 상기 파쇄를 거친 합금분말에 대해 질화처리를 진행하고 질화처리 온도는 450℃이고, 시간은 20h이며, 질화과정이 끝난후 이트륨을 함유하는 사마륨 철 질소 접착성 자기분말을 획득한다.
테스트후 자기분말의 성능 및 기타수치는 표 1에서 표시된 바와 같다.
표 1、실시예1의 이트륨을 함유한 사마륨 철 질소 접착성 영구 자석 자기 분말의 자기성능 및 기타 수치
성분명칭（at%） Br Hcj (BH)max 결정상 평균사이즈 결정립편차 TbCu7상이
차지하는 비율
(Sm0.95Y0.05)8.5Fe79N12.5 8.002kGs 12.154kOe 13.781MGOe 61nm 4.13 86vol%
실시예2:
본 실시예에서 제조하는 영구 자석재료는 합금성분이 (Sm0.8Y0.2)8.5Fe79N12.5(at%) 인 영구 자성체를 구비하고 구체적인 단계는 다음과 같다. （1）상기 합금성분을 갖고 있는 모합금, 그 중 원료Sm、Y、Fe원소는 전부 순 금속형태로 첨가를 진행하고 뒤이어 하기 단계를 사용하여 사마륨 철 질소 희토류 영구 자석재료를 제조한다.
（2）배합을 마친 원재료를 진공 아크로에 넣어서 균일하게 용해후 전류를 차단하고 합금액이 냉각된후 모합금 잉곳을 획득한다. 제조한 잉곳을 고 진공 단일 롤러 회전 담금질 설비에 넣고 고온 용해후 회전하는 롤러에 주조하여 회전 급속 담금질을 하고 또8*105℃/s의 냉각속도하에서 냉각시킨다. 그 중, 급랭 급속 담금질 과정은 보호 분위기 속에서 진행하고 합금액을 롤러속도가 30m/s인 회전하는 롤러에 분사하여 급속 담금질 스트립을 제조한다.
（3）상기 급속 담금질 스트립에 결정화처리 단계를 진행하고 결정화처리 온도는 730℃이고 결정화 처리는 60min동안 진행한다.
（4）상기 결정화 처리후의 급속 담금질 스트립을 유동하는 Ar분위기 하에서60min동안 수냉식 급속 담금질을 진행하고 거친 파쇄와 연마법을 통해 급속 담금질 스트립을 평균 입도가 85μm인 합금분말로 파쇄하고;
（5）상기 파쇄를 거친 합금분말에 대해 질화처리를 진행하고 질화처리 온도는 450℃이고, 시간은 20h이며 질화과정이 끝난후 이트륨을 함유하는 사마륨 철 질소 접착성 자기분말을 획득한다.
테스트후 자기분말의 성능 및 기타수치는 표 2에서 표시된 바와 같다.
표 2、실시예2의 이트륨을 함유한 사마륨 철 질소 접착성 영구 자석 자기 분말의 자기성능 및 기타 수치
성분명칭（at%） Br Hcj (BH)max 결정상
평균사이즈		 결정립편차 TbCu7상이
차지하는 비율
(Sm0.8Y0.2)8.5Fe79N12.5 8.442kGs 7.807kOe 10.414MGOe 72nm 3.86 87vol%
실시예3:
본 실시예에서 제조하는 영구 자석재료는 합금성분이 (Sm0 . 6Y0 . 4)8.5Fe79N12 .5 (at%)인 영구 자성체를 구비하고 구체적인 단계는 다음과 같다.
(1) 상기 합금성분을 갖고 있는 모합금, 그 중 원료 Sm、Y、Fe원소는 전부 순 금속형태로 첨가를 진행하고 뒤이어 하기 단계를 사용하여 사마륨 철 질소 희토류 영구 자석재료를 제조한다.
(2) 배합을 마친 원재료를 진공 아크로에 넣어서 균일하게 용해후 전류를 차단하고 합금액이 냉각된후 모합금 잉곳을 획득한다. 제조한 잉곳을 고 진공 단일 롤러 회전 담금질 설비에 넣고 고온 용해후 회전하는 롤러에 주조하여 회전 급속 담금질을 하고 또4*105℃/s의 냉각속도하에서 냉각시킨다. 그 중, 급랭 급속 담금질 과정은 보호 분위기하에서 진행하고 합금액을 롤러속도가 25m/s인 회전하는 롤러에 분사하여 급속 담금질 스트립을 제조한다.
(3) 상기 급속 담금질 스트립에 결정화처리 단계를 진행하고 결정화처리 온도는 680℃이고 결정화 처리는 60min동안 진행한다.
(4) 상기 결정화 처리후의 급속 담금질 스트립을 유동하는 Ar분위기 하에서60min동안 수냉식 급속 담금질을 진행하고 거친 파쇄와 연마법을 통해 급속 담금질 스트립을 평균 입도가 75μm인 합금분말로 파쇄하고;
(5) 상기 파쇄를 거친 합금분말에 대해 질화처리를 진행하고 질화처리 온도는 450℃이고 시간은 20h이며 질화과정이 끝난후 이트륨을 함유하는 사마륨 철 질소 접착성 자기분말을 획득한다.
테스트후 자기분말의 성능 및 기타수치는 표 3과 같다.
표 3、실시예3의 이트륨을 함유한 사마륨 철 질소 본드 영구 자석 자기 분말의 자기성능 및 기타 수치
성분명칭（at%） Br Hcj (BH)max 결정상
평균사이즈		 결정립편차 TbCu7상이 차지하는 비율
(Sm0.6Y0.4)8.5Fe79N12.5 7.243kGs 7.936kOe 8.26MGOe 80nm 3.1 92vol%
실시예4-6
실시예1의 단계대로 진행하고, 조성 및 조작조건은 표 4와 같고 획득하는 결과물의 자기성능 테스트 결과는 표 5에서 표시된 바와 같다.
표 4, 실시예4-6의 영구 자석재료 구성성분 및 제조조건
성분명칭（at%） 회전 급속 담금질 속도 (℃/s) 회전 담금질 롤러 속도
(m/s)		 결정화 처리 조건
(℃, min)		 급속 담금질 시간
(min)		 합금분말 평균 입도 (nm) 질화조건
(℃, h)
실시예4 (Sm0.95Y0.05)8.5Fe79N12.5 3*105 20 770，65 65 75 450，24
실시예5 (Sm0.7Y0.3)8.5Fe79N12.5 4*106 40 730，60 55 110 400，20
실시예6 (Sm0.5Y0.5)8.5Fe79N12.5 2*106 35 700，60 60 100 445，18
표 5、실시예4-6의 이트륨을 함유하는 사마륨 철 질소 접착성 영구 자석재료의 자기성능
Br Hcj (BH)max 결정상
평균사이즈		 결정립편차 TbCu7상이 차지하는 비율
실시예4 5.61KGs 10.65KOe 6.453MGOe 79nm 4.99 83vol%
실시예5 6.54KGs 8.76KOe 8.21MGOe 61nm 2.56 90vol%
실시예6 7.149KGs 4.49KOe 5.499MGOe 70nm 2.12 100vol%
본 발명은 희토류 원소Y와 희토류 원소Sm의 비율을 조정하는것을 통해 희토류 영구 자석재료를 제조하고 이원SmFeN재료의 보자력이 좀 높고 잔자성이 좀 낮은 폐단을 개선하였고 획득한 자기분말의 자기성능이 전기기계제조가 자성체의 성능에 대한 요구에 더 적합하며 전기기계 응용의 자성체 성능 부족을 보충하였고; SmFe를 첨가한 Y의 샘플의 평균 결정립사이즈는 60~80nm이고, 표준편차는 최소 2.12이며, 초기의 이원 사마륨 철 질소 결정상의 결정립사이즈 표준편차가 10.22인것에 비해 결정립사이즈 분포가 더 집중적이고 외관상 분포가 더 균일하며; Y원소는 준안정상 TbCu7형SmFe에 대해 안정작용을 구비하고 좀 낮은 롤러 속도하에서 TbCu7상이 점하는 총 상비율이 증가하고 심지어는 단일상을 형성하며 자기성능이 현저하게 향상되고 생산원가가 대폭 하강하지만 Y함량이 0.4보다 큰 경우에는 보자력이 많이 하강하여 자기성능 악화를 일으키고 실시예 6에서 표시된 바와 같다.
비교예1
구성성분이 (Sm0.9Y0.1)8.5Fe79N12.5인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예2
구성성분이 ( Sm0.9Y0.1)8.5Fe78Nb1N12.5인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예3
구성성분이 (Sm0.9Y0.1)8.5Fe78Co1N12.5인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예4
구성성분이 (Sm0.8Y0.2)8.5Fe79N12.5인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예5
회전 급속 담금질 속도가 105℃/s인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예6
회전 급속 담금질 속도가 2*106℃/s인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예7
회전 급속 담금질 롤러 속도가30m/s인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예8
회전 급속 담금질 롤러 속도가 38m/s인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예9
결정화 처리 조건이 775℃，65min인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예10
결정화 처리 조건이650℃，70min인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예11
합금 분말 평균 입도가 80μm인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예12
합금 분말 평균 입도가 150μm인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예13
질화 처리 조건이 445℃，24h인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예14
질화 처리 조건이 400℃，20h인것을 제외하고 실시예 1과 동일하다.
비교예 1-16에서 제조하는 영구 자석재료의 자기성능 테스트 결과는 표 6에서 표시된 바와 같다.
표 6、비교예1-16의 이트륨을 함유하는 사마륨 철 질소의 등방성 영구 자석 재료의 자기성능
Br(kGs) Hcj (kOe) (BH)max (MGOe) 결정상
평균사이즈（nm）		 결정립 편차 TbCu7상이 차지하는 비율
비교예1 7.996 11.666 11.281 60 4.02 85vol%
비교예2 7.853 11.703 11.355 55 3.85 89vol%
비교예3 8.002 11.534 11.785 58 3.98 87vol%
비교예4 8.125 9.752 10.563 70 3.57 87vol%
비교예5 7.985 10.535 9.324 62 4.12 80vol%
비교예6 8.025 11.854 12.075 55 3.98 88vol%
비교예7 7.345 10.324 10.254 75 4.85 78vol%
비교예8 8.078 12.035 12.785 54 3.95 90vol%
비교예9 7.854 10.754 10.361 70 4.85 72vol%
비교예10 7.329 8.872 8.250 60 4.74 71vol%
비교예11 8.057 12.145 12.784 60 4.01 75vol%
비교예12 7.413 9.524 7.324 62 4.12 74vol%
비교예13 7.984 11.512 11.012 60 3.99 74vol%
비교예14 5.342 7.245 6.741 60 4.00 70vol%
표 6중의 비교예에서 알수 있는것은 Y함량이 높을수록 TbCu7형상구조를 안정시키는데 더 유리하고 결정립분포가 더 집중적이며; Y함량이 0.1~0.2일 경우에 보자력과 자기에너지적을 종합하면 최고의 자기성능을 구비하고 이후Y함량의 증가에 따라 성능은 하락하기 시작하고 Y함량이 0.4보다 클 경우에는 자기성능 악화가 비교적 엄중하며 ; Y원소와 Nb/Co원소의 복합첨가 및 조화작용은 희토류 영구 자기 분말의 점도를 낮추고 습윤성을 향상하며; 동시에 TbCu7상 구조를 안정시키고 결정립은 세분화가 된다. 롤러 속도가 높을수록 냉각속도가 크고 결정립의 세분화에 유리하고 또 단일한 TbCu7상구조를 형성하며 비교적 높은 자기성능을 획득하는데 유리하다.
상기 내용을 종합하면 본 발명은 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료 및 그 제조방법을 제공하고 그 재료의 화학식은 원자질량에 의해 (YxRE1 -x)aFe100 -a- bMbNc로 표시되고 ,그중 0.05≤x≤0.4， 7≤a≤13， 0≤b≤3， 5≤c≤20이고, 여분은Fe 이며, 즉 bal=100-a-b-c이고; RE는 희토류 원소Sm 또는 희토류 원소Sm과Zr、Nd와Pr중 임의의 한가지 원소 및 그 이상의 조합이고, M은 Co및/또는Nb이며 N은 질소원소이다. 상기 제조방법은 희토류 Y원소를 이용하여 사마륨 철 질소재료의 Sm원소를 대체하고 Sm원소와 Y원소의 비율을 조정하는 것을 통해 합금액의 점도를 낮추고 재료의 비결정 형성능력을 향상시키고 생산원가를 절감하며; 획득하는 자기분말의 평균 결정립사이즈는 20-100nm이고, 표준편차는 2-5이며 결정립사이즈의 분포는 이원SmFe에 비해 더 집중적이고 결정립 사이즈분포의 불균일함이 자기성능 악화에 대한 영향을 효과적으로 피했고, 자기성능 향상에 유리하며; Y원소의 혼합양을 조정하는것을 통해 SmFeN재료의 자기성능을 효과적으로 조정하며 보자력이 높은편이고 잔자성이 낮은편인 폐단을 개선하였고 획득한 자기분말의 자기성능이 전기기계제조가 자성체의 성능에 대한 요구에 더 적합하며 전기기계 응용의 자성체 성능 부족을 보충하였다.
응당 이해해야 하는것은 본 발명의 상기 구제적인 실시방식은 본 발명의 원리에 대해 예시적으로 설명 또는 해석하는것 뿐이고 본 발명에 대해 제한이 되지는 않는다. 따라서 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 조건하에서 진행하는 모든 수정、동등교체、개량등은 전부 본 발명의 보호범위에 포함해야 한다. 이 밖에 본 발명의 청구항의 목적은 청구항 범위와 경계선, 또는 이런 범위와 경계선의 동등한 형식내의 모든 변화와 수정한 예를 포함하는것이다.

Claims (11)

  1. 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료에 있어서 ,
    상기 희토류 영구 자석재료의 화학식은 원자백분율에 의해 (YxRE1-x)aFebalMbNc로 표시하고 ;
    그 중,
    0.05≤x≤0.4，7≤a≤13，0≤b≤3，5≤c≤20이고, 여분은 Fe이며, 즉bal=100-a-b-c이고;
    RE는 희토류 원소Sm, 희토류 원소Sm과Zr, Nd와Pr중 임의의 한가지 또는 여러가지 원소의 조합이고, M은 Co, Nb 중 적어도 하나이며, N은 질소원소이고,
    상기 희토류 영구 자석재료는 TbCu7상, Th2Zn17상 및 소프트 자성상α-Fe상을 포함하고;
    상기 희토류 영구 자석재료 중 TbCu7상의 함량은 3상 총체적함량의 70vol% 이상, 100 vol% 미만이고;
    상기 Th2Zn17상의 함량은 3상총체적함량의 0vol% 초과, 30vol% 이하이고;
    상기 희토류 영구 자석재료 중 소프트 자성상α-Fe상의 함량은 3상 총체적함량의 0vol% 초과, 1vol% 이하이고;
    상기 희토류 영구 자석재료에서 Y원소는 TbCu7상 및 Th2Zn17상 중 적어도 하나에만 포함되는 것을 특징으로 하는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료.
  2. 제1항에 있어서 ,
    M의 원자백분율은 3%이내인 것을 특징으로 하는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료.
  3. 제1항에 있어서 ,
    RE중 Sm원소의 원자백분율이 95%이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 희토류 영구 자석재료의 평균 두께는 20-40μm이고, 평균 결정립 사이즈가 20-100nm인 나노결정 및 비결정재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 희토류 영구 자석 재료의 XRD피크가 전체적으로 오른쪽으로 1%-5% 벗어나는 것을 특징으로 하는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료.
  7. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 하나의 항에 따른 이트륨을 첨가하는 희토류 영구자석재료의 제조방법에 있어서 ,
    이는 이하의 단계를 포함하되,
    (1) Sm、Y 및 Fe를 포함하고, 또한 Co 및 Nb원소 중 적어도 하나를 첨가한 합금을 제련하여 잉곳을 획득하고 ;
    (2) 잉곳을 고온융해후 회전하는 롤러에 주조하여, 회전 급속 담금질을 통해 금속 스트립을 제조하여 획득하며;
    (3) 단계 (2)에서 획득한 금속 스트립을 결정화 처리후 담금질을 진행하고, 분쇄하여 합금분말을 획득하고;
    (4) 단계 (3)에서 획득한 합금분말을 관식용광로에서 질화처리를 진행하여 상기 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료를 획득하고;
    상기 단계 (1)에서의 제련은 진공 반응 제련이고;
    상기 단계 (2)중 고온용해의 온도는 상기 금속 스트립을 제조하는 원료의 용융점이상인 200-400℃이고;
    상기 고온용해의 온도 유지시간은 60-180s이며;
    상기 단계 (2)중 고진공 단일 롤러 회전 담금질 방법을 사용하여 주조를 진행하고 ;
    상기 롤러의 회전 속도는 20-40m/s이고 ;
    회전 담금질의 냉각속도는 1*105-5*106℃/s인 것을 특징으로 하는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구자석재료의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (3)중 결정화처리 온도는 650-800℃이고, 결정화처리 시간은 40-70min이며；
    상기 결정화처리는 Ar분위기하에서 진행하고 ;
    상기 담금질은 수냉 담금질을 사용하고;
    상기 담금질 과정은 Ar분위기하에서 진행하고;
    상기 담금질 시간은 50-70min이고;
    상기 합금분말의 평균입도는 70-110μm인 것을 특징으로 하는 이트륨을 첨가하는 희토류 영구 자석재료의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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