KR20010033734A - 높은 고유 자속밀도를 갖는 등방성 희토류 재료 - Google Patents

높은 고유 자속밀도를 갖는 등방성 희토류 재료 Download PDF

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Abstract

잔류자기의 3분의 2이상인 고유 자속밀도를 갖는 등방성 자기 합금 분말과 그 제조방법이 제공된다. 분말은 15 내지 35중량% 희토류금속, 0.5 내지 4.5중량% 붕소, 0 내지 20중량% 코발트 및 나머지 철로 구성된 합금으로부터 형성된다. 합금분말은 일정량의 합금으로 용융시키고 1과 1/2인치 미만의 구멍과 휘일간 거리에서 불활성 환경에서 리본으로 방사시키고 리본을 분쇄시키고 어닐링 시킴으로써 제조된다.

Description

높은 고유 자속밀도를 갖는 등방성 희토류 재료{ISOTROPIC RARE EARTH MATERIAL OF HIGH INTRINSIC INDUCTION}
높은 고유 자속밀도를 갖는 등방성 자기재료가 요구된다. 높은 고유 자속밀도는 높은 자력선속을 의미하는 것으로 더 가볍고 얇은 자석이 이러한 재료로 제조될 수 있게 한다. 많은 응용분야에서 더 얇고 가벼운 자석이 필요하다.
그러나 현재 이용가능한 등방성 희토류-붕소-철 자기재료는 비교적 낮은 자속밀도를 가진다. 예컨대 Magnequench International Inc.에 의해 제조되는 시판 등방성 희토류-붕소-철 자기분말 MQP-B는 9kOe의 보자력을 가진다. 고유 보자력값의 3분의 2(즉 6kOe)에서 분말의 고유 자속밀도값은 4.5kG이다. 이 분말의 공칭 잔류자기값은 약 8.2kG이다. 따라서 분말의 고유 자속밀도는 4.5kG는 잔류자기값의 단지 55%이다. 자기재료의 고유 자속밀도값이 더 높은 비율의 잔류자기값이 되는 것이 바람직하다.
그러므로 더 높은 고유 자속밀도값을 갖는 등방성 희토류-붕소-철 재료를 제공하는 것이 본 발명의 목적이며 이러한 재료 제조방법도 본 발명의 목적이다.
발명의 요약
본 발명은 고유 보자력의 3분의 2에서 자기소거 보정인자를 고려하지 않고 측정시 잔류자기의 3분의 2이상인 고유 자속밀도를 갖는 등방성 희토류-붕소-철 자기재료를 제공한다. 본 발명의 자기재료는 15 내지 35중량%의 희토류 금속, 0.5 내지 4.5중량%의 붕소, 0 내지 20중량%의 코발트 및 나머지 철로 구성된 합금으로 제조된다.
선호되는 구체예에서 본 발명의 자기재료는 불활성 환경하에서 용융 방사공정에 의해 합금으로부터 리본을 형성함으로써 제조된다. 이 공정에서 필요한 자기적 성질을 얻기위해서 구멍과 휘일사이의 거리가 1과 1/2인치 미만으로 유지된다. 용융방사공정에서 수득되는 리본은 이후에 분말로 분쇄되고 400℃이상, 특히 600℃이상의 온도에서 어닐링된다.
본 발명은 등방성 희토류-붕소-철 자기재료, 특히 높은 고유 자속밀도를 갖는 등방성 희토류-철-붕소 자기재료와 그 제조방법에 관계한다.
도 1 은 종래의 등방성 희토류-붕소-철 자기재료와 더 높은 고유 자속밀도를 보이는 본 발명의 등방성 희토류-붕소-철 자기재료의 자기소거 곡선을 보여준다.
도 2 는 실시예 1에서 발표된 본 발명의 자기재료에 대해 측정된 자기소거곡선이다.
본 발명은 고유 보자력의 3분의 2에서 측정시 잔류자기의 3분의 2이상인 고유 자속밀도를 갖는 등방성 희토류-붕소-철 자기재료와 그 제조방법을 제공한다. 특히 고유 자속밀도는 고유 보자력의 3분의 2에서 측정시 잔류자기의 70%이상, 특히 75%이상이다.
본 발명에 따라서 15 내지 35중량%의 희토류 금속, 0.5 내지 4.5중량%의 붕소, 0 내지 20중량%의 코발트, 나머지 철로 구성된 합금으로부터 등방성 자기재료가 제조된다. 본 발명의 등방성 자기재료는 용융 방사공정에 의해 제조된다. 본 발명의 용융 방사 공정에서 구멍과 휘일간의 거리가 1과 1/2인치 미만이며 리본이 형성된다. 이후에 리본이 분쇄되어서 분말이 형성되고, 이것은 400℃이상의 온도에서 어닐링된다. 특히 어닐링온도는 600℃이상이다. 본 발명에 따라 수득되는 등방성 자기재료는 자기소거 보정인자를 고려하지 않고 고유 보자력의 3분의 2에서 측정시 잔류자기의 3분의 2이상인 고유 자속밀도를 보인다.
본 발명의 등방성 희토류-붕소-철 자기재료는 리본, 분말 또는 자석등의 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 1 은 종래의 등방성 희토류-붕소-철 자기재료(곡선 1)와 더 높은 고유 자속밀도를 갖는 본 발명의 자기재료(곡선 2)의 자기소거 곡선을 보여준다. 자기소거곡선 1에서 알 수 있듯이 종래의 등방성 자기재료는 약 9kOe의 고유 보자력과 약 8.25kG의 잔류자기(Br)를 가진다. 따라서 보유 보자력의 3분의 2에서 측정시 이러한 종래의 자기재료는 잔류자기의 3분의 2(5.5kG)미만인 약 5.25kG의 고유 자속밀도(Bd1)를 가진다. 이에 비해서 본 발명의 등방성 자기분말은 자기소거곡선 2에서 알 수 있듯이 동일한 고유 보자력(9kOe)과 잔류자기(8.25kG)를 가지지만 고유 보자력의 3분의 2에서 측정시 잔류자기의 3분의 2(5.5kG)이상인 약 6.25kG의 고유 자속밀도(Bd2)를 가진다.
본 발명의 등방성 자기재료 형성에 사용되는 합금에 최대 2중량%까지의 소량으로 다른 원소가 존재할 수 있다. 이러한 원소로는 텅스텐, 크롬, 니켈, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 망간, 갈륨, 니오븀, 바나듐, 몰리브덴, 티타늄, 탄탈륨, 지르코늄, 탄소, 주석 및 칼슘이 있다. 실리콘이 산소 및 질소와 마찬가지로 소량으로 존재할 수 있다.
실시예 1
28.2중량% 희토류, 0.92중량% 붕소, 5.0중량% 코발트, 나머지 철로 구성된 합금이 초당 32미터의 속도로 아르곤 대기에서 용융 방사된다. 용융 방사공정에 의해 형성된 리본이 40메쉬크기의 분말로 분쇄된다. 이후에 아르곤에서 4분간 분말이 600℃에서 어닐링된다. 측정시 분말의 자기소거곡선은 도 2에 도시된다. 분말의 자기적 성질은 다음과 같다.
Br(잔류자기) 8.55kG
Hci(고유 보자력) 9.75kOe
BHmax(에너지 생성) 14.2MGOe
Bd(Hci의 2/3에서 측정된 고유 자속밀도) 6.0kG
위에서 표시된 바와같이 분말의 고유 자속밀도값은 잔류자기값의 3분의 2이상인 약 70%이다.
별도 언급이 없는한 자기재료의 고유 자속밀도(Bd)는 고유 보자력(Hci)의 3분의 2에서 측정된 값이다.
위에서 열거된 자기적 성질 측정시 자기소거 보정인자가 사용되지 않았다. 자기소거 인자가 사용될 경우 상기 열거된 값들은 다음과 같다.
Br 9.17 kG
Hci 9.75 kOe
BHmax 17.3 MGOe
Bd 7.3 kG
자기소거 보정인자를 고려하고 측정된 분말의 고유 자속밀도는 잔류자기의 약 80%이다.
실시예 2
실시예 1 의 합금이 초당 20미터의 속도로 헬륨대기에서 용융 방사된다. 용융 방사공정에서 수득된 리본을 분말로 분쇄하고 4분간 630℃에서 어닐링한다. 자기소거 인자를 고려하지 않고 측정된 분말의 자기적 성질은 다음과 같다:
Br 8.4 kG
Hci 9.44 kOe
Bd 5.676 kG
분말의 고유 자속밀도는 잔류자기의 3분의 2이상임을 알 수 있다.
실시예 3
실시예 1 의 합금이 불활성 대기에서 초당 36미터의 속도에서 용융방사된다. 이 공정동안 구멍과 휘일간의 거리는 1인치로 유지된다. 형성된 리본을 분말로 분쇄하고 4분간 640℃에서 어닐링한다. 자기소거인자를 고려하지 않고 측정된 분말의 자기적 성질은 다음과 같다:
Br 8.48 kG
Hci 9.87 kOe
BHmax 14.4 MGOe
Bd 6.4kG
이 경우에 고유 자속밀도는 잔류자기의 75%이상이다.
상기 실시예에서 알 수 있듯이 본 발명의 등방성 자기재료의 고유 자속밀도값은 잔류자기값의 3분의 2이상, 특히 70% 이상, 더더욱 75%이상이다. 이에 반하여 종래의 희토류-붕소-철로된 등방성 분말은 잔류자기의 3분의 2미만인 고유 자속밀도값을 가진다.
본 발명의 용융 방사공정은 진공, 아르곤, 헬륨과 같은 불활성 환경에서 수행된다. 특히 용융 방사공정동안 노즐에서 휘일까지 거리는 1과 1/2인치 미만이다. 왜냐하면 거리가 1과 1/2인치 이상이면 분말의 자기적 성질이 감소되기 때문이다.

Claims (14)

  1. 희토류 금속, 붕소 및 철을 포함하며 자기소거 보정인자를 고려하지 않고 고유 보자력의 3분의 2에서 측정시 잔류자기의 3분의 2이상인 고유 자속밀도를 갖는 등방성 자기재료.
  2. 제 1 항에 있어서, 자기재료가 15 내지 35중량%의 희토류 금속, 0.5 내지 4.5중량% 붕소, 0 내지 20중량% 코발트, 나머지 철로 구성된 합금으로 제조됨을 특징으로 하는 자기재료.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고유 자속밀도가 잔류자기의 70%이상임을 특징으로 하는 자기재료.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고유 자속밀도가 잔류자기의 75%이상임을 특징으로 하는 자기재료.
  5. 제 1 항에 있어서, 용융 방사단계를 포함하고 공정으로 제조됨을 특징으로 하는 자기재료.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 용융 방사단계가 구멍과 휘일간 거리가 1과 1/2인치 미만인 구멍과 휘일을 사용함을 특징으로 하는 자기재료.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 용융 방사단계후 형성된 리본을 분말로 분쇄하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 자기재료.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 리본 분쇄단계후 형성된 분말을 어닐링하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 자기재료.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 어닐링이 600℃이상의 온도에서 수행됨을 특징으로 하는 자기재료.
  10. 15 내지 35중량% 희토류 금속, 0.5 내지 4.5중량% 붕소, 0 내지 20중량% 코발트, 나머지 철로 구성된 합금으로 제조되며 자기소거 보정인자를 고려하지 않고 고유 보자력의 3분의 2에서 측정시 잔류자기의 3분의 2이상인 고유 자속밀도를 가지며 용융 방사공정에 의해 제조되는 등방성 자기재료.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 용융 방사단계가 구멍과 휘일간 거리가 1과 1/2인치 미만인 구멍과 휘일을 사용함을 특징으로 하는 자기재료.
  12. 15 내지 35중량% 희토류 금속, 0.5 내지 4.5중량% 붕소, 0 내지 20중량% 코발트, 나머지 철로 구성된 합금으로 제조되며 자기소거 보정인자를 고려하지 않고 고유 보자력의 3분의 2에서 측정시 잔류자기의 3분의 2이상인 고유 자속밀도를 가지며 용융 방사공정에 의해 제조되며, 용융 방사공정에서 상기 합금이 구멍과 휘일간 거리가 1과 1/2인치 미만인 거리에서 용융되고 리본으로 방사되고 상기 리본을 분말로 분쇄시키고 분말을 어닐링하여 제조되는 등방성 자기재료.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 리본이 40메쉬크기 미만의 분말로 분쇄됨을 특징으로 하는 자기재료.
  14. 제 12 항에 있어서, 어닐링이 600℃이상의 온도에서 수행됨을 특징으로 하는 자기재료.
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