KR20010110163A - 자석 분말, 자석 분말의 제조방법 및 결합 자석 - Google Patents

자석 분말, 자석 분말의 제조방법 및 결합 자석 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기 특성이 우수하고 신뢰성이 높은 자석, 특히 열적 안정성이 우수한 자석을 제공하는 것에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자석 분말은 Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금 조성으로 이루어진 자석 분말로서, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성되며, 결합 수지와 혼합되고 압축 성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 실온에서의 최대 자기 에너지 곱(BH)max[kJ/m3]이 하기 수학식 1a의 관계를 만족시키면서 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m 이다:

Description

자석 분말, 자석 분말의 제조방법 및 결합 자석{MAGNETIC POWDER, MANUFACTURING METHOD OF MAGNETIC POWDER AND BONDED MAGNETS}
본 발명은 자석 분말, 자석 분말의 제조 방법 및 결합 자석에 관한 것이다.
모터 등의 소형화를 도모하기 위해서는, 자석이 모터에 사용될 때(실질적인 자기투과도에 있어서의) 그 자속 밀도가 높아야 한다. 결합 자석에 있어서 자속 밀도를 결정하는 요인으로는 자석 분말의 자화값과 결합 자석중에 있는 자석 분말의 함유량(함유율)이 있다. 따라서, 자석 분말 자체의 자화가 그다지 높지 않은 경우에는, 결합 자석중의 자석 분말의 함유량을 매우 높게 해야만 충분한 자속 밀도를 얻을 수 있다.
현재, 고성능의 희토류 결합 자석으로 사용되고 있는 것으로서는, 희토류 자석 분말로서 MQI사 제품의 MQP-B 분말을 이용한 등방성 결합 자석이 대부분을 차지한다. 등방성 결합 자석은 이방성 결합 자석에 비해 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 결합 자석의 제조시, 자장 배향이 불필요하므로 제조 공정이 간편하고 그 결과 제조 비용이 저렴해지는 것이다. 그러나, 이 MQP-B 분말로 대표되는 종래의 등방성 결합 자석에는 다음과 같은 문제점이 있다.
1) 종래의 등방성 결합 자석은 자속 밀도가 불충분하다. 즉, 이용되는 자석 분말의 자화가 낮기 때문에, 결합 자석중의 자석 분말의 함유량(함유율)을 높여야만 하는데, 자석 분말의 함유량을 높이면, 결합 자석의 성형성이 나빠지기 때문에 한계가 있다. 또한, 성형 조건의 변화 등에 의해 자석 분말의 함유량을 증가시켰다 하더라도, 역시 수득되는 자속 밀도에는 한계가 있고, 그 때문에 모터의 소형화를 도모하는 것이 불가능하다.
2) 나노컴포지트 자석의 경우 잔류 자속 밀도가 높은 자석도 보고되어 있지만, 그 경우에는 보자력이 너무 작아서 실용상 모터로서 수득되는 자속 밀도(실제 사용시의 자기투과도에서의)는 매우 낮다. 또한, 보자력이 작으므로 열적 안정성도 떨어진다.
3) 결합 자석의 내식성 및 내열성이 저하된다. 즉, 자석 분말의 자기 특성의 저하를 보충하기 위해서는 결합 자석중의 자석 분말의 함유량을 많게 해야만 하며(즉, 결합 자석의 밀도를 극단적으로 고밀도화하게 됨), 그 결과 결합 자석은 내식성 및 내열성이 떨어져 신뢰성이 저하되게 된다.
본 발명의 목적은 자기 특성이 우수하고 신뢰성이 우수한 자석을 제공할 수 있는 자석 분말 및 결합 자석을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 자석 분말에 있어서 복합 조직[나노컴포지트(nanocomposite) 조직]의 한 예를 모식적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 자석 분말에 있어서 복합 조직(나노컴포지트 조직)의 한 예를 모식적으로 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 자석 분말에서의 복합 조직(나노컴포지트 조직)의 한 예를 모식적으로 나타낸 도이다.
도 4는 자석 재료를 제조하는 장치(급냉 리본 제조장치)의 구성예를 나타내는 투시도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 장치에서 용융 합금과 냉각 롤의 충돌 부위 근방의 상태를 나타내는 단면의 측면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 급냉 리본 제조장치 2: 원통체
3: 오리피스 4: 가열용 코일
5: 냉각 롤 6: 용융된 합금
7: 패들 8: 급냉 리본
9A,9B: 화살표 10: 소프트 자성상
11: 하드 자성상 51: 기부
52: 표면층 53: 원주면
71: 용융된 합금의 응고 계면 81: 롤 면
82: 자유 면
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어지며, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성된 자석 분말로, 결합 수지와 혼합되고 압축 성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 상기 결합 자석의 실온에서의 최대 자기 에너지 곱(BH)max[kJ/m3]이 하기 수학식 1의 관계를 만족시키면서 상기 결합 자석의 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 자석 분말에 관한 것이다:
수학식 1a
이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능한 자석 분말을 제공할 수 있다.
상기 자석 분말은 상기 결합 자석의 실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]가 하기 수학식 2a의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다:
이에 따라, 특히 자기 특성, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어지며, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성된 자석 분말로, 결합 수지와 혼합되고 압축 성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 상기 결합 자석의 실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]가 하기 수학식 2a의 관계를 만족시키면서 상기 결합 자석의 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 자석 분말에 관한 것이다:
수학식 2a
이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능한 자석 분말을 제공할 수 있다.
또한, 자석 분말은 바람직하게는 급냉 리본을 분쇄하여 수득된 것이다. 이에 따라, 자기 특성, 특히 보자력 등을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 급냉 리본의 두께는 바람직하게는 10 내지 40 ㎛ 이다. 이에 따라, 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 수득할 수 있다.
또한, 상기 급냉 리본은 바람직하게는, 자석 재료의 용융된 합금을 회전하는 냉각 롤의 원주면에 충돌시켜, 냉각고화함으로써 수득되는 것이다. 이에 따라, 금속 조직(결정립)을 비교적 용이하게 미세화할 수가 있고, 자기 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 냉각 롤은, 바람직하게는 금속 또는 합금으로 구성되는 기부와, 원주면을 구성하는 표면층을 가지며, 이 표면층의 열 전도율이 상기 기부의 열 전도율보다 작은 것이다. 이에 따라, 자석 재료의 용융된 합금을 적절한 냉각 속도로 급냉시키는 것이 가능해지고, 그 결과, 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 표면층은 바람직하게는 세라믹스(ceramics)로 구성된다. 이에 따라, 자석 재료의 용융된 합금을 적절한 냉각 속도로 급냉하는 것이 가능해지고, 그 결과, 특히 우사한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있으며, 동시에 냉각 롤의 내구성이 향상된다.
또한, 상기 R은 바람직하게는 Nd 및/또는 Pr을 주성분으로 하는 희토류 원소이다. 이에 따라, 복합 조직(특히, 나노컴포지트 조직)을 구성하는 하드 자성상의 포화 자화가 향상되어 보자력이 더욱 우수한 것이 된다.
또한, 상기 R은 바람직하게는 Pr를 함유하고, 그 비율이 상기 R 전체에 대해5 내지 75%이다. 이에 따라, 잔류 자속 밀도를 거의 저하시키는 일 없이 보자력 및 각형성(角型性)을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 복합 조직은 바람직하게는 나노컴포지트 조직이다. 이에 따라, 착자성(着磁性)이 향상됨과 동시에, 내열성(열적 안정성)이 향상되고, 시간경과에 따른 자기 특성의 변화가 작아진다.
또한, 자석 분말은 바람직하게는, 그 제조 과정 및/또는 제조 후에, 적어도 1회 열 처리가 실시된 것이다. 이에 따라, 조직이 균질화되거나, 분쇄에 의해 도입된 변형의 영향이 제거되어 자기 특성이 더욱 향상된다.
또한, 평균 결정 입경이 5 내지 50 nm인 것이 바람직하다. 이에 따라, 자기 특성, 특히 보자력 및 각형성이 우수한 자석을 제공할 수 있다.
또한, 평균 입경이 0.5 내지 150 ㎛인 것이 바람직하다. 이에 따라, 자기 특성을 특히 우수한 것으로 할 수 있다. 또한, 결합 자석의 제조에 사용했을 경우, 자석 분말의 함유량(함유율)이 높고, 자기 특성이 우수한 결합 자석을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 자석 재료의 용융된 합금을 회전하는 냉각 롤의 원주면에 충돌시켜 냉각고화시킴으로써 급냉 리본을 얻고, 이 급냉 리본을 분쇄하여 자석 분말을 얻는 자석 분말의 제조 방법에 있어서, 상기 자석 분말은 Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어지고, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성되며, 결합 수지와 혼합되고 압축 성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 상기 결합 자석의 실온에서의 최대 자기 에너지 곱(BH)max[kJ/m3]이 하기 수학식 1a의 관계를 만족시키면서 상기 결합 자석의 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 자석 분말의 제조 방법에 관한 것이다:
수학식 1a
이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능한 자석 분말을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 자석 재료의 용융된 합금을 회전하는 냉각 롤의 원주면에 충돌시켜 냉각고화시킴으로써 급냉 리본을 얻고, 이 급냉 리본을 분쇄하여 자석 분말을 얻는 자석 분말의 제조 방법에 있어서,
상기 자석 분말은 Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어지고, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성되며, 결합 수지와 혼합되고 압축성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 상기 결합 자석의 실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]가 하기 수학식 2a의 관계를 만족시키면서, 상기 결합 자석의 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 자석 분말의 제조 방법에 관한 것이다:
수학식 2a
이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능한 자석 분말을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소를 함유하는 R-TM-B계 합금(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, TM은 Fe를 주성분으로 하는 전이 금속)의 자석 분말과, 결합 수지와 혼합되고 압축 성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 실온에서의 최대 자기 에너지 곱(BH)max[kJ/m3]이 하기 수학식 1a의 관계를 만족시키면서, 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 결합 자석에 관한 것이다:
수학식 1a
이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 결합 자석은 실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]가 하기 수학식 2a의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다:
수학식 2a
이에 따라, 특히 자기 특성, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소를 함유하는 R-TM-B계 합금(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, TM은 Fe를 주성분으로 하는 전이 금속)의 자석 분말과, 결합 수지와 혼합되고 압축 성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]가 하기 수학식 2a의 관계를 만족시키면서, 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 결합 자석에 관한 것이다:
수학식 2a
이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 자석 분말은 바람직하게는 Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어지며, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성되는 것이다. 이에 따라, 특히 자기 특성, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 압축 성형은 상기 결합 수지가 용융 또는 연화되는 온도에서 실시되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 결합 자석의 성형성이 향상됨과 동시에, 결합 자석 중의 공극율(다공성)이 저하되고, 또한 자기 특성이 향상된다. 그리고, 결합 자석의 기계적 강도도 향상된다.
또한, 결합 자석의 최대 자기 에너지 곱(BH)max은 바람직하게는, 50 kJ/m3이상이다. 이에 따라, 소형이며 고성능인 모터를 얻을 수 있다.
또한, 불가역 감자율(초기 감자율)의 절대값이 6.2% 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 내열성(열적 안정성)이 특히 우수한 것이 된다.
상술한 것 또는 그 이외의 본 발명의 다른 목적, 구성 및 효과는 도면에 기초한 이하의 실시예의 설명으로부터 보다 명확해진다.
이하, 본 발명의 자석 분말, 자석 분말의 제조 방법 및 결합 자석의 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다.
[발명의 개요]
모터 등의 소형화를 도모하기 위해, 자속 밀도가 높은 자석을 수득하는 것이 과제가 되고 있다. 결합 자석에 있어서, 자속 밀도를 결정하는 요인은 자석 분말의 자화값 및 결합 자석중의 자석 분말의 함유량(함유율)이 있지만, 자석 분말 자체의 자화가 그렇게 크지 않은 경우에는 결합 자석중의 자석 분말의 함유량을 극단적으로 많게 해야만 충분한 자속 밀도를 얻을 수 있다.
현재 보급되어 있는 상기 MQI사가 제조한 MQP-B 분말은 상술한 바와 같이, 용도에 따라선 자속 밀도가 불충분하여, 결과적으로 결합 자석의 제조시 결합 자석중의 자석 분말의 함유량을 높이는 것, 즉 고밀도화가 요구되므로, 내식성, 내열성 및 기계적 강도 등의 면에서 신뢰성이 결여됨과 동시에, 보자력이 높기 때문에 착자성이 악화된다고 하는 결점을 갖고 있다.
이에 비해, 본 발명의 자석 분말 및 결합 자석은 충분한 자속 밀도와 적당한 보자력이 수득되고, 이에 따라 결합 자석중의 자석 분말의 함유량(함유율)을 그렇게 높게 할 필요가 없고, 그 결과 고강도이고, 성형성, 내식성 및 착자성 등이 우수한 신뢰성이 높은 결합 자석을 제공할 수 있고, 또한 결합 자석의 소형화, 고성능화에 의해 모터 등의 자석 탑재 기기의 소형화에도 크게 공헌할 수 있다.
또한, 본 발명의 자석 분말은 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직을 구성하는 것으로 할 수 있다.
상기 MQI사 제조의 MQP-B 분말은 하드 자성상의 단상 조직이지만, 이와 같은 복합 조직에서는 자화가 높은 소프트 자성상이 존재하기 때문에 전체 자화가 높아진다고 하는 이점이 있고, 또한 리코일(recoil) 투자율(透磁率)이 높아지기 때문에 일단 역자장을 가하여도 그 후의 감자율이 작다고 하는 이점을 갖는다.
[자석 분말의 합금조성]
본 발명의 자석 분말은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상을 함유하는 합금조성을 갖는다. 이에 따라, 보자력을 향상시킬 수 있으며, 동시에자석의 내열성 및 내식성을 향상시킬 수 있다. 특히, 자석 분말은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상을 함유하는 R-TM-B계 합금(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, TM은 Fe를 주성분으로 하는 전이 금속)인 것이 바람직하며, 또한 Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어진 것이 바람직하다.
R(Dy를 제외한 희토류 원소)로서는, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 밋슈 메탈을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상 포함할 수 있다.
R의 함유량(함유율)은 7.l 내지 9.9 원자%가 된다. R의 함유량이 7.1 원자% 미만에서는 충분한 보자력을 얻을 수 없고, M을 첨가하더라도 보자력의 향상이 적다. 한편, R의 함유량이 9.9 원자%를 넘으면, 자화의 포텐셜이 내려가기 때문에 충분한 자속 밀도를 얻을 수 없게 된다.
여기에서, R은 Nd 및/또는 Pr를 주성분으로 하는 희토류 원소인 것이 바람직하다. 그 이유는, 이들 희토류 원소가 복합 조직(특히, 나노컴포지트 조직)을 구성하는 하드 자성상의 포화 자화를 높이고, 또한 자석으로서 양호한 보자력을 실현하기에 효과적이기 때문이다.
또한, R은 Pr를 포함하며, 그 비율이 R 전체에 대해 5 내지 75%인 것이 바람직하고, 20 내지 60%인 것이 보다 바람직하다. 이 범위일 경우, 잔류 자속 밀도의 저하를 거의 발생시키는 일 없이 보자력 및 각형성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
Co는 Fe과 동일한 특성을 갖는 전이 금속이다. 이러한 Co 첨가(Fe의 일부 치환에 의함)에 의해 퀴리 온도가 높아져서 온도 특성이 향상되지만, Fe에 대한 Co의 치환 비율(b)이 0.30을 넘으면 보자력, 자속 밀도는 모두 저하되는 경향을 보인다. Fe에 대한 Co의 치환 비율이 0.05 내지 0.20인 범위에서는 온도 특성의 향상 뿐만 아니라, 자속 밀도 자체도 향상되기 때문에 더욱 바람직하다.
B(붕소)는 높은 자기 특성을 얻는데 효과적인 원소이며, 그 함유량은 4.6 내지 8.0 원자%이다. B가 4.6 원자% 미만이면 B-H(J-H) 루프에서의 각형성이 나빠진다. 한편, B가 8.0 원자%를 넘으면, 비자성상이 많아져 자속 밀도가 급감한다.
M은 보자력 향상에 있어 유리한 원소이며, 그 함유량은 0.1 내지 3.0원자%가 된다. 특히, M의 함유량은 0.2 내지 2.5 원자%인 것이 바람직하며, 0.5 내지 2.0 원자%인 것이 보다 바람직하다. 이러한 범위에서 M이 함유됨으로써, 현저한 보자력 향상의 효과가 나타난다. 또한, 이러한 범위에서는, 보자력 향상에 부수하여 각형성 및 최대 자기 에너지곱도 향상된다. 또한, 내열성 및 내식성에 대해서도 양호해진다. 다만, 상술한 바와 같이, R의 함유량이 7.1 원자% 미만에서는, M의 첨가에 따른 이러한 효과는 매우 작다. 또한, M의 함유량이 상한치를 넘으면, 자화의 저하가 생긴다.
또한, M 자체는 신규한 물질은 아니지만, 본 발명에서는, 실험, 연구를 거듭한 결과, 소프트 자성상과 하드 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성되는 자석 분말에 있어서, M을 상술한 범위내에서 함유시킴으로써, ① 우수한 각형성, 최대 자기 에너지곱을 확보하면서 보자력의 향상을 꾀할 수 있고, ② 불가역 감자율의 개선(절대값의 저감)을 꾀할 수 있고, ③ 양호한 내식성을 유지할 수 있다는 3개의 효과를 얻을 수 있는 점, 특히 이들의 효과를 동시에 얻을 수 있다는 점을 발견한 것으로, 이 점에 본 발명의 의의가 있다.
또한, 자기 특성을 더욱 향상시키는 등의 목적으로, 자석 분말을 구성하는 합금중에는 필요에 따라, Ta, Zn, P, Ge, Cu, Ga, Si, In, Ag, Al로 이루어진 군(이하, 이 군을 "Q"로 나타냄)에서 선택된 1종 이상의 원소를 함유할 수도 있다. Q에 속하는 원소를 함유하는 경우, 그 함유량은 2.0 원자% 이하인 것이 바람직하고, 0.1 내지 1.5 원자%인 것이 보다 바람직하며, 0.2 내지 1.0 원자%인 것이 더욱 바람직하다.
Q에 속하는 원소를 함유하게 되면, 그 종류에 따른 고유의 효과를 발휘한다. 예컨대, Ta, Cu, Ga, Si, Al은 내식성을 향상시키는 효과가 있다.
[복합 조직]
또한, 자석 재료는 소프트 자성상 및 하드 자성상을 갖는 복합 조직으로 되어 있다.
이 복합 조직(나노컴포지트 조직)에 있어, 소프트 자성상(10) 및 하드 자성상(11)은, 예컨대, 도 1, 2 또는 3에 도시한 바와 같은 패턴(모델)으로 존재하며, 각상의 두께 및 입경은 나노미터 레벨로 존재한다. 그리고, 소프트 자성상(10) 및 하드 자성상(11)은 서로 인접하며(입계상을 통해 인접한 경우를 포함한다), 자기적인 교환 상호작용을 일으킨다.
평균 결정 입경은 5 내지 50nm인 것이 바람직하고, 10 내지 40nm인 것이 보다 바람직하다. 평균 결정 입경이 하한치 미만인 경우, 결정 입자들간의 교환 상호작용의 영향이 너무 커져서 자화의 반전이 용이해짐으로써 보자력이 악화된다.
한편, 평균 결정 입경이 상한치를 초과하는 경우, 결정 입경의 조대화와, 결정 입자간의 교환 상호작용의 영향이 약화되기 때문에, 자속 밀도, 보자력, 각형성, 최대 에너지 곱이 악화된다.
또한, 도 1 내지 도 3에 예시된 패턴은 단지 특정한 예로써, 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 도 2에 도시한 패턴에 있어서 소프트 자성상(10) 및 하드 자성상(11)은 서로 바뀔 수 있다.
소프트 자성상의 자화는 외부 자계의 작용에 의해 용이하게 그의 방향을 바꾸기 때문에, 하드 자성상이 혼재하는 경우, 계 전체의 자화 곡선은 B-H도의 제 2 사분면에서 단계적인 "S자 곡선"을 나타낸다. 그러나, 소프트 자성상의 크기가 충분히 작은 경우에는, 소프트 자성체의 자화는 주위 하드 자성체의 자화와 결합함으로써 충분하고 강하게 구속되어, 계 전체가 하드 자성체와 유사한 기능을 나타내게 된다.
이와 같은 복합 조직(나노컴포지트 조직)을 갖는 자석은 주로 하기에 든 특징 1) 내지 5)를 갖는다.
(1) B-H도(J-H도)의 제 2 사분면에서 자화가 가역적으로 스프링백(springs back)된다(이러한 의미에서, "스프링 자석"으로도 칭해진다).
(2) 착자성이 양호하고, 비교적 낮은 자장으로도 착자시킬 수 있다.
(3) 자기 특성의 온도 의존성이 하드 자성상 단독인 경우에 비해 작다.
(4) 시간 경과에 따른 자기 특성의 변화가 작다.
(5) 미분쇄하여도 자기 특성이 열화되지 않는다.
상술한 합금조성에 있어서, 하드 자성상 및 소프트 자성상은 각각 예컨대 하기와 같이 구성된다.
하드 자성상 : R2TM14B계(여기에서, TM은 Fe 또는 Fe와 Co를 주성분으로 하는 전이 금속)
소프트 자성상 : TM(특히, α-Fe 또는 α-(Fe, Co))
[자석 분말의 제조]
본 발명의 자석 분말은 용융된 합금을 급냉시켜 제조된 것이 바람직하며, 특히, 합금의 용융된 합금을 급냉, 고화하여 수득된 급냉 리본을 분쇄하여 제조된 것이 보다 바람직하다. 이러한 방법의 예를 하기에 기술한다.
도 4는 단일 롤을 사용한 급냉 방법에 의해 자석 재료를 제조하는 장치(급냉 리본 제조장치)의 구성예를 나타내는 투시도이고, 도 5는 도 4에 예시한 장치에 있어서의 용융된 합금의 냉각 롤로의 충돌 부위 부근의 상태를 예시하는 단면의 측면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 급냉 리본 제조장치(1)는 자석 재료를 저장할 수 있는 원통체(2) 및 이 원통체(2)에 대해 도면에서 화살표(9A)의 방향으로 회전하는냉각 롤(5)을 구비하고 있다. 원통체(2)의 하부 말단에는 자석 재료(합금)의 용융된 합금을 사출하는 노즐(오리피스)(3)이 형성되어 있다.
또한, 원통체(2)의 노즐(3) 근방의 바깥 둘레에는, 가열용 코일(4)이 배치되고, 그 코일(4)은 예를 들면 고주파를 인가함으로써, 원통체(2)의 내부를 가열(유도가열)하여 원통체(2) 내의 자석 재료를 용융상태로 만든다.
냉각 롤(5)은 기부(51), 및 냉각 롤(5)의 원주면(53)을 형성하는 표면층(52)으로 구성되어 있다.
표면층(52)은 기부(51)와 동일한 재질로 일체형으로 구성될 수 있으며, 기부(51)의 구성 재료보다 열 전도율이 작은 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
기부(51)의 구성 재료는 특별히 한정되지는 않으나, 표면층(52)의 열을 보다 신속히 발산할 수 있도록, 예컨대 구리 또는 구리계 합금과 같이 열 전도율이 높은 금속 재료로 구성된 것이 바람직하다.
또한, 표면층(52)의 구성 재료로는 예컨대 Cr, Ni, Pd, W 등, 또는 이들을 함유하는 합금 등의 금속 박층 또는 금속 산화물 층, 세라믹스 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 특히, 급냉 리본(8)의 롤 면(냉각 롤(5)과 접촉하는 쪽 면)(81) 및 자유 면(롤 면(81)의 반대쪽 면)(82)의 냉각 속도의 차이를 작게 할 수 있는 점에서, 세라믹스로 구성된 것이 바람직하다.
세라믹스로는, 예컨대 Al2O3, SiO2, TiO2, Ti2O3, ZrO2, Y2O3, 바륨 티타네이트, 스트론튬 티타네이트 등의 산화물계 세라믹스, AlN, Si3N4, TiN, BN 등의 질화물계 세라믹스, 흑연, SiC, ZrC, Al4C3, CaC2, WC 등의 탄화물계 세라믹스, 또는 이들 중 둘 이상을 임의로 조합한 복합 세라믹스를 들 수 있다.
또한, 표면층(52)은 도시한 바와 같은 단층뿐 아니라, 예컨대 조성이 다른 복수의 층의 적층체일 수 있다. 이러한 경우, 인접한 층끼리는 밀착성이 높은 것이 바람직하고, 그 예로는 인접한 층 끼리에 동일한 원소가 함유된 것을 들 수 있다.
또한, 표면층(52)이 단층으로 구성되는 경우에도, 그 조성은 두께 방향으로 균일한 것으로 한정되지 않으며, 예컨대 함유 성분이 두께 방향으로 순차적으로 변화하는 것(경사 재료)이라도 좋다.
표면층(52)의 평균 두께(상기 적층체의 경우 그 합계 두께)는 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 0.5 내지 50 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 1 내지 20 ㎛이다.
표면층(52)의 평균 두께가 하한치 미만일 때는, 다음의 문제가 생기는 경우가 있다. 즉, 표면층(52)의 재질에 따라서는 냉각능이 지나치게 커서, 두께가 꽤 두꺼운 냉각 리본(8)이라도 롤 면(81)에서의 냉각 속도가 빨라서 비결정성이 되기 쉽다. 한편, 자유 면(82)에서는 냉각 리본(8)의 열 전도율이 비교적 작으므로 급냉 리본(8)의 두께가 두꺼울수록 냉각 속도가 느려지게 되고, 그 결과로, 결정 입경이 조악해지기 쉽다. 즉, 자유 면(82)은 조악한 입자, 롤 면(81)은 비결정성인 급냉 리본이 형성되기 쉬워서 만족스러운 자기 특성을 얻을 수 없는 경우가 있다.또한, 자유 면(82)에서의 결정 입경을 작게 하기 위해서, 예컨대 냉각 롤(5)의 원주속도를 크게하여 급냉 리본(8)의 두께 차를 작게 했다고 해도, 롤 면(81)에서의 비결정성이 더욱 랜덤하게 되어, 급냉 리본(8)의 제작 후에 열처리를 실시했다 하더라도 충분한 자기 특성을 얻을 수 없는 경우가 있다.
또한, 표면층(52)의 평균 두께가 상한치를 초과할 경우, 급냉 속도가 느려지고, 결정 입경의 조악화가 일어나서, 결과적으로 자기 특성이 저하되는 경우가 있다.
이러한 급냉 리본 제조장치(1)는 챔버(도시되지 않음)내에 설치되고, 이 챔버 내에, 바람직하게는 불활성 기체 또는 그 밖의 분위기 기체가 충전된 상태로 작동한다. 특히, 급냉 리본(8)의 산화를 방지하기 위해서, 주변 기체는 예컨대 아르곤 기체, 헬륨 기체, 질소 기체 등의 불활성 기체인 것이 바람직하다.
급냉 리본 제조장치(1)에서, 원통체(2)내에 자석 재료(합금)를 넣고, 코일(4)을 사용하여 가열 용융시키고, 그 용융된 합금(6)을 노즐(3)로부터 토출시키면, 도 5에 도시한 바와 같이 용융된 합금(6)은 냉각 롤(5)의 원주면(53)에 충돌하여 패들(paddle)(7)을 형성한 후, 회전하는 냉각 롤(5)의 원주면(53)에 끌리면서 급속히 냉각 응고되어, 급냉 리본(8)가 연속적 또는 단독으로 형성된다. 상기와 같이 형성된 급냉 리본(8)은 마침내 그 롤면(81)이 원주면(53)에서 떨어져, 도 4 중의 화살표(9B) 방향으로 진행한다. 또한, 도 5에서는 용융된 합금의 응고 계면(71)을 점선으로 나타낸다.
냉각 롤(5)의 원주속도는, 합금 용융된 합금조성, 표면층(52)의 구성 재료(조성), 원주면(53)의 표면성상(특히, 원주면(53)의 용융된 합금(6)에 대한 젖음성) 등에 의해 그의 바람직한 범위가 다르지만, 자기 특성 향상을 위해서는 5 내지 60 m/초인 것이 바람직하고, 10 내지 40 m/초인 것이 보다 바람직하다. 냉각 롤(5)의 원주속도가 하한치 미만이면, 용융된 합금(6)(패들(7))의 냉각 속도가 저하되고, 결정 입경이 증대하는 경향을 보이며, 자기 특성이 저하되는 경우가 있다. 한편, 냉각 롤(5)의 원주속도가 상한치를 넘으면, 반대로 냉각속도가 커지고, 비결정성 조직이 차지하는 비율이 커져서, 그 후에, 후술하는 열처리를 실시한다 하여도 자기 특성이 충분히 향상되지 않는 경우가 있다.
이와 같이 수득된 급냉 리본(8)은 그 폭(w) 및 두께가 가능한 한 균일한 것이 바람직하다. 이러한 경우, 급냉 리본(8)의 평균 두께(t)는 10 내지 40㎛인 것이 바람직하며, 12 내지 30㎛인 것이 바람직하다. 평균 두께(t)가 하한치 미만이면, 비결정성 조직이 차지하는 비율이 커지고, 이후, 후술하는 열처리를 수행하더라도 자기 특성이 충분히 향상되지 않는 경우가 있다. 또한, 단위 시간당 생산성도 저하된다. 반면, 평균 두께(t)가 상한치를 초과하면, 자유 면(free surface)(82)측의 결정 입경이 조악해지는 경향을 나타내므로, 자기 특성이 저하되는 경우가 있다.
더욱이, 수득된 급냉 리본(8)에 대해서는, 예컨대 비결정성 조직의 재결정화 촉진 및 조직의 균질화를 위해, 1회 이상의 열처리를 수행시킬 수도 있다. 이러한 열처리의 조건으로는, 예컨대 400 내지 900℃의 온도에서 0.2 내지 300분 정도로 할 수 있다.
또한, 이러한 열처리는 산화를 방지하기 위해, 진공 또는 감압 상태하에서(예컨대, 1×10-1내지 1×10-6torr), 또는 질소 가스, 아르곤 가스 및 헬륨 가스 등의 불활성 가스중에서와 같은 비산화성 분위기 중에서 수행하는 것이 바람직하다.
이상의 제조 방법에 따라 수득된 급냉 리본(8)(리본형 자석 재료)은 미세 결정 조직이거나 또는 미세 결정이 비결정성 조직중에 포함되어 있는 조직으로, 우수한 자기 특성을 나타낸다. 그리고, 상기 급냉 리본(8)을 분쇄시킴으로써 본 발명의 자석 분말이 수득된다.
분쇄 방법은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 볼밀, 진동밀, 제트밀 및 핀밀 등의 각종 분쇄 장치 및 파쇄 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 경우, 분쇄는 산화를 방지하기 위해 진공 또는 감압 상태 하에서(예컨대, 1×10-1내지 1×10-6torr), 또는 질소 가스, 아르곤 가스 및 헬륨 가스 등의 불활성 가스중의 비산화성 분위기중에서 수행될 수 있다.
자석 분말의 평균 입경은 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 결합 자석을 제조하는 경우, 자석 분말의 산화 방지 및 분쇄에 의한 자기 특성의 열화 방지를 고려할 때, 바람직하게는 약 0.5 내지 150㎛, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 80㎛, 더더욱 바람직하게는 약 1 내지 50㎛이다.
또한, 결합 자석을 성형시킬 때 더욱 양호한 성형성을 수득하기 위해, 자석 분말의 입경 분포는 어느 정도 분산되어 있는 것(편차가 있음)이 바람직하다. 이에 따라, 수득된 결합 자석의 공극율(다공성)을 저감시킬 수 있고, 그 결과 결합자석중의 자석 분말의 함유량을 동일하게 했을 때 결합 자석의 밀도 및 기계적 강도를 더욱 높일 수 있고, 자기 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서, 수득된 자석 분말에 대해서는, 예컨대 분쇄에 의해 도입된 변형의 영향의 제거, 결정 입경의 제어를 목적으로 열처리를 실시할 수도 있다. 이러한 열처리 조건으로는, 예컨대 350 내지 850℃의 온도에서 약 0.2 내지 300분정도로 할 수 있다.
또한, 상기 열처리는 산화를 방지하기 위해 진공 또는 감압 상태하에서(예컨대, 1×10-1내지 1×10-6torr), 또는 질소 가스, 아르곤 가스 및 헬륨 가스 등의 불활성 가스중과 같은 비산화성 분위기중에서 실시하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 자석 분말을 사용하여 결합 자석을 제조했을 경우, 이와 같은 자석 분말은 결합 수지와의 결합성(결합 수지의 젖음성)이 양호하고, 그 때문에 이 결합 자석은 기계적 강도가 높고 열적 안정성(내열성), 내식성이 우수하게 된다. 따라서, 본 발명의 자석 분말은 결합 자석의 제조에 적합하다.
또한, 이상에서는 급냉법으로서 단일 롤법을 예로 설명하였지만, 쌍롤법을 채용할 수도 있다. 또한, 기타, 예컨대 가스 아토마이제이션과 같은 아토마이제이션법, 회전 디스크법, 멜트 엑스트랙션(melt extraction)법, 메카니컬 알로잉(mechanical alloying; MA)법 등에 의해 제조할 수도 있다. 이러한 급냉법은 금속 조직(결정립)을 미세화할 수 있으므로, 결합 자석의 자기 특성, 특히 보자력 등을 향상시키는데 유효하다.
[결합 자석 및 그 제조]
다음에 본 발명의 결합 자석에 대하여 설명한다.
본 발명의 결합 자석은 자석 분말과, 결합 수지를 혼합하고, 압축 성형하여 이루어진 것이다.
결합 수지(바인더)로서는 열가소성 수지 및 열경화성 수지 중 어느 것일 수 있다.
열가소성 수지로서는 예컨대 폴리아미드(예: 나일론 6, 나일론 46, 나일론 66, 나일론 610, 나일론 612, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 6-12, 나일론 6-66), 열가소성 폴리이미드, 방향족 폴리에스테르 등의 액정 중합체, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 등의 폴리올레핀, 변성 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리에테르 이미드, 폴리아세탈 등, 또는 이들을 주로 하는 공중합체, 블렌드체, 중합체 혼합물 등을 들 수 있고, 이들 중의 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
이들 중에서도 성형성이 특히 우수하고 기계적 강도가 높은 점에서 폴리아미드, 내열성 향상 면에서 액정 중합체, 폴리페닐렌 설파이드를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 열가소성 수지는 자석 분말과의 혼련성도 우수하다.
이러한 열가소성 수지는 그 종류, 공중합화 등에 의해, 예컨대 성형성을 중시한 것이나 내열성, 기계적 강도를 중시한 것이 되도록 광범위한 선택이 가능해지는 이점이 있다.
한편, 열경화성 수지로서는 예컨대 비스페놀형, 노볼락형, 나프탈렌계 등의 각종 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르(불포화 폴리에스테르) 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있고, 이들 중의 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
이들 중에서도 성형성이 특히 우수하고 기계적 강도가 높고 내열성이 우수하다는 점에서, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지가 바람직하고, 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 또한, 이들 열경화성 수지는 자석 분말과의 혼련성, 혼련의 균일성도 우수하다.
또한, 사용되는 열경화성 수지(미경화)는 실온에서 액상인 것일 수도 있고 고형(분말상)인 것일 수도 있다.
이러한 본 발명의 결합 자석은 예컨대 다음과 같이 하여 제조된다. 자석 분말, 결합 수지 및 필요에 따라 첨가제(산화방지제, 윤활제 등)를 혼합, 혼련(예컨대, 온간 혼련)하여 결합 자석용 조성물(컴파운드)을 제조하고, 이 결합 자석용 조성물을 압축 성형기의 성형 금형내에 충전하여 자장중 또는 무자장중에서 컴파운드를 가압함으로써 원하는 자석 형상으로 성형한다. 결합 수지가 열경화성 수지인 경우에는 성형 후 가열 등에 의해 이를 경화시킨다.
이 압축 성형은 상기 결합 수지가 용융 또는 연화되는 온도에서 실시되는 것이 바람직하다(온간 압축 성형).
이 온간 압축 성형은 예컨대 성형 금형의 가열 등에 의해 성형시의 컴파운드의 온도를, 사용되는 결합 수지가 용융 또는 연화되는 소정의 온도로 한 상태에서 실시된다.
이 때의 금형 온도는 사용되는 결합 수지의 연화점 이상의 온도인 것이 바람직하다. 특히, 금형 온도는 결합 수지의 융점을 t℃로 했을 때, t 내지 (t+80)℃ 정도인 것이 바람직하다. 단, 결합 수지가 열경화성 수지이면서, 이 결합 수지의 경화를 개시하는 온도가 (t+80)보다 낮은 경우, 온간 압축 성형시에서의 금형 온도의 상한은 결합 수지의 경화를 개시하는 온도 미만의 온도인 것이 바람직하다.
이러한 온도에서 온간 압축 성형을 실시함으로써, 성형시에 있어서의 컴파운드의 유동성이 향상되고, 성형성이 향상됨과 동시에, 공극율이 적은 결합 자석을 제조할 수 있으며, 더 한층 자기 특성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 결합 자석의 기계적 강도도 향상된다.
압축 성형시에서의 성형 압력은 성형시의 온도 등에 따라 약간 다르지만, 1 내지 25 ton/cm2인 것이 바람직하며, 5 내지 25 ton/cm2인 것이 보다 바람직하다.
이렇게 해서 수득된 결합 자석은 공극율은 5 vol%이하인 것이 바람직하며, 3 vol%이하인 것이 보다 바람직하다.
이와 같은 압축 성형은 사출 성형이나 압출 성형에 비해 컴파운드의 유동성이 요구되지 않기 때문에, 사출 성형이나 압출 성형에 비해 결합 자석 중의 자석 분말의 함유량을 많게 할 수 있다. 게다가, 본 발명의 자석 분말은 상술한 바와 같이, 종래의 자석 분말에 비해 높은 자기 특성을 가지고 있다. 따라서, 본 발명의 자석 분말을 사용하여 압축 성형(특히, 온간 압축 성형)을 실시함으로써, 이들의 상승 효과로 매우 우수한 자기 특성을 갖는 결합 자석을 수득할 수 있다.
결합 자석 중의 자석 분말의 함유량(함유율)은 특별히 한정되지 않지만, 90 내지 99.5 중량% 정도인 것이 바람직하고, 93 내지 98.5 중량% 정도인 것이 더욱 바람직하다.
결합 자석의 밀도 ρ는 여기에 함유된 자석 분말의 비중, 자석 분말의 함유량, 공극률 등의 요인에 따라 결정된다. 본 발명의 결합 자석에 있어서, 그 밀도 ρ는 특별히 한정되지 않지만, 4.5 내지 6.6 Mg/m3정도인 것이 바람직하고, 5.5 내지 6.4 Mg/m3정도인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 성형성의 향상 등을 우선시키고자 자석 분말의 함유량을 적게 했을 경우라도 상술한 바와 같이 자석 분말 자체의 자기 특성이 높기 때문에 충분한 자기 특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 결합 자석의 형상, 치수 등은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 형상에 관해서는, 예컨대 원주상, 각주상, 원통상(링상), 원호상, 평판상, 만곡판상 등의 모든 형상이 가능하고, 그 크기도 대형에서 초소형까지 모든 크기의 것이 가능하다. 특히, 소형화, 초소형화된 자석에 유리한 것은 본 명세서 중에서 여러번 기술하고 있는 대로이다.
이러한 점에서, 본 발명의 결합 자석은 다극 착자에 제공되거나, 또는 다극 착자된 것인 것이 바람직하다.
이러한 결합 자석은 이하에 기술하는 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.
[1] 결합 자석의 보자력(실온에서의 고유 보자력) HCJ은 400 내지 750 kA/m인 것이 바람직하고, 430 내지 720 kA/m인 것이 더욱 바람직하다. 보자력이 상기 하한치 미만이면, 모터의 용도에 따라서는 역 자장이 걸릴 때의 감자가 현저해지고, 또한 고온에서의 내열성이 떨어진다. 또한, 보자력이 상기 상한치를 초과하면 착자성이 저하된다. 따라서, 보자력 HCJ을 상기 범위로 함으로써, 결합 자석(특히, 원주상 자석)에 다극 착자 등을 하는 바와 같은 경우에 충분한 착자 자장을 얻을 수 없더라도 양호한 착자가 가능해지고, 충분한 자속 밀도를 얻을 수 있어 고성능의 결합 자석, 특히 모터용 결합 자석을 제공할 수 있다.
[2] 결합 자석은 최대 자기 에너지 곱(BH)max[kJ/㎥]과 밀도 ρ[Mg/m3] 사이에 하기 수학식 1a를 만족시키는 것이 바람직하다.
수학식 1a
또한, 수학식 1a 대신에 하기 수학식 1b를 만족시키는 것이 더욱 바람직하고, 하기 수학식 1c를 만족시키는 것이 더욱 더 바람직하다.
(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]의 값이 상기 수학식 중의 하한치 미만이면, 자석의 밀도를 높게 하지 않으면, 즉 자석 분말의 함유량(함유율)을 높게 하기 않으면, 충분한 자기 특성을 얻을 수 없다. 그러한 경우, 고 비용화, 결합 수지의 감소에 의한 성형성의 저하라는 문제를 일으킨다. 또한, 일정한 자기 특성을 수득하기 위해서는 체적이 증가하게 되어 기기의 소형화가 어려워진다.
[3] 결합 자석은 실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]와 밀도 ρ[Mg/m3] 사이에 하기 수학식 2a를 만족시키는 것이 바람직하다.
수학식 2a
또한, 수학식 2a 대신에 하기 수학식 2b를 만족시키는 것이 더욱 바람직하고, 하기 수학식 2c을 만족시키는 것이 더욱 더 바람직하다.
Br/ρ[×10-6T·m3/g]의 값이 상기 수학식 중의 하한치 미만이면, 자석의 밀도를 높게 하지 않으면, 즉 자석 분말의 함유량(함유율)을 높게 하기 않으면, 충분한 자속 밀도를 얻을 수 없다. 그런 경우, 고 비용화, 결합 수지의 감소에 의한 성형성의 저하라는 문제를 일으킨다. 또한, 일정한 자속 밀도를 수득하기 위해서는 체적이 증가하게 되어 기기의 소형화가 어려워진다.
[4] 결합 자석은 최대 자기 에너지 곱 (BH)max이 50 kJ/m3이상인 것이 바람직하고, 60 kJ/m3이상인 것이 더욱 바람직하고, 70 내지 120 kJ/m3인 것이 더욱 더 바람직하다. 최대 자기 에너지 곱 (BH)max가 50 kJ/m3미만이면, 모터용으로 사용했을 경우 그 종류, 구조에 따라서는 충분한 토크가 수득되지 않는다.
[5] 결합 자석은 불가역 감자율(초기 감자율)의 절대값이 6.2% 이하인 것이 바람직하고, 5% 이하인 것이 더욱 바람직하고, 4% 이하인 것이 더욱 더 바람직하다. 이에 따라, 열적 안정성(내열성)이 우수한 결합 자석이 수득된다.
실시예
하기에서, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.
(실시예 1)
이하에 기술된 방법으로 표 1에 제시된 합금조성으로 표시되는 6종의 자석 분말(샘플 No.1 내지 6)을 얻었다.
우선, Nd, Pr, Fe, Co, B 및 M의 각 원료의 무게를 재고 이를 주조하여 모합금 잉곳을 제조하였다.
도 4 및 도 5에 제시된 바와 같은 급냉 리본 제조장치(1)를 준비하여, 바닥부에 노즐(3)(직경이 0.6㎜인 환형 오리피스)을 장착한 석영관(2)내에 상기 샘플을 넣었다. 급냉 리본 제조장치(1)이 수납되어 있는 챔버내를 탈기시킨 후, 불활성 가스(아르곤 기체)를 도입하여 소정의 온도 및 압력 분위기를 수득하였다.
급냉 리본 제조장치(1)의 냉각 롤(5)로서 구리로 제조된 기부(51)의 외주상에 표면층(52)이 제공되었다. WC로 형성되고 약 7㎛의 두께를 갖는 표면층(52)을 마련된 것(지름 200㎜)으로 사용하였다.
이어서, 석영관(2)내 잉곳 샘플을 고주파 유도 가열에 의해 용해하고, 용탕의 분사압[석영관(2)의 분위기압과 내압 사이의 상이한 압력 및 용융 합금의 표면 높이에 비례한 압력] 및 냉각 롤의 주속도를 조절하여 급냉 리본을 수득하였다. 이런 방식으로 수득된 급냉 리본의 두께는 약 20㎛였다.
수득된 급냉 리본을 조분쇄한 후, 아르곤 기체 분위기 하에서 680℃로 300초 동안 열처리하여 자석 분말을 수득하였다.
다음에, 입자 크기를 조절하기 위해서, 이 각각의 자석 분말을 분쇄 장치(라이카이기)를 사용하여 아르곤 기체하에서 분쇄하고 평균 입경이 60㎛인 자석 분말(샘플 No.1 내지 6)을 수득하였다.
수득된 각 자석 분말의 상 구조를 분석하기 위해서 20 내지 60°의 회절각에서 Cu-Kα를 사용하여 X-선 회절법을 수행하였다. 이런 방식으로 수득된 회절 패턴으로부터 하드 자성상인 R2(Fe·Co)14B 상과 소프트 자성상인 α-(Fe, Co) 상의 회절된 피크를 확인할 수 있었고, 투과전자현미경(TEM)을 사용한 관찰결과로부터 모두 복합 조직(나노컴포지트 조직)을 형성하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 각 자석 분말에서 평균 결정 입경을 측정하였다. 이들 분석 및 측정 결과를 하기 표 1에 제시한다.
(실시예 1)
샘플 No. 합금 조성 평균 결정 입경(nm)
1(비교예) (Nd0.8Pr0.2)8.9FebalCo7.0B6.8 54
2(본 발명) (Nd0.8Pr0.2)8.9FebalCo8.0B6.7Ti0.5Cr0.7Zr1.0 33
3(본 발명) (Nd0.5Pr0.3)9.1FebalCo5.0B5.7Nb1.0Mo0.2W0.3 29
4(본 발명) (Nd0.5Pr0.5)9.0FebalCo5.0B5.8Dy0.8Hf0.5Mn0.7 31
5(본 발명) (Nd0.4Pr0.6)8.5FebalCo8.0B5.6Nb0.5Zr0.6Cr0.3 27
6(본 발명) (Nd0.7Pr0.3)8.5FebalCo5.0B5.8Dy1.8W1.0Hf0.7 56
다음에, 각 자석 분말을 에폭시 수지(융점 80℃)와 혼합하고 이들을 100℃에서 15분 동안 혼련하여 결합 자석용 조성물(컴파운드)을 제조하였다. 이 경우, 자석 분말과 에폭시 수지와의 배합 비율(중량에 의한 혼합비)은 각 결합 자석에 대해 통상적이였으며, 특히, 각 결합 자석에서 자석 분말의 함유량은 약 98중량%였다.
이어서, 이런 방식으로 수득된 컴파운드를 분쇄하여 입상으로 하고, 입상물의 무게를 재고 프레스 장치의 금형내에 충전하고 95℃의 금형온도, 8 ton/cm2의 압력하에서 압축 성형(무자장)하였다. 이때, 결합수지는 연화된 상태(단, 경화에는 달하지 않는 상태)였다. 압축물을 냉각한 후, 성형 금형으로부터 제거하여 150℃의 온도에서 결합수지를 가열경화시켜 지름이 10mm이고 높이가 7mm인 원주상 결합 자석을 수득하였다.
이들 결합 자석를 3.2MA/m의 자장강도로 펄스 착자를 실시한 후, 자기 특성(자속 밀도 Br, 보자력(HCJ), 및 최대 자기 에너지 곱(BH)max를 직류 자기 자속계(도에이 인더스트리(주)(Toei Industry Co., Ltd.)제, TRF-5BH)를 사용하여 최대 인가 자장력 2.0MA/m에서 측정하였다. 측정시 온도는 23℃(실온)였다.
다음에 내열성의 테스트를 행하였는데, 이 내열성은 결합 자석을 100℃에서 1시간 동안 분위기내 방치시키고, 실온에 되돌렸을때의 불가역 감자율(초기 감사율)을 측정하여 평가하였다. 이 상관관계에서, 불가역 감자율(초기 감자율)의 절대치가 작으면 작을수록 내열성(열적 안정성)이 보다 우수함을 의미한다.
또한, 각 결합 자석의 밀도 p를 아르키메데스법(Archimedean principle)에 의해 측정했다.
이들 측정치 및 (BH)max/p2, Br/p의 값의 결과가 표 2에 제시된다.
샘플 No. ρ(Mg/m3) Br(T) (HCJ)(kA/m) (BH)max(kJ/m3) (BH)max/ρ2(×10-9J·m3/g2) Br/ρ(×10-6T·m3/g) 비가역감자율(%)
1(비교예) 6.41 0.79 385 77.0 1.87 0.123 -10.3
2(본 발명) 6.42 0.88 585 113 2.74 0.137 -2.9
3(본 발명) 6.39 0.90 592 118 2.89 0.141 -2.7
4(본 발명) 6.40 0.89 603 116 2.83 0.139 -2.5
5(본 발명) 6.42 0.91 578 120 2.91 0.142 -3.1
6(비교예) 6.42 0.78 472 82 1.99 0.121 -6.5
표 2에 제시된 바와 같이, 샘플 No.2 내지 5(본 발명)에 의한 결합된 자석은 우수한 자기 특성(즉, 자속 밀도 Br, 최대 자기 에너지 곱(BH)max및 보자력 HcJ)을 갖는 동시에 불가역 감자율이 작아 이들 각 결합 자석의 열적 안정성(내열성_)이 우수하다.
이와 상반되게, 각 샘플 No.1 내지 6(모두 비교예에 따름)의 결합 자석은 자기 특성이 불량함과 동시에 불가역 감자율의 절대치가 크고 열적 안정성이 낮다.
(실시예 2)
실시예 1에서 수득된 각 자석 분말에 폴리아미드 수지(나일론 12, 융점 l78℃)를 혼합하고 이들을 225℃에서 15분 동안 혼련하여 결합 자석용 조성물(컴파운드)을 제조하였다. 이 경우에, 자석 분말과 폴리아미드 수지와의 배합 비율(중량에 의한 혼합비)는 각 결합 자석에 대해서 통상적이였다. 즉, 각 결합 자석의 자석 분말의 함유량은 약 97중량%였다.
이어서, 이런 방식으로 수득된 각 컴파운드를 분쇄하여 입상으로 하여, 이 입상물의 무게를 재고 프레스 장치의 금형내에 충전하여 210℃의 금형 온도, 6 ton/cm2의 압력하에서 압축 성형(무자장)에 가하였다. 이때, 결합 수지는 용융된 상태였다. 압축물을 냉각시킨 후, 성형금형으로부터 제거하여 지름이 l0mm이고 높이가 7mm인 원주상 결합 자석을 수득하였다.
이런 방식으로 수득된 이들 결합 자석 각각에 대해서, 실시예 1에서와 같이, 자기 특성, 불가역 감자율 및 자속 밀도를 측정하였다.
이들 측정치 및 (BH)max/p2및 Br/p의 값의 결과가 표 3에 제시된다.
(실시예 2)
샘플 No. ρ(Mg/m3) Br(T) (HCJ)(kA/m) (BH)max(kJ/m3) (BH)max/ρ2(×10-9J·m3/g2) Br/ρ(×10-6T·m3/g) 비가역감자율(%)
1(비교예) 6.25 0.77 378 74 1.89 0.123 -10.2
2(본 발명) 6.26 0.86 588 107 273 0.137 -2.8
3(본 발명) 6.24 0.88 590 111 2.85 0.141 -2.8
4(본 발명) 6.26 0.87 605 109 2.78 0.139 -2.4
5(본 발명) 6.25 0.89 575 115 2.94 0.142 -3.1
6(비교예) 6.25 0.76 470 78 2.00 0.122 -6.6
표 3으로부터 제시된 바와 같이, 샘플 No.2 내지 5(본 발명)에 의한 결합 자석은 모두 우수한 자기 특성(잔류 자속 밀도 Br, 최대 자기 에너지 곱(BH)max및 보자력 HCJ)을 가짐과 동시에 불가역 감자율이 작고 열적 안정성(내열성)이 우수하다.
이와는 상반되게, 샘플 No.1 및 6(모두 비교예에 따름)의 결합 자석은 자기 특성이 불량한 동시에 불가역 감자율의 절대치가 크고 열적 안정성도 낮다.
상기 기술된 바와 같이, 소정의 M을 함유하는 자석 분말을 사용하여 제조된 결합 자석은 우수한 자기 특성 및 열적 안정성(내열성)을 갖는다.
상기 기술된 바대로, 본 발명에 따라서 다음과 같은 효과가 얻어진다.
자석 분말이 소정의 M(Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr 및 Dy에서 선택된 1종이상의 원소)을 함유하며 소프트 자성상 및 하드 자성상을 갖는 복합 조직을 갖기 때문에, 이들은 높은 자화를 가지며 우수한 자기 특성을 나타낸다. 특히, 보자력 및 이의 각형성이 개선된다.
함유된 M 원소 및 이들의 함유량을 적당하게 선택함으로써, 보다 우수한 자기 특성 및 내열성을 수득할 수 있다.
불가역 감자율의 절대치가 작으며 우수한 내열성(열적 안정성)이 수득될 수 있다.
본 발명에 의해 안정될 수 있는 높은 자속 밀도가 얻어지기 때문에 등방성이더라도 고자기 특성을 가지는 결합 자석이 수득될 수 있다. 특히, 통상적인 등방성 결합 자석과 동등하거나 보다 우수한 결합 특성이, 통상적인 등방성 결합 자석과 비교시 보다 작은 부피의 결합 자석과 함께 수득될 수 있으므로 보다 작은 크기이며 고성능인 모터를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 자석 분말에 따라 자속 밀도가 보다 안정되면 안정될수록 압축 성형에 의해 자석 분말로부터 결합 자석이 제조되는 경우 매우 우수한 자기 특성이 수득될 수 있다. 또한, 결합된 자석 조성물이 자석 분말을 비교적 소량으로 함유한 경우라도, 우수한 자기 특성을 갖는 결합 자석을 수득할 수 있기 때문에 성형성의 향상과 같이, 치수 정밀도, 기계적 강도, 내식성, 내열성(열적 안정성) 등이 향상될 수 있어 신뢰성이 높은 결합 자석을 용이하게 제조하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따른 결합 자석의 자화성이 우수하기 때문에, 보다 낮은 착자 자장에서 착자시킬 수가 있게 된다. 특히, 다극 착자 등이 용이하고도 확실히 성취되어 보다 높은 자속 밀도를 수득할 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 상기 기술된 실시예에 한정되는 것이 아니며 하기 청구항에 의해 결정되는 본 발명의 범위내에서 벗어나지 않으면서도 많은 변형 또는 추가가 가능함을 알 수 있을 것이다.

Claims (23)

  1. Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어지며, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성된 자석 분말로서,
    결합 수지와 혼합되고 압축 성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 상기 결합 자석의 실온에서의 최대 자기 에너지 곱(BH)max[kJ/m3]이 하기 수학식 1a의 관계를 만족시키면서 상기 결합 자석의 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 자석 분말:
    수학식 1a
  2. 제 1 항에 있어서,
    결합 자석의 실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]가 하기 수학식 2a의 관계를 만족시키는 자석 분말:
    수학식 2a
  3. Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어지며, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성된 자석 분말로서,
    결합 수지와 혼합되고 압축 성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 상기 결합 자석의 실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]가 하기 수학식 2a의 관계를 만족시키면서 상기 결합 자석의 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 자석 분말:
    수학식 2a
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    급냉 리본을 분쇄하여 수득된 자석 분말.
  5. 제 4 항에 있어서,
    급냉 리본의 두께가 10 내지 40 ㎛인 자석 분말.
  6. 제 4 항에 있어서,
    급냉 리본이 자석 재료의 용융된 합금을 회전하는 냉각 롤의 원주면에 충돌시켜, 냉각고화함으로써 수득된 것인 자석 분말.
  7. 제 6 항에 있어서,
    냉각 롤이 금속 또는 합금으로 구성된 기부 및 원주면을 구성하는 표면층을 가지며, 이 표면층의 열 전도율이 상기 기부의 열 전도율보다 작은 자석 분말.
  8. 제 7 항에 있어서,
    표면층이 세라믹스(ceramics)로 구성된 자석 분말.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    R이 Nd 및/또는 Pr을 주성분으로 하는 희토류 원소인 자석 분말.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    R이 Pr을 함유하고, 그 비율이 상기 R 전체에 대해 5 내지 75%인 자석 분말.
  11. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    복합 조직이 나노컴포지트(nanocomposite) 조직인 자석 분말.
  12. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    그 제조 과정 및/또는 제조 후에 1회 이상 열 처리가 실시된 자석 분말.
  13. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    평균 결정 입경이 5 내지 50 nm인 자석 분말.
  14. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    평균 입경이 0.5 내지 150 ㎛인 자석 분말.
  15. 자석 재료의 용융된 합금을 회전하는 냉각 롤의 원주면에 충돌시켜 냉각고화시킴으로써 급냉 리본을 얻고, 이 급냉 리본을 분쇄하여 자석 분말을 얻는 자석 분말의 제조 방법으로서,
    상기 자석 분말은 Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어지고, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성되며, 결합 수지와 혼합되고 압축 성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 상기 결합 자석의 실온에서의 최대 자기 에너지 곱(BH)max[kJ/m3]이 하기 수학식 1a의 관계를 만족시키면서 상기 결합 자석의 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 자석 분말의 제조 방법:
    수학식 1a
  16. 자석 재료의 용융된 합금을 회전하는 냉각 롤의 원주면에 충돌시켜 냉각고화시킴으로써 급냉 리본을 얻고, 이 급냉 리본을 분쇄하여 자석 분말을 얻는 자석 분말의 제조 방법으로서,
    상기 자석 분말은 Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는 0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어지고, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성되며, 결합 수지와 혼합되고 압축 성형되어 밀도 ρ[Mg/m3］의 결합 자석을 형성했을 때, 상기 결합 자석의 실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]가 하기 수학식 2a의 관계를 만족시키면서 상기 결합 자석의 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 자석 분말의 제조 방법:
    수학식 2a
  17. Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소를 함유하는 R-TM-B계 합금(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, TM은 Fe를 주성분으로 하는 전이 금속이다)의 자석 분말과 결합 수지를 혼합하여 압축 성형하여 이루어진 결합 자석으로서,
    결합 자석의 밀도를 ρ[Mg/m3］으로 했을 때, 실온에서의 최대 자기 에너지 곱(BH)max[kJ/m3]이 하기 수학식 1a의 관계를 만족시키면서, 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 결합 자석:
    수학식 1a
  18. 제 17 항에 있어서,
    실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]가 하기 수학식 2a의 관계를 만족시키는 결합 자석:
    수학식 2a
  19. Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소를 함유하는 R-TM-B계 합금(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, TM은 Fe를 주성분으로 하는 전이 금속이다)의 자석 분말과 결합 수지를 혼합하여 압축 성형하여 이루어진 결합 자석으로서,
    결합 자석의 밀도를 ρ[Mg/m3］으로 했을 때, 실온에서의 잔류 자속 밀도 Br[T]가 하기 수학식 2a의 관계를 만족시키면서, 실온에서의 고유 보자력 HcJ가 400 내지 750 kA/m인 것을 특징으로 하는 결합 자석:
    수학식 2a
  20. 제 17 항 또는 제 19 항에 있어서,
    자석 분말이 Rx(Fe1-aCoa)100-x-y-zByMz(단, R은 Dy를 제외한 1종 이상의 희토류 원소이고, M은 Ti, Cr, Nb, Mo, Hf, W, Mn, Zr, Dy 중 1종 이상의 원소이고, x는 7.1 내지 9.9 원자%이고, y는 4.6 내지 8.0 원자%이고, z는 0.1 내지 3.0 원자%이고, a는0 내지 0.30이다)으로 표시되는 합금조성으로 이루어지며, 하드 자성상과 소프트 자성상을 갖는 복합 조직으로 구성되는 것인 결합 자석.
  21. 제 17 항 또는 제 19 항에 있어서,
    압축 성형이, 결합 수지가 용융 또는 연화되는 온도에서 실시되는 결합 자석.
  22. 제 17 항 또는 제 19 항에 있어서,
    최대 자기 에너지 곱(BH)max이 50 kJ/m3이상인 결합 자석.
  23. 제 17 항 또는 제 19 항에 있어서,
    불가역 감자율(초기 감자율)의 절대값이 6.2% 이하인 결합 자석.
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