KR20140141509A

KR20140141509A - R-Fe-B계 소결 자성체 제조방법

Info

Publication number: KR20140141509A
Application number: KR20140065493A
Authority: KR
Inventors: 칭카이 왕; 동동 리; 부주앙 팽; 메이주 샤오; 루이 웨이
Original assignee: 얀타이 정하이 마그네틱 머티리얼 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2014-12-10
Also published as: US9901984B2; CN103258634A; EP2808876A1; CN103258634B; EP2808876B1; US20140356217A1

Abstract

본 발명은 일종의 고성능 R-Fe-B계 소결 자성체 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 R¹-Fe-B-M합금으로 구성된 분말에 중희토 분말 R² 또는 R²X를 추가하는 것을 통하여 결정립계 위에서 중희토 원소를 집결시킨 후 분말을 압축 성형하고, 압력 소결장치를 통해 정상 소결 온도보다 낮은 상태에서 압력을 가하는 방법으로 예정 밀도에 이르게 한 후 중희토 원소를 추가하여 결정립계 구역에서 확산시킨다. 본 발명의 장점은 소량의 중희토 원소를 추가하는 것을 통해 잔류 자성을 낮추는 전제하에 자성체 보자력은 뚜렷하게 높아지고 생산 효율을 제고할 수 있으며 자성체 사이즈의 제한을 받지 않는데 있다.

Description

R-Fe-B계 소결 자성체 제조방법{METHOD FOR PREPARING R-Fe-B BASED SINTERED MAGNET}

본 발명은 일종 고성능 R-Fe-B계 소결 자성체 제조방법에 관한 것으로서, 희토 영구 자성 재료 영역에 관한 것이다.

Nd-Fe-B계 자성체는 그 우월한 성능 때문에 광범위하게 응용되고 있으며 특히는 자동차와 전자 응용영역의 에너지 절약 전동기에 대한 수요 증가로 인해 소결 네오디뮴 철 붕소 시장 응용 규모는 점점 확대되고 있다. 네오디뮴 철 붕소 재료의 잔류 자성과 보자력을 높이는 것은 전동기 시장의 빠른 성장에 유리하다. 하지만 종래 공법으로 보자력을 제고하려면 언제나 잔류 자성을 희생해야 하는 대가를 치르게 되고 또한 보자력을 높이려면 반드시 큰 비중의 중희토 원소 Dy/Tb를 사용해야 하는바 자성체 원가가 크게 늘어나게 된다. Dy/Tb의 중희토 사용량을 줄이면서도 내고온 목적에 이르려면 최근 개발한 낮은 디스프로슘과 높은 보자력 자성체가 주로 적용되는 결정립계 확산법과 2합금법이 사용된다.

결정립계 확산법은 Nd-Fe-B계 소결 자성체의 보자력을 높이기 위해 자성체 표면으로부터 Dy와 Tb에 대해 결정립계 확산을 하여 잔류 자성 저하를 가장 낮은 한도 내로 통제하는 한편 보자력을 높이는 방법이 사용된다. 현재 일본의 신에쓰화학에서 접촉법 기술을 적용하여 Nd-Fe-B자성체 표면에 중희토 금속(예를들면 Dy, Tb)을 배치한 후 열처리를 통해 희토원소를 결정립계를 따라 확산시키는 방법을 사용하고 있다. 그외 히다찌 금속은 중희토 금속 증기 흡착 방식을 통해 자성체 표면에서 중희토 원소를 침전시키는 방법을 적용하는데 상기 두 가지 공법 모두 결정립계 확산 효과에 이를 수 있고 이미 대량 생산을 실현하였다. 중국과학원 심양금속소에서는 결정립계 확산법 전후 자성체 미시조직의 변화에 대한 체계적인 연구를 실시하여 결정립계 중희토 원소의 자성체 성능에 대한 영향을 확인하였다. 결정립계 확산법은 중희토 원소 사용량을 크게 줄일 수 있다. 최근 몇 년간 중희토 원소 가격이 지속적으로 상승하고 있기에 결정립계 확산법은 자성체 원가를 현저히 낮출 수 있다. 하지만 공법상 주로 표면에 디스프로슘을 투과하는 기술을 적용하기에 자성체는 반드시 얇은 편으로 가공해야 하고, 디스프로슘 또는 테르븀을 자성체 표면에 배치한 후 고온처리를 통해 중희토가 결정립계를 통해 액체상태로 자성체 내부로 스며들게 해야 한다. 이와 같은 방식은 자성체 사이즈에 대한 요구가 엄격한바 현재 공법상 자성체 두께는 ≤7mm로 요구하고 있다.

2합금법은 주상 표면에로의 Dy 편석을 통제하는 방식을 통해 실현하는 방법으로 널리 알려져 있다. 결정핵 작용형 보자력 매커니즘의 Nd-Fe-B계 소결 자성체의 반자화구는 주상 표면에서 발생한다. 이전에는 주상 중 Nd의 일부분을 Dy로 교체하는 방법을 통해 주상 전체의 결정 자성을 각 이성으로 높여주는 방법으로 반자화구에 난관을 발생시키기도 하였다. 2합금법의 목적은 주상 표면에서 Dy 농도를 높이는 것으로 한마디로 Dy를 아끼는 방법이다. 2합금법의 주합금은 Nd₂Fe₁₄B, 보조제 합금에는 Dy, Tb가 섞여 있다. 이처럼 주상 합금 분말과 보조제 합금분말을 혼합하여 만든 소결 자성체는 주상 표면에서 Dy를 편석시킬 수 있다. 만약 Dy가 결정립계 부근에서 편석이 가능하다면 이는 통상적인 소결법 자성체 포화 자화 강도를 높일 수 있는 방법이라 할 수 있다. 하지만 보통 공법상 자성체 밀도 소결 온도 1000℃에 도달해야 하는바 이 온도에서 중희토 원소는 대부분 주상으로 확산되고, 따라서 결정립계 구역에 중희토 원소가 집중되는 목적에 이를 수 없다. 이와 같은 방식은 종래 정련단계에서 직접 중희토 원소를 추가하는 것과 효과가 유사하다.

미시조직 분석을 통해 알 수 있듯이 중희토 원소가 주상 결정립 경계선에서 얇은 외연층을 형성하는 것을 통제하여 주상 결정립 경계선층의 자성 경화를 초래, 주상 결정립 경계선 산란필드를 감소시키고 자성 교환 결합 역할이 약화되어 자성체 자기적 특성이 잔류 자성 저하가 매우 적은 전제하에 보자력이 크게 높아 짐은 물론, 동시에 자성체의 안정성에도 중요한 역할을 하게 된다. 현재 R-Fe-B 자성체 성능을 제고하기 위해 적용하는 표면 오버레이 및 매립 등 방식은 자성체 사이즈, 자성체 두께가 7mm보다 얇아서는 불가능한 등 제한을 받음과 동시에 오버레이와 매립과정에서 도막 두께 및 밀도 등 요소에 대한 제어성이 약하여 양산 과정에서의 하자율을 높이게 된다. 한편 종래 공법을 적용한 2합금법은 고온소결 과정에서 결정립계에서의 Dy, Tb합금 열처리과정에서 중희토 원소 대부분이 주상에 들어가 결정립계 현미조직의 최적화 역할을 할 수 없고 자성체 성능개선 효과가 뚜렷하지 못하다.

본 발명에서 해결하고자 하는 기술문제는 일종의 고성능 R-Fe-B계 소결 자성체 제조방법을 제공하는 것으로 본 발명의 특징 내용은 R¹-Fe-B-M파우더에서 중희토 분말 R² 또는 R²X를 추가하는 방식을 통해 결정립 표면에 중희토 파우더를 배치하고, 혼합 후 추가 중희토 파우더가 균일하게 분포되게 하여 압축 성형 후 압력 소결장치에서 정상 온도보다 낮은 소결과정을 거쳐 상응한 밀도로 만든 후 장시간 동안의 저온 소결을 거쳐 결정립계 위에 배치된 중희토 원소 결정립계 액상을 따라 희토에 확산되게 하는 것이다.

본 발명에서 상기 기술문제를 해결하는 방안은 아래와 같다: 일종 고성능 R-Fe-B계 소결 자성체 제조 방법으로 다음을 포함한다:

1) 상규방법을 적용하여 R¹-Fe-B-M합금을 제조한 후,R¹-Fe-B-M합금을 분말화하고 분말에 중희토 분말 R² 또는 R²X를 추가하고, 다시 윤활제를 추가하여 균일하게 혼합한다. 그중 R¹은 희토 원소 Nd, Pr, Tb, Dy, La, Gd, Ho 중의 어느 하나 또는 이들의 조합이고, R¹ 함량은 27wt%<R¹<33wt%, B 함량은 0.8wt%～1.3wt%, M은 Ti, V, Cr, Mn, Co, Ga, Cu, Si, Al, Zr, Nb, W, Mo 중의 어느 하나 또는 이들의 조합이고, M함량은 5wt% 이하, R²는 Tb, Dy, Ho 중의 적어도 어느 하나이다. X는 O, F, Cl 중의 적어도 어느 하나이며, R² 또는 R²X는 R¹-Fe-B-M 합금분말 총중량의 0.1wt～3wt％를 차지한다.

2) 상술한 1)의 처리를 거쳐 중희토 분말 R² 또는 R²X를 추가한 R¹-Fe-B-M합금분말을 콤팩트로 압축하고, 콤팩트를 압력 소결장치에 넣어 진공 또는 불활성기체 보호 분위기 조건에서 소결한다. 우선 무압력 조건에서 탈기 처리를 하되 탈기 온도는 970℃ 이하로, 탈기 시간은 45 분 이상으로 한다. 탈기 후 압력을 가하여 소결하되 추가 압력은 10～150Mpa, 소결 온도는 800℃～970℃로 한다. 상술한 공법처리를 거쳐 얻어낸 자성체 밀도는 7.2g/cm³이다.

상기 온도를 설정하는 것은 결정립계 위의 중희토 원소 온도가 특정치보다 높은 상태에서 쉽게 주상에 들어갈 수 있다는데 기반한다. 하지만 진공 또는 불활성 기체 보호상태에서 970℃ 보통 소결공법은 자성체가 상응한 밀도로 축소되는 것을 보장할 수 없고 자성체 내부 간극이 많아지기에 자성체 성능과 사용수명에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 출원발명은 소결과정에서 자성체가 압력을 받는 방식을 통해 외계의 힘을 빌어 그 수축 목적에 이르게 된다. 소결 온도와 압력치를 통제하는 것을 통해 자성체의 수축과정을 통제하게 된다.

3) 400℃～600℃에서 2)에서 얻은 자성체에 대해 시효처리를 하되 시효 보온 시간은 60～480분으로 한다. 이 과정에서 압력을 가하지 않는다.

상기 제조과정에서 되도록 산소와의 접촉을 줄여야 한다. 산소 함량이 너무 높으면 결정립계 액상 형성에 영향을 주어 결정립계 위의 중희토 원소가 결정립계를 따라 확산되는데 불리할 뿐만 아니라 중희토 산화물을 추가하는 방식을 적용할 경우 대량의 산소 원소가 들어갈 수 있다. 따라서 제조 자성체 산소 함량은 1000ppm～7000ppm, 탄소 함량은 1500ppm 이하, 질소함량은 1200ppm 이하로 제한해야 한다.

상기 기술 방안을 토대로 본 발명은 아래와 같이 개선될 수 있다.

바람직하게는 상규 공법을 적용하여 단계 1)에서 기술한 R¹-Fe-B-M합금 제조방법에 있어서 우선 원재료를 일정한 비율에 따라 융합체로 용해시킨 후 융합체를 급냉 롤러에 부어 스케일을 형성하되 스케일 두께를 0.1～0.7mm로 통제하면 스케일 금상 결정립계 희토상이 뚜렷해 진다.

바람직하게는 단계1)에서 기술한 중희토 분말 R² 또는 R²X의 입경은 100μm와 작거나 같고 중희토 분말 R² 또는 R²X에서의 X 함량은 0～40wt％이다.

바람직하게는 단계1)에서 기술한 중희토 분말 R² 또는 R²X의 입경은 0.01～2μm를 우선 적용한다.

상기 개선된 방식을 적용한 유익한 효과는 결정립계 위에 배치된 중희토 분말이 너무 커서 결정립계에서 결함으로 인해 반자화 마당을 형성하여 자성체 성능에 영향을 주는 것을 방지하는데 있다.

바람직하게는 단계1)에서 기술한 윤활제 추가량은 R¹-Fe-B-M합금 분말과 R² 또는 R²X의 총 질량의 0.05～0.3％이다.

상기 개선된 방식을 적용한 유익한 효과는 혼합과정에서 상응한 윤활제를 추가하는 것을 통해 중희토 분말이 균일하게 분산되게 하는 것이다.

바람직하게는 단계2)에서 기술한 추가 압력은 천천히 증가해야 하고 압력 증가치는 10MPa/분 이하여야 한다.

상기 개선된 방식을 적용한 유익한 효과는 순간 압력으로 인한 자성체 결정립의 변이를 방지하는데 있다.

본 발명의 유익한 효과는 아래와 같다:

본 발명은 R¹-Fe-B-M파우더에 중희토 분말R² 또는 R²X를 추가한 후 압축성형을 통해 결정립 경계선에 중희토 원소 파우더를 추가하고(첨부된 도 1 참조), 다음 열처리 단계에서 압력 소결을 적용하되 소결 온도는 정상 소결 온도보다 낮게 설정한다. 즉 소결이 상응한 밀도에 이르게 함과 동시에 너무 높은 고온도 방지하여 중희토 원소의 자성체 주상에 결정립계를 들여 보냄으로써 결정립계 중희토 원소가 결정립계 위의 액상 희토를 통해 결정립 표면을 따라 확산되어(첨부된 도 2 참조) 높은 중희토 원소 외연층을 형성하고, 주상 결정립 경계선층의 자성 경화를 실현하여 주상 결정립 경계선 산란필드를 감소하고 자성 교환 결합 역할을 약화시킴으로써 최종적으로 최적화 결정립계 현미조직의 효과를 실현할 수 있다. 이와 같은 공법은 큰 면적의 자성체 성능을 제고할 수 있을 뿐만 아니라 자성체 사이즈 제한을 받지 않고 전반 생산과정에서 제어성이 강하고 원가가 저렴한 장점이 있다.

도 1은 중희토 파우더를 추가한 후 압축 성형한 콤팩트 단면을 나타낸다.
도 2는 전반적 소결과정 결속 후 자성체 단면 현미조직을 나타낸다.
도 3은 실시예1에서 적용한 압력 소결장치를 나타낸다.

아래는 본 발명 원리와 특징에 대한 기술로 언급한 실시예는 단지 본 발명에 대한 해석으로 사용하며 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.

실시예1

진공 정련로를 적용하여 아르곤 하에서 구성 원재료에 대해 정련을 하여 두께 0.1～0.5mm인 R¹-Fe-B-M합금 스케일을 형성한다. 스케일에는 주로 다음을 포함한다: 5.69wt%의 Pr, 18.22wt%의 Nd, 6.18wt%의 Dy, 0.98wt%의 B, 1.51wt%의 Co, 0.1wt%의 Ga, 0.29wt%의 Al, 그 R1 총함량은 30.09wt%이다. R1-Fe-B-M합금 스케일은 HD, 제트분쇄를 거쳐 얻은 제트분쇄 파우더 입도는 SMD=3.3μm이다. 추가 중희토 파우더 R²는 Dy파우더, Dy파우더 평균 입경은 0.9μm이다. R1-Fe-B-M 제트분쇄 파우더 10kg을 취하여 상기 0.1kg Dy 파우더와 혼합하되 우선 약 3시간 원료를 혼합하고 다음 0.15wt％ 윤활제를 추가하여 계속 3시간 혼합한다. 혼합이 끝나면 15KOe의 자기마당 방향으로 압제 성형을 하여 콤팩트를 만들고 콤팩트 밀도는 3.95g/cm³이다.

콤팩트를 압력 소결장치에 보내 진공 소결하되 전반적 진공 소결온도 상승과정에서 온도 상승속도를 9℃/분으로 설정한다. 우선 탈기 과정을 거치고 탈기 온도는 400℃*120min와 850℃*200min의 두 개의 보온과정을 설정한다. 탈기 결속 후 불활성 기체 아르곤 하에서 압력 소결장치를 적용하여 상응한 밀도까지 소결한다. 이때의 압력 소결장치는 주로 4개 부분으로 구성되었다(첨부된 도 3 참조): 즉, 상하 압력수두(1), 다이 캐비티(2), 가열실(3), 콤팩트(4)이다. 압력 소결온도는 930℃로 설정하고 추가 압력값은 105MPa, 압력 소결 보온시간은 30분, 추가 압력 증가속도는 5MPa/분으로 각각 설정하고 압력 소결 보온과정 결속 후 상온으로 급냉시킨다. 압력 소결 보온 결속 후 900℃에서 보온을 적용하고 보온 시간은 240분으로 한다. 이 과정에서 추가 압력은 없다. 마지막으로 현미조직에 대한 최적화 시효처리를 하되 480℃를 시효 온도로 설정하고 시효 시간은 300분으로 한다. 시효 결속 후 상온으로 급냉시킨다. 중희토 원소 함량이 같은 상황에서 이와 같은 공법을 적용한 실시예 자성체 M1과 상규 공법을 적용한 비교예 자성체 M2 성능은 아래의 표1과 같다.

실시예 M₁과비교예 M₂ 자기적 특성

항목	밀도	Br	Hcj	(BH)max	Hk/Hcj
단위	(g/cm³)	kGs	kOe	MGOe	-
비교예M₂	7.63	12.39	26.57	37.63	0.91
실시예M₁	7.63	12.21	31.63	36.78	0.90

실시예2

진공 정련로를 적용하여 진공 또는 불활성 기체 하에서 구성 원재료에 대해 정련하여 두께 0.1～0.5mm인 스케일을 형성한다. 얻어낸 R¹-Fe-B-M 합금스케일 금상 결정립계가 뚜렷한데 스케일 주요 성분에는 다음을 포함한다: 4.72wt%의 Pr, 25.67wt%의 Nd, 0.52wt%의 Dy, 0.97wt%의 B, 0.9wt%의 Co, 0.1wt%의 Ga, 0.1wt%의 Al, 그 R¹ 총함량은 30.91wt%이다. R¹-Fe-B-M합금 스케일은 기계분쇄를 거쳐 스케일 직경은 2mm 이하이고, 이어서 볼밀을 적용하여 평균 입경 6μm로 만든다. 추가 중희토 파우더 R²는 Tb파우더이고, 추가 중희토 파우더는 총중량의 0.4wt％를 차지하며 중희토 파우더 평균 입경은 1.8μm이다. 상기 R¹-Fe-B-M 파우더와 중희토 파우더를 혼합한 후 계속하여 360분간 볼밀하여 두 가지 파우더를 충분히 혼합한다. 혼합후 15KOe의 자기마당 방향으로 압제 성형하여 콤팩트를 제조한다. 콤팩트를 압력 소결장치 중의 진공 소결에 보내 탈기를 하되 탈기 온도는 400℃*120min 와 800℃*200min 두 개 단계로 설정한다. 탈기 결속 후 압력 소결을 적용하여 상응한 밀도로 되게 하고 압력 소결 온도는 950℃, 추가 압력값은 98MPa, 압력 소결 보온 시간은 30분으로 각각 설정한다. 보온 결속 후 상온으로 급냉시킨다. 압력 소결 보온 결속 후 저온 930℃을 적용하여 150분 동안 보온을 한다. 보온 결속 후 500℃를 시효 온도로 설정하되 시효 시간은 300분으로 한다. 중희토 원소함량이 같은 상황에서 이와 같은 공법 실시예 자성체 M₃과 상규공법을 적용한 비교예 자성체 M₄의 성능은 아래의 표2와 같다.

실시예M₃와 비교예M₄자기적 특성

항목	밀도	Br	Hcj	(BH)max	Hk/Hcj
단위	(g/cm³)	kGs	kOe	MGOe	-
비교예M₄	7.56	14.09	13.46	47.09	0.97
실시예M₃	7.56	13.85	18.71	46.23	0.94

실시예3

진공 정련로를 정련하여 진공 또는 불활성 기체 하에서 구성 재료에 대해 정련을 하여 두께 0.1～0.5mm의 스케일을 형성한다. 스케일에 포함된 주요 성분은 다음과 같다: 4.72wt%의 Pr, 25.67wt%의 Nd, 0.52wt%의 Dy, 0.97wt%의 B, 0.9wt%의 Co, 0.1wt%의 Ga, 0.1wt%의 Al, 그 중 R¹ 총함량은 30.91wt%이다. R¹-Fe-B-M합금 스케일은 HD, 제트분쇄를 거쳐 얻은 제트분쇄 파우더 입도는 SMD=3.2μm이다. 추가 중희토 R² 또는 R²X는 Dy 파우더와 Dy₂O₃파우더 혼합물이고, Dy파우더와 Dy₂O₃파우더 혼합물 평균 입경은 0.9μm로, 측정을 통해 다음의 성분을 포함한다: 93.55wt%의 Dy, 6.45wt%의 O. 추가 중희토 파우더는 총중량의 1.6wt％를 차지한다. 상기 파우더는 우선 3시간 혼합한 후 0.15wt％의 윤활제를 추가하여 계속하여 3시간 혼합한다. 혼합 후 15KOe의 자기마당 방향으로 압제 성형하여 콤팩트를 제조하되 콤팩트 밀도는 3.95g/cm³이다.

콤팩트를 압력 소결 장치에 보내 진공 소결을 하되 전반적 진공 소결 온도상승 과정에서의 온도상승 속도를 9℃/분으로 설정한다. 우선 탈기 과정을 진행하고 탈기 온도는 400℃*120min와 850℃*200min의 두 가지 보온과정을 설정한다. 탈기 결속 후 5～10KPa의 아르곤을 주입하여 아르곤 하에서 압력 소결을 한다. 압력 소결 온도는 910℃로 설정하고 추가 압력값은 115MPa, 압력 소결 보온 시간은 30분, 추가 압력 증가속도는 5MPa/분으로 각각 설정한다. 압력 소결 보온과정 결속 후 상온으로 급냉시킨다. 이때 자성체 밀도는 7.42g/cm³에 달한다. 압력 소결 보온 결속후 900℃ 온도를 적용하여 보온을 하여 결정립을 진일보로 최적화한다. 보온 시간은 120분으로 하고 이 과정에서 압력을 가하지 않는다. 마지막으로 시효 처리를 하되 500℃를 시효 온도로 설정하고 시효 시간은 300분으로 한다. 시효 결속 후 상온으로 급냉시킨다. 중희토 원소 함량이 같은 상황에서 이와 같은 공법 실시예 자성체 M₅와 상규 공법을 적용한 비교예 자성체 M₆성능은 아래의 표3과 같다.

실시예M₅와 비교예M₆자기적 특성

항목	밀도	Br	Hcj	(BH)max	Hk/Hcj
단위	(g/cm³)	kGs	kOe	MGOe	-
비교예M₆	7.56	14.09	13.46	47.09	0.97
실시예M₅	7.57	13.88	19.13	46.17	0.93

실시예4

제1 제조공정: 진공 정련로를 적용하여 아르곤 하에서 구성 원재료에 대해 정련을 하여 두께 0.1～0.5mm의 스케일을 형성한다. 스케일에는 주로 다음의 성분을 포함한다: 5.88wt%의 Pr, 22.4wt%의 Nd, 0.7wt%의 Dy, 0.5wt%의 Tb, 0.99wt%의 B, 0.6wt%의 Co, 0.15wt%의 Ga, 0.1wt%의 Al, 그 R¹ 총함량은 29.48wt%이다. R¹-Fe-B-M합금 스케일을 HD, 제트분쇄를 거친 후 얻은 제트분쇄 파우더 SMD=3.1μm. 추가 중희토 파우더 R²와 R²X는 DyF₃와 Dy₂O₃의 혼합물로 비율은 1:1, 중희토 파우더 평균 입경은 0.8μm이고 추가 중희토 파우더는 총중량의 0.5wt％를 차지한다. 상기 파우더를 혼합한 후 우선 원료를 3시간 혼합한 후 0.15wt％의 윤활제를 추가하여 계속하여 3시간 혼합한다. 혼합 결속 후 15KOe의 자기마당 방향으로 압제 성형을 하여 콤팩트를 제조하고 콤팩트 밀도는 3.95g/cm³이다.

제2 제조공정: 콤팩트를 압력 소결장치에 보내 진공 소결 탈기를 하되 탈기 온도는 400℃*120min와 800℃*240min 두 개 단계로 설정한다. 탈기 결속 후 압력 소결을 적용하여 상응한 밀도로 되게 한다. 압력 소결 온도는 920℃, 추가 압력값은 110MPa, 압력 소결 보온시간은 30min로 설정하고, 보온 결속 후 상온으로 급냉시킨다.

제3 제조공정: 압력 소결 보온 결속 후 900℃저온을 적용하여 소결하되 보온 시간은 150분으 설정한다. 저온 소결 결속 후 490℃를 시효 온도로 설정하고 시효 시간은 300분으로 한다. 중희토 원소 함량이 같은 상황에서 이와 같은 공법을 적용한 실시예 자성체 M₇와 상규 공법을 적용한 비교예 자성체 M₈ 성능은 아래의 표4와 같다.

실시예M₈과 비교예M₇ 자기적 특성

항목	밀도	Br	Hcj	(BH)max	Hk/Hcj
단위	(g/cm³)	kGs	kOe	MGOe	-
비교예M₈	7.57	14.31	15.42	48.73	0.99
실시예M₇	7.58	14.04	20.92	47.61	0.94

이상에서 기술한 것은 단지 본 발명의 바람직한 실시예로 결코 본 발명을 한정하는데 사용되지 않는다. 본 발명의 정신과 원칙 범위 내에서 실시한 모든 변경, 동등한 교체, 개선 등은 모두 본 발명의 보호 범주 내에 속해야 할 것이다.

1: 상하 압력수두 2: 다이 캐비티
3: 가열실 4:콤팩트

Claims

R-Fe-B계 소결 자성체 제조 방법으로서,
1) R¹-Fe-B-M합금을 제조한 후, R¹-Fe-B-M합금을 분말화하고 상기 분말에 중희토 분말 R² 또는 R²X를 추가하고, 다시 윤활제를 추가하여 균일하게 혼합하는 단계로서, 이 중 R¹은 희토 원소 Nd, Pr, Tb, Dy, La, Gd, Ho 중의 어느 하나 또는 이들의 조합이고, R¹ 함량은 27wt%<R¹<33wt%, B 함량은 0.8wt%～1.3wt%, M은 Ti, V, Cr, Mn, Co, Ga, Cu, Si, Al, Zr, Nb, W, Mo 중의 어느 하나 또는 이들의 조합이고, M함량은 5wt% 이하, R²는 Tb, Dy, Ho 중의 적어도 어느 하나이며, X는 O, F, Cl 중의 적어도 어느 하나이며, R² 또는 R²X는 R¹-Fe-B-M합금 분말 총중량의 0.1wt～3wt％를 차지하는 1) 단계;
2) 상기 1) 단계의 처리를 거쳐 중희토 분말 R² 또는 R²X를 추가한 R¹-Fe-B-M합금 분말을 콤팩트로 압축하고, 상기 콤팩트를 압력 소결장치 속에 넣은 후 진공 또는 불활성기체에 하에서 소결하는 단계로서, 우선 무압력 조건에서 탈기 처리를 하되 탈기 온도는 970℃ 이하로, 탈기 시간은 45분 이상으로 하며, 탈기 후 압력을 가하여 소결하되 추가 압력은 10～150Mpa, 소결 온도는 800℃～970℃로 하며, 상술한 공법처리를 거쳐 얻어낸 자성체의 밀도는 7.2g/cm³인 2) 단계;
3) 400℃～600℃에서 상기 2) 단계를 통해 얻어낸 자성체에 시효처리를 하되 시효 보온시간은 60～480분으로 하며, 이 과정에서 압력을 주지 않는 3) 단계를 포함하는 R-Fe-B계 소결 자성체 제조 방법.
제1항에 있어서,
단계 1)에서 상기 중희토 분말 R² 또는 R²X의 입경은 100μm와 작거나 같고, 중희토 분말 R² 또는 R²X중 X함량은 0～40wt％인 것을 특징으로 하는 R-Fe-B계 소결 자성체 제조방법.
제1항에 있어서,
절차2)에서 상기 추가 압력은 천천히 추가하되 압력 증가치는 10MPa/min보다 작은 것을 특징으로 하는 R-Fe-B계 소결 자성체 제조방법.
제1항에 있어서,
단계 3)에서 제조한 자성체 산소함량을 1000ppm～7000ppm 범위로 통제하고, 탄소 함량은 1500ppm 이하, 질소 함량은 1200ppm 이하로 하는 것을 특징으로 하는 R-Fe-B계 소결 자성체 제조방법.