KR102589870B1 - Manufacturing method of rare earth sintered magnet - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는 소결자석의 표면에 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리 도포하여 저 융점 금속을 소결자석 내부로 1차 확산시킨 후, 다시 소결자석의 표면에 중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 도포하여 중희토 금속을 소결자석 내부로 2차 확산시켜 중희토 금속(RE)이 소결자석의 결정립계에서 확산 시 효과적으로 소결자석의 내부로 확산할 수 있는 희토류 영구자석 제조방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to apply a slurry of a low melting point metal (TM) or a low melting point metal compound (TMX) to the surface of a sintered magnet to first diffuse the low melting point metal into the inside of the sintered magnet, and then to spread the heavy rare earth metal on the surface of the sintered magnet again. A rare earth permanent magnet manufacturing method that can effectively diffuse into the inside of the sintered magnet when the heavy rare earth metal (RE) diffuses from the grain boundary of the sintered magnet by applying a compound (REX) slurry to secondary diffusion of the heavy rare earth metal into the sintered magnet. It is provided.
Description
본 발명은 저 융점 금속을 소결자석 내부로 1차 확산시킨 후, 다시 중희토 금속을 소결자석 내부로 2차 확산시켜 중희토 금속이 소결자석의 결정립계에서 확산 시 효과적으로 소결자석의 내부로 확산할 수 있는 희토류 영구자석 제조방법에 관한 것이다.In the present invention, after primary diffusion of a low melting point metal into the inside of the sintered magnet, the medium rare earth metal is then secondary diffusion into the inside of the sintered magnet, so that the medium rare earth metal can effectively diffuse into the inside of the sintered magnet when it diffuses from the grain boundary of the sintered magnet. This relates to a method of manufacturing rare earth permanent magnets.
최근 에너지저감 및 환경친화형 녹색성장사업이 새로운 이슈로 급부상하면서 자동차산업에서는 화석원료를 사용하는 내연기관을 모터와 병행하여 사용하는 하이브리드차 혹은 환경친화형 에너지원인 수소 등을 대체에너지로 활용하여 전기를 발생시고 모터를 구동하는 연료전지차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, as energy reduction and environmentally friendly green growth projects have emerged as new issues, the automobile industry is using hybrid vehicles that use internal combustion engines using fossil raw materials in parallel with a motor or hydrogen, an environmentally friendly energy source, as alternative energy to generate electricity. Research on fuel cell vehicles that generate electricity and drive motors is actively underway.
이들 환경친화형 자동차들은 전기에너지를 이용하여 구동되기 때문에 영구자석형 모터 및 발전기가 필연적으로 채용되고 있고, 자성소재 측면에서는 에너지 효율을 더욱 향상시키기 위하여 보다 높은 잔류자속밀도 및 안정적인 보자력을 나타내는 희토류 영구자석에 대한 수요가 증가하는 추세이다.Since these environmentally friendly cars are driven using electrical energy, permanent magnet motors and generators are inevitably used. In terms of magnetic materials, rare earth permanent magnets that exhibit higher residual magnetic flux density and stable coercive force are used to further improve energy efficiency. The demand for magnets is increasing.
또한, 자동차의 연비개선을 위한 다른 측면으로는 자동차 부품의 경량화 및 소형화를 실현하여야 하는데, 예를 들어 모터의 경우 경량화 및 소형화 실현을 위해서는 모터의 설계기술과 더불어 영구자석 소재는 기존에 사용되던 페라이트자석을 보다 우수한 자기적 성능을 나타내는 희토류영구자석으로 대체하는 것이 필수적이다.In addition, in order to improve the fuel efficiency of automobiles, it is necessary to realize lightweight and miniaturization of automobile parts. For example, in the case of motors, in order to realize lightweight and miniaturization, in addition to motor design technology, the permanent magnet material is ferrite, which was previously used. It is essential to replace the magnets with rare earth permanent magnets that exhibit better magnetic performance.
희토류(NdFeTmB) 소결자석은, 하이브리드카(hybrid car) 등의 모터용으로서 점점 수요가 확대되고 있어, 그 보자력(Hcj)을 한층 더 크게 하는 것이 요구되고 있다. 희토류(NdFeTmB) 소결자석의 보자력(Hcj)을 증대시키기 위하여서는 Nd의 일부를 Dy이나 Tb으로 치환하는 방법이 알려져 있지만, Dy이나 Tb의 자원은 부족하고 또한 편재(偏在)하고 있으며, 또한 이들 원소의 치환에 의하여 희토류(NdFeTmB) 소결자석의 잔류자속밀도(Br)나 최대 에너지 적(積)((BH)max)이 저하되는 것이 문제이다Demand for rare earth (NdFeTmB) sintered magnets is gradually increasing for motors such as hybrid cars, and it is required to further increase the coercive force (Hcj). In order to increase the coercive force (Hcj) of rare earth (NdFeTmB) sintered magnets, a method of substituting part of Nd with Dy or Tb is known, but the resources of Dy and Tb are scarce and ubiquitous, and these elements The problem is that the residual magnetic flux density (Br) or maximum energy product ((BH)max) of the rare earth (NdFeTmB) sintered magnet decreases due to the substitution of
최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 소결자석의 표면에 중 희토류 금속 분말을 도포하고 이를 열처리를 통해 소결자석의 결정립계를 따라 확산하고 최종적으로 결정립 내부로 확산하여 결정립 내부에 중 희토류 확산층을 형성하는 입계확산공정이 적용되고 있다.Recently, in order to solve this problem, medium rare earth metal powder is applied to the surface of the sintered magnet and heat treated to spread it along the grain boundaries of the sintered magnet, and finally diffuses into the grains, forming a medium rare earth diffusion layer inside the crystal grains. The process is being applied.
소결자석 내부의 중 희토류 금속 확산층 형성은 영구자석이 역자계에 노출되는 상황에서 탈자의 원인이 되는 역자구 핵생성을 억제하는 기구로 작용하여 중 희토류 금속 분말의 사용량 대비 획기적으로 보자력을 향상하는 최신 기술이다.The formation of a medium rare earth metal diffusion layer inside the sintered magnet acts as a mechanism to suppress reverse magnetic domain nucleation, which causes demagnetization when the permanent magnet is exposed to a reverse magnetic field, and is the latest technology to dramatically improve the coercivity compared to the amount of medium rare earth metal powder used. It's technology.
하지만, 중희토 금속의 입계확산과정에서 자석 표면에 도포되었던 중희토 금속은 자석 내부로 확산되어 침투될 때 수nm의 좁은 결정립계를 따라 확산되어야 하므로 자석 표면에서 내부 중앙까지 중희토의 균일한 조성분포를 유지할 수 없다는 문제점이 있다. 그 이유는 입계확산 초기 자석표면을 통해 빠르게 침투된 중희토 금속의 일부만이 좁은 결정립계를 따라 내부로 침투되고 내부로 침투가 진행될수록 확산속도가 점차 늦어지기 때문에 입계확산이 완료된 자석의 중희토 분포를 측정해 보면 자석 표면측에 높은 중희토농도를 나타내고 내부에는 중희토가 거의 존재하지 않는 중희토 조성의 불균일 분포를 형성하게 된다.However, during the grain boundary diffusion process of the heavy rare earth metal, when the heavy rare earth metal applied to the magnet surface diffuses and penetrates into the magnet, it must diffuse along narrow grain boundaries of several nm, resulting in a uniform composition distribution of the heavy rare earth from the magnet surface to the inner center. There is a problem that it cannot be maintained. This is because only a portion of the heavy rare earth metal that quickly penetrated through the magnet surface at the beginning of grain boundary diffusion penetrates into the interior along narrow grain boundaries, and as the penetration progresses, the diffusion rate gradually slows down, so the distribution of heavy rare earth metal in the magnet after grain boundary diffusion is completed is reduced. When measured, a non-uniform distribution of heavy rare earth composition is formed, with a high heavy rare earth concentration on the surface of the magnet and almost no heavy rare earth inside.
이와 같이 소결자석 내부에서 중희토 금속의 불균일 분포는 자석 내부에 심한 잔류응력을 유발하게 되고 자기특성 측면에서 볼 때 보자력 및 열감자 특성을 충분히 개선하지 못하는 원인이 된다. In this way, the uneven distribution of heavy rare earth metals inside the sintered magnet causes severe residual stress inside the magnet and causes the coercive force and thermal demagnetization characteristics to not be sufficiently improved in terms of magnetic properties.
본 발명은 종래기술인 희토류 영구자석의 자기특성을 위해 도포한 중희토 금속의 입계확산이 불균일한 문제를 해결하기 위한 것으로, 자석 내부에서 중심부까지 중희토 금속을 효과적으로 확산시켜 희토류 영구자석의 보자력 및 열감자특성을 향상시킬 수 있는 희토류 영구자석 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the problem of non-uniform grain boundary diffusion of heavy rare earth metal applied for the magnetic properties of rare earth permanent magnets, which is a prior art. By effectively diffusing heavy rare earth metal from the inside of the magnet to the center, the coercive force and heat of the rare earth permanent magnet are improved. The aim is to provide a method for manufacturing rare earth permanent magnets that can improve magnetic properties.
구체적으로는 소결자석의 표면에 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리 도포하여 저 융점 금속을 소결자석 결정림계로 1차 확산시킨 후, 다시 소결자석의 표면에 중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 도포하여 중희토 금속을 소결자석 내부로 2차 확산시켜 중희토 금속(RE)이 소결자석의 결정립계에서 확산 시 효과적으로 소결자석의 내부로 확산할 수 있는 희토류 영구자석 제조방법을 제공하는 것이다.Specifically, a low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry is applied to the surface of the sintered magnet to first diffuse the low melting point metal into the crystalline boundary of the sintered magnet, and then a heavy rare earth metal compound is again spread on the surface of the sintered magnet. (REX) Provides a rare earth permanent magnet manufacturing method that can effectively diffuse into the inside of the sintered magnet when the heavy rare earth metal (RE) diffuses from the grain boundary of the sintered magnet by applying slurry to secondary diffusion of the heavy rare earth metal into the sintered magnet. It is done.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법은, xwt%RE-ywt%B-zwt%TM-bal.wt%Fe(RE=희토류원소, TM=3d 천이원소, x=28∼35, y=0.5∼1.5, z=0∼15)조성의 희토류 영구자석인 소결자석을 제조하는 소결단계(S1); 상기 소결자석을 원하는 제품의 크기 규격에 맞게 가공하는 소결자석의 가공단계(S2); 상기 가공된 소결자석의 표면에 합금 물질의 녹는 온도가 650 ~ 1100 ℃ 범위인 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리를 균일하게 도포하는 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리 도포단계(S3); 상기 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리가 표면에 도포된 소결체를 가열로에 장입하고 진공 또는 불활성기체 분위기에서 도포물질인 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리에서 분리된 저 융점 금속(TM)을 소결자석 내부로 1차 확산시키는 저 융점 금속 확산단계(S4); 상기 저융점 금속 확산된 소결자석 표면에 상기 중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 코팅하는 중희토 금속화합물(REX) 코팅단계(S5); 상기 중희토 금속화합물(REX) 슬러리가 코팅된 소결자석을 장입하고 진공 또는 불활성기체 분위기에서 중희토 금속화합물(REX)이 분해되어 중희토 금속을 소결자석 내부로 2차 확산시키는 중희토 금속 확산단계(S6); 상기 중희토 금속이 확산된 소결자석을 다시 진공 혹은 불활성기체 분위에서 400~1000℃ 범위로 추가 열처리를 실시하는 추가열처리단계(S7); 를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above-described object, the method for manufacturing rare earth permanent magnets according to the present invention is xwt%RE-ywt%B-zwt%TM-bal.wt%Fe (RE=rare earth element, TM=3d transition element) , x = 28 to 35, y = 0.5 to 1.5, z = 0 to 15), a sintering step (S1) of manufacturing a sintered magnet, which is a rare earth permanent magnet with a composition; A sintered magnet processing step (S2) of processing the sintered magnet to the size standard of the desired product; A low melting point metal (TM) slurry or a low melting point metal compound (TMX) slurry having a melting temperature of the alloy material in the range of 650 to 1100° C. is uniformly applied to the surface of the processed sintered magnet. Melting point metal compound (TMX) slurry application step (S3); The sintered body with the low melting point metal (TM) slurry or low melting point metal compound (TMX) slurry applied to the surface is charged into a heating furnace and the low melting point metal (TM) slurry or low melting point metal compound as the coating material is placed in a vacuum or inert gas atmosphere. (TMX) low melting point metal diffusion step (S4) in which the low melting point metal (TM) separated from the slurry is first diffused into the sintered magnet; A heavy rare earth metal compound (REX) coating step (S5) of coating the heavy rare earth metal compound (REX) slurry on the surface of the low melting point metal diffused sintered magnet; A heavy rare earth metal diffusion step in which a sintered magnet coated with the heavy rare earth metal compound (REX) slurry is charged and the heavy rare earth metal compound (REX) is decomposed in a vacuum or inert gas atmosphere to secondary diffuse the heavy rare earth metal into the sintered magnet. (S6); An additional heat treatment step (S7) in which the sintered magnet in which the heavy rare earth metal is diffused is subjected to additional heat treatment in the range of 400 to 1000° C. in a vacuum or inert gas atmosphere; It is characterized by including.
본 발명에 따른 희토류영구자석의 제조방법에서, 상기 중희토 금속화합물(REX) 코팅단계에서의 중희토 금속화합물(REX)에서 중희토 금속(RE)은 희토류 원소 중 적어도 하나를 10 at.%(10 중량부, 소결단계(S1)의 희토류 금속분말 100 중량부 기준) 이상 함유하는 것을 특징으로 한다. In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, in the heavy rare earth metal compound (REX) coating step, the heavy rare earth metal (RE) contains at least one of the rare earth elements at 10 at.% ( It is characterized in that it contains more than 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of rare earth metal powder in the sintering step (S1).
본 발명에 따른 희토류영구자석의 제조방법에서, 상기 도포물질로 사용되는 물질 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX)에서 저융점 금속(TM)은 Co, Cu, Al, Ga, Nb, Ti, Mo, V, Zr, Zn 중 하나 이상을 함유하는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) used as the coating material is Co, Cu, Al, Ga, Nb. , Ti, Mo, V, Zr, and Zn.
본 발명에 따른 희토류영구자석의 제조방법에서, 상기 도포물질로 사용되는 중희토 금속화합물(REX)에서 X은 수소, 산소, 불소 중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, X in the heavy rare earth metal compound (REX) used as the coating material is characterized in that it contains at least one of hydrogen, oxygen, and fluorine.
본 발명에 따른 희토류영구자석의 제조방법에서, 상기 도포물질로 사용되는 저 융점 금속화합물(TMX)에서 X은 수소, 산소, 불소 중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, X in the low melting point metal compound (TMX) used as the coating material is characterized in that it contains at least one of hydrogen, oxygen, and fluorine.
본 발명에 따른 희토류영구자석의 제조방법에서, 상기 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 도포단계(S3)에서의 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리를 도포하는 방법은 분사, 딥핑, 도금(무전해, 전해) 및 증착 방법 중 하나인 것을 특징으로 한다.In the method for producing a rare earth permanent magnet according to the present invention, the low melting point metal (TM) slurry or low melting point metal compound (TMX) slurry in the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) application step (S3). The method of applying is one of spraying, dipping, plating (electroless, electrolytic), and deposition methods.
본 발명에 따른 희토류영구자석의 제조방법에서, 상기 중희토 금속화합물 코팅단계(S5)에서 중희토 금속화합물(REX)를 도포하는 방법은 분사, 딥핑, 증착 방법중 하나인 것을 특징으로 한다. In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, the method of applying the heavy rare earth metal compound (REX) in the heavy rare earth metal compound coating step (S5) is characterized by one of spraying, dipping, and deposition methods.
본 발명에 따른 희토류영구자석의 제조방법에서, RE=Nd, Pr, La, Ce, Ho, Dy, Tb 중 하나 이상의 희토금속을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method for manufacturing rare earth permanent magnets according to the present invention, RE=Nd, Pr, La, Ce, Ho, Dy, Tb, or more rare earth metals are included.
본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법에서 상기 중희토 금속화합물(REX) 슬러리의 도포단계에서 사용되는 중희토 금속화합물은 Ho-화합물, Dy-화합물, Tb-화합물 중 하나 또는 하나 이상인 것으로 특징으로 한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, the heavy rare earth metal compound used in the application step of the heavy rare earth metal compound (REX) slurry is characterized by being one or more of Ho-compound, Dy-compound, and Tb-compound. do.
본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법에서 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리는 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 35 ~ 55wt%와, 알콜 45 ~ 65wt%가 혼련된 것을 특징으로 한다.In the method for manufacturing rare earth permanent magnets according to the present invention, the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry contains 35 to 55 wt% of low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) and 45 to 55 wt% of alcohol. It is characterized by mixing 65wt%.
본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법에서 중희토 금속화합물(REX) 슬러리는 중희토 금속화합물 35 ~ 55wt%와, 알콜 45 ~ 65wt%가 혼련된 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, the heavy rare earth metal compound (REX) slurry is characterized by mixing 35 to 55 wt% of the heavy rare earth metal compound and 45 to 65 wt% of alcohol.
본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법에서 상기 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리, 중희토 금속화합물(REX) 슬러리의 도포단계에서 영구자석을 100℃ 이하의 온도로 가열하는 것으로 특징으로 한다. 바람직하기로는 60 ~ 80℃ 온도범위에서 가열한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, in the step of applying the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry or heavy rare earth metal compound (REX) slurry, the permanent magnet is heated to a temperature of 100 ° C. or lower. It is characterized by: Preferably, it is heated in the temperature range of 60 to 80°C.
본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법에서 상기 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리, 중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 정량펌프를 이용하여 액적으로 공급하고, 공급된 액적을 초음파를 이용해 미립화시켜 1회 이상 도포하는 것으로 특징으로 한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry or heavy rare earth metal compound (REX) slurry is supplied as droplets using a metering pump, and the supplied liquid It is characterized by atomizing the enemy using ultrasonic waves and applying it more than once.
본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법에서 상기 초음파를 이용해 미립화된 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리, 중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 캐리어 가스를 통해 0.8 ~ 2m/sec 의 속도로 영구자석의 표면에 1회 이상 도포하는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, the ultrasonic waves are used to atomize low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry or heavy rare earth metal compound (REX) slurry through a carrier gas at a distance of 0.8 to 2 m/. It is characterized in that it is applied to the surface of the permanent magnet at least once at a speed of sec.
본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법에서 상기 초음파를 이용해 미립화된 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리, 중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 캐리어 가스를 통해 0.8 ~ 2m/sec 의 속도로 영구자석의 표면에 도포시 회오리형태의 방향성을 갖도록 1회 이상 도포하는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, the ultrasonic waves are used to atomize low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry or heavy rare earth metal compound (REX) slurry through a carrier gas at a distance of 0.8 to 2 m/. When applied to the surface of a permanent magnet at a speed of sec, it is applied more than once to have a whirlwind-shaped directionality.
본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법에서 상기 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리, 중희토 금속화합물(REX) 슬러리의 도포는 초음파에 의하여 액적형태로 도포한 이후, 중희토 금속화합물(REX) 슬러리가 도포된 영구자석을 100℃ 이하의 온도로 가열하는 것으로 특징으로 한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry or the heavy rare earth metal compound (REX) slurry is applied in the form of droplets by ultrasonic waves, and then It is characterized by heating a permanent magnet coated with rare earth metal compound (REX) slurry to a temperature of 100°C or lower.
본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법에서 상기 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리의 도포는 초음파에 의하여 액적형태로 도포한 이후, 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리가 도포된 영구자석을 100℃ 이하의 온도로 가열하고, 상기 가열된 영구자석의 표면에 앞서 도포된 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리와는 다른 중희토 금속화합물(REX) 슬러리을 도포하고, 중희토 금속화합물(REX) 슬러리가 도포된 영구자석을 100℃ 이하의 온도로 가열하는 것으로 특징으로 한다.In the method of manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry is applied in the form of droplets by ultrasonic waves, and then the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry is applied in the form of droplets. A permanent magnet coated with compound (TMX) slurry is heated to a temperature of 100°C or lower, and a medium different from the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry previously applied to the surface of the heated permanent magnet is applied. It is characterized by applying a rare earth metal compound (REX) slurry and heating the permanent magnet to which the heavy rare earth metal compound (REX) slurry is applied to a temperature of 100°C or lower.
본 발명은 소결자석의 표면에 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리 도포하여 저 융점 금속을 소결자석 내부로 1차 확산시킨 후, 다시 소결자석의 표면에 중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 도포하여 중희토 금속을 소결자석 내부로 2차 확산시킴으로써, 저 융점 금속을 1차로 소결자석의 결정립계에 확산시켜, 결정립계에 존재하는 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)과 저 융점 금속이 결합함으로써, 소결자석의 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)의 녹는점을 낮출 수 있고, 이와 같이 낮아진 녹는점을 갖는 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)이 결정립계에 연속적 및 균일하게 존재하게 되고, 2차로 도포된 중희토 금속화합물(REX)에서 분리된 중희토 금속(RE)이 소결자석의 결정립계에 2차 확산 시 효과적으로 소결자석의 내부로 확산하여, 보자력 및 열감자특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention applies a low melting point metal (TM) slurry or a low melting point metal compound (TMX) slurry to the surface of a sintered magnet to first diffuse the low melting point metal into the inside of the sintered magnet, and then spread the heavy rare earth metal compound to the surface of the sintered magnet again. (REX) By applying the slurry to secondarily diffuse the heavy rare earth metals into the sintered magnet, the low melting point metal is first diffused to the grain boundaries of the sintered magnet, thereby reducing the rare earth metal rich phase (Nd-rich) and the low melting point metal present at the grain boundaries. By combining metals, the melting point of the rare earth metal-rich phase (Nd-rich) of the sintered magnet can be lowered, and the rare earth metal-rich phase (Nd-rich) with this lowered melting point can exist continuously and uniformly at the grain boundaries. When the heavy rare earth metal (RE) separated from the secondarily applied heavy rare earth metal compound (REX) spreads to the grain boundaries of the sintered magnet, it effectively diffuses into the inside of the sintered magnet, improving the coercive force and thermal demagnetization characteristics. There is an effect.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Hereinafter, “upward,” “downward,” “front,” and “rear” and other directional terms are defined based on the states shown in the drawings.
[제조 방법][Manufacturing method]
(1) 소결자석 제조하는 단계(S1)(1) Step of manufacturing sintered magnet (S1)
원료 분말로서, 희토류 합금으로 이루어진 분말을 준비한다. 희토류 합금은, RE=Nd, Pr, La, Ce, Ho, Dy, Tb에서 선택되는 적어도 1종 및 Fe, TM=Co, Cu, Al, Ga, Nb, Ti, Mo, V, Zr, Zn 중 하나 이상의 3d 천이금속에서 선택되는 적어도 1종, B로 할 때, RE-Fe 합금, 또는 RE-Fe-TM 합금, RE-Fe-B 합금, RE-Fe-TM-B 합금을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, Nd-Fe-B 합금, Nd-Fe-Co 합금, Nd-Fe-Co-B 합금 등을 들 수 있다. 희토류 소결 자석에 이용되고 있는 공지된 희토류 합금으로 이루어진 분말을 원료 분말에 이용할 수 있다.As a raw material powder, a powder made of a rare earth alloy is prepared. The rare earth alloy is at least one selected from RE=Nd, Pr, La, Ce, Ho, Dy, Tb, and Fe, TM=Co, Cu, Al, Ga, Nb, Ti, Mo, V, Zr, and Zn. When B is at least one type selected from one or more 3d transition metals, RE-Fe alloy, RE-Fe-TM alloy, RE-Fe-B alloy, or RE-Fe-TM-B alloy may be mentioned. More specifically, Nd-Fe-B alloy, Nd-Fe-Co alloy, Nd-Fe-Co-B alloy, etc. can be mentioned. Powders made of known rare earth alloys used in rare earth sintered magnets can be used as the raw material powder.
원료분말은 xwt%RE-ywt%B-zwt%TM-bal.wt%Fe(RE=희토류원소, TM=3d 천이원소, x=28∼35, y=0.5∼1.5, z=0∼15)조성의 합금이다.Raw material powder is xwt%RE-ywt%B-zwt%TM-bal.wt%Fe (RE=rare earth element, TM=3d transition element, x=28~35, y=0.5~1.5, z=0~15) It is an alloy of composition.
원하는 조성의 합금으로 이루어진 원료분말을 용해 주조 잉곳이나 급냉 응고법에 의해 얻어진 박상체(箔狀體;foil)를 젯밀, 아트리타밀, 볼밀, 진동밀 등의 분쇄 장치에 의해 분쇄하거나, 가스 아토마이즈법과 같은 아토마이즈법을 이용하여 제조할 수 있다. 공지된 분말의 제조 방법에 의해 얻어진 분말이나 아토마이즈법에 의해 제조한 분말을 더 분쇄하여 이용하여도 좋다. 분쇄 조건이나 제조 조건을 적절하게 변경함으로써, 원료 분말의 입도 분포나 분말을 구성하는 각 입자의 형상을 조정할 수 있다. 입자의 형상은, 특별히 상관없지만, 진구(眞球)에 가까울수록 치밀화하기 쉬운 데다가, 자장의 인가에 의해 입자가 회전하기 쉽다. 아토마이즈법을 이용하면, 진구도가 높은 분말을 얻을 수 있다.Raw material powder made of an alloy of the desired composition is melted and cast ingots or thin bodies obtained by rapid solidification are pulverized with a grinding device such as a jet mill, atritamil, ball mill, or vibrating mill, or gas atomized. It can be manufactured using the same atomization method. Powder obtained by a known powder production method or powder produced by an atomization method may be further pulverized and used. By appropriately changing the grinding conditions or manufacturing conditions, the particle size distribution of the raw material powder and the shape of each particle constituting the powder can be adjusted. The shape of the particle is not particularly important, but the closer it is to a true sphere, the easier it is to become densified, and the more easily the particle rotates when a magnetic field is applied. By using the atomization method, powder with a high degree of sphericity can be obtained.
제조된 합금스트립을 조분쇄하는 과정에서는 스트립을 진공로에 장입하고 진공배기한 후 상온의 수소분위기에서 2시간 이상 유지함으로서 스트립 내부로 수소를 흡수시키고, 이어서 진공분위기에서 600℃ 로 가열하여 스트립 내부에 존재하는 수소를 제거한다.In the process of coarsely crushing the manufactured alloy strip, the strip is charged into a vacuum furnace, evacuated, and maintained in a hydrogen atmosphere at room temperature for more than 2 hours to absorb hydrogen into the strip, and then heated to 600°C in a vacuum atmosphere to heat the inside of the strip. Remove hydrogen present in.
조분쇄를 완료한 수소처리 분말을 사용하여 질소 혹은 불활성가스 분위기에서 젯밀기술을 이용한 분쇄방식에 의해 평균입경 1∼10.0㎛ 범위의 균일하고 미세한 분말로 제조한다.Using hydrogen-treated powder that has completed coarse grinding, it is manufactured into a uniform, fine powder with an average particle diameter ranging from 1 to 10.0㎛ by grinding using jet mill technology in a nitrogen or inert gas atmosphere.
원료 분말은, 미세할수록 충전 밀도를 높이기 쉽기 때문에, 최대 입경은 5.0㎛ 이하가 바람직하다.Since the finer the raw material powder, the easier it is to increase the packing density, the maximum particle size is preferably 5.0 μm or less.
원료 분말에는 윤활제를 첨가할 수 있다. 윤활제를 포함하는 혼합물로 하면, 자장의 인가시에 원료 분말을 구성하는 각 입자가 회전하기 쉬워져, 배향성을 높이기 쉽다. 윤활제는 원료 분말과 실질적으로 반응하지 않는 여러 가지 재질, 형태(액상, 고체상)의 것을 이용할 수 있다. 예컨대, 액상 윤활제는, 에탄올, 기계유, 실리콘오일, 피마자유 등을 들 수 있고, 고체상 윤활제는, 스테아르산아연 등의 금속염, 육방정 질화붕소, 왁스 등을 들 수 있다. 윤활제의 첨가량은, 액상 윤활제에서는, 원료 분말 100 g에 대하여 0.01 질량% 이상 10 질량% 이하 정도, 고체상 윤활제에서는, 원료 분말의 질량에 대하여 0.01 질량% 이상 5 질량% 이하 정도를 들 수 있다.A lubricant can be added to the raw material powder. When a mixture containing a lubricant is used, each particle constituting the raw material powder is likely to rotate when a magnetic field is applied, and the orientation is likely to be improved. Lubricants can be used in various materials and forms (liquid, solid) that do not substantially react with the raw material powder. For example, liquid lubricants include ethanol, machine oil, silicone oil, and castor oil, and solid lubricants include metal salts such as zinc stearate, hexagonal boron nitride, and wax. The amount of lubricant added is in the range of 0.01 mass% to 10 mass% based on 100 g of raw material powder for liquid lubricants, and in the range of 0.01 mass% to 5 mass% based on the mass of raw material powder for solid lubricants.
원하는 형상·크기의 압분 성형체를 얻을 수 있도록, 원하는 형상·크기의 성형용 금형을 준비한다. 성형용 금형은, 종래, 소결 자석의 소재에 이용되고 있는 압분 성형체의 제조에 이용되고 있는 것, 대표적으로는, 다이, 상하 펀치를 구비한 것을 이용할 수 있다. 기타, 정수압 가압(Cold Isostatic Press)을 이용할 수 있다.In order to obtain a powder compact of the desired shape and size, a mold for molding of the desired shape and size is prepared. The mold for molding can be one that has conventionally been used in the production of compacted compacts used as materials for sintered magnets, and typically has a die and an upper and lower punch. In addition, cold isostatic press can be used.
원료분말이 성형용 금형에 충진되면, 질소분위기에서 성형용 금형의 좌측과 우측에 위치하는 자석에 전류를 인가하여 자장을 발생시킴으로서 분말을 완전히 배향시킨 분말의 방향을 유지하면서 동시에 압축성형을 실시하여 성형체를 제조한다.When the raw material powder is filled into the mold for molding, current is applied to the magnets located on the left and right sides of the mold in a nitrogen atmosphere to generate a magnetic field, thereby performing compression molding while maintaining the direction of the completely oriented powder. Manufacture molded bodies.
자장성형에 의해 얻어진 성형체를 소결로에 장입하고 진공분위기 및 400℃ 이하에서 충분히 유지하여 잔존하는 불순 유기물을 완전히 제거한다.The molded body obtained by magnetic field molding is charged into a sintering furnace and sufficiently maintained in a vacuum atmosphere and below 400°C to completely remove remaining impure organic substances.
다시 소결 조건인 온도 900℃∼1200℃, 유지 시간: 0.5시간∼3시간, 분위기: 진공, 아르곤 등의 조건에서 소결한다. 바람직하기로는 1,000 ~ 1,100℃의 온도범위가 바람직하고, 유지시간은 1 ~2시간 30분이 바람직하다.Sinter again under the sintering conditions: temperature 900°C to 1200°C, holding time: 0.5 to 3 hours, atmosphere: vacuum, argon, etc. Preferably, the temperature range is 1,000 to 1,100°C, and the holding time is preferably 1 to 2 hours and 30 minutes.
(2) 소결자석을 소정크기로 가공하는 단계(S2)(2) Processing the sintered magnet to a predetermined size (S2)
소결자석을 12.5*12.5*5mm 크기의 자석으로 가공한다.The sintered magnet is processed into a magnet with a size of 12.5*12.5*5mm.
소정크기로 분할된 자석가공품을 알칼리탈지제 용액에 담근 후, 직경 2~10 크기의 세라믹볼과 함께 문질러줌으로써 자석 표면에 묻어있는 기름성분을 제거하였고, 다시 자석을 증류수로 수차례 깨끗이 세정함으로써 잔존하는 탈지제를 완전히 제거한다.After immersing the processed magnet into predetermined sizes in an alkaline degreaser solution, the oil on the surface of the magnet was removed by rubbing it with a ceramic ball with a diameter of 2 to 10, and the remaining magnet was thoroughly cleaned with distilled water several times. Remove the degreaser completely.
(3) 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리 도포단계(S3)(3) Low melting point metal (TM) slurry or low melting point metal compound (TMX) slurry application step (S3)
가공된 소결자석의 표면에 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리 도포하는 것은 저 융점 금속(TM)을 자석내부의 결정립계로 확산시키기 위한 것이다.Applying low melting point metal (TM) slurry or low melting point metal compound (TMX) slurry to the surface of the processed sintered magnet is to diffuse the low melting point metal (TM) into the grain boundaries inside the magnet.
소결자석의 결정립계는 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)이 존재하는데 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)에는 희토류 금속의 함량이 높고 Fe의 함량은 낮으며 천이금속인 Cu, Al, Ga, Nb, Zr 등 및 희토류 금속과 산소가 결합된 다원계 합금 원소이다. 이러한 조성비로 인해 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)은 주상(主相, main phase) RE2Fe14B 보다 낮은 온도에서 녹는다. 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)이 녹는 온도를 제어하는 일반적인 방법으로 저융점 원소를 추가로 첨가하는 방법이 있다. The grain boundary of the sintered magnet contains a rare earth metal-rich phase (Nd-rich). The rare earth metal-rich phase (Nd-rich) has a high content of rare earth metals, a low content of Fe, and transition metals such as Cu, Al, Ga, Nb, It is a multi-element alloy element that combines oxygen with rare earth metals such as Zr. Due to this composition ratio, the rare earth metal-rich phase (Nd-rich) melts at a lower temperature than the main phase RE 2 Fe 14 B. A common method of controlling the melting temperature of the rare earth metal-rich phase (Nd-rich) is to additionally add low melting point elements.
본 발명은 소결자석의 결정립계에 존재하는 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)의 녹는 온도를 낮추기 위하여 소결자석의 표면에 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리 도포하여 저 융점 금속(TM)을 자석내부의 결정립계로 확산시키기 위한 것이다.The present invention applies a low melting point metal (TM) slurry or a low melting point metal compound (TMX) slurry to the surface of the sintered magnet to lower the melting temperature of the rare earth metal-rich phase (Nd-rich) present at the grain boundary of the sintered magnet. This is to diffuse metal (TM) into the grain boundaries inside the magnet.
상기 저 융점 금속(TM)의 용융온도는 1,100℃ 이하가 바람직하고 더 바람직하기는 650 ~ 1,100℃ 의 온도범위가 좋다. 또한 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX)은 희토류 금속과 반응하지 않는 것이 바람직하다. The melting temperature of the low melting point metal (TM) is preferably 1,100°C or lower, and more preferably in the temperature range of 650 to 1,100°C. Additionally, it is preferable that low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) does not react with rare earth metals.
저 융점 금속화합물(TMX)은 수산화물, 불화물, 산화물 분말 중 하나 이상이다.Low melting point metal compounds (TMX) are one or more of hydroxide, fluoride, and oxide powders.
상기 슬러리에서 고상분말인 저 융점 금속화합물(TMX) 분말에는 수소(H), 불소(F), 산소(O)가 화합물 형태로 함유되어 있는데, 후술한 입계확산을 위한 가열시 분해되어 배출된다. 분해된 수소, 산소, 불소 등의 기체는 입자를 미세화시키는데 기여하기도 한다. 가열에 의해 분해된 저 융점 금속(TM)인 Cu, Al, Ga, Nb, Zr 등이 분해되어 입계로 확산되게 된다.In the slurry, the low melting point metal compound (TMX) powder, which is a solid powder, contains hydrogen (H), fluorine (F), and oxygen (O) in the form of a compound, which is decomposed and discharged when heated for grain boundary diffusion as described later. Decomposed gases such as hydrogen, oxygen, and fluorine also contribute to refining particles. Cu, Al, Ga, Nb, Zr, etc., which are low melting point metals (TM) decomposed by heating, decompose and diffuse into grain boundaries.
본 발명에서 이용하는 고상분말의 평균 입경은 5㎛ 이하가 좋으며, 바람직하게는 4㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이하가 좋다, 입경이 지나치게 크면 가열시에 기지조직과의 합금화가 일어나기 어려우며, 또한 형성되는 표면층의 기지조직으로의 밀착성에 문제가 생긴다. 입경은 작을수록 가열 후에 고밀도의 표면층이 형성된다. 표면층을 부식방지막으로서 사용하기 위하여서도 입경이 작은 쪽이 좋다. 그 때문에 입경의 하한값은 특별히 없으며, 비용의 고려를 하지 않는다면 수십 ㎚의 초미분이 이상적이지만, 실용상 가장 바람직한 금속분말의 평균 입경은 03㎛∼3㎛ 정도이다.The average particle size of the solid powder used in the present invention is preferably 5 ㎛ or less, preferably 4 ㎛ or less, more preferably 3 ㎛ or less. If the particle size is too large, alloying with the matrix structure is difficult to occur when heated. Problems arise in the adhesion of the formed surface layer to the matrix tissue. The smaller the particle diameter, the more dense the surface layer is formed after heating. In order to use the surface layer as a corrosion prevention film, it is better to have a smaller particle size. Therefore, there is no particular lower limit for the particle size, and if cost is not considered, ultrafine particles of several tens of nm are ideal, but the average particle size of the most desirable metal powder for practical use is about 03 ㎛ to 3 ㎛.
먼저 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX)의 고상분말을 혼합한 혼합물에 액상용매 혼합하여 슬러리로 제조한다.First, a slurry is prepared by mixing a liquid solvent with a mixture of solid powders of low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX).
저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리는 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 35 ~ 55wt%와, 알콜 45 ~ 65wt%를 혼합하여 혼련한다. 상기 액상용매는 에탄올일 수 있다.Low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry is kneaded by mixing 35 to 55 wt% of low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) and 45 to 65 wt% of alcohol. The liquid solvent may be ethanol.
저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리를 도포하는 방법은 분사, 딥핑, 도금(무전해, 전해) 및 증착 방법 중 하나이다.The method of applying low melting point metal (TM) slurry or low melting point metal compound (TMX) slurry is one of spraying, dipping, plating (electrolytic, electrolytic), and deposition methods.
분사에 의한 도포방법은 상기 제조된 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리의 도포단계에서 영구자석을 100℃ 이하의 온도로 가열한다. 바람직하기로는 60 ~ 80℃ 온도범위에서 가열한다. The spraying application method heats the permanent magnet to a temperature of 100°C or lower in the application step of the low melting point metal (TM) slurry or low melting point metal compound (TMX) slurry prepared above. Preferably, it is heated in the temperature range of 60 to 80°C.
저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리를 정량펌프를 이용하여 액적으로 공급하고, 공급된 액적을 초음파를 이용해 미립화시키고, 초음파를 이용해 미립화된 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리를 캐리어 가스를 통해 0.8 ~ 2m/sec 의 속도로 영구자석의 표면에 1회 이상 도포한다. 도포시 회오리형태의 방향성을 갖을 수 있다.Low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) slurry is supplied as droplets using a metering pump, the supplied droplets are atomized using ultrasound, and the low melting point metal (TM) or low melting point atomized using ultrasound is atomized. The metal compound (TMX) slurry is applied to the surface of the permanent magnet at least once through a carrier gas at a speed of 0.8 to 2 m/sec. When applied, it may have a swirl-like directionality.
상기 도포이후, 도포된 영구자석을 100℃ 이하의 온도로 가열한다.After the application, the applied permanent magnet is heated to a temperature of 100°C or lower.
(4) 저 융점 금속(TM)의 입계확산단계(S4)(4) Grain boundary diffusion step (S4) of low melting point metal (TM)
상기 도포된 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX)은 가열에 의해 저 융점 금속(TM)이 분해된다.The applied low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) is decomposed by heating.
상기 분해된 저 융점 금속(TM)을 자석내부의 결정립계로 확산시키기 위해 도포체를 가열로에 장입하고 알곤 분위기에서 승온속도=1℃/min.으로 가열하여 700 ~ 1,000℃ 온도에서 2 내지 12시간 유지하면서 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX)이 저 융점 금속(TM)로 분해되어 자석 내부로 확산되어 침투반응을 진행시킨다.In order to diffuse the decomposed low melting point metal (TM) into the grain boundaries inside the magnet, the coated material is charged into a heating furnace and heated in an argon atmosphere at a temperature increase rate = 1°C/min. for 2 to 12 hours at a temperature of 700 to 1,000°C. While maintaining the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX), it decomposes into low melting point metal (TM) and diffuses into the magnet to proceed with the penetration reaction.
바람직하기는 850 ~ 950℃ 온도에서 2 내지 12시간 유지한다.Preferably, it is maintained at a temperature of 850 to 950°C for 2 to 12 hours.
(5) 중희토 금속화합물(REX) 슬러리 코팅단계(S5)(5) Heavy rare earth metal compound (REX) slurry coating step (S5)
저 융점 금속(TM)이 확산된 자석의 표면에 중희토 금속화합물을 도포하는 것은 중희토 금속을 자석내부의 결정립계로 확산시켜 보자력을 향상시키기 위한 것이다.Applying a medium rare earth metal compound to the surface of a magnet where low melting point metal (TM) is diffused is intended to improve coercive force by diffusing the medium rare earth metal to the grain boundaries inside the magnet.
앞서 저 융점 금속(TM)을 소결자석의 결정입계에 확산시키면, 결정립계에 확산된 저 융점 금속(TM)이 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)과 결합하여 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)의 녹는점을 더 낮추고, 녹는점이 낮은 희토류 금속 풍부상(Nd-rich)은 결정립계에 연속적 및 균일하게 존재하게 되어 이후 수행되는 중 희토류 금속의 도포 후 입계확산 시 중 희토류 금속이 소결자석의 내부로 확산하는데 효과적이다.Previously, when the low melting point metal (TM) is diffused into the grain boundaries of the sintered magnet, the low melting point metal (TM) diffused into the grain boundaries combines with the rare earth metal rich phase (Nd-rich) to form the rare earth metal rich phase (Nd-rich). The melting point is further lowered, and the rare earth metal-rich phase (Nd-rich) with a low melting point exists continuously and uniformly at the grain boundaries, allowing the rare earth metal to diffuse into the interior of the sintered magnet during grain boundary diffusion after application of the rare earth metal. It is effective in doing so.
상기 중희토 금속화합물(REX)은 수산화물, 불화물, 산화물 분말 중 하나 이상이다. 상기 중희토 금속화합물(REX)에서 중희토 금속(RE)은 희토류 원소 중 적어도 하나를 10 at.%(10 중량부, 소결단계(S1)의 희토류 금속분말 100 중량부 기준) 이상 함유한다.The heavy rare earth metal compound (REX) is one or more of hydroxide, fluoride, and oxide powder. In the heavy rare earth metal compound (REX), the heavy rare earth metal (RE) contains at least 10 at.% (10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rare earth metal powder in the sintering step (S1)) of at least one rare earth element.
본 발명에서 이용하는 중희토 금속화합물(REX)의 평균 입경은 5㎛ 이하가 좋으며, 바람직하게는 4㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이하가 좋다, 입경이 지나치게 크면 가열시에 기지조직과의 합금화가 일어나기 어려우며, 또한 형성되는 표면층의 기지조직으로의 밀착성에 문제가 생긴다. 입경은 작을수록 가열 후에 고밀도의 표면층이 형성된다. 표면층을 부식방지막으로서 사용하기 위하여서도 입경이 작은 쪽이 좋다. 그 때문에 입경의 하한값은 특별히 없으며, 비용의 고려를 하지 않는다면 수십 ㎚의 초미분이 이상적이지만, 실용상 가장 바람직한 금속분말의 평균 입경은 03㎛∼3㎛ 정도이다.The average particle size of the rare earth metal compound (REX) used in the present invention is preferably 5 ㎛ or less, preferably 4 ㎛ or less, more preferably 3 ㎛ or less. If the particle size is too large, alloying with the matrix structure occurs when heated. It is difficult for this to occur, and problems arise in the adhesion of the formed surface layer to the matrix tissue. The smaller the particle diameter, the more dense the surface layer is formed after heating. In order to use the surface layer as a corrosion prevention film, it is better to have a smaller particle size. Therefore, there is no particular lower limit for the particle size, and if cost is not considered, ultrafine particles of several tens of nm are ideal, but the average particle size of the most desirable metal powder for practical use is about 03 ㎛ to 3 ㎛.
먼저 중희토 금속화합물(REX)의 고상분말을 혼합한 혼합물에 액상용매 혼합하여 슬러리로 제조한다.First, a slurry is prepared by mixing a solid powder of a heavy rare earth metal compound (REX) with a liquid solvent.
중희토 금속화합물(REX) 슬러리는 중희토 금속화합물(REX) 35 ~ 55wt%와, 알콜 45 ~ 65wt%를 혼합하여 혼련한다. 상기 액상용매는 에탄올일 수 있다.The rare earth metal compound (REX) slurry is kneaded by mixing 35 to 55 wt% of the rare earth metal compound (REX) and 45 to 65 wt% of alcohol. The liquid solvent may be ethanol.
중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 도포하는 방법은 분사, 딥핑, 및 증착 방법 중 하나인 것을 특징으로 한다.The method of applying the heavy rare earth metal compound (REX) slurry is characterized by one of spraying, dipping, and deposition methods.
분사에 의한 도포방법은 상기 제조된 중희토 금속화합물(REX) 슬러리의 도포단계에서 영구자석을 100℃ 이하의 온도로 가열한다. 바람직하기로는 60 ~ 80℃ 온도범위에서 가열한다. The application method by spraying heats the permanent magnet to a temperature of 100°C or lower in the application step of the prepared heavy rare earth metal compound (REX) slurry. Preferably, it is heated in the temperature range of 60 to 80°C.
중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 정량펌프를 이용하여 액적으로 공급하고, 공급된 액적을 초음파를 이용해 미립화시키고, 초음파를 이용해 미립화된 중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 캐리어 가스를 통해 0.8 ~ 2m/sec 의 속도로 영구자석의 표면에 1회 이상 도포한다. 도포시 회오리형태의 방향성을 갖을 수 있다.Heavy rare earth metal compound (REX) slurry is supplied as droplets using a metering pump, the supplied droplets are atomized using ultrasonic waves, and the medium rare earth metal compound (REX) slurry atomized using ultrasonic waves is transported 0.8 to 2 m through a carrier gas. Apply to the surface of the permanent magnet at least once at a speed of /sec. When applied, it may have a swirl-like directionality.
상기 도포이후, 도포된 영구자석을 100℃ 이하의 온도로 가열한다.After the application, the applied permanent magnet is heated to a temperature of 100°C or lower.
(5) 입계확산단계(5) Grain boundary diffusion step
상기 도포된 중희토 금속화합물(REX)은 가열에 의해 중희토 금속이 분해된다.The applied rare earth metal compound (REX) is decomposed by heating.
상기 분해된 중희토 금속을 자석내부의 결정립계로 확산시키기 위해 도포체를 가열로에 장입하고 알곤 분위기에서 승온속도=1℃/min.으로 가열하여 700 ~ 1,000℃ 온도에서 2 내지 12시간 유지하면서 중희토 금속화합물(REX)이 중희토 금속으로 분해되어 자석 내부로 확산되어 침투반응을 진행시킨다.In order to diffuse the decomposed heavy rare earth metal into the grain boundaries inside the magnet, the coated material is charged into a heating furnace, heated in an argon atmosphere at a temperature increase rate = 1°C/min., and maintained at a temperature of 700 to 1,000°C for 2 to 12 hours. Rare earth metal compounds (REX) decompose into medium rare earth metals and diffuse into the magnet, causing a penetration reaction to proceed.
바람직하기는 800 ~ 900℃ 온도에서 2 내지 12시간 유지한다.Preferably, it is maintained at a temperature of 800 to 900°C for 2 to 12 hours.
이와 같이 가열하면 입계확산법은 용이하게 실시할 수 있어, 소결자석의 고특성화, 즉, 잔류자속밀도(Br)나 최대 에너지 적(積)((BH)max)을 입계확산 처리 전보다 높은 상태로 유지할 수 있고, 고보자력(Hcj)화할 수 있다. 입계확산법이 두께가 얇은 자석에 대하여 효과가 큰 것도 지금까지의 보고와 같다 5㎜ 이하의 두께에 대하여 특히 유효하다.By heating in this way, the grain boundary diffusion method can be easily performed, and the sintered magnet can be highly characterized, that is, the residual magnetic flux density (Br) and maximum energy product ((BH)max) can be maintained at a higher state than before the grain boundary diffusion treatment. It can be converted to high coercivity (Hcj). The fact that the grain boundary diffusion method is highly effective for thin magnets is consistent with previous reports. It is particularly effective for thicknesses of 5 mm or less.
(6) 응력제거열처리 및 최종열처리단계(6) Stress relief heat treatment and final heat treatment step
상기 입계확산처리 후 상온까지 급속냉각 시키고, 확산로 내부를 계속 진공분위기로 유지시키고 확산된 자석을 400~1000℃ 범위 온도로 가열하여 1 ~ 10시간 유지해 주는 열처리를 진행하고 상온까지 급속냉각한다.After the grain boundary diffusion treatment, it is rapidly cooled to room temperature, the inside of the diffusion furnace is maintained in a vacuum atmosphere, the diffused magnet is heated to a temperature in the range of 400 to 1000°C and heat treatment is performed for 1 to 10 hours, and then rapidly cooled to room temperature.
이하, 시험예를 들어, 본 발명의 보다 구체적인 실시형태를 설명한다.Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described using test examples.
[실시예 1 내지 8][Examples 1 to 8]
본 발명에서는 31%RE-1%B-2%TM-Bal.Bal.%Fe(여기서, RE=희토류원소, TM=3d 천이원소)조성의 희토자석 소결자석을 제조한 후, 소결자석을 12.5*12.5*5mmT 크기의 자석으로 가공하였고, 소결자석의 보자력 특성을 향상시키기 위해 다음과 같은 입계확산 공정을 실시하였다.In the present invention, after manufacturing a sintered rare earth magnet with a composition of 31%RE-1%B-2%TM-Bal.Bal.%Fe (where RE = rare earth element, TM = 3d transition element), the sintered magnet is sintered at 12.5%. It was processed into a magnet with a size of *12.5*5mmT, and the following grain boundary diffusion process was performed to improve the coercive force characteristics of the sintered magnet.
소결자석 가공품을 알칼리탈지제 용액에 담근 후, 파이 2~10 mm 크기의 세라믹볼과 함께 문질러줌으로써 자석 표면에 묻어있는 기름성분을 제거하였고, 다시 소결자석을 증류수로 수차례 깨끗이 세정함으로써 잔존하는 탈지제를 완전히 제거하였다. After immersing the sintered magnet in an alkaline degreaser solution, the oil on the surface of the magnet was removed by rubbing it with a ceramic ball measuring 2 to 10 mm. Then, the sintered magnet was thoroughly washed several times with distilled water to remove any remaining degreaser. completely removed.
실시예 1 내지 6은 각각 소결자석의 표면에 도포되는 저융점 금속 분말은 고순도화학(일본)의 Cu, Al 분말을 사용하였으며, 저융점 금속 분말의 평균 입도는 대략 3 ㎛ 수준이었다. 저 융점 금속 분말을 도포하기 위해 저 융점 금속 분말과 알콜과 비율이 50중량부 : 50중량부로 혼련함하여 슬러리를 제조한 후, 제조된 저 융점 금속 슬러리를 소결자석의 표면에 초음파를 이용해 미립화시켜 캐리어 가스를 통해 0.8 ~ 2m/sec의 속도로 영구자석의 표면에 도포시 회오리형태의 방향성을 갖도록 도포하였다.In Examples 1 to 6, Cu and Al powders from High Purity Chemicals (Japan) were used as the low melting point metal powder applied to the surface of the sintered magnet, and the average particle size of the low melting point metal powder was approximately 3 ㎛. In order to apply low melting point metal powder, a slurry is prepared by mixing low melting point metal powder and alcohol in a ratio of 50 parts by weight: 50 parts by weight, and then the prepared low melting point metal slurry is atomized using ultrasonic waves on the surface of the sintered magnet. When applied to the surface of a permanent magnet at a speed of 0.8 to 2 m/sec through a carrier gas, it was applied in a whirl-like direction.
도포된 저 융점 금속을 자석내부의 결정립계로 확산시키기 위해 도포체를 가열로에 장입하고 알곤 분위기에서 승온속도 1℃/min.으로 가열하여 900℃ 온도에서 6시간 유지하면서 자석 내부로 확산시켰다.In order to diffuse the applied low melting point metal into the grain boundaries inside the magnet, the coated material was charged into a heating furnace and heated at a temperature increase rate of 1°C/min. in an argon atmosphere to spread into the magnet while maintaining the temperature at 900°C for 6 hours.
실시예 1은 Cu 0.2 중량부, 실시예 2는 Cu 0.4 중량부, 실시예 5는 Al 0.2 중량부, 실시예 6은 Al 0.4 중량부를 도포, 확산시킨 후, 최종열처리는 수행하지 않은 것이고,Example 1 was 0.2 parts by weight of Cu, Example 2 was 0.4 parts by weight of Cu, Example 5 was 0.2 parts by weight of Al, and Example 6 was 0.4 parts by weight of Al, and the final heat treatment was not performed after application and diffusion.
실시예 3은 Cu 0.2 중량부, 실시예 4는 Cu 0.4 중량부, 실시예 7은 Al 0.2 중량부, 실시예 8은 Al 0.4 중량부를 도포, 확산후 다시 500℃ 온도에서 2시간 최종열처리를 실시한 실시예이다.In Example 3, 0.2 parts by weight of Cu was applied, in Example 4, 0.4 parts by weight of Cu, in Example 7, 0.2 parts by weight of Al, and in Example 8, 0.4 parts by weight of Al was applied, spread, and then subjected to final heat treatment at 500° C. for 2 hours. This is an example.
비교계 1은 소결후, 별도의 저 융점 금속 도포 확산없이 500℃ 온도에서 2시간 최종열처리를 실시한 것이다.Comparative system 1 was subjected to final heat treatment at 500°C for 2 hours after sintering without additional spreading of low melting point metal.
확산에 사용된 실시예 1 내지 8의 특성은 비교예 1과 같이 잔류자속밀도(Br) 14.4 kG, 보자력(Hcj) 14.5 kOe로 측정되었고, 실시예 1 내지 8의 저 융점 금속이 확산이 완료된 자석은 다시 표면을 가공하여 잔류 확산층을 제거한 후 자기특성을 평가한 결과를 표 1과 같이 나타내었다.The characteristics of Examples 1 to 8 used for diffusion were measured as residual magnetic flux density (Br) of 14.4 kG and coercive force (Hcj) of 14.5 kOe as in Comparative Example 1, and the low melting point metal of Examples 1 to 8 was measured as a magnet for which diffusion was completed. Table 1 shows the results of evaluating the magnetic properties after processing the surface again to remove the residual diffusion layer.
실시예 1, 2 에서는 Cu 원소를 입계확산 처리한 이후 Cu 금속 도포량을 증가함에 따라 입계확산 후 보자력이 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 희토류 금속 풍부상에 Cu가 추가됨에 따라 녹는 온도가 낮아지고 희토류 금속 풍부상이 결정립 계의 삼중점에 응집되어 보자력이 저하된 것으로 판단되며, 이로서 저 융점 금속이 결정립계로 확산되었음을 간접적으로 알 수 있다. In Examples 1 and 2, the coercive force after grain boundary diffusion tended to decrease as the amount of Cu metal applied increased after the grain boundary diffusion treatment of Cu element. It is believed that as Cu is added to the rare earth metal-rich phase, the melting temperature is lowered and the rare earth metal-rich phase is aggregated at the triple point of the grain boundary, lowering the coercive force. This indirectly shows that the low melting point metal has diffused into the grain boundary.
실시예 3, 4에는 Cu 원소를 확산 한 후 최종열처리를 통해 희토류 금속 풍부상을 제어하여 보자력을 증가시킨 결과이다. 비교예 1에 비해 Cu 0.2%를 확산한 시편에서 0.6 kOe 수준의 보자력 향상이 확인되었다. Examples 3 and 4 are the results of increasing the coercive force by controlling the rare earth metal-rich phase through final heat treatment after diffusing the Cu element. Compared to Comparative Example 1, an improvement in coercivity of 0.6 kOe was confirmed in the specimen in which 0.2% Cu was diffused.
실시예 5, 6, 7, 8에는 또 다른 저융점 원소인 Al을 확산한 결과이다. Al을 확산 경우 비교예 1에 비해 보자력이 1 kOe 향상됨을 확인하였다. 하지만 Al 원소는 결정립계면을 통해 주상인 NdFeB 내부로 확산되어 잔류자속밀도(Br)을 감소시키는 것으로 알려져 있고, 실시예 7, 8과 같이 Cu를 확산한 경우에 비해 도포량이 증가함에 따라 잔류자속밀도가 0.07, 0.13 kG 감소한 것을 알수 있다. Examples 5, 6, 7, and 8 are the results of diffusing Al, another low melting point element. It was confirmed that when Al was diffused, the coercivity was improved by 1 kOe compared to Comparative Example 1. However, the Al element is known to reduce the residual magnetic flux density (Br) by diffusing into the main phase, NdFeB, through the grain boundary, and as the application amount increases compared to the case of diffusing Cu as in Examples 7 and 8, the residual magnetic flux density decreases. It can be seen that has decreased by 0.07 and 0.13 kG.
하기의 표 1은 저융점 원소 종류 별 확산량에 따른 자기특성 변화를 나타낸 것이다.Table 1 below shows the change in magnetic properties according to the diffusion amount for each type of low melting point element.
물질apply
matter
열처리final
heat treatment
밀도(Br)
(kG)residual magnetic flux
Density (Br)
(kG)
(Hcj)
(kOe)coercivity
(Hcj)
(kOe)
(MGOe)Maximum energy product (BH)
(MGOe)
실시예 1 내지 8과 같이 저 융점 금속을 소결자석의 표면에 도포하여 저 융점 금속을 소결자석의 결정립계로 확산하면, 보자력에는 별다른 영향을 주지 않는다는 것을 알 수 있었다.It was found that when a low melting point metal was applied to the surface of the sintered magnet as in Examples 1 to 8 and the low melting point metal diffused into the grain boundaries of the sintered magnet, the coercive force was not significantly affected.
[실시예 11 내지 14][Examples 11 to 14]
본 실시예 11 내지 14는 실시예 1 내지 8과 희토류 자석의 조성비는 동일하고, 세정공정까지는 동일하다.In Examples 11 to 14, the composition ratio of rare earth magnets is the same as Examples 1 to 8, and even the cleaning process is the same.
실시예 11 내지 14는 각각 소결자석의 표면에 도포되는 저융점 금속 분말은 고순도화학(일본)의 Cu, Al 분말을 사용하였으며, 저융점 금속 분말의 평균 입도는 대략 3 ㎛ 수준이었다. 저 융점 금속 분말을 도포하기 위해 저 융점 금속 분말과 알콜과 비율이 50중량부 : 50중량부로 혼련함하여 슬러리를 제조한 후, 제조된 저 융점 금속 슬러리를 소결자석의 표면에 초음파를 이용해 미립화시켜 캐리어 가스를 통해 0.8 ~ 2m/sec의 속도로 영구자석의 표면에 도포시 회오리형태의 방향성을 갖도록 도포하였다.In Examples 11 to 14, Cu and Al powders from High Purity Chemicals (Japan) were used as the low melting point metal powder applied to the surface of the sintered magnet, and the average particle size of the low melting point metal powder was approximately 3 ㎛. In order to apply low melting point metal powder, a slurry is prepared by mixing low melting point metal powder and alcohol in a ratio of 50 parts by weight: 50 parts by weight, and then the prepared low melting point metal slurry is atomized using ultrasonic waves on the surface of the sintered magnet. When applied to the surface of a permanent magnet at a speed of 0.8 to 2 m/sec through a carrier gas, it was applied in a whirl-like direction.
도포된 저 융점 금속을 자석내부의 결정립계로 확산시키기 위해 도포체를 가열로에 장입하고 알곤 분위기에서 승온속도=1℃/min.으로 가열하여 900℃ 온도에서 6시간 유지하면서 자석 내부로 저 융점 금속을 1차 확산시켰다.In order to diffuse the applied low-melting point metal into the grain boundaries inside the magnet, the coated material is placed in a heating furnace and heated in an argon atmosphere at a temperature increase rate of 1°C/min. Maintained at a temperature of 900°C for 6 hours while the low-melting point metal flows into the magnet. was first spread.
중희토 금속화합물로는 Tb-Hydride의 분을 하용하였고, 분말 입도를 제어하기 위해 지르코니아 볼 0.5파이를 이용하여 알콜 용매 중에서 습식 분쇄를 진행하였다. 분쇄된 Tb-Hydride과 알콜과의 비율이 각각 50중량부 : 50중량부가 되도록 조절하여 균일하게 혼련함으로써 Tb-Hydride 슬러리를 제조하였다. 최종적으로 제조된 Tb-Hydride 슬러리를 Cu 또는 Al를 1차 확산한 소결자석의 표면에 초음파를 이용해 미립화시켜 캐리어 가스를 통해 0.8 ~ 2m/sec의 속도로 영구자석의 표면에 도포시 회오리형태의 방향성을 갖도록 도포하였다.Tb-Hydride powder was used as a medium rare earth metal compound, and wet grinding was performed in an alcohol solvent using a zirconia ball of 0.5 pi to control the powder particle size. Tb-Hydride slurry was prepared by uniformly kneading the ratio of pulverized Tb-Hydride and alcohol to 50 parts by weight: 50 parts by weight, respectively. The finally produced Tb-Hydride slurry is atomized using ultrasonic waves on the surface of a sintered magnet where Cu or Al is first diffused, and when applied to the surface of a permanent magnet at a speed of 0.8 to 2 m/sec through a carrier gas, it is oriented in the form of a whirlpool. It was applied to have.
도포된 중 희토화합물을 자석내부의 결정립계로 확산시키기 위해 도포체를 가열로에 장입하고 알곤 분위기에서 승온속도 1℃/min.으로 가열하여 900℃ 온도에서 6시간 유지하면서 Tb-Hydride에서 Tb로 분해되어 자석 내부로 확산되어 침투반응이 진행되도록 하였다. 이어서 500℃ 온도에서 2시간 최종열처리를 실시하였다.In order to diffuse the applied rare earth compounds into the grain boundaries inside the magnet, the coated material is placed in a heating furnace and heated in an argon atmosphere at a temperature increase rate of 1°C/min. While maintaining the temperature at 900°C for 6 hours, Tb-Hydride is decomposed into Tb. It spread inside the magnet and allowed the penetration reaction to proceed. Subsequently, a final heat treatment was performed at 500°C for 2 hours.
확산에 사용된 실시예 11 내지 14와 비교예 2의 모재는 잔류자속밀도(Br) 14.4 kG, 보자력(Hcj) 14.5 kOe로 측정되었고, 중 희토류 금속인 Tb가 최종입계확산이 완료된 자석은 다시 자석 표면을 가공하여 잔류 확산층을 제거한 후 자기특성을 평가한 결과를 표 2과 같이 나타내었다.The base materials of Examples 11 to 14 and Comparative Example 2 used for diffusion were measured to have a residual magnetic flux density (Br) of 14.4 kG and a coercive force (Hcj) of 14.5 kOe, and the magnets on which final grain boundary diffusion of Tb, a medium rare earth metal, was completed were again magnets. The results of evaluating the magnetic properties after processing the surface to remove the residual diffusion layer are shown in Table 2.
실시예 11, 12에서는 Cu 금속의 도포량 증가 및 입계확산 후, 중 희토류 금속인 Tb 2차 확산 효과를 나타내었다. 비교예 2의 Cu 원소 입계확산이 없는 경우에 비해 Cu 원소를 1차 확산한 실시예 11, 12은 잔류자속밀도는 동등 수준이며, 보자력(Hcj)이 대략 0.9 kOe 향상됨을 확인하였다. In Examples 11 and 12, the secondary diffusion effect of Tb, a medium rare earth metal, was shown after increasing the application amount of Cu metal and grain boundary diffusion. Compared to the case without grain boundary diffusion of Cu element in Comparative Example 2, it was confirmed that in Examples 11 and 12, in which Cu element was primary diffused, the residual magnetic flux density was at the same level and the coercive force (Hcj) was improved by approximately 0.9 kOe.
Tb 입계확산 시 내부와 외부의 확산 균일성을 평가하기 위해 180도의 온도에서 2시간동안 시편을 유지한 후 소결자석의 자기적 특성이 감자되는 정도를 확인하는 비가역 열감자율를 확인하였는데, 실시예 11, 실시예 12 모두 비교예 2 보다 비가역 열감자율이 개선됨을 확인하였다. In order to evaluate the internal and external diffusion uniformity during Tb grain boundary diffusion, the specimen was maintained at a temperature of 180 degrees for 2 hours, and then the irreversible thermal demagnetization rate, which confirms the degree to which the magnetic properties of the sintered magnet are demagnetized, was confirmed. Example 11, It was confirmed that the irreversible thermal decay rate in all of Example 12 was improved compared to Comparative Example 2.
이러한 비가역 열감자율의 개선은 보자력(Hcj)의 향상 효과 보다는 중 희토류 원소가 소결자석의 중심부까지 균일하게 확산 되었음을 의미하며, 저융점 금속인 Cu를 1차 확산하는 것이 소결자석 내부의 미세구조를 개선하여 추후 중 희토류 원소의 입계확산 효율 개선에 효과적임을 알 수 있다.This improvement in irreversible thermal demagnetization means that rare earth elements are uniformly diffused to the center of the sintered magnet rather than the effect of improving the coercive force (Hcj), and the primary diffusion of Cu, a low melting point metal, improves the microstructure inside the sintered magnet. Therefore, it can be seen that it is effective in improving the grain boundary diffusion efficiency of rare earth elements in the future.
실시예 13, 14에는 Al 금속의 도포량 증가 및 입계확산 후 중 희토류 원소 2차 확산 효과를 나타내었다. 비교예 2에 비해 보자력(Hcj) 증가폭에서는 큰 차이를 보이지 않으나, Al 도포량이 증가함에 따라 비가역 열감자율이 개선되는 것을 알수 있다. Examples 13 and 14 showed the secondary diffusion effect of rare earth elements after increasing the amount of Al metal applied and grain boundary diffusion. There is no significant difference in the increase in coercivity (Hcj) compared to Comparative Example 2, but it can be seen that the irreversible thermal attenuation rate is improved as the amount of Al applied increases.
이는 저 융점 금속인 Al의 1차 확산 또한 소결자석의 미세구조 개선에 효과적임을 확인 하였다. 하지만, Al의 1차 확산은 결정립 내부로 확산되는 경향으로 인해 보자력(Hcj) 및 비가역 열감자율 개선 효과가 적고, 잔류자속밀도의 감소폭은 상대적으로 크다는 것을 확인하였다.This confirmed that primary diffusion of Al, a low melting point metal, is also effective in improving the microstructure of sintered magnets. However, it was confirmed that the primary diffusion of Al tends to diffuse into the crystal grains, so the effect of improving the coercive force (Hcj) and irreversible thermal attenuation rate is small, and the reduction in residual magnetic flux density is relatively large.
하기의 표 2는 저융점 원소 입계확산 기술 적용 효과를 나타낸 것이다.Table 2 below shows the effect of applying the low melting point element grain boundary diffusion technology.
밀도(Br)
(kG)residual magnetic flux
Density (Br)
(kG)
(Hcj)
(kOe)coercivity
(Hcj)
(kOe)
(MGOe)Maximum energy product (BH)
(MGOe)
180°Chot potato
180°C
또한, 본 발명은, 전술한 실시형태의 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않게 적절하게 변경하는 것이 가능하다. 예컨대, 원료 분말의 조성, 성형체의 형상·크기, 자장인가 속도, 소결 조건 등을 적절하게 변경할 수 있다.In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the composition of the raw material powder, the shape and size of the molded body, the magnetic field application speed, sintering conditions, etc. can be appropriately changed.
Claims (7)
상기 소결체를 원하는 제품의 크기 규격에 맞게 가공하는 소결자석의 가공단계(S2);
상기 가공된 소결자석의 표면에 합금 물질의 녹는 온도가 650 ~ 1100 ℃ 범위인 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리를 균일하게 도포하는 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리 도포단계(S3);
상기 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리가 표면에 도포된 소결체를 가열로에 장입하고 진공 또는 불활성기체 분위기에서 도포물질인 저 융점 금속(TM) 슬러리 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 슬러리에서 분리된 저 융점 금속(TM)을 소결자석의 결정입계에 확산시켜 저 융점 금속(TM)이 결정립계의 희토류 풍부상(Nd-rich)과 결합하여 희토류 풍부상(Nd-rich)의 녹는 점을 낮추도록 1차 확산시키는 저 융점 금속 확산단계(S4);
상기 저융점 금속 확산단계의 소결체 표면에 중희토 금속화합물(REX) 슬러리를 코팅하는 중희토 금속화합물(REX) 코팅단계(S5);
상기 중희토 금속화합물(REX) 슬러리가 코팅된 소결체를 장입하고 진공 또는 불활성기체 분위기에서 중희토 금속화합물(REX)이 분해되어 중희토 금속을 저 융점 금속 확산단계(S4)에서 녹는점이 낮아진 소결자석의 결정입계로 2차 확산시키는 중희토 금속 확산단계(S6);
상기 중희토 금속이 확산된 소결자석을 다시 진공 혹은 불활성기체 분위기에서 400~1000℃ 범위로 추가 열처리를 실시하는 추가열처리단계(S7); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 희토류 영구자석의 제조방법. xwt%RE-ywt%B-zwt%TM-bal.wt%Fe (RE=rare earth element, TM=3d transition element, x=28∼35, y=0.5∼1.5, z=0∼15) rare earth element A sintering step (S1) of manufacturing a magnetic sintered body;
A sintered magnet processing step (S2) of processing the sintered body to fit the size standard of the desired product;
A low melting point metal (TM) slurry or a low melting point metal compound (TMX) slurry having a melting temperature of the alloy material in the range of 650 to 1100° C. is uniformly applied to the surface of the processed sintered magnet. Melting point metal compound (TMX) slurry application step (S3);
The sintered body with the low melting point metal (TM) slurry or low melting point metal compound (TMX) slurry applied to the surface is charged into a heating furnace and the low melting point metal (TM) slurry or low melting point metal compound as the coating material is placed in a vacuum or inert gas atmosphere. (TMX) The low melting point metal (TM) separated from the slurry is diffused into the grain boundaries of the sintered magnet, and the low melting point metal (TM) combines with the rare earth rich phase (Nd-rich) at the grain boundaries to form a rare earth rich phase (Nd-rich). A low melting point metal diffusion step (S4) of primary diffusion to lower the melting point of;
A heavy rare earth metal compound (REX) coating step (S5) of coating a heavy rare earth metal compound (REX) slurry on the surface of the sintered body of the low melting point metal diffusion step;
The sintered body coated with the heavy rare earth metal compound (REX) slurry is charged, and the heavy rare earth metal compound (REX) is decomposed in a vacuum or inert gas atmosphere to produce the heavy rare earth metal into a sintered magnet with a lowered melting point in the low melting point metal diffusion step (S4). Heavy rare earth metal diffusion step (S6) of secondary diffusion into the grain boundaries;
An additional heat treatment step (S7) of performing additional heat treatment on the sintered magnet in which the heavy rare earth metal is diffused at a temperature ranging from 400 to 1000° C. in a vacuum or inert gas atmosphere; A method of manufacturing a rare earth permanent magnet comprising:
상기 도포물질로 사용되는 물질 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX)에서 저융점 금속(TM)은 Co, Cu, Al, Ga, Nb, Ti, Mo, V, Zr, Zn 중 하나 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 희토류 영구자석의 제조방법.According to claim 1,
In the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) used as the coating material, the low melting point metal (TM) is one of Co, Cu, Al, Ga, Nb, Ti, Mo, V, Zr, and Zn. A method of manufacturing a rare earth permanent magnet characterized by containing the above.
상기 도포물질로 사용되는 중희토 금속화합물(REX)에서 X은 수소, 산소, 불소 중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 희토류 영구자석의 제조방법.According to claim 1,
A method of manufacturing a rare earth permanent magnet, wherein in the heavy rare earth metal compound (REX) used as the coating material, X contains at least one of hydrogen, oxygen, and fluorine.
상기 도포물질로 사용되는 저 융점 금속화합물(TMX)에서 X은 수소, 산소, 불소 중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 희토류 영구자석의 제조방법. According to claim 1,
A method of manufacturing a rare earth permanent magnet, wherein in the low melting point metal compound (TMX) used as the coating material, X contains at least one of hydrogen, oxygen, and fluorine.
상기 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX) 도포단계(S3)에서의 저 융점 금속(TM) 또는 저 융점 금속화합물(TMX)을 도포하는 방법은 분사, 딥핑, 도금(무전해, 전해) 및 증착 방법 중 하나인 것을 특징으로 하는 희토류 영구자석의 제조방법.According to claim 1,
The method of applying the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) in the low melting point metal (TM) or low melting point metal compound (TMX) application step (S3) includes spraying, dipping, and plating (electroless, A method of manufacturing rare earth permanent magnets, characterized in that it is one of electrolysis) and deposition methods.
상기 중희토 금속화합물 코팅단계(S5)에서 중희토 금속화합물(REX)를 도포하는 방법은 분사, 딥핑, 증착 방법중 하나인 것을 특징으로 하는 희토류 영구자석의 제조방법. According to claim 1,
A method of manufacturing a rare earth permanent magnet, characterized in that the method of applying the heavy rare earth metal compound (REX) in the heavy rare earth metal compound coating step (S5) is one of spraying, dipping, and deposition methods.
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