KR20120003183A - 본드자석용 Ｒ―Ｆｅ―Ｂ계 희토류 자성분말의 제조방법, 이에 의해 제조된 자성분말 및 상기 자성분말을 이용한 본드자석의 제조방법, 이에 의해 제조된 본드자석 - Google Patents

본드자석용 Ｒ―Ｆｅ―Ｂ계 희토류 자성분말의 제조방법, 이에 의해 제조된 자성분말 및 상기 자성분말을 이용한 본드자석의 제조방법, 이에 의해 제조된 본드자석 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본드자석용 Ｒ―Ｆｅ―Ｂ계 희토류 자성분말의 제조방법, 이에 의해 제조된 자성분말 및 상기 자성분말을 이용한 본드자석의 제조방법, 이에 의해 제조된 본드자석에 관한 것으로 상세하게는 원료인 희토류소결자석 제품을 조분쇄하는 단계(단계 1); 상기 단계 1을 통해 생성된 분쇄물을 진공상태의 튜브로(tube furnace)에 장입한 후 수소를 채우고 튜브로의 온도를 상승시키는 수소화공정 단계(단계 2); 상기 단계 2와 동일한 수소분위기에서 튜브로 온도를 더욱 상승시키는 상분해공정 단계(단계 3); 상기 단계 3의 튜브로에서 내부의 수소를 배기시키는 수소방출공정 단계(단계 4); 및 상기 단계 4를 수행한 후 튜브로 내의 수소압력을 진공 배기하는 재결합공정 단계(단계 5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법 및 이에 의해 제조된 자성분말 및 상기 자성분말을 이용한 본드자석의 제조방법, 이에 의해 제조된 본드자석을 제공한다.
본 발명을 통하여 크기가 미세하고 균일한 조성으로 제조되어 자기특성이 향상되는 자성분말을 제조할 수 있으며, 저가의 폐스크랩을 재활용함으로써 가격적인 측면과 환경적인 측면에서도 장점이 있다.

Description

본드자석용 Ｒ―Ｆｅ―Ｂ계 희토류 자성분말의 제조방법, 이에 의해 제조된 자성분말 및 상기 자성분말을 이용한 본드자석의 제조방법, 이에 의해 제조된 본드자석{The method for preparation of R-Fe-B type rare earth magnet powder for bonded magnet, R-Fe-B type rare earth magnet powder thereby and method for preparation of bonded magnet using the magnet powder, bonded magnet thereby}
본 발명은 본드자석용 Ｒ―Ｆｅ―Ｂ계 희토류 자성분말의 제조방법, 이에 의해 제조된 자성분말 및 상기 자성분말을 이용한 본드자석의 제조방법, 이에 의해 제조된 본드자석에 관한 것이다.
최근 에너지저감 및 환경친화형 녹색성장사업이 새로운 이슈로 급부상하면서 자동차산업에서는 화석원료를 사용하는 내연기관을 모터와 병행하여 사용하는 하이브리드차 또는 환경친화형 에너지원인 수소 등을 대체에너지로 활용하여 전기를 발생시키고 모터를 구동하는 연료전지차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이들 환경친화형 자동차들은 전기에너지를 이용하여 구동되기 때문에 영구자석형 모터 및 발전기가 필연적으로 채용되고 있고, 자성소재 측면에서는 에너지 효율을 더욱 향상시키기 위하여 더욱 우수한 경자기 성능을 나타내는 희토류 영구자석에 대한 기술적 수요가 증가하는 추세이다.
또한, 자동차의 연비개선을 위한 다른 측면으로는 자동차 부품의 경량화 및 소형화를 실현하여야 하는데, 예를 들어 모터의 경우 경량화 및 소형화 실현을 위해 모터의 설계변경과 더불어 영구자석 소재를 기존에 사용되던 페라이트보다 우수한 자기적 성능을 나타내는 희토류 영구자석으로 대체하는 것이 필수적이다.
이론적으로 영구자석의 잔류자속밀도는 소재를 구성하는 주상의 포화자속밀도, 결정립의 이방화 정도 및 자석의 밀도 등의 조건에 의하여 결정되며, 잔류자속밀도가 증가할수록 자석은 외부로 보다 센 자력을 발생시킬 수 있기 때문에 다양한 응용분야에서 기기의 효율과 성능을 향상시키는데 이점이 있다. 또한, 영구자석의 자기적 특징 중에 보자력은 열, 반대방향 자장, 기계적 충격 등 자석을 탈자 시키려는 환경에 대응하여 영구자석의 고유성능을 유지하게 하는 역할을 하기 때문에 보자력이 우수하면 내환경성이 양호하여 고온응용기기, 고출력기기 등에 사용 가능할 뿐만 아니라, 자석을 얇게 제조하여 사용할 수 있기 때문에 무게가 감소하여 경제적인 가치가 높아지게 된다. 이와 같이 우수한 자기적 성능을 나타내는 영구자석소재로는 R-Fe-B계 희토류자석이 알려져 있다.
하지만 희토류 영구자석은 고가의 희토류원소를 주원료로 사용하게 되므로 페라이트자석보다 제조비용이 높아 희토류자석을 채용함에 따라 모터의 가격상승 부담이 증가할 뿐만 아니라 희토류원소의 매장량이 다른 금속에 비하여 풍부하지 못한 자원적인 제한요소가 있기 때문에, 희토류자석의 활용분야를 확대하고 원활한 수급문제를 해결하기 위해서는 폐기되는 희토류자석의 재활용 등에 의한 저가의 자석제조방법의 발명이 필요로 한다.
한편, R-Fe-B계 희토류자석은 R-Fe-B합금을 출발원료로 이용하여 소결자석 또는 본드자석 형태로 제조된다. 희토류 소결자석의 경우 일반적인 분말야금 공정 및 가공에 의하여 제조되며 생산과정에서 약 30 ~ 40%의 스크랩이 발생하고 있으나 (2008년 기준 연간 스크랩 발생량 : 58,000톤/년 ×0.35 =20,300톤/년), 이들 고가의 희토류자석 스크랩은 거의 재사용되지 못하고 단지 정련에 의하여 희토류를 추출하여 사용하는 과정을 거치게 되므로 재활용을 위한 추가 공정비용이 요구된다.
따라서, 위와 같은 희토류 소결자석 제조공정에서 발생하는 공정스크랩, 불량품 혹은 폐기되는 제품에서 회수된 희토류 소결자석 제품 등 저가의 출발원료를 사용하여 저가형 희토류본드자석용 분말로 재활용하려는 시도가 진행되고 있다. 이 분야에 활용되는 기존기술에 의하면 이들 희토류스크랩을 50 ~ 500 ㎛ 크기의 분말로 분쇄하여 분말로 제작한 후 에폭시 등과 같은 열경화성 수지와 혼련하여 성형 및 100 ~ 150℃ 범위의 큐어링 과정을 거쳐 희토류본드자석으로 제조되는 과정을 거치게 된다.
하지만 이와 같은 공정에 의하여 희토류분말 및 본드자석으로 제조하면 분쇄과정에서 산화 혹은 기계적 잔류응력 등과 같은 자기적인 결함이 발생하고 결과적으로 분말입도에 반비례하여 보자력이 저하되며, 특히 100 ~ 150℃ 범위의 큐어링 과정을 거치게 되면 표면의 자기적 결함효과가 더욱 증대되면서 특성이 불안정해지는 품질적인 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 본드자석용 R-Fe-B계 분말을 제조함에 있어, 제조원가를 획기적으로 절감하기 위하여 출발원료로서 희토류 소결자석 스크랩을 사용하였으며, 개량된 HDDR (수소화/Hydrogenation-상분해/Disproportionation-수소방출/Desorption-재결합/Recombination)공법을 이용하여 분말의 보자력과 열 안정성을 향상시키고자 하였다. 나아가 희토류 소결자석 생산과정에서 발생하는 공정스크랩, 불량품 혹은 폐기되는 제품에서 회수된 희토류소결자석 제품 등 저가의 출발원료를 사용하여 개량된 HDDR 공법 즉, 수소화, 상분해 및 수소방출과정을 진행한 후, 다시 상분해와 수소방출과정을 반복적으로 실시하고(대한민국특허출원 10-2009-0119785) 재결합과정을 완료하는 방법을 적용하여 자기적 성능이 우수하고 안정적인 생산과 균일한 품질의 R-Fe-B계 이방성분말을 제조하는 희토류본드자석용 분말제조방법을 고안하였다.
본 발명의 목적은 폐스크랩을 이용한 본드자석용 Ｒ―Ｆｅ―Ｂ계 희토류 자성분말의 제조방법, 이에 의해 제조된 자성분말 및 상기 자성분말을 이용한 본드자석의 제조방법, 이에 의해 제조된 본드자석을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원료인 희토류소결자석 제품을 조분쇄하는 단계(단계 1);
상기 단계 1을 통해 생성된 분쇄물을 진공상태의 튜브로(tube furnace)에 장입한 후 수소를 채우고 튜브로의 온도를 상승시키는 수소화공정 단계(단계 2);
상기 단계 2와 동일한 수소분위기에서 튜브로 온도를 더욱 상승시키는 상분해공정 단계(단계 3);
상기 단계 3의 튜브로에서 내부의 수소를 배기시키는 수소방출공정 단계(단계 4); 및 상기 단계 4를 수행한 후 튜브로 내의 수소압력을 진공 배기하는 재결합공정 단계(단계 5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법과 이에 의해 제조된 자성분말, 상기 자성분말을 이용한 본드자석의 제조방법 및 이에 의해 제조된 본드자석을 제공한다.
본 발명에 따른 본드자석용 Ｒ―Ｆｅ―Ｂ계 희토류 자성분말의 제조방법은 저가의 출발원료를 이용하여 HDDR공정 중 수소방출공정 및 재결합공정을 분리하여 수행하고 수소가스 방출을 제어함으로써, 자성분말의 크기가 미세하고 균일한 조성으로 제조되어 자기특성이 향상되는 효과가 있으며, 저가의 폐스크랩을 재활용함으로써 가격적인 측면과 환경적인 측면에서도 장점이 있다.
도 1은 수소화공정을 수행하기 전의 Ｒ―Ｆｅ―Ｂ계 희토류 자성분말을 X-선 회절분석한 그래프이고,
도 2는 수소화공정을 수행한 후의 Ｒ―Ｆｅ―Ｂ계 희토류 자성분말을 X-선 회절분석한 그래프이고,
도 3은 수소방출공정을 수행한 후의 Ｒ―Ｆｅ―Ｂ계 희토류 자성분말을 X-선 회절분석한 그래프이고,
도 4는 상분해공정을 수행한 R-Fe-B계 희토류 자성분말과 상분해공정 후 수소방출공정까지 수행한 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 주사전자현미경을 통하여 분석한 사진이고,
도 5는 상분해공정과 수소방출공정을 반복수행하지 않은 자성분말과 상분해공정과 수소방출공정을 1회 반복하여 수행한 자성분말을 주사전자현미경을 통하여 분석한 사진이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 원료인 희토류소결자석 제품을 조분쇄하는 단계(단계 1);
상기 단계 1을 통해 생성된 분쇄물을 진공상태의 튜브로(tube furnace)에 장입한 후 수소를 채우고 튜브로의 온도를 상승시키는 수소화공정 단계(단계 2);
상기 단계 2와 동일한 수소분위기에서 튜브로 온도를 더욱 상승시키는 상분해공정 단계(단계 3);
상기 단계 3의 튜브로에서 내부의 수소를 배기시키는 수소방출공정 단계(단계 4); 및 상기 단계 4를 수행한 후 튜브로 내의 수소압력을 진공 배기하는 재결합공정 단계(단계 5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법에 있어서, 단계 1은 희토류 소결자석 제조공정에서 발생하는 공정스크랩, 불량품 또는 폐기되는 제품에서 회수된 R-Fe-B계 희토류 소결자석 스크랩을 조분쇄하는 단계이다.
상기 단계 1에서 출발물질로 사용된 희토류 소결자석 스크랩은 이미 소결과정을 거쳐 제조되었기 때문에 주상인 R2Fe14B 상과 보조상인 R-rich 상이 균일하게 분포하는 미세조직을 이루고 있으며, 일반적으로 연자성상인 α-Fe를 함유하지 않기 때문에 별도의 균질화 처리 과정을 거치지 않는다.
이때 상기 R은 희토류 원소(rare earth elements)로, 주기율표의 17개 원소의 통칭이고, 스칸듐과 이트륨, 그리고 란탄족 원소 등이 있으며, 악티늄족 원소가 포함될 수 있다.
상기 단계 1의 조분쇄는 R-Fe-B계 희토류 소결자석 스크랩을 0.1 내지 10,000μm로 분쇄하는 것이 바람직하다. 만약 상기 소결자석 스크랩을 0.1μm 미만으로 조분쇄하는 경우에는 분말표면적이 증가하여 HDDR공정시 산소에 과다하게 노출되는 문제가 있고, 10,000μm를 초과하는 경우에는 HDDR공정시 상변화에 의한 부피팽창 및 수축으로 분말 내부에 크랙(crack)이 발생하는 문제가 있다.
본 발명의 단계 2는 상기 단계 1의 분쇄물을 튜브로(Tube furnace)에 장입한 후 진공상태에서 수소를 채우고 튜브로 온도를 상승시켜 가열하는 수소화공정 단계이다.
X-선회절분석에 의한 상분석을 하였을때 본 발명의 출발물질로 사용된 스크랩은 R2Fe14B + R-rich상으로 구성되어 있었다. 하지만 상기 단계 2의 수소화공정을 통해 수소와 결합하여 R2Fe14BHX + RHX 의 수소화합물로 형성되며, 이는 하기 실험예 1을 통하여 확인할 수 있었다.
이때 상기 단계 2의 진공상태는 2 × 10-2 torr 이하로 유지한 후 수소를 0.3 내지 2.0 atm 까지 충전하는 것이 바람직하다. 만약 상기 수소 압력이 0.3 atm 미만인 경우에는 HDDR 공정 반응이 충분히 일어나지 않는 문제가 있고, 2.0 atm 을 초과하는 경우에는 고압 수소가스 취급을 위한 별도의 장비를 구축해야 하므로 공정비용이 증가하는 문제가 있다.
또한 상기 단계 2의 튜브로 온도는 100 내지 400 ℃ 까지 상승시키는 것이 바람직하다. 만약, 상기 온도가 100 ℃ 미만인 경우에는 R2Fe14BHX + RHX 의 수화물이 충분히 형성되지 못하는 문제가 있고, 400 ℃ 를 초과하는 경우에는 에너지 효율의 측면에서 과량의 에너지가 소모되는 문제가 있을 수 있다. 또한, 수소가스 압력이 증가할수록 수소와 결합하는 반응온도가 증가하여 안정적으로 수소화합물을 형성하기 위한 온도를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 단계 3은 상기 단계 2와 동일한 수소분위기에서 튜브로 온도를 더욱 증가시키는 상분해공정 단계이다.
상기 상분해공정 단계는 입자의 미세화 및 이방화를 구현하기 위한 공정으로, 단계 2의 수소화 공정 후에 R2Fe14BHX + RHX 의 수소화합물상 분말을 상기 수소화공정과 동일한 수소압력에서 온도를 700 내지 900 ℃ 까지 온도를 더욱 상승시킴으로서 수소화합물상 분말이 수소를 더욱 흡수하여 하기 반응식 1에서 나타나는 것과 같이 초기 스크랩을 구성하고 있는 상들과는 완전히 다른 세 개의 상으로 상분해가 일어난다.
<반응식 1>
R2Fe14BHX + RHX + H2 → α-Fe + Fe2B + RHX
이때, 상기의 온도가 700 ℃ 미만인 경우에는 상분해가 일어나지 않는 문제가 있고, 900 ℃ 를 초과하는 경우에는 분해된 상의 결정립이 성장하여 자기특성을 감소시키는 문제가 있다. 상기 상분해공정이 완벽하게 수행되지 않으면, 초기 모합금의 조대한 결정립이 계속적으로 존재하여 영구자석 분말의 보자력이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 상분해공정을 결정하는 변수에는 반응온도, 수소가스 압력 등이 있으며, 초기 스크랩의 성분 및 산소 등 불순물의 오염정도에 따라 반응변수들의 최적조건이 달라지게 된다.
이때 상기 상분해공정은 상기 온도를 한정한 것과 같은 이유로 30 내지 180분간 진행하는 것이 바람직하다. 30분 미만인 경우에는 상분해가 제대로 일어나지 않는 문제가 있고, 180분을 초과하는 경우에는 분해된 상의 결정립이 성장하여 자기특성을 감소시키는 문제가 있다.
본 발명의 단계 4는 상기 단계 3과 동일한 온도에서 튜브로내의 수소압력을 배기시키는 수소방출공정 단계이다.
상기 수소방출공정은 단계 3에서 상분해가 완료된 α-Fe + Fe2B + RHX 분해상들을 균일하게 분포하게 하는 효과가 있다. 이때 수소방출공정은 수소압력이 1 내지 400 Torr의 범위가 되도록 1 내지 30분간 수소가스를 방출하는 것이 바람직하다. 만약 수소의 압력이 400 Torr를 초과하는 경우에는 수소방출이 충분하지 못한 문제가 있고, 1 Torr 미만인 경우에는 분해상들이 조대한 결정립들로 성장하는 문제가 있다.
또한 상기 수소압력의 한정이유와 동일하게 배기시간이 1분 미만인 경우 수소가스 방출이 충분하지 못한 문제가 있고, 30분 초과인 경우 조대한 결정립들이 성장하는 문제가 있다.
본 발명의 제조방법에 있어 상기 단계 3과 4는 반복하여 수행되는 것이 바람직하며, 이를 통하여 기존의 이방성 본드자석용 R-Fe-B계 이방성 분말의 제조방법보다 자기적 성능이 우수하고 안정적인 생산과 품질을 제공하는 효과가 있다.
이때 단계 3과 단계 4를 1 내지 10회 반복하여 수행하는 것이 더욱 바람직하다. 이를 통하여 일부 조대한 결정립까지 미세하게 형성되며 보자력을 15 ~ 20 % 향상시킬 수 있다.
본 발명의 단계 5는 단계 4를 수행한 후 튜브로 내 수소를 진공 배기시키는 재결합공정 단계이다. 이를 통하여 분해상들은 수소를 방출하면서 동시에 하기 반응식 2와 같이 초기 합금 잉곳을 구성하는 상들로 재결합이 이루어지고, 결과적으로 주상인 R2Fe14B 상의 결정립크기가 HDDR 반응 전 수백 μm 내지 수 mm에서 반응 후 수백 nm 수준으로 결정립미세화 현상이 일어나는데, 이는 R2Fe14B의 단자구 크기인 200 내지 300 nm 에 근접하는 결정립 크기에 해당한다.
<반응식 2>
α-Fe + Fe2B + RHX → R2Fe14B + R-rich + H2
상기 재결합공정에서 튜브로 내의 수소압력이 10-5 내지 10-1 Torr가 되도록 배기하는 것이 바람직하다. 만약 10-1 Torr를 초과하는 경우에는 분해상이 잔존하여 자기특성이 저하되는 문제가 있으며, 10-5 Torr 에서 완전한 재결합상이 형성되므로 그 미만으로는 진공배기할 필요가 없다.
또한 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 제공한다.
상기 자성분말은 상기 반응식 1의 상분해 후 분해상 분말이 상기 반응식 2에 따라 재결합이 형성되어, 결과적으로 주상인 R2Fe14B 상의 결정립 크기가 HDDR 반응 전 수백 μm 내지 수 mm에서, 반응 후 수백 nm 수준으로 결정립미세화 현상이 일어나서, R2Fe14B의 단자구 크기에 근접하는 200 내지 600 nm의 결정립을 갖게 된다.
또한, 본 발명은 상기의 제조방법으로 제조된 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 분쇄하여 분말을 형성하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 분말에 열경화성 또는 열가소성 합성수지를 혼련하여 혼합물을 생성하는 단계(단계 2);
및 상기 단계 2의 혼합물을 성형하여 압축 또는 사출본드자석을 형성하는 단계(단계 3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형법에 의한 R-Fe-B계 희토류 본드자석의 제조방법을 제공한다.
상기 본드자석 제조방법의 단계 1은 분쇄기를 이용하여 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 분쇄하여 분말을 형성하는 단계이다.
이때 상기 자성분말의 입자 크기는 50 내지 1000 μm 인 것이 바람직하다. 입자크기가 50 μm 미만일 경우에는, 표면적이 증가하여 자석을 제조하는 과정 중의 산화로 인해 특성이 저하되는 문제가 있고, 1000μm 를 초과하는 경우에는 소형자석을 제조할 수 없고 유동성이 저하되며 성형밀도가 낮아지는 문제가 있다.
상기 본드자석 제조방법의 단계 2는 상기 단계 1에서 분쇄된 자성분말에 열경화성 또는 열가소성 합성 수지를 혼련하여 혼합물을 생성하는 단계이다.
상기 합성 수지의 선택은 본드자석의 제조방법에 의하여 결정되는데, 압축본드자석의 경우, 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 요소계 수지 등의 열경화성 수지가 적합하고, 사출본드자석의 경우, 나일론 수지 등의 열가소성 수지가 바람직하다.
일반적으로 고밀도 자석을 제조하는 데는 압축방식의 제조방법이 바람직하며, 상기 압축본드자석 제조시 첨가되는 합성수지는 총 본드자석 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일 상기 첨가량이 1 중량% 미만일 경우에는 수지가 분말을 완전히 도포하지 못하여 결합력이 낮아지는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 자석의 성형밀도가 낮아지는 문제점이 있다.
상기 본드자석 제조방법의 단계 3은 상기 단계 2의 혼합물을 성형하여 본드자석을 형성하는 단계이다.
상기 단계 3을 통해 상기 단계 2의 혼합물을 통상의 성형 방법, 예를 들면 압축성형법 또는 사출성형법을 이용하여 원하는 형태를 갖는 자기력이 향상된 R-Fe-B계 희토류 본드자석을 형성할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 성형법에 의한 R-Fe-B계 희토류 본드자석의 제조방법에 따라 제조된 R-Fe-B계 희토류 본드자석을 제공한다.
본 발명에 따라서 상기 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 사용하여 본드자석을 제조함으로써, 희토류 자성분말 스크랩을 분쇄한 후 열경화성 수지와 혼련하여 성형한 후, 100 내지 150 ℃에서 경화하는 방법으로 제조되는 종래의 본드자석에서 나타나는 분쇄단계에서의 산화 또는 기계적 잔류응력 등과 같은 자기적인 결함으로 인한 보자력의 저하 및 100 내지 150 ℃ 범위의 경화 과정에서 나타나는 표면의 자기적 결함효과의 증가로 인한 품질 저하의 문제를 감소시키는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 제조 1
단계 1: 원료 분쇄
출발원료로서 희토류 소결자석 제조공정에서 발생하는 공정스크랩, 불량품 또는 폐기되는 제품에서 회수된 희토류 소결자석 제품을 0.1 μm 내지 5mm 크기로 조분쇄하였다.
단계 2: 수소화공정
상기 분쇄된 분말 6g을 튜브로에 장입하고 초기 진공을 2 × 10-5 torr 이하로 유지한 후, 수소가스를 1.0 기압까지 채우고 온도를 상온에서 300 ℃ 까지 증가시키며 수소화 공정을 완료하였다.
단계 3: 상분해공정
상기 수소분위기 튜브로의 온도를 810 ℃ 까지 증가시킨 상태로 15 분 온도를 유지하였고, 이를 통하여 α-Fe + Fe2B + NdHX 로 완전히 상분해공정이 완료되도록 하였다.
단계 4: 수소방출공정
단계 3의 상분해공정 후 튜브로 내의 수소압력을 200 torr 까지 방출하였고 5분간 압력을 유지하였다.
단계 5: 재결합공정
튜브로 내의 수소압력을 10- 5 까지 진공배기 하면서 재결합공정을 수행하여
R-Fe-B계 희토류 자성분말을 제조하였다.
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 제조 2
단계 3의 상분해공정을 30분 동안 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 제조하였다.
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 제조 3
단계 3의 상분해공정을 60분 동안 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 제조하였다.
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 제조 4
단계 3의 상분해공정을 120분 동안 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 제조하였다.
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 제조 5
단계 2의 수소화공정에 있어 수소가스의 압력을 0.3 Torr까지 채우고, 단계 3의 상분해 공정을 60분간 진행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 제조하였다.
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 제조 6
단계 3의 상분해공정을 120분간 진행한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일하게 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 제조하였다.
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 제조 7
단계 3의 상분해공정을 180분간 진행한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일하게 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 제조하였다.
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 제조 8
단계 3의 상분해공정과 단계 4의 수소방출공정을 1회 반복하여 실시한 후 재결합공정을 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 3과 동일하게 수행하였다.
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 제조 9
상분해공정과 수소방출공정을 5회 반복하여 실시한 후 재결합공정을 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 8과 동일하게 수행하였다.
R- Fe -B계 희토류 자성분말을 이용한 본드자석 제조 1
상기 실시예 8을 통하여 제조된 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 이용하여 본드자석을 제조하였다. 상기 희토류 자성분말을 50 내지 500μm 크기로 분쇄한 후, 에폭시 열경화성 수지를 2.5 wt% 첨가하여 컴파운드를 제조하였으며 압축성형법에 의하여 희토류 본드자석을 제조하였다.
<비교예 1>
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 제조 10
출발원료로서 희토류 소결자석 제조공정에서 발생하는 공정스크랩, 불량품 또는 폐기되는 제품에서 회수된 희토류 소결자석 제품을 50 내지 150 μm 크기로 분쇄하여 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 제조하였다.
<비교예 2>
R- Fe -B계 희토류 자성분말을 이용한 본드자석 제조 2
상기 비교예 1을 통하여 제조된 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 이용하여 본드자석을 제조하였다. 상기 희토류 자성분말을 50 내지 500μm 크기로 분쇄한 후, 에폭시 열경화성 수지를 2.5 wt% 첨가하여 컴파운드를 제조하였으며 압축성형법에 의하여 희토류 본드자석을 제조하였다.
<실험예 1>
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 X-선 회절분석 1
본 발명의 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법에 있어 비교예 1의 수소화공정이 수행되지 않는 분말과 본 발명의 단계 2인 수소화 공정까지 수행된 분말을 X-선 회절분석을 통하여 분석하였고, 그 결과는 도 1 및 도 2에 나타내었다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 수소화공정이 수행되지 않는 분말은 R2Fe14B + R-rich상으로 구성되어 있었다. 하지만 본 발명의 수소화공정을 수행한 분말은 수소화공정을 통해 수소와 결합하여 R2Fe14BHX + RHX 의 수소화합물로 형성됨을 X-선 회절분석을 통하여 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명의 수소화 공정으로 출발물질인 R2Fe14B + R-rich 상으로 구성되는 스크랩의 분쇄물에 수소가 제대로 결합하였음을 확인하였다.
<실험예 2>
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 X-선 회절분석 2
본 발명의 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법에 있어 단계 4인 수소방출공정을 수행한 분말을 X-선 회절분석을 통하여 분석하였고, 그 결과는 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타낸 바와 같이 수소방출공정을 거친 분말은 상분해과정을 통하여 생성된 α-Fe, Fe2B 및 RHX 상들의 재결합이 진행되지 않았음을 확인하였다. 이때, 상기 3가지 분해상들은 본 발명의 제조방법 중 재결합공정에서 초기 합금 잉곳을 구성하는 R2Fe14B + R-rich + H2 로 재결합이 이루어지게 된다.
<실험예 3>
주사전자현미경을 통한 R- Fe -B계 희토류 자성분말의 분석 1
본 발명의 제조방법에 있어 단계 3인 상분해공정을 수행한 R-Fe-B계 희토류 자성분말과 상분해공정 후 단계 4의 수소방출공정까지 수행한 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 주사전자현미경을 통하여 분석하였고, 그 결과는 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타낸 바와 같이 상분해공정을 수행한 분말은 α-Fe, Fe2B 및 RHX 의 분해상들이 불균일하게 분포하고 있다. 하지만 상분해공정에 이어 수소방출공정까지 수행한 분말은 상기 3 가지 분해상들이 균일하게 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 따라서 수소방출공정을 통하여 분해상들의 분포균일도가 증가함을 알 수 있다.
<실험예 4>
주사전자현미경을 통한 R- Fe -B계 희토류 자성분말의 분석 2
본 발명의 실시예 3과 실시예 8을 통해 제조된 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 주사전자현미경을 통해 분석하였고 그 결과는 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타낸 바와 같이 상분해공정과 수소방출공정을 반복수행하지 않는 실시예 3에 따라 제조된 자성분말은 입자의 크기가 수백μm 내지 수 mm 의 큰 입자들이 분포되어 있는 것을 알 수 있다. 하지만 실시예 8에 따라 상분해공정과 수소방출공정을 1회 반복하여 수행한 자성분말은 입자의 크기가 200 내지 400 nm 정도인 것을 알 수 있었다. 이는 주상인 R2Fe14B의 단자구 크기인 200 내지 300 nm에 근접하는 결정립 크기이다. 따라서 상기의 결과를 통해 상분해공정과 수소방출공정을 반복수행함으로써 자성분말의 조대한 결정립들을 미세하게 형성할 수 있음을 알 수 있었다.
<실험예 5>
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 자기특성 분석 1
본 발명의 실시예 1 ~ 4에 의해 제조된 희토류 자성분말을 무정렬 또는 1 T 자기장 중에 정렬한 후 시료진동형 자력계를 이용하여 자기특성을 측정하였고 그 결과는 하기 표 1과 같다.
표 1에 나타낸 바와 같이 상분해공정 중 수소압력이 1기압의 조건일때 상분해공정이 수행되는 시간에 따른 자기특성을 측정하였다.
이때 상분해공정을 60분 동안 수행하였을 때 가장 높은 보자력을 띄는 것을 알 수 있었다. 또한 120분간 상분해공정을 수행하여도 60분간 상분해공정을 수행한 것과 보자력의 큰 차이가 없음을 알 수 있었다. 따라서 본 발명의 상분해공정은 60분간 수행하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
상분해 공정조건 자장정렬
유/무		 잔류자속밀도,
Br(kG)		 보자력,
iHc(kOe)
구분 수소압력(atm) 시간 (분)
실시예 1 1.0 15 무 7.20 9.12
유 7.22 9.30
실시예 2 1.0 30 무 7.16 10.57
유 7.19 10.73
실시예 3 1.0 60 무 7.12 12.05
유 7.20 12.10
실시예 4 1.0 120 무 7.18 11.91
유 7.22 11.98
<실험예 6>
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 자기특성 분석 2
본 발명의 실시예 5 ~ 7에 의해 제조된 희토류 자성분말을 무정렬 또는 1 T 자기장 중에 정렬한 후 시료진동형 자력계를 이용하여 자기특성을 측정하였고 그 결과는 하기 표 2와 같다.
표 2에 나타낸 바와 같이 상분해공정 중 수소압력이 0.3기압의 조건일때 상분해공정이 수행되는 시간에 따른 자기특성을 측정하였다.
이때 상분해공정을 120분간 상분해공정을 수행한 것과 180분간 상분해공정을 수행한 것은 보자력의 큰 차이가 없음을 알 수 있었다. 또한 수소압력 1기압의 조건에서 상분해공정을 수행한 것과 비교하여 보자력이 더 낮음을 알 수 있었다. 따라서 본 발명의 상분해공정은 수소압력을 1기압으로 설정하는 것이 0.3기압 일 때보다 더 바람직한 것을 알 수 있었다.
상분해 공정조건 자장정렬
유/무		 잔류자속밀도,
Br(kG)		 보자력,
iHc(kOe)
구분 수소압력(atm) 시간 (분)
실시예 5 0.3 60 무 7.11 6.80
유 11.45 6.25
실시예 6 0.3 120 무 7.21 8.12
유 11.40 7.68
실시예 7 0.3 180 무 7.20 8.50
유 11.43 8.01
<실험예 7>
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 자기특성 분석 3
본 발명의 실시예 3과 실시예 8,9에 의해 제조된 희토류 자성분말을 무정렬 또는 1 T 자기장 중에 정렬한 후 시료진동형 자력계를 이용하여 자기특성을 측정하였고 그 결과는 하기 표 3와 같다.
표 3에 나타낸 바와 같이 상분해공정 및 수소방출공정의 반복에 따른 자기특성을 측정하였다.
이때 상분해공정과 수소방출공정을 1회 반복한 것이 가장 높은 보자력을 가지는 것을 알 수 있었다. 또한 상분해공정 및 수소방출공정을 5회 반복한 것 역시 반복을 하지 않는 것과 비교하여 더 높은 보자력을 나타내었지만, 1회 반복한 것 보다는 조금 낮은 값을 나타내었다.
따라서 본 발명의 상분해공정과 수소방출공정을 반복수행하는 것을 통하여 자성분말의 보자력을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.
상분해/수소방출 공정조건 자장정렬
유/무		 잔류자속밀도,
Br(kG)		 보자력,
iHc(kOe)
구분 수소압력(atm/torr) 반복횟수
실시예 3 1.0/200 0 무 7.12 12.05
유 7.20 12.10
실시예 8 1.0/200 1 무 7.16 14.15
유 7.21 14.20
실시예 9 1.0/200 5 무 7.20 13.75
유 7.22 13.81
<실험예 8>
R- Fe -B계 희토류 자성분말의 자기특성 분석 4
본 발명의 비교예 1에 의해 제조된 희토류 자성분말을 무정렬 또는 1 T 자기장 중에 정렬한 후 시료진동형 자력계를 이용하여 자기특성을 측정하였고 그 결과는 하기 표 4와 같다.
표 4에 나타낸 바와 같이 비교예 1에 의해 제조된 희토류 자성분말은 본 발명의 실시예들과 비교하여 낮은 보자력을 가지는 것을 알 수 있었다. 이는 본 발명의 제조방법인 새로운 형태의 HDDR공정을 거치지 않고 단순 분쇄를 통해서 자성분말을 제조하였기 때문에 그 특성이 향상되지 않았기 때문이며, 따라서 본 발명의 제조방법을 통해 자성분말을 제조함으로써 자기특성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
분쇄조건 자장정렬
유/무		 잔류자속밀도,
Br(kG)		 보자력,
iHc(kOe)
구분 분쇄방법 입도
비교예 1 핸드밀 50～150㎛ 무 6.00 8.01
유 11.89 5.74
<실험예 9>
R- Fe -B계 희토류 자성분말로 제조한 본드자석의 자기특성 분석
본 발명의 비교예 2와 실시예 10에서 제조된 본드자석의 자기특성을 B-H tracer를 이용하여 측정하였고, 그 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
표 5에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제조방법에 있어 상분해공정과 수소방출공정을 1회 반복한 자성분말로 만든 본드자석이 단순 분쇄만으로 제조된 자성분말로 만든 본드자석과 비교하여 매우 높은 보자력을 가지는 것을 알 수 있었다.
이를 통하여 본 발명의 제조방법을 통한 자성분말의 우수성 및 상기 자성분말로 제조한 본드자석의 뛰어난 자기특성을 확인할 수 있었다.

 본드자석 제조조건 잔류자속밀도,BR(kG) 보자력,
iHc(kOe)
에폭시함량(wt%) 밀도(g/cc)
비교예 2 2.5 6.0 3.45 2.46
실시예 10 2.5 6.0 5.18 12.35

Claims (19)

  1. 원료인 희토류소결자석 제품을 조분쇄하는 단계(단계 1);
    상기 단계 1을 통해 생성된 분쇄물을 진공상태의 튜브로(tube furnace)에 장입한 후 수소를 채우고 튜브로의 온도를 상승시키는 수소화공정 단계(단계 2);
    상기 단계 2와 동일한 수소분위기에서 튜브로 온도를 더욱 상승시키는 상분해공정 단계(단계 3);
    상기 단계 3의 튜브로에서 내부의 수소를 배기시키는 수소방출공정 단계(단계 4); 및 상기 단계 4를 수행한 후 튜브로 내의 수소압력을 진공 배기하는 재결합공정 단계(단계 5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 3과 단계 4의 상분해공정 및 수소방출공정을 1 내지 10회 반복 수행한 후 재결합공정 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 원료인 희토류소결자석 제품은 희토류소결자석 제조공정에서 발생하는 공정스크랩, 불량품 혹은 폐기되는 제품에서 회수된 희토류소결자석 제품인 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 조분쇄는 희토류소결자석을 0.1 내지 10,000 ㎛ 로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 수소화공정에서 수소를 주입하기 전 튜브로의 진공상태는 1 × 10-2 torr 이하인 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 수소는 0.3 내지 2.0 atm 까지 충전되는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 튜브로의 온도는 100 내지 400 ℃ 까지 상승되는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 튜브로는 700 내지 900 ℃ 까지 온도를 더욱 상승시키는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 상분해공정은 30 내지 180분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 단계 4의 수소배기는 동일한 온도의 튜브로 내에서 수소압력이 1 내지 400 Torr 가 되도록 배기시키는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 단계 4의 수소방출공정은 1 내지 30분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 단계 5의 단계 3과 단계 4를 반복 수행하는 것은 1 내지 10회 반복하는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 단계 6의 진공 배기는 튜브로 내의 수소압력을 10-5 내지 10-1 Torr 까지 배기하는 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말의 제조방법.
  14. 제1항의 제조방법에 의해 제조되는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말.
  15. 제14항에 있어서, 상기 희토류 자성분말의 결정립 크기는 200 내지 600nm 인 것을 특징으로 하는 자기특성이 향상된 R-Fe-B계 희토류 자성분말.
  16. 제1항에 따라 제조된 R-Fe-B계 희토류 자성분말을 분쇄하여 분말을 형성하는 단계(단계 1);
    상기 단계 1의 분말에 열경화성 또는 열가소성 합성수지를 혼련 하여 혼합물을 생성하는 단계(단계 2);
    및 상기 단계 2의 혼합물을 성형하여 압축 또는 사출본드자석을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형법에 의한 R-Fe-B계 희토류 본드자석의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 단계 1의 R-Fe-B계 희토류 자성분말은 50 내지 1000 ㎛ 로 분쇄되는 것을 특징으로 하는 성형법에 의한 R-Fe-B계 희토류 본드자석의 제조방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 단계 2의 합성수지는 본드자석 총 중량의 1 내지 10 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 성형법에 의한 R-Fe-B계 희토류 본드자석의 제조방법.
  19. 제16항에 따라 제조된 성형법에 의한 R-Fe-B계 희토류 본드자석.

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101382234B1 (ko) * 2013-03-15 2014-04-10 한국기계연구원 에이치디디알공법 중 수소방출및재결합단계 제어방법 및 수소방출및재결합단계를 실시하여 제조된 희토류-철-보론계 희토류자성분말
WO2014058218A1 (ko) * 2012-10-10 2014-04-17 한국기계연구원 에이치디디알공법 중 수소방출및재결합단계 제어방법과, 수소방출및재결합단계를 포함하는 희토류-철-보론계 희토류자성분말의 제조방법 및 이에 따라 제조된 희토류-철-보론계 희토류자성분말
KR20150030075A (ko) * 2013-09-11 2015-03-19 엘지전자 주식회사 고보자력 및 고잔류자속밀도를 갖는 네오디뮴계 재생 소결자석 및 그의 재생처리방법
WO2015046732A1 (ko) * 2013-09-24 2015-04-02 엘지전자 주식회사 열간가압성형 공정을 이용한 이방성 열간가압성형 자석의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 열간가압성형 자석
US20150267278A1 (en) * 2012-10-10 2015-09-24 Rockwood Lithium GmbH Method for the hydrometallurgical recovery of lithium from the lithium manganese oxide-containing fraction of used galvanic cells
KR102188693B1 (ko) * 2020-03-31 2020-12-08 김문환 광 측량기 거치대

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160027564A1 (en) * 2013-03-12 2016-01-28 Intermetallics Co., Ltd. METHOD FOR PRODUCING RFeB SYSTEM SINTERED MAGNET AND RFeB SYSTEM SINTERED MAGNET PRODUCED BY THE SAME
EP3011573B1 (en) 2013-06-17 2020-06-10 Urban Mining Technology Company, LLC Magnet recycling to create nd-fe-b magnets with improved or restored magnetic performance
US9336932B1 (en) 2014-08-15 2016-05-10 Urban Mining Company Grain boundary engineering
DE102016216353A1 (de) 2016-08-30 2018-03-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Recyclingverfahren zur Herstellung isotroper, magnetischer Pulver
WO2020017529A1 (ja) * 2018-07-19 2020-01-23 愛知製鋼株式会社 希土類磁石粉末の製造方法
KR102098732B1 (ko) 2018-07-20 2020-04-08 한국기계연구원 희토류 자석 스크랩으로부터 자성분말 제조방법
KR102553034B1 (ko) * 2021-10-26 2023-07-10 성림희토금속 주식회사 수소 분위기 상분해와 산화 배소 및 산 침출에 의한 희토류 금속 회수 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06151132A (ja) * 1992-10-29 1994-05-31 Mitsubishi Materials Corp 異方性磁石材料粉末の製造方法およびその製造方法により得られた異方性磁石材料粉末を用いた磁石の製造方法
JP3250551B2 (ja) 1999-06-28 2002-01-28 愛知製鋼株式会社 異方性希土類磁石粉末の製造方法
JP3452254B2 (ja) * 2000-09-20 2003-09-29 愛知製鋼株式会社 異方性磁石粉末の製造方法、異方性磁石粉末の原料粉末およびボンド磁石
JP2003224009A (ja) * 2002-01-31 2003-08-08 Kenichi Machida 異方性希土類磁石粉末の製造方法、及びそれを用いたボンド磁石
WO2004064085A1 (ja) 2003-01-16 2004-07-29 Aichi Steel Corporation 異方性磁石粉末の製造方法
KR101142883B1 (ko) * 2009-12-04 2012-05-10 한국기계연구원 자기특성이 향상된 Ｒ?Ｆｅ?Ｂ계 이방성 금속분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 Ｒ?Ｆｅ?Ｂ계 이방성 금속분말
KR101195450B1 (ko) * 2010-01-22 2012-10-30 한국기계연구원 본드자석용 Ｒ?Ｆｅ?Ｂ계 희토류 자성분말의 제조방법, 이에 의해 제조된 자성분말 및 상기 자성분말을 이용한 본드자석의 제조방법, 이에 의해 제조된 본드자석

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014058218A1 (ko) * 2012-10-10 2014-04-17 한국기계연구원 에이치디디알공법 중 수소방출및재결합단계 제어방법과, 수소방출및재결합단계를 포함하는 희토류-철-보론계 희토류자성분말의 제조방법 및 이에 따라 제조된 희토류-철-보론계 희토류자성분말
US20150267278A1 (en) * 2012-10-10 2015-09-24 Rockwood Lithium GmbH Method for the hydrometallurgical recovery of lithium from the lithium manganese oxide-containing fraction of used galvanic cells
KR101382234B1 (ko) * 2013-03-15 2014-04-10 한국기계연구원 에이치디디알공법 중 수소방출및재결합단계 제어방법 및 수소방출및재결합단계를 실시하여 제조된 희토류-철-보론계 희토류자성분말
KR20150030075A (ko) * 2013-09-11 2015-03-19 엘지전자 주식회사 고보자력 및 고잔류자속밀도를 갖는 네오디뮴계 재생 소결자석 및 그의 재생처리방법
WO2015046732A1 (ko) * 2013-09-24 2015-04-02 엘지전자 주식회사 열간가압성형 공정을 이용한 이방성 열간가압성형 자석의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 열간가압성형 자석
KR102188693B1 (ko) * 2020-03-31 2020-12-08 김문환 광 측량기 거치대

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