KR20000014044A - method FOR MANUFACTURING RARE-EARTH PERMANENT MAGNET - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 희토류계 영구자석 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 튜브를 이용한 열간소성가공을하여 C형 영구자석을 제조하는 과정에서 튜브형상을 개선하여 영구자석의 최종제품에 대한 튜브의 감싸는 정도를 균일하게하여 전체적으로 자기적 특성을 우수하게 한 희토류계 영구자석을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rare earth permanent magnet manufacturing method, and more particularly, the degree of wrapping of the tube for the final product of the permanent magnet by improving the shape of the tube in the process of producing a C-type permanent magnet by hot firing using the tube The present invention relates to a method for producing a rare earth permanent magnet having uniform magnetic properties and excellent magnetic properties as a whole.
일반적으로 하나 또는 그 이상의 희토류(Rare Earth)원소, 하나 또는 그 이상의 천이금속(Transition Metal ; 이하 TM이라 약칭함) 및 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 가운데 하나 또는 그 이상의 원소를 함유하는 조성의 희토류계 합금을 기초로 하는 영구자석 조성물이 이미 알려져 있으며, 이와같은 영구자석 조성물은 각종 모터, 발전기, 컴퓨터 부품, 음향기기 등 전기/전자 산업에 광범위하게 사용되고 있다.Generally one or more rare earth elements, one or more transition metals (abbreviated as TM) and one or more of boron (B), carbon (C), nitrogen (N) Permanent magnet compositions based on rare earth-based alloys containing compositions are already known, and such permanent magnet compositions are widely used in the electric / electronics industry, such as various motors, generators, computer parts, and acoustic devices.
여기서 희토류 원소로는 네오디뮴(Nd), 또는 프라세어디뮴(Pr) 또는 두원소 모두 해당되고, 천이금속(TM)으로서는 철(Fe) 또는 철과 코발트(Co)의 혼합물이 해당된다.Here, the rare earth element is neodymium (Nd), praseodymium (Pr), or both elements, and as the transition metal (TM), iron (Fe) or a mixture of iron and cobalt (Co) is used.
이들의 바람직한 조성물은 Re2TM14B 상을 포함하는 것이다.Their preferred composition is one comprising a Re 2 ™ 14 B phase.
이와같은 Re-TM-B 합금을 기초로 하는 영구자석을 제조하는 대표적인 방법으로는 소결법(Sintering Process)과 급속응고법(Rapid Solidification Process)이 연구되어 있다.Representative methods for producing permanent magnets based on such Re-TM-B alloys have been studied, such as the sintering process and the rapid solidification process.
급속응고법에 따르면, Re-TM-B 합금을 용해한 후 멜트 스피닝(Melt Spinning)법으로 급속응고시켜 자기적 특성을 갖는 비정질 또는 미세 결정질의 리본을 제조한다. 제조된 리본 입자는 볼 밀(Ball Mill) 장치로 미세하게 분쇄한다. 분쇄된 리본 입자를 밀폐형 또는 반밀폐형 금형다이에 장입한 후 열간압축성형(Hot Pressing Process)하여 등방성의 영구자석을 형성한 후 다시 열간에서 소성변형시키는 다이업셋팅(Die-upsetting) 공정을 통해 자화 용이축이 가압방향과 대체로 평행한 방향으로 이방화 특성을 나타내는 영구자석을 제조한다.According to the rapid solidification method, the Re-TM-B alloy is dissolved and then rapidly solidified by a melt spinning method to prepare an amorphous or microcrystalline ribbon having magnetic properties. The ribbon particles thus prepared are finely ground in a ball mill apparatus. Magnetized by die-upsetting process by inserting the pulverized ribbon particles into a hermetic or semi-sealed mold die and hot pressing process to form an isotropic permanent magnet and plastic deformation in hot again. A permanent magnet is produced in which the easy axis exhibits anisotropic properties in a direction substantially parallel to the pressing direction.
또다른 제조방법으로는 원형 또는 각형을 포함하는 다각형으로 된 튜브를 이용하여 고온에서 열간압축성형 공정과 소성변형 공정을 한 번의 스트로크(One stroke)로 진행하는 제조공정이 본 출원인에 의해 출원된 명세서에 기술되어 있다.In another method of manufacturing, the specification filed by the applicant of the present invention is directed to a manufacturing process in which the hot compression molding process and the plastic deformation process are carried out in one stroke using a tube of a polygonal shape including a circle or a square. It is described in
이와같이 본 출원인에 의해 선행출원된 종래의 튜브를 이용한 C형 희토류계 영구자석 제조공정이 도 1a 내지 1b에 도시되어 있다.Thus, the C-type rare earth-based permanent magnet manufacturing process using a conventional tube previously filed by the applicant is shown in Figures 1a to 1b.
이에 따르면, 희토류 자석분말(2)을 제조하여 튜브(3)안에 넣고, 약 650∼850℃ 까지 가열한 금형장치(4)에 튜브 성형체(1)를 장입한다. 특히, C형상의 영구자석을 얻을 수 있도록 금형장치(4)의 상부펀치(5)와 하부펀치(6)의 선단부는 얻고자하는 C형상의 곡률에 상응하게 일측펀치는 오목하게 타측펀치는 볼록하게 형성된다. 또한, 튜브 성형체(1)의 밑면(1a)과 상면(1b)도 장입시 상부펀치(5) 및 하부펀치(6)의 곡률면에 접할 수 있도록 동일한 곡률을 갖도록 성형된다.According to this, the rare earth magnet powder 2 is produced, placed in the tube 3, and the tube molded body 1 is charged in the mold apparatus 4 heated to about 650-850 degreeC. In particular, the tip portions of the upper punch 5 and the lower punch 6 of the mold apparatus 4 so as to obtain a C-shaped permanent magnet corresponding to the curvature of the C-shape to be obtained, one punch is concave and the other punch is convex. Is formed. In addition, the bottom face 1a and the top face 1b of the tube molded body 1 are also molded to have the same curvature so as to be in contact with the curvature surfaces of the upper punch 5 and the lower punch 6 during charging.
이와같이 튜브 성형체(1)를 장입한 상태에서 금형장치(4)의 어느 일측 펀치를 가압하면 원 스트로크 공정으로 열간압축성형 및 소성변형 공정이 일어나나면서 대체로 가압방향의 축과 평행을 이루는 방향으로 자기적 이방성을 갖는 영구자석으로 제조된다.In this way, when one side punch of the mold apparatus 4 is pressed in the state where the tube molded body 1 is charged, hot compression molding and plastic deformation process occur in a one stroke process, and are generally magnetic in a direction parallel to the axis in the pressing direction. It is made of permanent magnet with anisotropy.
그런데 이와같이 밑면(1a)과 상면(1b)에 소정 곡률을 갖는 종래의 C형 튜브(3)를 이용한 희토류계 영구자석 제조방법에서는 튜브 성형체(1)의 밀도가 압축가공에 의해 점차적으로 높이 감소가 일어나면서 고밀도화되는 반면에 그 외곽을 둘러싸고 있는 튜브(3)는 튜브 성형체(1)의 밑면(1a)이나 상면(1b)으로 덮혀지게 되는 현상을 일으킨다. 특히, 오목한 형상을 갖는 곡률면에 접하는 튜브(3)가 더욱 쉽게 덮혀지며, 이와같은 현상은 영구자석(5)의 자기적 특성을 저하시킬 뿐만아니라 이를 제거하거나 균일한 분포를 갖는 영구자석으로 가공하기 위해서는 추가가공을 수행해야 하므로 가공비의 상승 및 재료비의 상승을 초래하는 문제가 있었다.However, in the rare earth-based permanent magnet manufacturing method using the conventional C-type tube 3 having a predetermined curvature on the bottom surface 1a and the top surface 1b, the density of the tube molded body 1 decreases gradually due to the compression process. On the other hand, the density of the tube 3 that surrounds the outer surface of the tube forming body 1 is caused to be covered with the lower surface 1a or the upper surface 1b. In particular, the tube 3 in contact with the curved surface having a concave shape is more easily covered, and this phenomenon not only reduces the magnetic properties of the permanent magnet 5 but also removes it or processes it into a permanent magnet having a uniform distribution. In order to perform the additional processing in order to increase the processing cost and the material cost had a problem.
따라서, 본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원 스트로크 가압공정으로 열간소성가공을하여 C형 영구자석을 제조하는 과정에서 오목한 곡률면을 갖는 펀치에 접하는 튜브 성형체 면의 곡률을 오목한 곡률보다 크게 갖도록하여 튜브의 감싸는 정도를 균일하게하여 전체적으로 자기적 특성을 우수하게 한 희토류계 영구자석을 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve such a problem, the curvature of the surface of the tube molded body in contact with the punch having a concave curvature surface in the process of producing a C-type permanent magnet by hot-firing in one stroke pressing process than the concave curvature The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a rare earth permanent magnet having excellent magnetic properties as a whole by uniformly wrapping the tube.
이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 하나 또는 그 이상의 희토류 원소, 하나 또는 그 이상의 천이금속 및 붕소를 함유하는 희토류계 합금으로 이루어진 희토류 자석분말이 채워진 튜브 성형체를 곡면이 형성된 펀치를 갖는 금형장치에 장입하여 원 스크로크 공정으로 열간소성가공하는 희토류계 영구자석 제조방법에 있어서, 상기 곡면이 형성된 펀치중에서 오목한 면과 접촉되는 상기 튜브 성형체 면의 곡률이 펀치 면의 곡률보다 작게 형성하여 압축가공시 튜브와 자성분말이 균일하게 소성변형을 일으키도록 한 희토류계 영구자석 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a mold apparatus having a punch formed with a tube-shaped body filled with a rare earth magnet powder made of a rare earth-based alloy containing one or more rare earth elements, one or more transition metals, and boron. In the rare earth permanent magnet manufacturing method which is hot-baked by the one-stroke process, the curvature of the surface of the tube molded body which is in contact with the concave surface among the curved punch formed is smaller than the curvature of the punch surface, the tube during compression processing The present invention provides a rare earth permanent magnet manufacturing method in which the magnetic powder causes plastic deformation uniformly.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
도 1a 내지 1b는 종래의 희토류계 영구자석 제조공정을 도시한 공정도,1a to 1b is a process diagram showing a conventional rare earth permanent magnet manufacturing process,
도 2는 본 본 발명에 따른 튜브 성형체를 보인 사시도,2 is a perspective view showing a tube molded article according to the present invention;
도 3a 내지 3b는 본 발명에 따른 희토류계 영구자석 제조공정을 도시한 공정도.Figure 3a to 3b is a process diagram showing a rare earth permanent magnet manufacturing process according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>
10 ; 튜브 성형체 12 ; 자성분말10; Tube molded body 12; Magnetic powder
14 ; 튜브 14a ; (튜브) 상면14; Tube 14a; (Tube) top
14b ; (튜브) 밑면 20 ; 금형장치14b; (Tube) bottom 20; Mold device
21 ; 금형 다이 22 ; 상부펀치21; Die die 22; Upper Punch
23 ; 하부펀치23; Bottom punch
이하, 본 발명에 따른 희토류계 영구자석 제조방법을 첨부 도면과 함께 상세하게 설명한다.Hereinafter, a rare earth permanent magnet manufacturing method according to the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 튜브를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석 제조공정을 도시한 것이다.Figure 2 is a perspective view showing a tube according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 shows a permanent magnet manufacturing process according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에 따르면, 하나 또는 그 이상의 희토류(Rare Earth)원소, 하나 또는 그 이상의 천이금속(Transition Metal ; 이하 TM이라 약칭함) 및 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 가운데 하나 또는 그 이상의 원소를 함유하는 Re2TM14B 상을 포함하는 Re-TM-B 합금을 용해한 후 멜트 스피닝(Melt Spinning)법으로 급속응고시켜 자기적 특성을 갖는 비정질 또는 미세 결정질의 리본을 제조한다. 이와같은 리본 입자를 볼 밀(Ball Mill) 장치로 미세하게 분쇄하여 자성분말(12)을 형성한다.According to the invention, one or more rare earth elements, one or more transition metals (abbreviated as TM) and one of boron (B), carbon (C), nitrogen (N) or A Re-TM-B alloy containing a Re 2 TM 14 B phase containing more elements is dissolved and then rapidly solidified by melt spinning to prepare amorphous or microcrystalline ribbons having magnetic properties. Such ribbon particles are finely ground with a ball mill device to form a magnetic powder 12.
한편, 금형장치(20)는 금형다이(21)와 상부펀치(22) 및 하부펀치(23)로 구성되며, 특히 C형 영구자석을 제조하기 위해서는 상부펀치(22)와 하부펀치(23)의 선단부가 원호형상의 곡면으로 형성된다.On the other hand, the mold apparatus 20 is composed of a die die 21, the upper punch 22 and the lower punch 23, in particular to produce a C-type permanent magnet of the upper punch 22 and the lower punch 23 The distal end is formed into an arc-shaped curved surface.
특히, C형 영구자석을 제조하기 위한 튜브(14)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부펀치(22)와 하부펀치(23)사이에 장입될 때 볼록한 면을 갖는 펀치(예시도면에서 상부펀치(22))와 접하는 면(예시도면에서 튜브의 상면(14a))이 면접촉될 수 있도록 상부펀치(22)에 상응하는 곡률로 오목하게 형성된다.In particular, the tube 14 for manufacturing the C-type permanent magnet is punched with a convex face when charged between the upper punch 22 and the lower punch 23, as shown in FIG. (22)) is formed to be concave with a curvature corresponding to the upper punch 22 so that the surface (upper surface 14a of the tube in the example drawing) in contact with the surface.
반면에 오목한 면을 갖는 펀치(예시도면에서 하부펀치(23))와 접하는 면(예시도면에서 튜브의 밑면(14b))은 볼록하게 형성되되, 하부펀치(22)의 곡률보다 작게 형성된다.On the other hand, the surface in contact with the punch having a concave surface (the lower punch 23 in the exemplary drawing) (the bottom surface 14b of the tube in the exemplary drawing) is convex, but smaller than the curvature of the lower punch 22.
이와같은 튜브(14)에 상기 자석분말을 넣고 다져 튜브 성형체(10)를 형성한 후 금형장치(20)에 장입한다. 이때 앞서 언급한 바와 같이, 튜브(14)의 밑면(14b)은 하부펀치(23)의 곡률보다 작은 곡률을 가지므로 밑면(14b)의 중심부 일부만이 하부펀치(23)에 접촉되고 그 나머지 부분은 들떠있는 상태를 유지하게 된다.(도 3a 참조)The magnet powder is put into such a tube 14 to form a tube molded body 10 and then charged into the mold apparatus 20. At this time, as mentioned above, the bottom surface 14b of the tube 14 has a curvature smaller than the curvature of the lower punch 23, so only a portion of the center portion of the bottom surface 14b contacts the lower punch 23, and the remaining portion thereof It will remain in an excited state (see FIG. 3A).
이어서, 금형장치(20)를 약 650∼850℃까지 가열하면서 원 스트로크 공정으로 가압하여 튜브 성형체(10)를 열간압축성형 및 소성변형시킨다.Subsequently, the mold apparatus 20 is pressurized by one stroke process, heating to about 650-850 degreeC, and the tube molding 10 is hot-pressed and plastically deformed.
원 스트로크 공정에 따른 압축성형으로 상기 튜브 성형체(10)의 전체 길이가 줄어들면서 자성분말(12)의 성형 밀도가 증가하게 되어 고밀도의 등방성을 갖는 영구자석이 된다. 이때, 튜브(14)는 튜브 성형체(10)의 길이감소에 따라 줄어드는 길이 만큼 튜브 성형체(10) 내측방향으로 휘어지게 되는데 최초에 튜브(14)의 밑면(14b)이 들떠있는 상태에서 이와같은 과정이 진행되므로 내측방향으로 휘어져 감기는 튜브(14)의 양은 종래의 구조에 비해 현저하게 줄어들게 된다.The compression molding according to the one stroke process reduces the overall length of the tube molded body 10 and increases the molding density of the magnetic powder 12, thereby becoming a permanent magnet having high density isotropy. At this time, the tube 14 is bent in the inner side of the tube molded body 10 by a length that decreases as the length of the tube molded body 10 decreases. This process is performed in the state where the bottom surface 14b of the tube 14 is initially raised. As this progresses, the amount of the tube 14 that is bent inwardly is significantly reduced compared to the conventional structure.
계속해서 더욱더 압축가공하면 영구자석 내부에 소성변형이 일어나 가압방향의 축과 평행을 이루는 방향으로 자기적 이방성을 갖는 영구자석이 형성된다.(도 3b 참조)Further compression processing further causes plastic deformation within the permanent magnet to form a permanent magnet having magnetic anisotropy in a direction parallel to the axis in the pressing direction (see FIG. 3B).
이와같은 제조방법으로 제조된 C형 영구자석의 형상은 영구자석 둘레에 튜브(14)가 균일한 두께로 형성되는 최종 형상을 갖는다.The shape of the C-type permanent magnet manufactured by such a manufacturing method has a final shape in which the tube 14 is formed to have a uniform thickness around the permanent magnet.
따라서, 종래에는 튜브(14)가 영구자석의 들레를 불균일하게 감싸게 되어 균일한 자기적 특성을 얻기 위해서는 튜브(14)의 두께를 절단해야하는 후처리 가공이 필수적으로 수행되어야 하는 불편함이 있었던 반면에 본 발명에서는 압축공정시 튜브(14)가 균일한 두께를 형성하게 되므로 후처리 가공이 불필요하게 되어 튜브(14) 재료의 절감 및 제조공정이 단순해지게 됨을 알 수 있다.Therefore, in the related art, the tube 14 unevenly surrounds the permanent magnets, and thus, in order to obtain a uniform magnetic property, the post-treatment process, which requires cutting the thickness of the tube 14, must be performed. In the present invention, since the tube 14 forms a uniform thickness during the compression process, the post-processing process is unnecessary, thereby reducing the material of the tube 14 and simplifying the manufacturing process.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.The foregoing is merely illustrative of a preferred embodiment of the present invention and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications and changes to the present invention without changing the subject matter of the present invention.
따라서 본 발명에 따르면, 오목한 곡면을 갖는 펀치와 접하는 튜브의 곡률을 더 좁게 형성함으로써 압축가공시 영구자석 둘레에 균일한 두께의 튜브를 얻을 수 있어 후처리 가공 생략 및 튜브 재료 손실을 억제할 수 있으며, 영구자석의 자기적 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, according to the present invention, by forming a narrower curvature of the tube in contact with the concave curved punch can obtain a tube of uniform thickness around the permanent magnet during compression processing, it is possible to suppress the post-treatment process and to reduce the tube material loss As a result, the magnetic properties of the permanent magnets can be improved.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20100067221A (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-21 | 삼성전자주식회사 | Injection molding system and injection molding method |
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1998
- 1998-08-17 KR KR1019980033245A patent/KR20000014044A/en active IP Right Grant
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20100067221A (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-21 | 삼성전자주식회사 | Injection molding system and injection molding method |
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