KR102647274B1 - Manufacturing method of sintered magnet - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 소결 자석의 제조 방법은 희토류 산화물, 철, 붕소, 환원제 및 중희토류 산화물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 섭씨 800도 내지 1100도의 온도에서 가열하여 환원-확산 방법을 이용해 자석 분말을 합성하는 단계; 및 상기 자석 분말을 소결하여 소결 자석을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 중희토류 산화물은 Dy2O3를 포함한다.A method of manufacturing a sintered magnet according to an embodiment of the present invention includes preparing a mixture by mixing rare earth oxide, iron, boron, a reducing agent, and heavy rare earth oxide; Heating the mixture at a temperature of 800 to 1100 degrees Celsius to synthesize magnet powder using a reduction-diffusion method; and manufacturing a sintered magnet by sintering the magnet powder, wherein the heavy rare earth oxide includes Dy 2 O 3 .

Description

소결 자석의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF SINTERED MAGNET}Manufacturing method of sintered magnet {MANUFACTURING METHOD OF SINTERED MAGNET}

본 발명은 소결 자석의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 R-Fe-B계 소결 자석의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a sintered magnet, and more specifically to a method of manufacturing an R-Fe-B based sintered magnet.

NdFeB계 자석은 희토류 원소인 네오디뮴(Nd) 및 철, 붕소(B)의 화합물인 Nd2Fe14B의 조성을 갖는 영구자석으로서, 1983년 개발된 이후에 30년 동안 범용 영구자석으로 사용되어 왔다. 이러한 NdFeB계 자석은 전자 정보, 자동차 공업, 의료 기기, 에너지, 교통 등 여러 분야에서 쓰인다. 특히 최근 경량, 소형화 추세에 맞춰서 공작 기기, 전자 정보기기, 가전용 전자 제품, 휴대 전화, 로봇용 모터, 풍력 발전기, 자동차용 소형 모터 및 구동 모터 등의 제품에 사용되고 있다. NdFeB-based magnets are permanent magnets with a composition of Nd 2 Fe 14 B, a compound of rare earth elements neodymium (Nd) and iron and boron (B), and have been used as general-purpose permanent magnets for 30 years since their development in 1983. These NdFeB-based magnets are used in various fields such as electronic information, automobile industry, medical devices, energy, and transportation. In particular, in line with the recent trend of light weight and miniaturization, it is being used in products such as machine tools, electronic information equipment, home appliance electronics, mobile phones, motors for robots, wind power generators, and small motors and drive motors for automobiles.

NdFeB계 자석의 일반적인 제조는 금속 분말 야금법에 기초한 스트립(Strip)/몰드캐스팅(mold casting) 또는 멜트 스피닝(melt spinning)방법이 알려져 있다. 먼저, 스트립(Strip)/몰드캐스팅(mold casting) 방법의 경우, 네오디뮴(Nd), 철(Fe), 붕소(B) 등의 금속을 가열을 통해 용융시켜 잉곳을 제조하고, 결정립 입자를 조분쇄하고, 미세화 공정을 통해 마이크로 입자를 제조하는 공정이다. 이를 반복하여, 자석 분말을 수득하고, 자기장 하에서 프레싱(pressing) 및 소결(sintering) 과정을 거쳐 비등방성 소결 자석을 제조하게 된다. Strip/mold casting or melt spinning methods based on metal powder metallurgy methods are known for general manufacturing of NdFeB-based magnets. First, in the case of the strip/mold casting method, an ingot is manufactured by melting metals such as neodymium (Nd), iron (Fe), and boron (B) through heating, and the crystal grains are coarsely ground. This is a process of manufacturing micro particles through a micronization process. By repeating this, magnet powder is obtained, and an anisotropic sintered magnet is manufactured through pressing and sintering processes under a magnetic field.

또한, 멜트 스피닝(melt spinning) 방법은 금속 원소들을 용융시킨 후, 빠른 속도로 회전하는 휠(wheel)에 부어서 급냉하고, 제트 밀링 분쇄 후, 고분자로 블렌딩 하여 본드 자석으로 형성하거나, 프레싱 하여 자석으로 제조한다.In addition, the melt spinning method melts metal elements, pours them into a wheel rotating at high speed, cools them rapidly, jet mills them, blends them with polymers to form a bonded magnet, or presses them into a magnet. manufacture.

그러나, 이러한 방법들은 모두 분쇄 과정이 필수적으로 요구되며, 분쇄 과정에서 시간이 오래 소요되고, 분쇄 후 분말의 표면을 코팅하는 공정이 요구되는 문제점이 있다.However, these methods all have problems in that a grinding process is essential, the grinding process takes a long time, and a process of coating the surface of the powder is required after grinding.

최근 자석 분말을 환원-확산 방법으로 제조하는 방법이 주목되고 있다. 일례로, Nd2O3, Fe, B를 혼합하고 Ca 등으로 환원하는 환원-확산 공정을 통해 균일한 NdFeB 미세 입자를 제조할 수 있다.Recently, a method of producing magnetic powder using a reduction-diffusion method has been attracting attention. For example, uniform NdFeB fine particles can be manufactured through a reduction-diffusion process in which Nd 2 O 3 , Fe, and B are mixed and reduced to Ca, etc.

다만, 환원-확산 방법으로 제조된 자석 분말을 소결하여 소결 자석을 얻는 과정의 경우, 섭씨 1000도 내지 1250도의 온도 범위에서 소결을 진행할 때 결정립 성장을 동반하게 되는데, 이러한 결정립의 성장은 보자력을 감소시키는 요인으로 작용한다. 부연하면, 소결 중 결정립 성장 (초기 분말 크기의 1.5배 이상) 및 비정상 결정립 성장 (일반 결정립 크기의 2배 크기 이상)이 일어나 초기 분말이 가질 수 있는 이론 보자력보다 크게 감소한다.However, in the case of the process of obtaining a sintered magnet by sintering the magnet powder manufactured by the reduction-diffusion method, grain growth is accompanied when sintering is performed in a temperature range of 1000 to 1250 degrees Celsius, and this grain growth reduces the coercive force. It acts as a factor. To elaborate, during sintering, grain growth (more than 1.5 times the size of the initial powder) and abnormal grain growth (more than 2 times the size of the normal grain size) occur, greatly reducing the theoretical coercivity that the initial powder can have.

이에 소결 중 결정립의 성장을 억제하기 위한 방법으로 HDDR(Hydrogenation, disproportionation, desorption and recombination)공정, 제트 밀 분쇄를 통한 초기 분말의 크기를 감소시키는 방법, 2차상을 형성할 수 있는 원소를 첨가하여 삼중점을 형성시켜 결정립계의 이동을 억제하는 방법 등이 있다. Accordingly, methods to suppress the growth of grains during sintering include the HDDR (Hydrogenation, disproportionation, desorption and recombination) process, a method of reducing the size of the initial powder through jet mill pulverization, and a triple point method by adding elements that can form a secondary phase. There are methods to suppress the movement of grain boundaries by forming a .

그러나 전술한 바의 다양한 방법을 통해서 소결 자석의 보자력은 어느 정도 확보할 수 있으나, 공정 자체가 매우 복잡하고 여전히 소결 시 결정립 성장 억제에 대한 효과가 아직까지 미비하다. 또한, 결정립 이동 등에 의해 미세 구조가 크게 달라져 소결 자석의 특성 감소, 첨가 원소로 인해 자기 특성이 감소하는 등의 또 다른 문제가 발생한다.However, although the coercivity of the sintered magnet can be secured to some extent through the various methods described above, the process itself is very complicated and the effect on suppressing grain growth during sintering is still insufficient. In addition, other problems occur, such as a decrease in the properties of the sintered magnet due to a significant change in the microstructure due to grain movement, and a decrease in magnetic properties due to added elements.

또한, 환원-확산 방법으로 제조된 자석 분말은, 그 입자에 산화칼슘(CaO) 등의 부산물이 남아 이를 제거하는 세정 과정이 필수적으로 요구된다.In addition, magnet powder manufactured by the reduction-diffusion method essentially requires a cleaning process to remove by-products such as calcium oxide (CaO) remaining in the particles.

다만, 이러한 세정 과정에서, 자석 분말의 입자가 산화되어 표면에 산화물 피막이 형성될 수 있다. 산화물 피막은 자석 분말의 소결을 방해할 뿐만 아니라 주상 분해를 촉진하여 보자력과 같은 소결 자석의 물성을 저하시키는 원인이 된다.However, during this cleaning process, the particles of the magnet powder may be oxidized and an oxide film may be formed on the surface. The oxide film not only hinders the sintering of the magnet powder, but also promotes the decomposition of the column phase, causing a decrease in the physical properties of the sintered magnet, such as coercive force.

한국 공개특허공보 제10-2019-0062187호 (공개일 2019.06.05.)Korean Patent Publication No. 10-2019-0062187 (publication date 2019.06.05.) 한국 공개특허공보 제10-2012-0116116호 (공개일 2012.10.22.)Korean Patent Publication No. 10-2012-0116116 (publication date 2012.10.22.) 한국 공개특허공보 제10-2015-0033528호 (공개일 2015.04.01.)Korean Patent Publication No. 10-2015-0033528 (publication date 2015.04.01.) 한국 등록특허공보 제10-1534717호 (공개일 2015.07.24.)Korean Patent Publication No. 10-1534717 (Published on July 24, 2015)

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, R-Fe-B계 소결 자석의 보자력을 크게 향상시킬 수 있는 소결 자석의 제조 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention have been proposed to solve the above problems, and are intended to provide a method of manufacturing a sintered magnet that can significantly improve the coercive force of an R-Fe-B based sintered magnet.

다만, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above-described problems and can be expanded in various ways within the scope of the technical idea included in the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 소결 자석의 제조 방법은 희토류 산화물, 철, 붕소, 환원제 및 중희토류 산화물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 섭씨 800도 내지 1100도의 온도에서 가열하여 환원-확산 방법을 이용해 자석 분말을 합성하는 단계; 및 상기 자석 분말을 소결하여 소결 자석을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 중희토류 산화물은 Dy2O3를 포함한다.A method of manufacturing a sintered magnet according to an embodiment of the present invention includes preparing a mixture by mixing rare earth oxide, iron, boron, a reducing agent, and heavy rare earth oxide; Heating the mixture at a temperature of 800 to 1100 degrees Celsius to synthesize magnet powder using a reduction-diffusion method; and manufacturing a sintered magnet by sintering the magnet powder, wherein the heavy rare earth oxide includes Dy 2 O 3 .

상기 중희토류 산화물은 상기 혼합물 대비 3질량% 내지 10질량%로 혼합될 수 있다.The heavy rare earth oxide may be mixed in an amount of 3% to 10% by mass compared to the mixture.

상기 희토류 산화물은 Nd2O3, La2O3, Ce2O3, Pr2O3, Pm2O3, Sm2O3 및 Eu2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The rare earth oxide may include at least one of Nd 2 O 3 , La 2 O 3 , Ce 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Pm 2 O 3 , Sm 2 O 3 and Eu 2 O 3 .

상기 소결 자석은 R-Fe-B계 소결 자석이고, 상기 R은 Nd, La, Ce, Pr, Pm, Sm 또는 Eu일 수 있다.The sintered magnet is an R-Fe-B based sintered magnet, and R may be Nd, La, Ce, Pr, Pm, Sm, or Eu.

상기 환원제는 Ca, CaH2 및 Mg 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The reducing agent may include at least one of Ca, CaH 2 and Mg.

소결 자석을 제조하는 단계는, 상기 자석 분말과 희토류 수소화물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 단계 및 상기 혼합 분말을 섭씨 1000도 내지 1100도에서 소결하는 단계를 포함할 수 있다.The step of manufacturing a sintered magnet may include mixing the magnet powder and rare earth hydride powder to produce a mixed powder and sintering the mixed powder at 1000 to 1100 degrees Celsius.

상기 소결 자석의 제조 방법은 상기 소결 자석을 섭씨 500도 내지 800도로 가열하는 후 열처리 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the sintered magnet may further include a heat treatment step after heating the sintered magnet to 500 to 800 degrees Celsius.

상기 소결 자석의 제조 방법은 상기 소결 자석 표면에 중희토류 분말을 코팅하는 단계 및 상기 코팅된 소결 자석에 대해 열처리하여 중희토류 원소를 입계 확산시키는 단계를 더 포할 수 있다.The method of manufacturing the sintered magnet may further include coating the surface of the sintered magnet with heavy rare earth powder and heat treating the coated sintered magnet to diffuse the heavy rare earth elements into the grain boundary.

본 발명의 실시예들에 따르면, 환원-확산 방법 과정에서 중희토류 산화물을 첨가하여 자석 분말을 제조하고 상기 자석 분말을 소결함으로써, 높은 보자력을 갖는 소결 자석을 제조할 수 있다.According to embodiments of the present invention, a sintered magnet with high coercive force can be manufactured by manufacturing magnet powder by adding heavy rare earth oxide during the reduction-diffusion method and sintering the magnet powder.

도 1은 실시예 1-1 및 실시예 1-2의 소결 자석에 대한 B-H 곡선 그래프이다.
도 2는 실시예 2-1 및 실시예 2-2의 소결 자석에 대한 B-H 곡선 그래프이다.
도 3은 비교예 1의 소결 자석에 대한 B-H 곡선 그래프이다.
1 is a BH curve graph for the sintered magnets of Examples 1-1 and 1-2.
Figure 2 is a BH curve graph for the sintered magnets of Example 2-1 and Example 2-2.
Figure 3 is a BH curve graph for the sintered magnet of Comparative Example 1.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

본 발명의 일 실시예에 따른 소결 자석의 제조 방법은 희토류 산화물, 철, 붕소, 환원제 및 중희토류 산화물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 상기 혼합물을 섭씨 800도 내지 1100도의 온도에서 가열하여 환원-확산 방법을 이용해 자석 분말을 합성하는 단계 및 상기 자석 분말을 소결하여 소결 자석을 제조하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 중희토류 산화물은 Dy2O3를 포함한다.A method for manufacturing a sintered magnet according to an embodiment of the present invention includes the steps of mixing rare earth oxide, iron, boron, a reducing agent, and heavy rare earth oxide to prepare a mixture, heating the mixture at a temperature of 800 to 1100 degrees Celsius to reduce - It includes synthesizing magnet powder using a diffusion method and sintering the magnet powder to produce a sintered magnet. At this time, the heavy rare earth oxide includes Dy 2 O 3 .

이렇게 환원-확산 방법으로 합성된 자석 분말은 R-Fe-B계 자석 분말일 수 있으며, R-Fe-B계 자석 분말을 소결하여 제조된 소결 자석은 R-Fe-B계 소결 자석일 수 있다. The magnet powder synthesized by this reduction-diffusion method may be an R-Fe-B-based magnet powder, and the sintered magnet manufactured by sintering the R-Fe-B-based magnet powder may be an R-Fe-B-based sintered magnet. .

여기에서의 R은 희토류 원소를 지칭하는 것으로, Nd, La, Ce, Pr, Pm, Sm 또는 Eu일 수 있다. 즉, 이하에서 설명하는 R은 Nd, La, Ce, Pr, Pm, Sm 또는 Eu 중 하나를 의미한다.Here, R refers to a rare earth element and may be Nd, La, Ce, Pr, Pm, Sm, or Eu. That is, R described below means one of Nd, La, Ce, Pr, Pm, Sm, or Eu.

본 실시예에서, R-Fe-B계 자석 분말은 환원-확산 방법을 통해 제조된다. 환원-확산 방법은 희토류 산화물, 철, 붕소 및 환원제를 혼합하여 혼합물을 제조한 뒤 혼합물을 가열하여 희토류 산화물을 환원시킴과 동시에 R2Fe14B 상의 분말을 합성시키는 방법이다.In this example, the R-Fe-B based magnet powder is manufactured through a reduction-diffusion method. The reduction-diffusion method is a method of preparing a mixture by mixing rare earth oxide, iron, boron, and a reducing agent, and then heating the mixture to reduce the rare earth oxide and simultaneously synthesize the powder of R 2 Fe 14 B.

희토류 산화물은 상기 희토류 원소 R과 대응하여, Nd2O3, La2O3, Ce2O3, Pr2O3, Pm2O3, Sm2O3 및 Eu2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The rare earth oxide corresponds to the rare earth element R and includes at least one of Nd 2 O 3 , La 2 O 3 , Ce 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Pm 2 O 3 , Sm 2 O 3 and Eu 2 O 3 can do.

환원-확산 방법은 희토류 산화물을 원료로 하기 때문에 가격이 저렴하며, 별도의 조분쇄, 수소파쇄 또는 제트밀과 같은 분쇄 공정이나 표면 처리 공정이 요구되지 않는 장점이 있다.The reduction-diffusion method is inexpensive because it uses rare earth oxides as a raw material, and has the advantage of not requiring a separate grinding process such as coarse grinding, hydrogen crushing, or jet mill, or a surface treatment process.

또한, 소결 자석의 자기적 성능 향상을 위해서는 소결 자석의 결정립 미세화가 필수적인데, 소결 자석의 결정립의 크기는 초기 자석 분말의 크기와 직결된다. 이 때, 환원-확산 방법은 다른 방법에 비해 미세한 입자를 갖는 자석 분말을 제조하기 용이하다는 장점이 있다.In addition, in order to improve the magnetic performance of the sintered magnet, it is essential to refine the grains of the sintered magnet, and the size of the grains of the sintered magnet is directly related to the size of the initial magnet powder. At this time, the reduction-diffusion method has the advantage of being easier to produce magnet powder with fine particles compared to other methods.

다만, 환원-확산 방법으로 제조된 자석 분말을 소결할 경우, 소결 과정에서 결정립 성장(초기 분말 크기의 1.5배 이상)이나 비정상 결정립 성장(일반 결정립 크기의 2배 크기 이상)이 일어날 수 있어, 소결 자석의 결정립 크기 분포가 균일하지 못하고, 보자력 등과 같은 자기적 성능이 저하되는 문제가 있다. However, when sintering magnetic powder manufactured by the reduction-diffusion method, grain growth (more than 1.5 times the initial powder size) or abnormal grain growth (more than 2 times the normal grain size) may occur during the sintering process. There is a problem that the crystal grain size distribution of the magnet is not uniform, and magnetic performance such as coercive force is deteriorated.

또한, 환원-확산 방법으로 제조된 자석 분말은, 그 입자에 산화칼슘(CaO) 등의 부산물이 남아 이를 제거하는 세정 과정이 필수적으로 요구되나, 세정 과정에서 자석 분말 입자의 산화로 인해 산화물 피막이 형성될 수 있다. 이러한 산화물 피막은 자석 분말의 소결을 방해할 뿐만 아니라 주상 분해를 촉진하여 보자력과 같은 소결 자석의 물성을 저하시킨다.In addition, magnet powder manufactured by the reduction-diffusion method essentially requires a cleaning process to remove by-products such as calcium oxide (CaO) remaining on the particles, but an oxide film is formed due to oxidation of the magnet powder particles during the cleaning process. It can be. This oxide film not only hinders the sintering of the magnet powder, but also promotes columnar decomposition, thereby lowering the physical properties of the sintered magnet, such as coercive force.

이에 소결 자석의 보자력을 증대시키기 위한 방법이 필요하며, 본 실시예에서는, 희토류 산화물, 철, 붕소 및 환원제에 Dy2O3를 포함하는 중희토류 산화물을 더 첨가하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 이용해 R-Fe-B계 자석 분말을 합성한다.Accordingly, a method for increasing the coercive force of the sintered magnet is needed. In this embodiment, a mixture is prepared by further adding a heavy rare earth oxide containing Dy 2 O 3 to the rare earth oxide, iron, boron, and a reducing agent, and the mixture is Synthesize R-Fe-B magnetic powder using this method.

Dy2O3를 포함하는 중희토류 산화물을 첨가하기 때문에, 소결 자석 내부에 이방성 계수가 큰 Dy가 분포되어 보자력이 향상될 수 있다.Since heavy rare earth oxide containing Dy 2 O 3 is added, Dy with a large anisotropy coefficient is distributed inside the sintered magnet, and the coercive force can be improved.

아울러, 본 실시예는 Dy2O3를 환원-확산 방법으로 자석 분말을 제조하는 단계에서 첨가하는 특징을 갖는다. In addition, this embodiment has the feature of adding Dy 2 O 3 in the step of manufacturing magnet powder by a reduction-diffusion method.

Dy2O3를 이후 소결 단계 등에서 첨가할 경우, Dy2O3는 상분해가 어렵기 때문에 그대로 Dy2O3로 남아 비자성 상태를 유지할 수 있다. 이렇게 남아있는 Dy2O3는 소결 자석의 잔류자속밀도(Br)를 감소시키는 요인으로 작용할 수 있다.When Dy 2 O 3 is added in a subsequent sintering step, Dy 2 O 3 is difficult to phase decompose, so it may remain as Dy 2 O 3 and maintain a non-magnetic state. This remaining Dy 2 O 3 may act as a factor in reducing the residual magnetic flux density (Br) of the sintered magnet.

반면, Dy2O3를 본 실시예에서와 같이 환원-확산 방법으로 자석 분말을 합성하는 단계에서 첨가하는 경우, 원재료의 환원이 이루어지는 상기 단계에서 첨가된 Dy2O3 환원되어 Dy-Fe-B 상이 형성될 수 있다. 이는 소결 자석의 보자력을 증대시킬 수 있는 요인이 될 뿐만 아니라 소결 자석의 잔류자속밀도에 대해 큰 영향을 주지 않는다.On the other hand, when Dy 2 O 3 is added in the step of synthesizing magnet powder by the reduction-diffusion method as in this example, Dy 2 O 3 added in the step where the raw materials are reduced is also It may be reduced to form a Dy-Fe-B phase. This is a factor that can increase the coercive force of the sintered magnet and does not have a significant effect on the residual magnetic flux density of the sintered magnet.

또한, 본 실시예에서는, Dy2O3를 환원-확산 방법으로 자석 분말을 합성하는 단계에서 첨가함으로써, 이후 제조된 소결 자석의 전 영역에 Dy2O3로부터 기인한 Dy를 균질하게 분포시키고자 한다. Dy2O3의 첨가는 보자력 향상을 위한 것인데, Dy2O3로부터 기인한 Dy가 소결 자석에 국부적으로 존재할 경우 그 효과가 미비할 수 있다. 소결 단계에서 Dy2O3를 첨가하는 것은 이렇게 Dy가 소결 자석에 국부적으로 존재할 가능성이 높으나, 본 실시예에서와 같이 Dy2O3를 환원-확산 방법으로 자석 분말을 합성하는 단계에서 첨가하는 것은, R-Fe-B 자석 분말 입자가 합성되는 단계에서 첨가하는 것이므로 Dy의 고른 분포가 가능하다. 즉, 보자력 향상의 효과를 더 극대화할 수 있다.In addition, in this embodiment, Dy 2 O 3 was added in the step of synthesizing the magnet powder by a reduction-diffusion method to homogeneously distribute Dy resulting from Dy 2 O 3 throughout the entire area of the sintered magnet manufactured thereafter. do. The addition of Dy 2 O 3 is intended to improve coercive force, but if Dy resulting from Dy 2 O 3 exists locally in the sintered magnet, the effect may be minimal. Adding Dy 2 O 3 in the sintering step has a high possibility that Dy will exist locally in the sintered magnet, but adding Dy 2 O 3 in the step of synthesizing magnet powder using a reduction-diffusion method as in this example does not Since it is added at the stage when R-Fe-B magnet powder particles are synthesized, even distribution of Dy is possible. In other words, the effect of improving coercivity can be further maximized.

구체적으로, Dy2O3를 환원-확산 방법으로 자석 분말을 합성하는 단계에서 첨가함으로써, 소결 자석의 보자력이 5 내지 15kOe(킬로외르스테드)만큼 증가할 수 있어, 20 내지 30kOe의 보자력을 갖는 소결 자석을 구현할 수 있다.Specifically, by adding Dy 2 O 3 in the step of synthesizing the magnet powder by the reduction-diffusion method, the coercive force of the sintered magnet can be increased by 5 to 15 kOe (Kiloersted), resulting in a coercive force of 20 to 30 kOe. A sintered magnet can be implemented.

또한, 환원-확산 방법으로 자석 분말을 합성하는 단계에서 Dy를 첨가하는 것이므로, 환원될 수 있는 산화물 형태인 Dy2O3로 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, since Dy is added in the step of synthesizing the magnet powder by the reduction-diffusion method, it is preferable to add Dy 2 O 3 in the form of an oxide that can be reduced.

한편, 중희토류 산화물은 상기 혼합물 대비 3질량% 내지 10질량%로 혼합될 수 있다. 상기 중희토류 산화물이 상기 혼합물 대비 3질량% 미만으로 혼합되면 첨가되는 Dy의 함량이 부족하여 보자력 향상이 미비한 문제가 있을 수 있다. 상기 중희토류 산화물이 상기 혼합물 대비 10질량% 초과로 혼합되면 필요 이상의 첨가로 인해 소결 자석의 잔류자속밀도가 과도하게 저하되는 문제가 있을 수 있다.Meanwhile, heavy rare earth oxides may be mixed in an amount of 3% to 10% by mass compared to the mixture. If the heavy rare earth oxide is mixed in an amount of less than 3% by mass compared to the mixture, there may be a problem of insufficient coercive force improvement due to insufficient Dy content. If the heavy rare earth oxide is mixed in an amount exceeding 10% by mass compared to the mixture, there may be a problem that the residual magnetic flux density of the sintered magnet is excessively reduced due to the addition of more than necessary.

그러면, 이하에서 각 단계별로 보다 상세히 설명하도록 한다.Then, each step will be described in more detail below.

우선, 희토류 산화물, 철, 붕소, 환원제 및 중희토류 산화물을 혼합하여 혼합물을 제조한다. 이후, 혼합물을 섭씨 800도 내지 1100도의 온도로 가열한다. 섭씨 800도 내지 1100도의 온도에서 원재료들의 환원 및 확산에 의해 R-Fe-B계 자석 분말이 합성된다.First, a mixture is prepared by mixing rare earth oxide, iron, boron, reducing agent, and heavy rare earth oxide. The mixture is then heated to a temperature of 800 to 1100 degrees Celsius. R-Fe-B based magnet powder is synthesized by reduction and diffusion of raw materials at a temperature of 800 to 1100 degrees Celsius.

앞서 언급한대로, 중희토류 산화물은 Dy2O3를 포함하고, 희토류 산화물은 Nd2O3, La2O3, Ce2O3, Pr2O3, Pm2O3, Sm2O3 및 Eu2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 환원제는 Ca, CaH2 및 Mg 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.As previously mentioned, heavy rare earth oxides include Dy 2 O 3 , and rare earth oxides include Nd 2 O 3 , La 2 O 3 , Ce 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Pm 2 O 3 , Sm 2 O 3 and Eu It may include at least one of 2 O 3 . The reducing agent may include at least one of Ca, CaH 2 and Mg.

중희토류 산화물은 분말 형태로 혼합되는 것이 바람직하며, 분말의 크기는 1내지 5마이크로미터일 수 있다.Heavy rare earth oxides are preferably mixed in powder form, and the size of the powder may be 1 to 5 micrometers.

희토류 산화물, 붕소 및 철의 몰비는 1:14:1 내지 1.5:14:1 사이일 수 있다. 희토류 산화물, 붕소 및 철은 R2Fe14B 자석 분말을 제조하기 위한 원재료이며, 상기 몰비를 만족하였을 때 높은 수율로 R2Fe14B 자석 분말을 제조할 수 있다. 만일 몰비가 1:14:1 미만인 경우 R2Fe14B 주상의 조성 틀어짐 및 R-rich 입계상이 형성되지 않는 문제점이 있고, 상기 몰비가 1.5:14:1 초과인 경우 희토류 원소의 양이 과도하여 환원된 희토류 원소가 잔존하게 되고, 남은 희토류 원소가 R(OH)3나 RH2로 바뀌는 문제점이 있을 수 있다.The molar ratio of rare earth oxide, boron and iron may be between 1:14:1 and 1.5:14:1. Rare earth oxides, boron, and iron are raw materials for manufacturing R 2 Fe 14 B magnet powder, and when the above molar ratio is satisfied, R 2 Fe 14 B magnet powder can be manufactured with high yield. If the molar ratio is less than 1:14:1, there is a problem in that the composition of the R 2 Fe 14 B main phase is distorted and the R-rich grain boundary phase is not formed, and if the molar ratio is more than 1.5:14:1, the amount of rare earth elements is excessive. As a result, the reduced rare earth elements remain, and there may be a problem in that the remaining rare earth elements are changed to R(OH) 3 or RH 2 .

상기 가열은, 합성을 위한 것으로, 불활성 가스 분위기에서 섭씨 800도 내지 1100도의 온도로 10분 내지 6시간 동안 진행될 수 있다. 가열 시간이 10분 이하인 경우 분말이 충분히 합성되지 못하며, 가열 시간이 6시간 이상인 경우 분말의 크기가 조대해지고 1차 입자들끼리 뭉치는 문제점이 있을 수 있다.The heating is for synthesis and may be performed for 10 minutes to 6 hours at a temperature of 800 to 1,100 degrees Celsius in an inert gas atmosphere. If the heating time is less than 10 minutes, the powder may not be sufficiently synthesized, and if the heating time is more than 6 hours, the size of the powder may become coarse and primary particles may clump together.

이렇게 제조되는 자석 분말은 R2Fe14B일 수 있다. 또한, 제조된 자석 분말의 크기는 0.3 마이크로미터 내지 10 마이크로미터일 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라 제조된 자석 분말의 크기는 0.3 마이크로미터 내지 5 마이크로미터일 수 있다The magnetic powder prepared in this way may be R 2 Fe 14 B. Additionally, the size of the produced magnetic powder may be 0.3 micrometers to 10 micrometers. Additionally, the size of the magnet powder manufactured according to one embodiment may be 0.3 micrometer to 5 micrometer.

즉, 섭씨 800도 내지 1100도의 온도에서의 원료 물질의 가열에 의하여 R2Fe14B 자석 분말이 형성될 수 있으며, R2Fe14B 자석 분말은 네오디뮴 자석으로 우수한 자성 특성을 나타낸다.That is, R 2 Fe 14 B magnet powder can be formed by heating the raw material at a temperature of 800 to 1,100 degrees Celsius, and the R 2 Fe 14 B magnet powder is a neodymium magnet and exhibits excellent magnetic properties.

통상적으로, Nd2Fe14B과 같은 R2Fe14B 자석 분말을 형성하기 위하여는 원재료를 섭씨 1500도 내지 2000도의 고온에서 용융시킨 후 급냉시켜 원재료 덩어리를 형성하고, 이러한 덩어리를 조분쇄 및 수소 파쇄 등을 하여 R2Fe14B 자석 분말을 수득한다. 그러나 이러한 방법의 경우, 원재료를 용융하기 위한 고온의 온도가 필요하고, 이를 다시 냉각 후 분쇄해야 하는 공정이 요구되어 공정 시간이 길고 복잡하다. 또한, 이렇게 조분쇄된 R2Fe14B 자석 분말에 대하여 내부식성을 강화하고 전기 저항성 등을 향상시키기 위해서 별도의 표면 처리 과정이 요구된다. Typically, in order to form R 2 Fe 14 B magnetic powder such as Nd 2 Fe 14 B, raw materials are melted at a high temperature of 1500 to 2000 degrees Celsius and then rapidly cooled to form raw material lumps, and these lumps are coarsely ground and hydrogenated. R 2 Fe 14 B magnet powder is obtained by crushing, etc. However, this method requires a high temperature to melt the raw materials, and then cools them again and then grinds them, making the process time-consuming and complicated. In addition, a separate surface treatment process is required to strengthen corrosion resistance and improve electrical resistance for the coarsely ground R 2 Fe 14 B magnet powder.

그러나 본 실시에서와 같이 환원-확산방법에 의하여 R-Fe-B계 자석 분말을 제조하는 경우, 섭씨 800도 내지 1100도의 온도에서 원재료들의 환원 및 확산에 의해 R2Fe14B 자석 분말을 형성한다. 이 단계에서, 자석 분말의 크기가 수 마이크로미터 단위로 형성되기 때문에, 별도의 분쇄 공정이 필요하지 않다. However, when manufacturing R-Fe-B magnet powder by the reduction-diffusion method as in this embodiment, R 2 Fe 14 B magnet powder is formed by reduction and diffusion of the raw materials at a temperature of 800 to 1100 degrees Celsius. . At this stage, since the size of the magnet powder is formed in the order of several micrometers, a separate grinding process is not required.

또한, 이후 자석 분말을 소결하여 소결 자석을 얻는 과정의 경우, 섭씨 1000 내지 1100도의 온도 범위에서 소결을 진행할 때 반드시 결정립 성장을 동반하게 되는데, 이러한 결정립의 성장은 보자력을 감소시키는 요인으로 작용한다. 소결 자석의 결정립의 크기는 초기 자석 분말의 크기와 직결되기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 자석 분말과 같이, 자석 분말의 평균 크기를 0.3 마이크로미터 내지 10 마이크로미터로 제어한다면, 이후 보자력이 향상된 소결 자석을 제조할 수 있다.In addition, in the subsequent process of sintering the magnet powder to obtain a sintered magnet, grain growth is necessarily accompanied when sintering is performed in a temperature range of 1000 to 1100 degrees Celsius, and this grain growth acts as a factor in reducing coercive force. Since the size of the crystal grains of the sintered magnet is directly related to the size of the initial magnet powder, if the average size of the magnet powder is controlled to 0.3 micrometer to 10 micrometer, as in the magnet powder according to an embodiment of the present invention, then the coercive force is Improved sintered magnets can be manufactured.

또한, 원재료로 사용되는 철 분말의 크기를 조절하여 제조되는 합금 분말의 크기를 조절할 수 있다.Additionally, the size of the alloy powder produced can be adjusted by adjusting the size of the iron powder used as a raw material.

다만, 이러한 환원-확산 방법으로 자석 분말을 제조하는 경우, 상기 제조 과정에서 산화칼슘이나 산화마그네슘과 같은 부산물이 생성될 수 있으며, 이를 제거하는 세정 단계가 요구된다.However, when magnetic powder is manufactured using this reduction-diffusion method, by-products such as calcium oxide or magnesium oxide may be generated during the manufacturing process, and a cleaning step to remove them is required.

이러한 부산물을 제거하기 위하여, 제조된 자석 분말을 수계 용매 또는 비수계 용매에 담가 세정하는 세정 단계가 이어진다. 이러한 세정은 2회 이상 반복될 수 있다.To remove these by-products, a cleaning step is followed in which the prepared magnet powder is washed by immersing it in an aqueous solvent or a non-aqueous solvent. This cleaning may be repeated two or more times.

수계 용매는 탈이온수(Deionized water, DI water)를 포함할 수 있고, 비수계 용매는 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세토니트릴 및 테트라하이드로퓨란 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The aqueous solvent may include deionized water (DI water), and the non-aqueous solvent may include at least one of methanol, ethanol, acetone, acetonitrile, and tetrahydrofuran.

한편, 부산물 제거를 위해 수계 용매 또는 비수계 용매에 암모늄 염이나 산이 용해될 수 있으며, 구체적으로 NH4NO3, NH4Cl 및 에틸렌다이아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA) 중 적어도 하나가 용해될 수 있다. Meanwhile, to remove by-products, an ammonium salt or acid may be dissolved in an aqueous or non-aqueous solvent. Specifically, at least one of NH 4 NO 3 , NH 4 Cl and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) may be dissolved. You can.

그러나, 이러한 세정 과정에서 제조된 자석 분말 입자가 수용액 내의 산소에 노출되고, 수용액 내에 잔존하는 산소에 의해 제조된 자석 분말 입자의 표면 산화가 이루어지고, 표면에 산화물 피막이 형성될 수 있다. 산화물 피막은 자석 분말의 소결을 방해할 뿐만 아니라 주상 분해를 촉진하여 보자력과 같은 소결 자석의 물성을 저하시키는 원인된다. However, during this cleaning process, the produced magnet powder particles are exposed to oxygen in the aqueous solution, and the oxygen remaining in the aqueous solution oxidizes the surface of the produced magnet powder particles, and an oxide film may be formed on the surface. The oxide film not only hinders the sintering of the magnet powder, but also promotes the decomposition of the column phase, causing a decrease in the physical properties of the sintered magnet, such as coercive force.

이에, 본 실시예에서는 Dy2O3를 포함하는 중희토류 산화물을 첨가하고 이를통해 보자력을 향상시켜, 위와 같은 보자력 저하를 보완하고자 하였다.Accordingly, in this example, a heavy rare earth oxide containing Dy 2 O 3 was added and the coercive force was improved through this to compensate for the above-mentioned decrease in coercive force.

이후, 상기와 같이 합성단계 및 세정 단계를 거친 R-Fe-B계 자석 분말을 소결하는 단계가 이어진다.Thereafter, the step of sintering the R-Fe-B-based magnet powder that has undergone the synthesis and cleaning steps as described above follows.

R-Fe-B계 자석 분말 및 희토류 수소화물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 제조할 수 있다. A mixed powder can be produced by mixing R-Fe-B-based magnet powder and rare earth hydride powder.

희토류 수소화물 분말은 혼합 분말 대비 3 내지 15 질량%로 혼합되는 것이 바람직하다.Rare earth hydride powder is preferably mixed in an amount of 3 to 15% by mass based on the mixed powder.

희토류 수소화물 분말의 함량이 3질량% 미만인 경우 입자 간에 충분한 젖음성(wetting)을 부여하지 못하여 소결이 잘 이루어지지 못하며, R-Fe-B의 주상 분해를 억제하는 역할을 충분히 수행하지 못하는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 희토류 수소화물 분말의 함량이 15질량% 초과인 경우 소결 자석에서 R-Fe-B 주상의 체적비가 감소하여 잔류 자화 값이 감소하며, 액상 소결에 의해 입자들이 과도하게 성장하는 문제점이 있을 수 있다. 입자들의 과성장에 의해 결정립의 크기가 커지는 경우 자화 반전에 취약하기 때문에, 보자력이 감소하게 된다.If the content of the rare earth hydride powder is less than 3% by mass, sufficient wetting between particles may not be provided, resulting in poor sintering, and there may be problems in that the role of suppressing the columnar decomposition of R-Fe-B is not sufficiently performed. You can. In addition, if the content of rare earth hydride powder exceeds 15% by mass, the volume ratio of the R-Fe-B main phase in the sintered magnet decreases, thereby reducing the residual magnetization value, and there may be a problem of excessive growth of particles due to liquid phase sintering. there is. When the size of the crystal grains increases due to overgrowth of particles, the coercive force decreases because it is vulnerable to magnetization reversal.

다음, 상기 혼합 분말을 섭씨 700도 내지 900도의 온도에서 가열 할 수 있다. 본 단계에서, 희토류 수소화물이 희토류 금속 및 수소 기체로 분리되고, 수소 기체가 제거된다. 즉, 일례로 희토류 수소화물 분말이 NdH2인 경우, NdH2가 Nd 및 H2기체로 분리되고, H2 기체가 제거된다. 즉, 섭씨 700도 내지 900도에서의 가열은 혼합 분말에서 수소를 제거하는 공정이다. 이때, 가열은 진공 분위기에서 수행될 수 있다.Next, the mixed powder can be heated at a temperature of 700 to 900 degrees Celsius. In this step, the rare earth hydride is separated into the rare earth metal and hydrogen gas, and the hydrogen gas is removed. That is, for example, when the rare earth hydride powder is NdH 2 , NdH 2 is separated into Nd and H 2 gas, and H 2 gas is removed. That is, heating at 700 to 900 degrees Celsius is a process for removing hydrogen from the mixed powder. At this time, heating may be performed in a vacuum atmosphere.

다음, 상기 가열한 혼합 분말을 섭씨 1000도 내지 1100도의 온도에서 소결한다. 이때, 상기 가열한 혼합 분말을 섭씨 1000도 내지 1100도의 온도에서 소결하는 단계는 30분 내지 4시간동안 이루어질 수 있다. 이러한 소결 공정 또한 진공 분위기에서 수행될 수 있다. Next, the heated mixed powder is sintered at a temperature of 1000 to 1100 degrees Celsius. At this time, the step of sintering the heated mixed powder at a temperature of 1000 to 1100 degrees Celsius may be performed for 30 minutes to 4 hours. This sintering process can also be performed in a vacuum atmosphere.

보다 구체적으로, 섭씨 700도 내지 900도로 가열한 혼합 분말을 흑연 몰드에 넣어 압축하고, 펄스 자기장을 가해 배향하여 소결 자석용 성형체를 제조할 수 있다. 상기 소결 자석용 성형체를 진공 분위기에서 섭씨 300도 내지 400도로 열처리한 이후 섭씨 1000도 내지 1100도의 온도로 소결하여 소결 자석을 제조한다.More specifically, the mixed powder heated to 700 to 900 degrees Celsius can be compressed in a graphite mold and oriented by applying a pulse magnetic field to produce a molded body for a sintered magnet. The sintered magnet molded body is heat-treated at 300 to 400 degrees Celsius in a vacuum atmosphere and then sintered at a temperature of 1000 to 1100 degrees Celsius to produce a sintered magnet.

본 소결 단계에서, 희토류 원소에 의한 액상 소결이 유도된다. 즉, 기존 환원-확산 방법으로 제조된 R-Fe-B계 자석 분말과 첨가된 희토류 수소화물 분말 사이에서 희토류 원소에 의한 액상 소결이 일어난다. 이를 통해, 소결 자석 내부의 입계부 또는 소결 자석 주상립의 입계부 영역에 R-rich 및 ROx상이 형성된다. 이렇게 형성된 R-Rich 영역이나, ROx상은, 소결 자석 제조를 위한 소결 공정에서 자석 분말의 소결성을 개선하고 주상 입자의 분해를 막는다. 따라서, 안정적으로 소결 자석을 제조할 수 있다.In this sintering step, liquid phase sintering is induced by rare earth elements. In other words, liquid phase sintering by rare earth elements occurs between the R-Fe-B magnet powder manufactured by the existing reduction-diffusion method and the added rare earth hydride powder. Through this, R-rich and ROx phases are formed at the grain boundaries inside the sintered magnet or in the grain boundary region of the columnar grains of the sintered magnet. The R-Rich region or ROx phase formed in this way improves the sinterability of the magnet powder and prevents decomposition of the columnar particles in the sintering process for manufacturing sintered magnets. Therefore, sintered magnets can be stably manufactured.

제조된 소결 자석은 고밀도를 가지며 결정립의 크기는 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터일 수 있다.The manufactured sintered magnet has a high density and the grain size may be 1 micrometer to 10 micrometers.

다음, 추가적인 보자력 향상을 위해, 소결 자석을 진공분위기에서 섭씨 500도 내지 800도로 가열하는 후 열처리 단계가 이어질 수 있다.Next, to further improve the coercivity, the sintered magnet may be heated to 500 to 800 degrees Celsius in a vacuum atmosphere, followed by a heat treatment step.

한편, 상기 소결 자석에 대해 입계 확산 공정(GBDP, Grain Boundary Diffusion Process)이 이루어질 수 있다.Meanwhile, a grain boundary diffusion process (GBDP) may be performed on the sintered magnet.

입계 확산 공정은 R-Fe-B 소결 자석의 결정립의 입계를 따라서 Dy와 같은 중희토류 원소를 분포시키는 공정으로 잔류 자화의 감소 없이 보자력을 증대시킬 수 있다. 입계 확산을 위한 열처리 공정 중에 중희토류 원소들은 Nd-rich 상에서 Nd에 의해 치환되고 결정립의 입계를 따라 확산되어 간다. 이러한 확산은 결정립 주변으로 중희토류 원소의 함량이 높은 Shell 구조를 형성하는 결과를 가져온다.The grain boundary diffusion process is a process of distributing heavy rare earth elements such as Dy along the grain boundaries of the R-Fe-B sintered magnet, and can increase coercive force without reducing residual magnetization. During the heat treatment process for grain boundary diffusion, heavy rare earth elements are replaced by Nd in the Nd-rich phase and diffuse along the grain boundaries. This diffusion results in the formation of a shell structure with a high content of heavy rare earth elements around the crystal grains.

다만, Dy를 이용한 입계 확산 공정의 경우, 소결 자석의 깊이에 따른 Dy의 농도차가 존재하여, 보자력 증대에 있어 한계가 존재하였다. 그러나, 본 실시예에서와 같이, 환원-확산 방법으로 자석 분말을 합성하는 단계에서 Dy2O3를 첨가하는 경우 이러한 깊이에 따른 Dy의 농도차를 최소화할 수 있다. However, in the case of the grain boundary diffusion process using Dy, there was a difference in concentration of Dy depending on the depth of the sintered magnet, so there was a limit to increasing the coercive force. However, as in this embodiment, when Dy 2 O 3 is added in the step of synthesizing the magnet powder by the reduction-diffusion method, the difference in concentration of Dy depending on the depth can be minimized.

다시 말해서, 이와 같이 Dy가 고르게 분포하는 소결 자석에 대해 입계 확산 공정을 통해 그 결정립의 입계 상에 Dy를 추가 확산 시킨다면 보자력을 추가로 향상시킬 수 있고, Dy를 이용한 입계 확산 공정이 가질 수 있는 단점을 보완할 수 있는 것이다.In other words, if Dy is additionally diffused on the grain boundaries of the crystal grains through a grain boundary diffusion process for a sintered magnet in which Dy is evenly distributed, the coercive force can be further improved, and the disadvantages that the grain boundary diffusion process using Dy may have are It can complement.

상기 입계 확산 공정은, 구체적으로, 상기 소결 자석 표면에 중희토류 분말을 코팅하는 단계 및 상기 코팅된 소결 자석에 대해 열처리하여 중희토류 원소를 입계 확산시키는 단계를 포함할 수 있다.Specifically, the grain boundary diffusion process may include coating the surface of the sintered magnet with heavy rare earth powder and heat treating the coated sintered magnet to diffuse the heavy rare earth elements at the grain boundary.

상기 소결 자석 표면에 중희토류 분말을 코팅하는 단계는 중희토류 분말을 용매에 혼합시킨 후 소결 자석 표면에 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 용매는 무수알콜이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The step of coating the heavy rare earth powder on the surface of the sintered magnet may include mixing the heavy rare earth powder in a solvent and then applying it to the surface of the sintered magnet. The solvent may be anhydrous alcohol, but is not limited thereto.

이후 중희토류 분말이 코팅된 소결 자석에 대해 열처리를 실시하여, 그 소결 자석의 결정립 입계에 중희토류 원소를 확산 시킬 수 있다.Afterwards, heat treatment is performed on the sintered magnet coated with heavy rare earth powder, so that the heavy rare earth elements can be diffused into the grain boundaries of the sintered magnet.

상기 열처리는 섭씨 790도 내지 910도로 가열하는 1차 열처리 및 이후 섭씨 450도 내지 550도로 가열하는 2차 열처리를 포함할 수 있다. 이러한 온도 범위에서 중희토류 분말에 포함된 중희토류 원소를 소결 자석의 표면에 확산시키는 확산작용이 원활히 진행되기 때문이다.The heat treatment may include a first heat treatment of heating to 790 degrees Celsius to 910 degrees Celsius and then a secondary heat treatment of heating to 450 degrees Celsius to 550 degrees Celsius. This is because in this temperature range, the diffusion action of diffusing the heavy rare earth elements contained in the heavy rare earth powder to the surface of the sintered magnet proceeds smoothly.

상기 중희토류 분말은 Dy 및 Tb 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, Dy를 포함하는 것이 보다 바람직하다.The heavy rare earth powder may contain at least one of Dy and Tb, but it is more preferable to contain Dy.

그러면 이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 소결 자석의 제조 방법에 대하여 구체적인 실시예를 통하여 설명한다.Then, below, a method for manufacturing a sintered magnet according to an embodiment of the present invention will be described through specific examples.

실시예 1-1: DyExample 1-1: Dy 22 OO 33 3질량% 3% by mass

Nd2O3 15.46g, Fe 31.71g, B 0.52g, Co 0.51g, Cu 0.14g, Al 0.18g을 볼밀(Ball-mill)을 이용해 혼합하여 혼합물을 제조하고, Dy2O3 분말을 혼합물 대비 3 질량%로 첨가하였으며, Ca 6.1g을 추가로 혼합하였다.A mixture was prepared by mixing 15.46 g of Nd 2 O 3 , 31.71 g of Fe, 0.52 g of B, 0.51 g of Co, 0.14 g of Cu, and 0.18 g of Al using a ball mill, and the Dy 2 O 3 powder was compared to the mixture. It was added at 3% by mass, and 6.1g of Ca was additionally mixed.

혼합물을 임의의 모양의 스테인레스 스틸 용기에 담아 누르고, 이를 불활성 가스(Ar) 분위기에서 섭씨 900도 내지 920도로 30분 내지 3시간 동안 튜브 전기로 안에서 반응시킨다. 이후 자동 분쇄기로 반응물을 조분쇄한다.The mixture is pressed into a stainless steel container of arbitrary shape and reacted in a tube electric furnace at 900 to 920 degrees Celsius for 30 minutes to 3 hours in an inert gas (Ar) atmosphere. Afterwards, the reactant is roughly pulverized using an automatic grinder.

다음, 환원 부산물인 Ca, CaO 등을 제거하기 위해 세정 단계를 진행한다. NH4NO3 30g 내지 35g를 합성된 분말과 균일하게 섞어준 뒤 ~200ml의 메탄올에 담가 효과적인 세정을 위해 균질기(homogenizer) 및 초음파 세정(ultra sonic)을 번갈아 1회 혹은 2회 반복 진행한다. 다음, 아세톤으로 세척하고, 메탄올에 아세트산을 넣은 용액으로 산 세정을 하며, 메탄올로 마무리 세척을 실시한다. 이후 진공 건조시켜 단일상 Nd-Fe-B 자석 분말을 얻는다. Next, a cleaning step is performed to remove reduction by-products such as Ca and CaO. After mixing 30g to 35g of NH 4 NO 3 uniformly with the synthesized powder, it is soaked in ~200 ml of methanol and the homogenizer and ultrasonic cleaning are repeated alternately once or twice for effective cleaning. Next, it is washed with acetone, acid washed with a solution of acetic acid in methanol, and final washed with methanol. Afterwards, it is vacuum dried to obtain single-phase Nd-Fe-B magnet powder.

이후, 해당 자석 분말에 6 질량%의 NdH2를 첨가하여 혼합한 후, 흑연 몰드에 넣어 압축 성형하고, 5T 이상의 펄스 자장을 가해 분말을 배향하여, 소결 자석용 성형체를 제조하였다. Thereafter, 6% by mass of NdH 2 was added to the magnet powder and mixed, placed in a graphite mold, compression molded, and a pulsed magnetic field of 5T or more was applied to orient the powder, thereby producing a molded body for a sintered magnet.

이후, 성형체를 진공 소결로에서 섭씨 1065도의 온도로 2시간 동안 가열하여 소결을 진행함으로써, 소결 자석을 제조 하였다. 제조된 Nd-Fe-B계 소결 자석의 조성은 Nd2.12Dy0.22Fe13.1B1.1Co0.2Cu0.05Al0.15이다.Afterwards, the molded body was sintered by heating it in a vacuum sintering furnace at a temperature of 1065 degrees Celsius for 2 hours to produce a sintered magnet. The composition of the manufactured Nd-Fe-B based sintered magnet is Nd 2.12 Dy 0.22 Fe 13.1 B 1.1 Co 0.2 Cu 0.05 Al 0.15 .

실시예 1-2: DyExample 1-2: Dy 22 OO 33 3질량% 3% by mass

실시예 1-1과 동일한 원료에 대해, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 자석 분말 합성 및 세정을 실시하였다. 이후, 섭씨 1040도의 온도로 4시간 동안 가열한 것만 제외하고, 실시예 1-1과 동일한 소결 과정을 실시하였다.Magnet powder synthesis and cleaning were performed using the same raw materials as in Example 1-1 in the same manner as in Example 1-1. Thereafter, the same sintering process as Example 1-1 was performed, except that it was heated to a temperature of 1040 degrees Celsius for 4 hours.

실시예 2-1: DyExample 2-1: Dy 22 OO 33 6질량% 6% by mass

Nd2O3 11.67g, Fe 31.71g, B 0.52g, Co 0.51g, Cu 0.14g, Al 0.18g을 볼밀(Ball-mill)을 이용해 혼합하여 혼합물을 제조하고, Dy2O3 분말을 혼합물 대비 6 질량%로 첨가하였으며, Ca 5.32g을 추가로 혼합하였다.A mixture was prepared by mixing 11.67 g of Nd 2 O 3 , 31.71 g of Fe, 0.52 g of B, 0.51 g of Co, 0.14 g of Cu, and 0.18 g of Al using a ball mill, and the Dy 2 O 3 powder was compared to the mixture. It was added at 6% by mass, and 5.32g of Ca was additionally mixed.

이후, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 자석 분말 합성, 세정 및 소결을 실시하였다. 제조된 Nd-Fe-B계 소결 자석의 조성은 Nd1.9Dy0.44Fe13.1B1.1Co0.2Cu0.05Al0.15이다.Afterwards, the magnet powder was synthesized, cleaned, and sintered in the same manner as Example 1-1. The composition of the manufactured Nd-Fe-B based sintered magnet is Nd 1.9 Dy 0.44 Fe 13.1 B 1.1 Co 0.2 Cu 0.05 Al 0.15 .

실시예 2-2: DyExample 2-2: Dy 22 OO 33 6질량% 6% by mass

실시예 2-1과 동일한 원료에 대해, 실시예 2-1과 동일한 방법으로 자석 분말 합성 및 세정을 실시하였다. 이후, 섭씨 1040도의 온도로 4시간 동안 가열한 것만 제외하고, 실시예 2-1과 동일한 소결 과정을 실시하였다.Magnet powder synthesis and cleaning were performed using the same raw materials as in Example 2-1 in the same manner as in Example 2-1. Thereafter, the same sintering process as Example 2-1 was performed, except that it was heated to a temperature of 1040 degrees Celsius for 4 hours.

비교예 1: DyComparative Example 1: Dy 22 OO 33 미첨가 Not added

Nd2O3 17.06g, Fe 31.7g, B 0.52g, Co 0.51g, Cu 0.14g, Al 0.18g을 볼밀(Ball-mill)을 이용해 혼합하여 혼합물을 제조하고, Ca 6.1g을 추가로 혼합하였다. Dy2O3 분말은 첨가하지 않았다.A mixture was prepared by mixing 17.06 g of Nd 2 O 3 , 31.7 g of Fe, 0.52 g of B, 0.51 g of Co, 0.14 g of Cu, and 0.18 g of Al using a ball mill, and 6.1 g of Ca was additionally mixed. . Dy 2 O 3 powder was not added.

이후, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 자석 분말 합성, 세정 및 소결을 실시하였다. 제조된 Nd-Fe-B계 소결 자석의 조성은 Nd2.34Fe13.1B1.1Co0.2Cu0.05Al0.15이다.Afterwards, the magnet powder was synthesized, cleaned, and sintered in the same manner as Example 1-1. The composition of the manufactured Nd-Fe-B based sintered magnet is Nd 2.34 Fe 13.1 B 1.1 Co 0.2 Cu 0.05 Al 0.15 .

평가예 1: B-H 곡선 그래프Evaluation Example 1: B-H curve graph

실시예 1-1 및 실시예 1-2의 소결 자석에 대한 B-H 곡선 그래프를 도 1에 나타내었고, 실시예 2-1 및 실시예 2-2의 소결 자석에 대한 B-H 곡선 그래프를 도 2에 나타내었으며, 비교예 1의 소결 자석에 대한 B-H 곡선 그래프를 도 3에 나타내었다. The B-H curve graph for the sintered magnets of Example 1-1 and Example 1-2 is shown in Figure 1, and the B-H curve graph for the sintered magnets of Example 2-1 and Example 2-2 is shown in Figure 2. , and the B-H curve graph for the sintered magnet of Comparative Example 1 is shown in Figure 3.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 2-1 및 실시예 2-2에서와 같이 Dy2O3를 첨가한 경우, 그렇지 않은 비교예 1의 경우에 비해, 보자력 값이 약 5 내지 15 kOe만큼 증가한 것을 확인하였다.Referring to Figures 1 to 3, when Dy 2 O 3 was added as in Example 1-1, Example 1-2, Example 2-1, and Example 2-2, the Compared to the case, it was confirmed that the coercivity value increased by about 5 to 15 kOe.

특히, Dy2O3의 첨가량이 상대적으로 많은 실시예 2-1 및 실시예 2-2의 소결 자석이, 실시예 1-1 및 실시예 1-2의 소결 자석에 비해 보자력이 더 증가된 것을 확인하였다.In particular, the sintered magnets of Examples 2-1 and 2-2, which had a relatively large amount of Dy 2 O 3 added, showed increased coercive force compared to the sintered magnets of Examples 1-1 and 1-2. Confirmed.

또한, 동일한 원료에 대해 소결 온도를 섭씨 1065도로 증가시킨 경우, 잔류자속밀도가 소폭 증가되는 것을 확인하였다.Additionally, when the sintering temperature for the same raw material was increased to 1065 degrees Celsius, it was confirmed that the residual magnetic flux density slightly increased.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. falls within the scope of rights.

Claims (8)

희토류 산화물, 철, 붕소, 환원제 및 중희토류 산화물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
상기 혼합물을 섭씨 800도 내지 1100도의 온도에서 가열하여 환원-확산 방법을 이용해 자석 분말을 합성하는 단계; 및
상기 자석 분말을 소결하여 소결 자석을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 중희토류 산화물은 Dy2O3를 포함하고,
상기 중희토류 산화물은 상기 혼합물 대비 3질량% 내지 10질량%로 혼합되는,
소결 자석의 제조 방법.
Preparing a mixture by mixing rare earth oxides, iron, boron, a reducing agent, and heavy rare earth oxides;
Heating the mixture at a temperature of 800 to 1100 degrees Celsius to synthesize magnet powder using a reduction-diffusion method; and
Comprising the step of manufacturing a sintered magnet by sintering the magnet powder,
The heavy rare earth oxide includes Dy 2 O 3 ,
The heavy rare earth oxide is mixed in an amount of 3% to 10% by mass compared to the mixture,
Manufacturing method of sintered magnet.
삭제delete 제1항에서,
상기 희토류 산화물은 Nd2O3, La2O3, Ce2O3, Pr2O3, Pm2O3, Sm2O3 및 Eu2O3 중 적어도 하나를 포함하는 소결 자석의 제조 방법.
In paragraph 1:
The rare earth oxide is Nd 2 O 3 , La 2 O 3 , Ce 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Pm 2 O 3 , Sm 2 O 3 and Eu 2 O 3 Method for producing a sintered magnet.
제1항에서,
상기 소결 자석은 R-Fe-B계 소결 자석이고,
상기 R은 Nd, La, Ce, Pr, Pm, Sm 또는 Eu인 소결 자석의 제조 방법.
In paragraph 1:
The sintered magnet is an R-Fe-B sintered magnet,
Wherein R is Nd, La, Ce, Pr, Pm, Sm or Eu.
제1항에서,
상기 환원제는 Ca, CaH2 및 Mg 중 적어도 하나를 포함하는 소결 자석의 제조 방법.
In paragraph 1:
A method of manufacturing a sintered magnet wherein the reducing agent includes at least one of Ca, CaH 2 and Mg.
제1항에서,
상기 소결 자석을 제조하는 단계는, 상기 자석 분말과 희토류 수소화물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 단계 및 상기 혼합 분말을 섭씨 1000도 내지 1100도에서 소결하는 단계를 포함하는 소결 자석의 제조 방법.
In paragraph 1:
The manufacturing of the sintered magnet includes the steps of mixing the magnet powder and the rare earth hydride powder to produce a mixed powder and sintering the mixed powder at 1000 to 1100 degrees Celsius.
제1항에서,
상기 소결 자석을 섭씨 500도 내지 800도로 가열하는 후 열처리 단계를 더 포함하는 소결 자석의 제조 방법.
In paragraph 1:
A method of manufacturing a sintered magnet further comprising a heat treatment step after heating the sintered magnet to 500 to 800 degrees Celsius.
제1항에서,
상기 소결 자석 표면에 중희토류 분말을 코팅하는 단계 및 상기 코팅된 소결 자석에 대해 열처리하여 중희토류 원소를 입계 확산시키는 단계를 더 포함하는 소결 자석의 제조 방법.
In paragraph 1:
A method of manufacturing a sintered magnet further comprising coating the surface of the sintered magnet with heavy rare earth powder and heat treating the coated sintered magnet to diffuse the heavy rare earth elements into grain boundaries.
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