KR102356630B1 - 희토류 자석 - Google Patents

희토류 자석 Download PDF

Info

Publication number
KR102356630B1
KR102356630B1 KR1020180003581A KR20180003581A KR102356630B1 KR 102356630 B1 KR102356630 B1 KR 102356630B1 KR 1020180003581 A KR1020180003581 A KR 1020180003581A KR 20180003581 A KR20180003581 A KR 20180003581A KR 102356630 B1 KR102356630 B1 KR 102356630B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sintered magnet
transition metal
metal
based sintered
present
Prior art date
Application number
KR1020180003581A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190085442A (ko
Inventor
김인규
권순재
최익진
이정구
인준호
어현수
최진혁
신은정
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020180003581A priority Critical patent/KR102356630B1/ko
Publication of KR20190085442A publication Critical patent/KR20190085442A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102356630B1 publication Critical patent/KR102356630B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0577—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/06—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/08—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/086—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together sintered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0293—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets diffusion of rare earth elements, e.g. Tb, Dy or Ho, into permanent magnets

Abstract

본 발명은 R-Fe-B계 소결자석에 관한 것이다. 본 발명의 희토류 소결자석은 우수한 보자력을 나타내므로 하이브리드/전기 자동차 구동모터 및 발전기에 사용되기에 적합하며, 중희토류 원소를 포함하지 않으므로 희토류 소결자석의 원가를 절감할 수 있고 불안정한 수급 문제를 해결할 수 있다.

Description

희토류 자석{RARE-EARTH MAGNET}
본 발명은 R-Fe-B계 소결자석에 관한 것이다.
R-Fe-B 희토류 소결자석 (여기서, 'R'은 네오디뮴(Nd), 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb) 등의 희토류 원소 또는 희토류 원소의 조합)은 알니코(Alnico), 페라이트(Ferrite), 사마륨-코발트(SmCo5) 등과 같은 영구자석 중에서도 매우 우수한 자성특성으로 인하여 산업 전 분야에 폭넓게 이용되고 있다.
특히, 희토류 소결자석의 응용분야 중에서도 하이브리드/전기 자동차 구동 모터의 수요가 최근 들어 급격하게 증가하고 있는데, 자석이 고온(200 내지 220)에서 구동되는 하이브리드/전기 자동차 구동모터에 적용 가능한 자석은 자기 에너지가 높은 R-Fe-B 소결자석 뿐이다.
그러나 R-Fe-B 소결자석은 큐리온도가 낮고, 보자력의 온도계수(0.55 %/)가 커서 높은 온도에서 보자력이 크게 감소하는 단점이 있다. 이러한 단점은 이방성계수가 큰 디스프로슘(Dy) 또는 터븀(Tb) 등의 중희토류(Heavy Rare Earth Element, HREE)원소를 첨가하여 보자력을 향상시킴으로써 극복할 수 있다.
구체적으로, 디스프로슘(Dy)이나 터븀(Tb) 등의 중희토류 원소를 자석 합금에 직접 첨가하거나 자석 표면에서 확산시킴으로써, 이방성 자계를 높여 보자력의 향상을 도모할 수 있다. 그러나 상기 중희토류 원소는 부존량이 적고 가격이 높은 문제가 있어, 희토류 소결자석의 수급을 원활히 하고 활용분야를 확대하기 위해서는 중희토류의 사용을 최소화 하면서도 보자력을 향상시킬 수 있는 방안이 필요하다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 중희토류를 사용하지 않고도 향상된 보자력을 나타내는 희토류 소결자석을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
R2Fe14B의 결정립으로 이루어진 주상 및
상기 결정립을 둘러싼 전이금속 합금의 입계상을 갖는 R-Fe-B계 소결자석으로서,
상기 R은 La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, 또는 Eu 이고,
상기 전이금속 합금은 제1금속으로서 Mn 또는 Fe를, 제2금속으로서 Fe, Co, Ni, Zn, Zr, Nb, Mo, Ru 또는 Rh로 이루어지는 군에서 선택되는 1종을 포함하되, 상기 제1금속 및 제2금속은 서로 상이한 것인, R-Fe-B계 소결자석을 제공한다.
이때, 상기 입계상의 두께는 1 내지 100 nm일 수 있다.
상기 결정립의 평균 입경은 0.1 내지 20㎛일 수 있다.
상기 소결자석에서 제1금속 및 제2금속은 각각 0.05 내지 5at%로 포함될 수 있다.
상기 R-Fe-B계 소결자석에서, R은 Nd일 수 있다.
상기 R-Fe-B계 소결자석에서, 전이금속 합금은 Mn-Fe, Mn-Ni, 또는 Fe-Rh일 수 있다.
바람직하기로, 상기 소결자석은 보자력이 8 내지 20 kOe일 수 있다.
바람직하기로, 상기 소결자석의 잔류자속밀도는 0.8 내지 1.7 T일 수 있다.
또한, 본 발명은 Mn, Fe Co, Ni, Zn, Zr, Nb, Mo, Ru 및 Rh로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 전이금속 할로겐화물; R-Fe-B계 분말; 및 RX2(여기서, R은 La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, 또는 Eu 이고, X는 H, F, Cl, Br, 또는 I이다)를 혼합하여 균질화하는 단계 및 상기 균질화된 분말을 소결하는 단계를 포함하는 상기 R-Fe-B계 소결자석의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 전이금속 할로겐화물은 전이금속 염화물 혹은 전이금속 불화물일 수 있다.
본 발명의 희토류 소결자석은 우수한 보자력을 나타내므로 하이브리드/전기 자동차 구동모터에 사용되기에 적합하며, 중희토류 원소를 포함하지 않으므로 희토류 소결자석의 원가를 절감할 수 있고 불안정한 수급 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 R-Fe-B계 소결자석의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 실시예 1의 소결자석의 SEM 사진이다.
도 3는 실시예 2의 소결자석의 SEM 사진이다
도 4은 비교예 1의 소결자석의 SEM 사진이다.
도 5는 실시예 1 및 2, 비교예 1의 소결자석의 잔류자속밀도-보자력 그래프이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 우수한 보자력을 나타내는 새로운 구성의 희토류 소결자석에 관한 것으로, 구체적으로는
R2Fe14B의 결정립으로 이루어진 주상 및
상기 결정립을 둘러싼 전이금속 합금의 입계상을 갖는 R-Fe-B계 소결자석으로서,
상기 R은 La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, 또는 Eu 이고,
상기 전이금속 합금은 제1금속으로서 Mn 또는 Fe를, 제2금속으로서 Fe, Co, Ni, Zn, Zr, Nb, Mo, Ru 또는 Rh로 이루어지는 군에서 선택되는 1종을 포함하되, 상기 제1금속 및 제2금속은 서로 상이한 것인, R-Fe-B계 소결자석에 관한 것이다.
본 발명에서는 통상 R-Fe-B계 소결자석의 보자력 향상을 위하여 사용되는 중희토류 원소 대신 특정 전이금속 합금을 입계상에 포함하는 희토류 자석을 제공한다. 본 발명의 희토류 자석은 중희토류 원소를 포함하지 않음에도 보자력 및 잔류자속밀도가 우수한 바, 고출력 및 고효율이 요구되는 하이브리드 또는 전기자동차 구동 모터 등에 적합하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 R-Fe-B계 소결자석의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 소결자석은 강자성을 갖는 R2Fe14B의 결정립을 주상으로 가지며, 상기 결정립을 둘러싸는 반강자성의 전이금속 합금의 입계상을 포함한다. 이와 같이 강자성 입자가 반강자성 입계상에 의하여 분리됨에 따라 각 강자성 입자의 자기적 상호작용이 분리되어 단자구 형태가 실현되며, 보자력이 크게 향상될 수 있다.
본 발명의 R-Fe-B계 소결자석에서, 주상(1차상)은 희토류 원소 R, Fe, 및 B의 화합물인 R2Fe14B의 결정립(crystal grain)으로 구성된다. 상기 희토류 원소 R은 구체적으로 La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, 또는 Eu 일 수 있고, 비용 및 자기 특성의 측면에서 상기 희토류 원소는 Nd일 수 있다.
상기 R2Fe14B의 결정립 크기는 본 발명에서 특별히 제한되는 것은 아니나, 보자력의 확보 측면에서 결정립의 평균 입경은 20㎛ 미만인 것이 바람직하며, 0.1 내지 10 ㎛, 또는 0.5 내지 5 ㎛ 범위가 보다 바람직하다. 상기 결정립의 평균 입경은 주사전자현미경(SEM)을 이용한 파면 관측 방법으로 측정될 수 있다.
본 발명에서, 상기 결정립을 둘러싸는 입계상(grain boundary, 2차상)은 전이금속 합금으로 이루어지며, 이때 전이금속 합금은 제1금속으로서 Mn 또는 Fe를, 제2금속으로서 Fe, Co, Ni, Zn, Zr, Nb, Mo, Ru 또는 Rh로 이루어지는 군에서 선택되는 1종을 포함하되, 제1금속과 제2금속은 서로 상이한 것이다.
상기와 같은 전이금속 합금은 반강자성을 가지며, 강자성의 결정립을 분리시켜 소결 자석의 보자력을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 효과를 확보하기 위하여, 입계상의 두께는 1 내지 100 nm, 또는 2 내지 50 nm, 또는 5 내지 20 nm 범위일 수 있다. 만일, 입계상의 두께가 1 nm 미만이면 결정립의 분리 효과를 얻을 수 없어 보자력을 향상시킬 수 없고, 100 nm를 초과하여 너무 두꺼우면 소결 밀도가 떨어져 자속밀도 및 강도가 하락하는 문제가 있으므로 상기 범위 내에서 적절히 조절한다.
상기 전이금속 합금은 구체적으로, Mn-Fe, Mn-Co, Mn-Ni, Mn-Zn, Mn-Zr, Mn-Nb, Mn-Mo, Mn-Ru, Mn-Rh, Fe-Co, Fe-Ni, Fe-Zn, Fe-Zr, Fe-Nb, Fe-Mo, Fe-Ru, Fe-Rh 등이 될 수 있다. 이 중, 높은 반강자성 및 저비용, 높은 부존량 측면에서, 바람직하기로 Mn-Fe, Mn-Ni가 사용될 수 있다.
상기 전이금속 합금은 융점이 1000℃ 이하로 낮아질 수 있어, 소결자석 제조 시 계면상의 융점을 낮추어 전이금속 합금이 내부까지 확산될 수 있도록 하며, 소결 시에 결합성을 높여 소결 밀도를 높이는 효과를 갖는다. 이에, R2Fe14B의 결정립의 경계를 둘러싸는 입계상으로 사용되어 보자력 및 잔류자속밀도를 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 전이금속들은 중희토류 금속에 비하여 전세계적으로 매장량이 풍부하므로 수급 문제가 없으며, 원가가 저렴하여 희토류 소결자석의 제조 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
상기 효과를 확보하기 위하여, 상기 제1금속 및 제2금속은 소결자석에 각각 0.05 내지 5 at%로 포함된다. 만일, 상기 각 금속이 0.05 at% 미만이면 결정립의 분리 효과를 얻을 수 없어 보자력을 향상시키기 어려울 수 있으며, 5 at%를 초과하면 소결 밀도가 떨어져 자속밀도 및 강도가 하락하고 주상이 영향을 받을 수 있으므로, 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 제1금속 및 제2금속은 소결자석에 각각 0.1 내지 2 at%, 또는 0.2 내지 1 at%로 포함될 수 있다.
본 발명의 R-Fe-B계 소결자석은 상기와 같은 주상 및 입계상을 포함함에 따라, 8 내지 15 kOe, 또는 8.5 내지 15 kOe의 높은 보자력을 나타낸다. 또한, 상기 소결자석의 잔류자속밀도는 0.8 내지 1.3 T, 또는 0.9 내지 1.3 T를 만족한다. 이에, 본 발명의 소결자석은 고출력, 고효율이 요구되는 자동차 구동 모터 및 발전기 등에 적합하게 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 소결자석은 중희토류 금속을 사용하지 않고도 우수한 자기 특성을 나타내므로, 희토류 소결자석의 생산성 및 경제성을 높일 수 있어 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 R-Fe-B계 소결자석은 상기와 같이 우수한 자기 특성을 나타내어, 영구 자석이 이용되는 분야에 다양하게 이용될 수 있다. 구체적으로, 상기 소결자석은 작은 부피 내에서 고출력이 필요한 하이브리드 혹은 전기 자동차나 산업용 로봇의 구동 모터, 풍력 발전 등의 발전 설비 등에 적합하게 사용될 수 있다.
상술한 본 발명의 R-Fe-B계 소결자석의 제조방법은 특별히 제한되는 것은 아니나, 일례로, Mn, Fe Co, Ni, Zn, Zr, Nb, Mo, Ru 및 Rh로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 전이금속 할로겐화물; R-Fe-B계 분말; 및 RX2(여기서, R은 La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, 또는 Eu 이고, X는 H, F, Cl, Br, 또는 I이다) 분말을 혼합하여 균질화하는 단계 및 상기 균질화된 분말을 소결하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다. 상기 전이금속 할로겐화물은 입계상이 되는 전이금속 합금의 전구체인 동시에, 소결 보조제로서 역할할 수 있다.
상기 R-Fe-B계 분말은 당 업계에 알려진 분말 야금법 등의 방법에 의하여 제조될 수 있으며, 구체적으로 환원/확산 공정 등에 의하여 제조될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 R-Fe-B계 분말의 제조방법은 후술할 실시예에 의하여 보다 구체화될 수 있다.
상기 전이금속 할로겐화물은, 할로겐 원소로서 F, Cl, Br, 또는 I을 포함한다. 이 중, 입수의 용이성 및 낮은 융점과 반응 후의 안정성 면에서 상기 할로겐화물은 염화물 혹은 불화물인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 전이금속 할로겐화물은 MnCl2, FeCl2, FeCl3 CoCl2, NiCl2, ZnCl2, ZrCl4, NbCl3, NbCl5, MoCl3, MoCl5, RuCl3, RhCl3, MnF2, FeF3, CoCl2, CoF3 NiF2, ZnF2, ZrF4, NbF4, NbF5, MoF4, MoF5, RuCl2, 및 RhCl2로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전이금속 할로겐화물은 제1금속 및/또는 제2금속의 원료가 되는 것으로서, 사용량은 목적하는 소결자석의 제1금속 및/또는 제2금속의 함량에 따라 적절히 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 전이금속 할로겐화물은 R-Fe-B계 분말에 대하여, 전이금속 기준으로 0.05 내지 5 at%로 포함되며, 0.1 내지 2 at%, 또는 0.2 내지 1 at%로 포함될 수 있다.
또한, RX2 분말의 사용량은 R-Fe-B계 분말 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 또는 0.2 내지 5 중량부 범위일 수 있다. 만일, RX2 분말의 함량이 R-Fe-B계 분말 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 미만이면 결정립의 분리 효과를 얻을 수 없어 보자력을 향상시키기 어려울 수 있으며, 10 중량부를 초과하면 소결 밀도가 떨어져 자속밀도 및 강도가 하락하고 주상이 영향을 받을 수 있으므로 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
전이금속 할로겐화물, R-Fe-B계 분말, 및 RX2를 균질 혼합하는 방법은 본 발명에서 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 페인트 쉐이커(paint shaker), 터뷸러 믹서(turbular mixer), 볼 밀, 공자전 밀(planetary mill), 스펙스 밀(spex mill) 등이 사용될 수 있다.
이와 같이 균질 혼합된 혼합물을 1T 내지 5T의 자장 하에서 성형한 다음, 진공 혹은 아르곤 등의 불활성 가스 분위기 등에서 약 900 내지 1200 ℃온도로 소결하여 본 발명의 R-Fe-B계 소결자석을 제조할 수 있다. 혹은 3T 내지 6T의 펄스 자장을 가해 정렬한 다음 진공 혹은 아르곤 등의 불활성 가스 분위기 등에서 약 900 내지 1200 ℃온도로 소결하여 본 발명의 R-Fe-B계 소결자석을 제조할 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1
Nd2O3 3.4350g, Fe 6.9499g, B 0.105 g, Cu 0.0309g Ca 1.8412g을 입자의 입도 및 크기제어를 위한 알칼리 금속 (Na, K)과 함께 밀폐된 플라스틱 통 안에서 균일하게 혼합한 후, 임의의 모양의 스테인레스 스틸 용기에 고르게 담아 누르고, 불활성 가스(Ar) 분위기에서 950°C 에서 0.5 내지 6 시간 동안 튜브 전기로 안에서 반응시켰다. 이후, 상기 반응물을 4% H2/Ar 혼합 기체로 350로 2시간 처리하여 수소화시키고, 진공 조건에서 450에서 20분 간 처리하여 수소를 제거한 다음, 해머 드릴을 이용하여 분쇄하였다. 이후 에탄올 혹은 메탄올 등의 유기용매와 질산암모늄을 이용하여 잔여 알칼리금속 및 산화칼슘을 제거하고, 터뷸러 믹서 혹은 페인트 셰이커를 이용하여 분쇄 건조하였다. 이런 방법으로 입도가 0.5㎛ 내지 20㎛인 Nd-Fe-B 분말을 제조하였다.
상기 Nd-Fe-B 분말 100 중량부에, 10 중량부의 NdH2 분말 및 0.62at%의 MnCl2을 첨가하고 페인트 셰이커로 20분 혼합하여 균질화시켰다. 이후, 상기 균질화된 혼합물을 5T의 자장 하에서 성형하고, 진공 분위기에서 1050로 1시간 동안 소결하여, Nd-Fe-B 결정립을 반강자성의 Mn-Fe 합금이 둘러싸고 있는 Nd-Fe-B 소결자석을 제조하였다. 이때 Mn-Fe합금은 Mn과 Nd-Fe-B 입자 내부에 있는 Fe에 의해 생성된 것이다.
상기 제조된 소결자석의 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 2에 나타내었다. 상기 소결자석의 결정립 평균 입경은 2㎛이었으며, 입계상의 두께는 5-10nm로 확인되었다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 Nd-Fe-B 분말을 제조하고, 상기 Nd-Fe-B 분말 100 중량부에 10 중량부의 NdH2 분말 및 0.50at% 의 MnCl2를 첨가한 후 Paint shaker로 20분 혼합하여 균질화시켰다. 이후, 상기 균질화된 혼합물을 6T의 펄스 자장 하에서 성형한 후 진공 분위기에서 1050, 1시간 소결하여 Nd-Fe-B 결정립을 반강자성의 Mn-Fe 합금이 둘러싸고 있는 Nd-Fe-B 소결자석을 제조하였다.
상기 제조된 소결자석의 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 3에 나타내었다. 상기 소결자석의 결정립 평균 입경은 3㎛이었으며, 입계상의 두께는 5-10nm로 확인되었다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 방법으로 Nd-Fe-B 분말을 제조하고, 상기 Nd-Fe-B 분말 100 중량부에 10 중량부의 NdH2 분말 및 0.62at% 의 CuCl2를 첨가한 후 Paint shaker로 20분 혼합하여 균질화시켰다. 이후, 상기 균질화된 혼합물을 5T의 자장 하에서 성형한 후 진공 분위기에서 1050, 1시간 소결하여 Nd-Fe-B 결정립을 반강자성의 Cu 금속이 둘러싸고 있는 Nd-Fe-B 소결자석을 제조하였다.
상기 제조된 소결자석의 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 4에 나타내었다. 상기 소결자석의 결정립 평균 입경은 8㎛이었으며, 입계상의 두께는 5-10 nm로 확인되었다.
도 2 내지 도 4를 비교하면, 실시예 1 및 2의 본 발명의 소결자석은 비교예 1에 비하여 결정립의 크기가 현저히 작거나 균일한 것을 확인할 수 있다. 이에 본 발명의 소결자석은 아래의 실험예에서 확인되는 바와 같이 우수한 보자력을 나타낸다.
실험예 1
상기 실시예 및 비교예의 각 소결자석의 자기 특성을 B-H tracer를 이용하여 자기이력곡선을 측정하였으며, 그 결과를 도 5에 도시하였다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 1의 소결 자석은 약 9 kOe정도의 높은 보자력을 나타내며, 잔류자속밀도가 1.2T로 우수한 것을 확인할 수 있다. Mn 함량이 실시예 1에 비해 조금 적은 실시예 2는 보자력 및 잔류자속밀도가 실시예 1에 비해 작으나, 비교예에 비해서는 우수한 것으로 나타났다. 그러나 입계상에 구리 금속만을 포함하는 비교예 1은 보자력과 잔류자속밀도 모두 실시예에 비하여 현저히 떨어지는 결과를 나타내어, 본 발명의 소결자석에 미치지 못하는 것으로 확인되었다.

Claims (10)

  1. R2Fe14B의 결정립으로 이루어진 주상 및
    상기 결정립을 둘러싼 전이금속 합금의 입계상을 갖는 R-Fe-B계 소결자석으로서,
    상기 R은 La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, 또는 Eu 이고,
    상기 전이금속 합금은 제1금속으로서 Mn 또는 Fe를, 제2금속으로서 Fe, Co, Ni, Zn, Zr, Nb, Ru 또는 Rh로 이루어지는 군에서 선택되는 1종을 포함하되, 상기 제1금속 및 제2금속은 서로 상이한 것인, R-Fe-B계 소결자석.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입계상의 두께는 1 내지 100 nm 인, R-Fe-B계 소결자석.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결정립의 평균 입경은 0.1 내지 20㎛인, R-Fe-B계 소결자석.
  4. 제1항에 있어서,
    제1금속 및 제2금속은 각각 0.05 내지 5at%로 포함되는, R-Fe-B계 소결자석.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 R은 Nd인, R-Fe-B계 소결자석.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전이금속 합금은 Mn-Fe, Mn-Ni, 또는 Fe-Rh인, R-Fe-B계 소결자석.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소결자석은 보자력이 8 내지 20 kOe인, R-Fe-B계 소결자석.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소결자석의 잔류자속밀도는 0.8 내지 1.7 T인, R-Fe-B계 소결자석.
  9. Mn, Fe Co, Ni, Zn, Zr, Nb, Ru 및 Rh로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 전이금속 할로겐화물; R-Fe-B계 분말; 및 RX2(여기서, R은 La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, 또는 Eu 이고, X는 H, F, Cl, Br, 또는 I이다)를 혼합하여 균질화하는 단계 및 상기 균질화된 분말을 소결하는 단계를 포함하는, 제1항의 R-Fe-B 소결자석의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전이금속 할로겐화물은 전이금속 염화물 혹은 전이금속 불화물인, 제1항의 R-Fe-B 소결자석의 제조방법.
KR1020180003581A 2018-01-10 2018-01-10 희토류 자석 KR102356630B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180003581A KR102356630B1 (ko) 2018-01-10 2018-01-10 희토류 자석

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180003581A KR102356630B1 (ko) 2018-01-10 2018-01-10 희토류 자석

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190085442A KR20190085442A (ko) 2019-07-18
KR102356630B1 true KR102356630B1 (ko) 2022-01-26

Family

ID=67469293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180003581A KR102356630B1 (ko) 2018-01-10 2018-01-10 희토류 자석

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102356630B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021060849A1 (ko) * 2019-09-26 2021-04-01 주식회사 엘지화학 소결 자석의 제조 방법 및 소결 자석
KR102650623B1 (ko) 2019-09-27 2024-03-21 주식회사 엘지화학 소결 자석의 제조 방법
KR20230043780A (ko) * 2020-02-06 2023-03-31 엘지전자 주식회사 희토류 자석

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101719871B1 (ko) * 2014-07-14 2017-03-24 한양대학교 산학협력단 중희토류 원소를 포함하지 않는 R-Fe-B계 소결자석 및 이의 제조방법
RU2697266C2 (ru) * 2015-03-31 2019-08-13 Син-Эцу Кемикал Ко., Лтд. Спеченный магнит r-fe-b и способ его изготовления

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190085442A (ko) 2019-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10672546B2 (en) R-T-B based permanent magnet
US10943717B2 (en) R-T-B based permanent magnet
JP6572550B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石
KR101855530B1 (ko) 희토류 영구 자석 및 그의 제조 방법
US10784028B2 (en) R-T-B based permanent magnet
US20160141083A1 (en) Rare-earth magnet and method for manufacturing same
US20150187494A1 (en) Process for preparing rare earth magnets
WO2015020183A1 (ja) Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石、および、モータ
US10529473B2 (en) R-T-B based permanent magnet
CN103098151A (zh) 稀土类烧结磁铁以及其制造方法、马达以及汽车
KR102356630B1 (ko) 희토류 자석
US20200098496A1 (en) Rare earth magnet and production method thereof
JP2012212808A (ja) 希土類焼結磁石の製造方法
WO2012128371A1 (ja) 希土類磁石粉末、その製造方法、そのコンパウンドおよびそのボンド磁石
JP6485066B2 (ja) 窒化鉄系磁石
JP3822031B2 (ja) 交換スプリング磁石粉末の製造方法
JP5094791B2 (ja) 希土類磁石
JP7123469B2 (ja) 焼結磁石の製造方法および焼結磁石
JP3731597B2 (ja) 複合希土類異方性ボンド磁石、複合希土類異方性ボンド磁石用コンパウンドおよびそれらの製造方法
JP2017183317A (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石
JP7052201B2 (ja) ＲＦｅＢ系焼結磁石の製造方法
CN114223044A (zh) 生产烧结磁体的方法
JP4466491B2 (ja) 動力用モータ
CN106575556A (zh) RFeB系烧结磁体
WO2017191790A1 (ja) 希土類永久磁石及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant