KR20150099598A - NdFeB계 소결 자석 및 이의 제조방법 - Google Patents

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샤오레이 라오
이 니우
지안 첸
구오슌 진
구오? 진
징동 지아
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베이징 총 케 산 후안 하이-테크 컴패니 리미티드
산박 (베이징) 마그네틱스 컴퍼니., 리미티드.
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Abstract

주성분으로 희토류 원소 R, 첨가 원소 T, 철 Fe 및 보론 B을 함유하고, R 리치 상을 가지며, Nd2Fe14B 결정 구조의 주상을 가지는 NdFeB계 소결 자석에 있어서, 상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 70 이상((BH)max(MGOe) + Hcj(kOe) ≥ 70)인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석. 상기 소결 자석의 제조방법은 합금의 용해 공정, 분말화 공정, 분말 혼합 공정, 프레스 성형 공정, 소결 공정 및 열 처리 공정을 포함하는 본 발명은 성분 배합의 조정 및 공정 파라미터의 최적화에 의해서 높은 최대 에너지적과 높은 고유보 자력을 갖춘 NdFeB계 소결 자석을 제조하였다.

Description

NdFeB계 소결 자석 및 이의 제조방법{SINTERED NEODYMIUM-IRON-BORON MAGNET AND MANUFACTURING METHOD THERFOR}
본 발명은 NdFeB계 소결 자석 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 초고 성능의 NdFeB계 소결 자석 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
NdFeB계 소결 자석은 전자 정보, 자동차 공업, 의료 기기, 에너지, 교통 등 여러 분야에서 쓰인다. 이와 함께 끊임없는 기술 진보와 코스트 삭감에 따라, NdFeB 영구 자석은 많은 새로운 분야의 폭넓은 응용이 기대된다. 특히, 전 세계로 넓혀진 저탄소 경제화 속에서 세계 각국이 환경 보호, 저탄소 배출을 키 테크놀로지 분야로서 주목하고, 에너지 구조 개선, 재생 에너지 발전 효율 향상, 배출 삭감, 저탄소 생활의 옹호 등의 측면에 새로운 요구가 제출되어 풍력 발전, 신 에너지 자동차, 에너지 절약 가전 등 저탄소 경제 산업 발전에도 넓은 시장 공간을 제공하였다. 끊임없는 응용의 확대와 기술의 발전에 따라, 사용되는 NdFeB계 소결 자석에 한층 더 높은 요구가 제출되었다. 예를 들면 , 최근 빠르게 보급된 노트북에 대해서, 현재는 2.5 인치 하드 디스크가 많이 쓰이고, 그 중의 보이스 코일 모터(VCM)은 N50H의 NdFeB계 소결 자석을 채용할 필요가 있어, 최대 에너지적(BH)max>48 MGOe, 고유보 자력 Hcj>16 kOe이다. 자동차 엔진의 점화 코일에는 박편 모양의 고성능 NdFeB계 소결 자석이 사용되고, 사용 온도가 200℃ 이상 때문에 N35EHS의 NdFeB계 소결 자석을 채용할 필요가 있어, 최대 에너지적(BH)max>33 MGOe, 고유보 자력 Hcj>35 kOe이다. 많은 NdFeB계 소결 자석의 새로운 응용 분야, 예를 들면 최근 인공 지능 탑재의 보행 로봇, 집적 기술의 이용한 전용 모터, 자동차용 자동 시스템 등의 분야에서는 모두 높은 에너지적(BH)max과 높은 고유보 자력 Hcj를 갖추도록 요구되고 있다. 희토류는 중요한 전략적 자원이며 NdFeB계 소결 자석의 종합적인 자기 성능을 향상함으로써 희토류의 유효 이용을 도모할 수 있다. 이에, NdFeB계 소결 자석의 최대 에너지적(BH)max와 고유보 자력 Hcj를 동시에 향상시킬 NdFeB계 소결 자석의 발전 방향이 되었다.
현재 각종 전문 용도에 관련된 특수 요구를 만족시키기 위하여, 전 세계의 주요 제조사가 고성능 그레이드 NdFeB계 소결 자석을 속속 내놓고 있다. 히타치 금속이 안정 생산할 수 있는 고 에너지적의 NdFeB계 소결 자석을 개발하고 최대 에너지적 53 MGOe의 자석을 로트 생산 개시하였다. 독일 진공 용해 정련 회사(VAC)도 최대 에너지적 50 MGOe의 자석이 대량 생산되었다. TDK도 최대 에너지적 48~50 MGOe의 자석 상품이 제공되었다. 그러나, 고 에너지적이면서 고 고유보 자력을 동시에 갖춘 자석은 아직 나오지 않았다. 하기 표는 일부 업체의 고 그레이드 NdFeB계 소결 자석의 성능 리스트로, Br은 잔류 자속 밀도이며, 잔류 자기(Br=4πMr, Mr는 잔류 자화)로 약칭하고, Hcj는 고유보 자력, (BH)max는 최대 에너지적을 나타낸다.
그레이드 제조사 BrkGs HcjkOe BHmaxMGOe
NMX-S54 히타치 금속 14.5~15.1 11 5155
NMX-S41EH 히타치 금속 12.4~13.1 25 3742
NMX-S34GH 히타치 금속 11.2~12 33 3035
VACODYM688TP 독일 VAC 11.4 36 32
VACODYM745HR 독일 VAC 14.4 15 47
상기 표에 나타낸 고 업그레이드 제품을 보면, NdFeB계 소결 자석이 높은 최대 에너지적을 가진 경우, 고유보 자력이 비교적 낮은 반면, 고유보 자력이 높을 경우 최대 에너지적이 낮다. 또한, 각 그레이드의 제품의 최대 에너지적 (BH)max(MGOe)과 고유 파주력 Hcj(kOe)의 합계가 60~70이다.
영구 자석의 기본적인 역할은 응용 공간에 자기장을 제공하는 것이다. 자석의 최대 에너지적(BH)max(MGOe)는 영구 자석이 외부로 제공할 수 있는 자기장 에너지의 세기를 나타내고, 동촌법의 영구 자석에서(BH)max가 높을수록, 제공할 수 있는 자기장이 강하다. 고유 파주력 Hcj(kOe)은 자석이 그 영구 자기 성능을 보증 또는 유지하는 능력을 평가하기 위한 것이며, 자석의 Hcj가 충분히 높아지지 않으면 자석은 실제 사용 중에 자기 소거, 온도 또는 진동 등의 영향으로 Hcj가 어느 정도 떨어짐으로써 자석의 일부 또는 전체의 자기장 제공 능력이 떨어지고 즉, 영구 자석이 그 자기 성능을 보증 또는 유지할 능력이 떨어진다.
NdFeB계 자석에서는 Hcj 및 (BH)max 또는 Hcj 및 Br 사이에 트레이드 오프의 관계가 존재한다, 즉, 높은 Hcj를 원할 경우 자석의(BH)max와 Br이 저하되고, 자석의(BH)max와 Br가 높으면 Hcj이 떨어진다. 또한, 자석의(BH)max가 크게 영향을 받게 되어 일방적으로 Hcj를 높이면 지표가 낮아지면서 자석의 종합 자기 성능이 저하하고, 역시 자석의 사용에 영향을 끼친다. 따라서, NdFeB계 소결 자석 업계에서는 최대 에너지적으로 고유보 자력을 합한 값을 자석이 정말 고 성능을 가지고 있는지 여부의 평가 기준으로 한다.
우수한 영구 자석은 높은 큐리 온도 Tc, 높은 잔류 자속 밀도 Br 또는 Mr(Br=4πMr), 높은 고유보 자력 Hcj 및 높은 최대 에너지적(BH)max를 가진다. 다음의 세가지 지표는 영구 자석의 외부 자기 특성 지표로 불리며 큐리 온도 Tc, 포화 자화 Ms 및 결정 자기 이방성 자계 Ha 등을 영구 자석의 주상의 고유 자기 특성 지표라고 부른다. 영구 자석의 외부 자기 특성 지표의 크기는 영구 자석의 주상의 고유 자기 특성 지표에 의해서 정해지고, 우수한 고유 자기적 특성을 갖고 있는 재료가 아니면 고성능 영구 자석으로 개발할 수 없다. 큐리 온도가 높을수록 영구 자석의 작업 온도 범위가 높아지면서 온도 안정성이 더 뛰어나다.
포화 자화 Ms가 영구 자석의 최대 에너지적의 상한의 이론치를 정하는 최대 에너지적은 (BH)max≤ (4πMr)2/4≤ (4πMs)2/4 이므로 높은 포화 자화 Ms을 가진 재료가 아니면 고 에너지적의 영구 자석으로 개발할 수 없다. 고유보 자력은 Hcj=CHa-N(4πMs)가 되므로 높은 결정 자기 이방성 자계 Ha를 가진 재료가 아니면 고보 자력의 영구 자석을 제조할 수 없다. 단, 높은 큐리 온도, 높은 포화 자화 및 높은 결정 자기 이방성 자계를 가진 재료는 반드시 고성능 영구 자석으로 제조 개발할 수 있다고 볼 수 없고, 고보 자력과 고에너지 적을 실현할 수 있도록 적절한 제작 공정이 있는지 여부에도 관련된다. 영구 자석의 조성이 확정되면 최대 포화 자화 Ms의 이론치가 확정된다. 만약, 자석이 완전히 단일 주상으로 구성된다면 그 영구 자석의 최대 에너지적의 이론 최대치를 얻을 수 있다. NdFeB에서, 예를 들면, 자석이 100% Nd2Fe14B 결정 구조(정방 대칭, 공간 군 P42/mnm)의 단일 주상으로만 구성되어, 겨우 모든 결정 입자의 자화 용이축(즉, 정방상의 C축)이 평행 정렬한(배향 일치) 경우에, 이론상의 최대 에너지적의 약 64 MGOe를 얻을 수 있다. 단, 그 시점에서는 상기 자석이 고유보 자력 Hcj을 가지고 있지 않으므로 아직 영구 자석으로 칭할 수 있지 않고 영구 자석 재료로 사용할 수 없다. 그 원인은 상기 자석에서 결정 입자와 결정 입자가 서로 긴밀히 연결되어, 자화가 C축의 두 개의 자화 용이 방향에 따라서 분포하지만 정방향과 부 방향의 크기가 같아 서로 상쇄하므로, 자석이 외부에 자성을 나타내지 않는다; 자석이 자화 용이 방향으로 자화(착자)된 경우, 상기 자석 중의 모든 결정 입자의 자화가 자장 방향에 따른다; 단,자장을 제외한 후, 상기 자석 중의 결정 입자의 자화가 다시 착자 전의 상태, 즉, 크기가 같고 방향이 반대의 상태에서 C축의 두 개의 자화 용이 방향으로 분포되어, 환언하면, 상기 자석이 잔류 자속 밀도와 보자력을 갖지 않고, 영구 자석으로의 성능이 발현하지 않는다. 따라서, 희토류 영구 자석 제조 중의 분말 야금 공정을 이용하여 자석의 주상 결정 입자의 입계에 어느 정도의 R 리치상을 존재시킬 필요가 있다. 즉, 주상 결정 입자를 R 리치상에서 간격을 두는 것으로, 자석에 일정 정도의 고유보 자력 Hcj를 가질 필요가 있다. 배향 방향이 포화 자화(착자)된 경우, 상기 자석 중의 모든 주상 결정 입자의 자화 역시 자장 방향에 따르게 된다; 그 때 외부 자장을 철거하면, 고유보 자력이 존재하므로 자석 안의 모든 결정 입자의 자화는 자화의 부방향으로 반전하지 못한 채, 그대로 착자 방향에 따를 수밖에 없다. 그 때 자석의 잔류 자기와 보 자력 등 외부 자기적 특성이 발현된다. 단, 자석 중의 주상과 R 리치상 비율을 적절한 범위로 해야 하며, R 리치상이 적어지면 자석 중에서 차지하는 주상의 비중이 커지고 자석의 포화 자화 Ms가 높아지면서 이에 따라 자석의 잔류 자속 밀도와 최대 에너지적의 상한이 올라가나, 자석의 보 자력이 상당히 작아질 가능성이 있다; 한편, R 리치상이 많아지면 높은 보 자력의 취득에 유리하나, 자석 중에서 차지하는 Nd2Fe14B결정 구조의 주상의 비율이 낮아지기 때문에 포화 자화 Ms이 낮아지고 그 결과 자석의 잔류 자속 밀도와 최대 에너지적 저하를 일으킨다.
잔류 자속 밀도와 고유보 자력을 균형적으로 좋게 가지는 NdFeB형 영구 자석을 얻기 위해서는 이의 최대 에너지적으로 고유보 자력을 합한 값을 최대한 크게 하는 것이 고려된다. 본 발명은 이하의 2 가지에 주목했다. 첫째는 자석 조성의 배합을 최적화함으로써 주상에 Nd2Fe14B 결정 구조를 가지게 함과 동시에 자석의 주상의 배합을 적절한 범위로 유지함으로써 우수한 고유 자기 특성을 도모하는 것이고, 두번째는 제조 공정과 생산 프로세스를 최적화함으로써 우수한 고유 자기 특성이 외부 자기적 특성 면에도 반영되도록 하는 것이다.
또한, 본 발명은 Fe의 일부를 Co 원소로 치환함으로써 Nd2Fe14B 결정 구조를 가진 주상의 큐리 온도 Tc와 포화 자화 Ms 등의 고유 자기 특성을 높이고 잔류 자속 밀도 온도 계수와 고유보 자력 온도 계수를 높였다.
본 발명은 이하 구성으로 이루어졌다.
주성분으로 희토류 원소 R, 첨가 원소 T, 철 Fe 및 보론 B를 함유하고, R 리치상을 가지며, Nd2Fe14B 결정 구조의 주상을 가지는 NdFeB계 소결 자석에 있어서, 상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 70 이상((BH)max(MGOe) + Hcj(kOe) ≥70)인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
주성분으로 희토류 원소 R, 첨가 원소 T, 철 Fe 및 보론 B를 함유하고, R 리치상을 가지며, Nd2Fe14B 결정 구조의 주상을 가지는 NdFeB계 소결 자석에 있어서, 자석의 배향 방향과 직교하는 단면에서 전단 면적에 대한 상기 자석의 주상의 면적이 91~97%인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
주성분으로 희토류 원소 R, 첨가 원소 T, 철 Fe 및 보론 B를 함유하고, R 리치상을 가지며, Nd2Fe14B 결정 구조의 주상을 가지는 NdFeB계 소결 자석에 있어서, 큐리 온도가 310~340℃인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
합금 용해 공정, 분말화 공정, 분말 혼합 공정, 프레스 성형 공정, 소결 공정 및 열처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
상술한 바와 같이, 본 발명은 성분 배합의 조절과 공정 파라미터 최적화에 따라, 자석의 주상의 비율을 적절한 범위로 유지하고 자석 주상 결정 입자에 고 배향을 가지게 함으로써 잔류 자속 밀도를 향상시켰다. 또한, 입계 R 리치상과 미세 구조를 최적화하여 고유보 자력을 향상시켰다. 나아가, NdFeB계 소결 자석에 높은 최대 에너지적으로 높은 고유보 자력을 겸비함으로써 (BH)max(MGOe) + Hcj(kOe) ≥70의 초고 성능을 가진 NdFeB계 소결 자석을 얻는 것을 달성하였다. 본 발명은 NdFeB계 소결 자석의 큐리 온도, 고유보 자력의 향상과 미세 구조의 최적화에 따른 자석의 잔류 자속 밀도 온도 계수와 고유보 자력 온도 계수를 개선하여, 더 넓은 온도 범위에서 사용 가능하게 되었다.
도 1은 자석 샘플 중의 착자 방향 또는 배향 방향을 법선 방향으로 하는 단면의 흑백 이치화 처리 전의 금속 조직 사진이다.
도 2는 자석 샘플 중의 착자 방향 또는 배향 방향을 법선 방향으로 하는 단면의 흑백 이치화 처리 후의 금속 조직 사진이다.
Nd2Fe14B 금속 간 화합물의 이론상의 최대 에너지적은 약 64 MGOe이며, 이 경우 해당 금속 간 화합물의 100%가 모두 Nd2Fe14B 결정 구조의 주상이나, NdFeB계 소결 자석의 실제 최대 에너지적은 그것보다 작다. 그 원인은 일정한 고유보 자력 Hcj를 얻기 위해 Nd2Fe14B 결정 구조로 주상의 결정 입계에 R 리치상이 존재할 필요가 있거나 프로세스에 의해 자석을 이상 상태로 변이시키는 각종 요소, 예를 들면, 빈틈, 불순물, 주상 결정 입자의 배향도 등에 의해, 자석 중에서 차지하는 주상의 비율이 줄어들고 결과적으로 자석의 잔류 자속 밀도가 줄어들고 최대 에너지적이 저감한다.
NdFeB계 소결 자석의 잔류 자속 밀도 Br은 하기 관계식으로 나타난다.
Br=4πMr=4πMs(ρ/ρo)(1-α)f
Ms는 주상의 포화 자화, ρ/ρo는 상대 밀도(ρ은 자석의 밀도, ρ o는 주상의 밀도), α는 이외의 불순상의 부피%, f는 결정 입자의 배향 계수이다. 고에너지 적의 영구 자석을 얻기 위해서, 소결 자석의 주상 비율을 높이고 합금 성분을 최대한 Nd2Fe14B의 성분에 가깝게 할(즉, 높은 Ms을 유지) 필요가 있으며, 동시에, 액상 소결에 의해서 높은 밀도 자석(ρ/ρo를 100%에 가깝게 함)을 실현하도록, 일정한 R 리치상(작은 α)이 존재하고 겨우, 소결 후 자석을 고보 자력을 갖도록, R 리치상을 균일하게 주상 결정 입계에 분포시킬 필요도 있다.
NdFeB계 소결 자석의 고유보 자력 Hcj는 다음의 관계식으로 나타난다.
Hcj=CHa - N(4πMs)
Ha는 주상의 결정 자기 이방성 자계, C는 주상의 결정 입자와 그 표면의 결정 입자 사이의 상호 작용에 의존하고, N은 유효 반자계 계수, C 및 N은 소결 자석의 결정 입자 사이즈 및 그 분포, 인접 결정 입자 간 배향 특징과 경계 특성에 민감하게 의존한다. 충분히 높은 고유보 자력을 가진 자석을 얻기 위해서, 먼저 자석의 Nd2Fe14B 결정 구조로 하는 주상이 높은 결정 자기 이방성 자계 Ha를 가질 필요하고, 또한, 공정의 최적화에 의해 C 값을 높이는 것과 함께 유효 반자계 계수 N을 낮춘다.
(BH)max를 결정하는 요인은 자석의 주상이며, 자석의 Hcj를 결정하는 요인은 R 리치상이다. 자석 내부의 R 리치상이 너무 많으면 주상의 비율이 감소하기 때문에 높은 Br와 (BH)max를 얻지 못하고, 자석 내부 R 리치상이 너무 적으면 충분히 높은 Hcj를 얻을 수 없어 자석의 실제 사용에 있어서 필요한 자기 성능을 보증할 수 없다.
본 발명은 합리적인 성분 설계 및 가공 공정의 최적화에 의해 (BH)max와 Hcj를 양립시키고, 종합 수준의 높은 NdFeB계 소결 자석을 얻을 수 있다. 예를 들면, 이 자석에 있어서, Nd2Fe14B 결정 구조의 금속 간 화합물을 주상으로 가지고 있고, 결정 격자 상수 a=0.8760~0.8800 nm, c=1.2000~1.2230 nm이다. 또한, 예를 들면, 자석의 최대 에너지적 (BH)max(단위:MGOe)와 고유보 자력 Hcj(단위:kOe)의 합계치가 70 이상이다. 즉, (BH)max(MGOe)+Hcj(kOe)≥70 이다.
R12Fe14B 금속 간 화합물의 자기 성능 특징에 따르면, (Pr, Nd)2Fe14B는 높은 포화 자화를 가지나, 결정 자기 이방성 자계가 낮으며(Pr2Fe14B의 4πMs=15.6kGs, Ha=87kOe; Nd2Fe14B의 4πMs=16.0kGs, Ha=76kOe), (Tb, Dy)2Fe14B는 높은 결정 자기 이방성 자계를 가지나, 포화 자화가 낮다(Tb2Fe14B의 4πMs=7.0kGs, Ha=220kOe; Dy2Fe14B의 4πMs=7.1kGs, Ha=150kOe). 따라서, Pr, Nd, Tb, Dy의 조합을 조절하여, 높이 4πMs(4πMs)(의해서 높은 (BH)max)를 얻는 것과 함께 높은 Ha(의해서 높은 Hcj)를 얻을 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 NdFeB계 소결 자석의 주상의 결정 자기 이방성 자계 Ha는 80~140kOe이다. NdFeB계 소결 자석의 잔류 자속 밀도 Br=4π Ms는 10.3kGs 이상, NdFeB계 소결 자석의 최대 에너지적 (BH)max는 26MGOe 이상, 고유보 자력 Hcj는 18kOe 이상과 함께, (BH)max(MGOe)+Hcj(kOe)≥70이다.
또한, 예를 들면, 본 발명은 Fe의 일부를 Co로 치환함으로써, Nd2Fe14B 결정 구조로 하는 주상의 큐리 온도 Tc을 올려, 잔류 자속 밀도 온도 계수와 고유보 자력 온도 계수를 개선한 것과 함께 주상의 포화 자화 Ms를 높였다. 본 발명에서는 NdFeB계 소결 자석의 큐리 온도가 310~340℃이다.
나아가, 예를 들면, 본 발명에 있어서, 희토류 원소 R의 합계 함유량을 조절(28~32 중량%)하는 것에 의해서, NdFeB계 소결 자석에서, 상이한 주상을 비율을 가진다. 배향 방향(배향 방향을 법선으로 함)에 직교하는 자석 단면에서 전단 면적에 대한 주상의 면적의 비율이 91~97%이며 특히 94~96%이다.
본 발명에 있어서, 최적화된 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법 및 가공 공정은 합금의 용해 공정, 분말화 공정, 분말 혼합 공정, 프레스 성형 공정, 소결 공정 및 열처리 공정을 포함한다. 예를 들면, 제조 프로세스는 다음 공정을 포함한다.
a. 합금의 용해 공정:급속 응고 박대 기술을 사용하는 공정으로, 합금박대의 두께가 0.1~0.5mm이고 합금 박대의 산소 함유량이 40ppm에서 160ppm이다.
b. 분말화 공정:우선 급속 응고한 합금 박편을 수소 분쇄 처리하고 비활성 기체 또는 질소를 동작 매체로 하는 제트 분쇄기로 평균 입도 2.0~4.0μm의 미분 말하여 제조하는 공정으로, 수소 분쇄 처리 후의 분말의 수소 함유량이 500ppm 내지 1600ppm으로 얻어지는 미분말은 모두 단결정 입자이다.
c. 분말의 혼합 공정:가스로 보호되는 용기 내에 상이한 기간에서 제트 분쇄기에 제조된 각 미분말을 혼합하여 균일한 분말을 얻는 공정으로 분말을 혼합할 때 혼합된 미분말 총 중량에 대해서 200~500ppm의 윤활제를 첨가한다.
d. 프레스 성형 공정:분말을 혼합하여 얻어진 균일한 분말을 가스로 보호되는 밀폐된 프레스기에 넣어 프레스하여 블랙을 얻은 공정으로, 프레스 성형시에 분말에 인가한 배향 자장이 10kOe~30kOe이고, 프레스에 인하여 얻은 블랙을 가스로 보호되고 있는 용기에 넣어 둔다.
e. 소결 공정:프레스하여 얻은 블랙을 진공 소결로 안에 넣고, 진공 또는 가스 보호 분위기에서 성형하는 공정으로, 상기 소결의 온도가 1045℃~1085℃인, 4~8시간 배양한 후, 아르곤 가스를 도입하고 소결로 내를 100℃ 이하로 냉각시킨다.
f. 열처리 공정: 소결 공정 후 진공 또는 가스 보호 분위기에서 2회 템퍼 처리 공정에 있어서, 1회의 템퍼 처리에서는 진공 소결 원자로의 온도를 850℃~950℃에 올리고 3~5시간 온도 유지한 후 아르곤 가스를 도입하고 소결 노내 온도를 100℃ 이내로 낮추고, 2회의 템퍼 처리에서는 진공 소결 원자로의 온도를 450℃~650℃로 올리고, 3~5시간 온도 유지한 후 아르곤 가스를 도입하고 소결 원자로의 온도를 80℃ 이하로 낮춘다.
상기의 제조 프로세스에 의해서, NdFeB계 소결 자석은 하기의 한 개 또는 복수개의 성능 특성을 가진다.
a. NdFeB계 소결 자석의 주상의 평균 결정 입자 지름이 5.0~10.0μm, R 리치상이 균일하게 결정 입계에 분포하고, NdFeB계 소결 자석에 높은 고유보 자력을 갖게 하였다. 이때, 결정 입자의 크기가 너무 작으면, 가공 난도가 오르고 결정 입자의 크기가 너무 크면 높은 고유보 자력이 얻기 어려울 것이다.
b. NdFeB계 소결 자석의 주상의 결정 입자가 높은 배향도, Br(⊥)/Br<0.15를 가진다. 단, Br(⊥)는 배향 방향에 수직하는 잔류 자속 밀도, Br은 배향 방향에 평행하는 잔류 자속 밀도(상술한 자석의 잔류 자속 밀도)이다. Br(⊥)/Br가 작으면 작을수록 자석 주상의 결정 입자의 배향도가 좋다.
c. NdFeB계 소결 자석의 산소 함유량이 500~2500ppm이다. 제조 중에 질소, 불활성 가스 또는 불활성 가스 및 질소의 혼합 가스에 의한 보호 수단을 취하나, 합금 분말에 산소가 들어갈 경우가 있어, 이에 의해 형성된 희토류 산화물(X선 회절 측정에 의해 검출 가능)이 NdFeB계 소결 자석의 고유보 자기에 부작용을 일으키면서 희토류의 낭비가 발생한다.
d. NdFeB계 소결 자석의 수소 함유량 ≤ 10ppm이다. 수소 함유량이 높으면 NdFeB계 소결 자석에 깨짐 등의 불량이 일어난다.
e. NdFeB계 소결 자석이 우수한 치밀성을 가져, 밀도가 7.60~7.80g/cm3이다.
f. NdFeB계 소결 자석이 우수한 미세 구조를 가짐으로써, 자석에 우수한 자석 내식 능력을 가진다. 환경 온도 130℃, 상대 습도 95%, 2.6기압으로 240시간 방치한 후, 지름 10mm 높이 10mm의 상기 원통형 자석의 감모량의 절대값이 5mg/cm2이하이다.
g. NdFeB계 소결 자석이 20℃~180℃의 온도에 있어서, 잔류 자속 밀도 Br=4πMr의 온도 계수 αBr가 0.125%/℃~-0.090%/℃이다. 잔류 자속 밀도의 온도 계수의 절대값이 작으면 작을수록 온도 상승에 따른 잔류 자속 밀도의 저감이 느드러진다.
h. NdFeB계 소결 자석이 20℃~180℃의 온도에서, 고유보 자력 Hcj의 온도 계수 β Hcj가 -0.50%/℃ ~ -0.20%/℃이다. 고유보 자력 온도 계수의 절대값이 작으면 작을수록 온도 상승에 따른 고유보 자력의 저감이 느드러진다.
i. 퍼미언스 계수(Permeance coefficient) Pc=-B/H=2의 지름 10mm 높이 8.8mm의 원통형 NdFeB계 소결 자석 샘플(높이 방향을 배향 방향으로 함)을 200℃ 이하의 임의 온도에서 120분간 유지한 후, 이의 비가역 감자율의 절대값이 5%이하이면서 전기 자석의 높이 방향이 배향 방향이다. 통상 자속의 비가역 감자율의 절대값이 5% 이하에 대응하는 온도에 의한 자석의 열적 안정성을 평가한다. 대응하는 온도가 높을수록 자석의 열적 안정성이 좋다.
이하, 구체적인 실시예에 근거하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법을 최적화하고 합금의 용해 공정, 분말화 공정, 분말 혼합 공정, 프레스 성형 공정, 소결 공정 및 열처리 공정을 포함한다. 예를 들면,
합금의 용해에 있어서, 급속 응고 박대 기술을 이용하여, 합금을 용해하는 진공 급속 응고로에서 배출된 합금 박대의 두께가 0.1~0.5mm인 동시에 합금 박대의 산소 함유량이 40ppm에서 160ppm이다.
분말화에 있어서, 우선 진공 급속 응고로에서 배출된 급속 응고한 합금 박편을 수소 분쇄로 처리하여 조분쇄하고, 다음으로, 질소, 불활성 가스 또는 질소와 불활성 가스와 혼합 가스를 동작 매체로 하여, 제트 분쇄기에 의한 평균 입도 2.0~4.0μm의 미분말로 제조한다. 수소 분쇄 처리 후의 분말의 수소 함유량이 500ppm에서 1600ppm이다.
다음으로, 상이한 기간에서, 제트 분쇄기에 의하여 제조된 각 미분말을 혼합하고, 즉, 분말의 입도 분포 및 성분 분포를 보다 균일하게 상이한 기간에서 제트 분쇄기에 의하여 제조한 각 미분말을 충분히 혼합하여, 균일한 분말을 얻는다. 분말을 혼합할 때, 미분말의 슬라이딩성을 향상시키면서 프레스 성형시에 배향도 향상에 기여하도록, 혼합된 미분말 총 중량에 대해서 200~500ppm의 윤활유를 첨가한다. 윤활유로는, 다가 알코올 또는 폴리에틸렌 글리콜류의 유기물을 첨가한다. 분말 혼합은 질소, 아르곤 가스 또는 질소와 아르곤 가스와 혼합 가스에서 보호되고 있는 용기 내에서 하며, 그 용기의 용량은 50~2000kg이며, 혼합 방식은 용기를 1시간에서 5시간 삼차원적 운동시키는 것에 의해 수행한다.
분말을 혼합하여 얻어진 균일한 분말을 질소, 아르곤 가스 또는 질소와 아르곤 가스와 혼합 가스에서 보호되고 있는 밀폐된 프레스기로 프레스한다. 프레스 성형시에 분말에 인가한 배향 자장이 10kOe~30kOe이며, 우수한 슬라이딩성을 가진 미분말의 단결정 입자의 C축이 배향 자장에 따라서 갖추면서 블랙에 압박되었다. 프레스 완료 후 얻은 블랙을 질소, 아르곤 가스 또는 질소와 아르곤 가스와 혼합 가스에서 보호되어 있는 용기에 넣어 둔다.
소결은 용기에 둔 프레스된 블랙을 진공 소결로 안에 넣고, 진공 또는 가스 보호 분위기 내에서 하고, 소결온도가 1045℃~1085℃로, 4~8시간 보온한 후, 아르곤 가스를 도입하고 소결로 내 온도를 100℃ 이하로 냉각시키다
소결 후의 블랙 자석은 진공 또는 가스 보호 분위기 속에서 두 번 템퍼한다. 우선은, 진공 소결로 내 온도를 850℃~950℃로 올리고 3~5시간 보온한 후 아르곤 가스를 도입, 냉각하고, 소결로 내 온도를 100℃ 이하로 낮춘다. 다음으로, 진공 소결로 내 온도를 450℃~650℃로 올리고, 3~5시간 보온한 후 아르곤 가스를 도입하고 소결로 내 온도를 80℃ 이하로 냉각시킨다.
소결과 열처리를 가스 보호 분위기로 하는 것은 소결과 열처리를 질소, 아르곤 가스 또는 질소와 아르곤 가스와 혼합 가스에서 하는 것을 의미한다.
본 발명의 NdFeB계 소결 자석은 주성분으로 희토류 원소 R; 첨가 원소 T; 철 Fe; 및 보론 B을 함유하고, R 리치상을 가지며, Nd2Fe14B 결정 구조의 주상을 가진다. R은 Y, Sc 및 15종의 란탄계 원소의 1종 또는 1종 이상이며, T는 Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Al, Zr, Nb, Mo, Sn의 1종 또는 1종 이상이다. 또한, 예를 들면, 상기 자석의 조성 성분에서 희토류 원소 R은 Nd, Pr, Dy, Tb, Ho의 1종 또는 1종 이상이며, 첨가 원소 T는 Al, Cu, Co, Ga, Ti, V, Zr, Nb, Mo또는 Sn의 1종 또는 1종 이상이다.
예를 들면, NdFeB계 소결 자석의 성분 범위는 Nd+Pr:18~26 중량%, Dy+Tb:2.0~13.5 중량%를 포함하는 희토류 원소 R, Al:0.1~0.6중량%, Cu:0~0.2중량%, Co:0~3중량%, Ga:0~0.2중량% 포함하는 첨가 원소 T, B:0.93~1.0중량%, 잔부의 Fe 및 불순물로 된다.
NdFeB계 소결 자석에서, 줄 칼로 지름 10mm 높이 10mm의 샘플을 제조하여, 이때, 높이 방향을 배향 방향이라고 한다. 자석을 배향 방향에 따라서 포화 자화시키고, 자기 이력 곡선(hysteresis loop) 측량기를 이용하여, 샘플의 배향 방향에 따라서 감자 곡선을 측정하여 영구 자기 파라미터를 얻는다. 본 발명의 NdFeB계 소결 자석은 온도 20℃의 경우, 잔류 자속 밀도 Br ≥10.3kGs, 고유보 자력 Hcj≥18kOe, 최대 에너지적 (BH)max≥26MGOe, 특히, 그 최대 에너지적 (BH)max(MGOe)와 고유보 자력 Hcj(kOe)의 합계치 ≥ 70이다. 예를 들면 최대 에너지적 (BH)max(MGOe)와 고유보 자력 Hcj(kOe)의 합계치 ≥70, ≥71, ≥72, ≥73, ≥74, ≥75, ≥76, ≥77, ≥78, ≥79 또는 ≥80이다. 또한, 예를 들면, 최대 에너지적 (BH)max(MGOe)와 고유보 자력 Hcj(kOe)의 합계가 70~93,70~90,70~85,75~93,75~90 또는 75~85이다.
본 발명에서 NdFeB계 소결 자석의 최대 에너지적 (BH)max(MGOe)≥26, ≥28, ≥30, ≥32, ≥34, ≥36, ≥38, ≥40, ≥42 또는 ≥44라도 좋다. NdFeB계 소결 자석의 고유보 자력 Hcj(kOe)≥18, ≥20, ≥22, ≥24, ≥26, ≥28, ≥30, ≥32, ≥34, ≥36, ≥38, ≥40, ≥42, ≥44, ≥46, ≥48 또는 ≥50이어도 좋다. NdFeB계 소결 자석의 잔류 자속 밀도 Br(kGs)이 ≥10.3, ≥10.7, ≥11.1, ≥11.5, ≥11.8, ≥12.2, ≥12.5, ≥12.8, ≥13.2 또는 ≥13.5라도 좋다.
예를 들면, 본 발명은 주성분으로 희토류 원소 R, 첨가 원소 T, 철 Fe 및 보론 B이 함유되고, R 리치상을 가지며 Nd2Fe14B 결정 구조의 주상을 가지는 NdFeB계 소결 자석에 있어서, 자석의 배향 방향과 직교하는(배향 방향을 법선으로 함)단면에서 전단 면적에 대한 상기 자석의 주상의 면적이 91~97%인 것을 특징으로 한다. 또한, 예를 들면, 전체 단면적에 대한 상기 자석의 주상의 면적이 92~96%, 92~95% 또는 93~96%이다.
NdFeB계 소결 자석에서, 줄 칼로 지름 10mm 높이 10mm의 샘플을 제조하여, 이때, 높이 방향을 배향 방향이라고 한다. 자석을 배향 방향에 따라서 포화 자화시키고, 자기 이력 곡선(hysteresis loop) 측량기를 이용하여, 자석의 배향 방향과 직교하는 방향의 감자 곡선을 측정하여, 잔류 자속 밀도 Br(⊥)을 얻는다. Br(⊥)을 상기의 배향 방향에 평행하는 방향으로 측정한 잔류 자속 밀도 Br와 비교하여 자석 주상 결정 입자의 배향도를 고찰한다. 본 발명의 NdFeB계 소결 자석은 온도 20℃의 경우, Br(⊥)/Br<0.15이다. 예를 들면, 온도 20℃의 경우 Br(⊥)/Br<0.12, <0.10, <0.08이다.
분말 X선 회절 측정에 의해서, NdFeB계 소결 자석의 주상이 Nd2Fe14B 결정 구조를 갖추었음을 확인할 수 있다. 온도 20℃의 경우 본 발명의 NdFeB계 소결 자석의 결정 격자 상수 a=0.8760~0.8800 nm, c=1.2000~1.2230 nm이다.
배수법으로, 지름 10 mm 높이 10 mm의 샘플 밀도를 측정할 수 있다. 본 발명의 NdFeB계 소결 자석은 온도 20℃의 경우, 밀도는 7.60~7.80g/cm3이다.
금속 현미경으로 관찰하여, 금속 평균 정입도 측정법으로 측정할 수 있다. 샘플 관찰 단면은 소결 자석의 착자(배향) 방향을 법선 방향으로 하는 단면이며, 즉, 관찰 단면이 자석의 착자(배향) 방향과 직교한다. GB/T 6394-2002 금속 평균 정입도 측정법에 의해서 주상의 평균 결정 입도의 크기를 측정하고, 횡단선의 길이의 단봉형 분포를 이용하여, 샘플의 주상 결정 입자의 평균 입도를 측정한다. 이 방법으로 얻어진 본 발명의 NdFeB계 소결 자석의 주상의 평균 결정 입도 크기는 5.0~10.0μm이다.
산소·질소·수소 분석 장치를 사용하여 산소와 수소의 함유량을 측정할 수 있다. 본 발명의 NdFeB계 소결 자석의 산소 함유량이 500~2500ppm, 수소 함유량 ≤ 10ppm이다. 여기서, 산소 함유량은 NdFeB계 소결 자석 내의 모든 산소로, 화합물 중의 산소와 단위체의 산소를 포함한다. 수소 함유량은 NdFeB계 소결 자석 내의 모든 수소 화합물 중의 수소와 단위체의 수소를 포함한다.
금속 현미경으로 샘플 단면의 금속 조직을 관찰하고, 정량 금속 조직법 중의 단면법에 의해 자석 주상 비율을 측정할 수 있다. 샘플 관찰 단면은 소결 자석의 착자(배향) 방향을 법선 방향으로 하여 단면이며, 일정한 확대 배수를 선정하고 단면에 시야를 선정하고, 총 면적을 AT로, 주상 면적 A을 측정하여 주상의 면적 비율 Aa=A/AT를 얻는다. Media Cybernetics사의 전문 영상 분석 소프트웨어 image-pro-plus로 관찰 결과를 분석할 수 있다. 이 방법으로 자석의 배향 방향과 직교하는(배향 방향을 법선으로 함) 단면에서 전단 면적에 대한 본 발명의 NdFeB계 소결 자석의 주상의 면적은 91~97%이며, 특히, 94~96%이다.
진동 시료 자력계를 사용하여, 약 50 mg의 자석을, 400 에르스텟(Oe) 미만의 외부 자기장에서, 온도에 따른 자화의 변화 곡선(M-T곡선)을 측정하여 자석주상의 큐리 온도 Tc을 확정할 수 있다. 측정 결과로서, 본 발명의 NdFeB계 소결 자석의 주상의 큐리 온도는 310~340℃이었다.
최고 130 kOe의 외부 자기장으로, 1.5×1.5×1.5mm의 샘플을 초전도 진동 시료 자력계(반자계 계수를 수정한다)로 자석의 배향 방향 및 자석의 배향 방향과 직교하는 방향의 자화 곡선을 각각 측정해서 2개의 곡선의 교점 또는 2개의 곡선 선형 외삽선의 교점에 대응하는 자기장 강도를 결정 자기 이방성 자계 Ha로 한다. 결과로 알 수 있는 바와 같이, 온도 20℃의 경우 본 발명의 NdFeB계 소결 자석의 주상의 결정 자기 이방성 자계 Ha는 80~140 kOe이었다.
잔류 자기 밀도와 보유력 온도 계수의 측정 방법은 지름 10mm, 높이 10mm의 샘플을 사용하여 높이 방향을 배향 방향으로 하여, 선정된 온도에서 자석을 포화 자화시킨 후, 자석의 배향 방향의 감자 곡선을 측정한다. 우선 To=20℃의 자석의 감자 곡선을 측정하여 Br(To)와 Hcj(To)의 값을 얻고, T=180℃의 자석의 Br(T)과 Hcj(T)의 값을 측정하여 하기의 방식으로 계산해서 잔류 자기 밀도와 보유력 온도 계수를 산출한다.
Figure pct00001
상기의 계산식에 따르면, 20℃~180℃의 온도 간, 본 발명의 NdFeB계 소결 자석의 잔류 자속 밀도 Br의 온도 계수 αBr는 -0.125%/℃ ~ -0.090%/℃이며, 고유보 자력 Hcj의 온도 계수 βHcj는 -0.50%/℃ ~ -0.20%/℃이다.
비가역 감자율의 측정 방법은, 지름 10mm, 높이 8.8mm의 샘플을 준비하고 그 높이 방향을 배향 방향으로 하여, 퍼미언스 계수 Pc=-B/H=2(B=H+4πM, B는 자속 밀도, H는 외부 자장, M은 자화)이다. 고립된 자석의 퍼미언스 계수는 공식
Figure pct00002
(LM은 자석 배향 방향의 높이, AM은 자석의 착화 방향을 법선 방향으로 하는 단면 면적, S는 자석의 표면적의 1/2)에 의해 산출하였다. 해당 샘플을 착자 후, 20℃의 온도에서 헬름 홀츠 코일(Helmholtz coil)과 자속계에서 실온에서의 자속 F20을 얻는다. 그리고 해당 자화한 샘플을 200℃, 온도 제어 정확도 ±1℃에서 120분간 유지하고, 그 후는 샘플을 실온까지 냉각하고, 상기의 헬름 홀츠 코일과 자속계로 재측정하고, 이때, 자속 Φ200을 얻으면 200℃의 자석의 비가역 감자율=(Φ200-Φ20)/Φ20이다. 상기 조건에서 본 발명의 NdFeB계 소결 자석의 자속의 비가역 감자율의 절대치 ≤ 5%이다.
감모량의 측정: 감모량(mg/cm2)=(W1-W0)/S0. W0은 샘플 측정 전의 중량, W1는 샘플 측정한 후, 실온까지 냉각된 후의 중량, S0는 샘플 측정 전의 표면적이다. 구체적인 측정 조건은 지름 10mm, 높이 10mm의 샘플을 환경 온도 130℃, 2.6기압, 습도 95%의 조건으로 240시간 방치하였다. 또한, 샘플의 높이 방향을 자석의 배향 방향으로 하였다. 상기의 조건에서 본 발명의 NdFeB계 소결 자석의 감모량의 절대치 ≤ 5mg/cm2이다.
실시예 1
원자재로서 PrNd, DyFe, BFe 합금 및 금속으로서의 Nd와 Pr, Tb, Al, Cu 및 Fe를 적당량 준비하고, 목표의 자석 성분이 되도록 배합하였다: Nd(18.00 중량%), Pr(7.00 중량%), Dy(1.40 중량%), Tb(4.00 중량%), Co(1.40 중량%), Al(0.10 중량%), Cu(0.13 중량%), Ga(0.20 중량%), B(0.95 중량%), Fe(미량의 불순물을 포함)(66.82 중량%)(희토류의 휘발량은 고려한다). 따라서, 배합한 원자재를 진공 급속 응고로에 넣어 용해한 후, 급속도 응고 박대 기술을 이용하여 스트립 캐스팅을 하여, 얻어진 합금 박대의 두께가 0.1~0.5mm 범위이며, 상기 합금 박편을 수소 처리로에 넣어 수소 분쇄 처리하였다. 수소 처리 후의 분말 중의 수소 함유량은 600ppm이었다. 그 후 수소 분쇄 처리한 미분 분말을 질소를 동작 매체로 제트 분쇄기에서 미분말에 가공하여 얻은 미분말의 평균 입도는 2.8μm이다. 또한, 분말의 입도 분포와 성분 분포가 더 균일하도록 상이한 기간에서 제트 분쇄기에 의한 분쇄한 각 미분말을 균일하게 혼합하였다. 미분말의 슬라이딩성을 향상하고, 프레스 성형시의 배향도 향상시키는 유리한 점에서, 분말 혼합할 때 미분말 총 중량에 대해서 350 ppm의 다가 알코올 윤활유를 첨가하였다. 분말 혼합은 질소 가스에서 보호된 용기 내에서 하고 해당 용기의 용량은 50kg이며, 혼합 방식은 용기를 1시간 삼차원적 운동시키는 것이었다. 그 결과, 균일한 분말을 얻었다.
그 후, 밀폐이면서 질소 가스가 동봉된 프레스기 내에서 얻어진 균일한 분말을 프레스 성형하였다. 프레스 성형시에 분말에 인가한 배향 자장은 18kOe이었다. 얻어진 블랙은 질소가 넣어진 용기 내에 저장하였다.
프레스 성형해서 얻은 블랙을 저장 용기에서 꺼낸 후, 진공 소결로 안에 넣고 소결하였다. 1045℃의 온도에서 5시간 소결한 후, 아르곤 가스를 도입하고 소결로 내를 80℃ 이하로 냉각시키고, 소결한 블랙 자석을 얻었다.
소결한 블랙 자석이 들어간 진공 소결로를 900℃로 가열하고, 3시간 보온한 후, 아르곤 가스를 도입하고 소결로 내 온도를 80℃ 이하로 냉각시켰다. 그리고 다시 620℃로 가열하고, 3시간 보온한 후, 아르곤 가스를 도입하고 소결로 내 온도를 80℃ 이하로 냉각시켰다. 생성물을 원자로에서 꺼내고, NdFeB계 소결 자석을 얻었다.
NdFeB계 소결 자석의 성분 및 중량 퍼센트는 Nd(18.00 중량%), Pr(7.00 중량%), Dy(1.40 중량%), Tb(4.00 중량%), Co(1.40 중량%), Al(0.10 중량%), Cu(0.13 중량%), Ga(0.20 중량%), B(0.95 중량%), Fe(미량의 불순물을 포함)(66.82 중량%)이었다.
X선 회절 측정한 결과 상기 NdFeB계 소결 자석의 주상은 Nd2Fe14B 결정 구조를 가지며 온도 20℃의 결정 격자 상수는 a=0.8791nm, c=1.2178nm인 것으로 나타났다.
수중 치환법에 의해 지름 10mm, 높이 10mm의 샘플 밀도를 측정한 결과, 상기 NdFeB계 소결 자석의 밀도는 7.66g/cm3인 k로 나타났다.
약 50mg의 자석을 채취하고, 진동 시료 자력계로 300 에르스텟(Oe)의 외부 자장에서 자화 온도에 대한 변화를 나타내는 곡선(M-T곡선)을 측정하여, 상기 NdFeB계 소결 자석의 큐리 온도는 Tc=332℃으로 나타났다.
1.5×1.5×1.5mm의 샘플을 채취하고, 초전도 진동 시료 자력계(반자계 계수를 수정한다)로 0~70 kOe의 외부 자장에서 자석의 배향 방향 및 자석의 배향 방향과 직교하는 방향으로 끼고 자화 곡선을 각각 측정하고 2개의 곡선을 선형적으로 외삽하여, 교점의 자장 강도를 결정 자기 이방성 자계 Ha로 하였다. 그 결과 온도 20℃에서, 상기 NdFeB계 소결 자석의 주상의 결정 자기 이방성 자계는 Ha=110 kOe이었다.
또한, 산소·질소·수소 분석 장치로 측정한 결과 상기 NdFeB계 소결 자석의 수소 함유량은 5ppm이며 산소 함유량은 1000ppm이었다.
지름 10mm, 높이 10mm의 샘플을 제조하고 높이 방향을 배향 방향으로 하였다. 배향 방향에 따라서 상기 샘플을 포화 자화시키고 자기 이력 곡선 트레이서를 이용하여 배향 방향에 따라 샘플의 감자 곡선을 측정하였다. 온도 20℃의 경우 하기 자기 성능 결과를 얻었다:Br=13.0 kGs, Hcj=31.6 kOe, (BH)max=40.9 MGOe, (BH)max(MGOe)+Hcj(kOe)=72.5.
지름 10mm,높이 10mm의 샘플을 제조하고 높이 방향을 배향 방향과 직교하는 방향으로 하였다. 자석의 배향 방향과 직교하는 방향에 따라 상기 샘플을 포화 자화시키고 자기 이력 곡선 트레이서를 이용하여 자석의 배향 방향과 직교하는 방향에서의 감자 곡선을 측정하였다. 온도 20℃의 경우, 이 방향의 잔류 자속 밀도는 Br(⊥)=0.80 kGs였다. Br(⊥)를 상술한 배향 방향에 따른 잔류 자속 밀도 Br=13.0 kGs와 비교하면, 온도 20℃의 경우, 상기 NdFeB계 소결 자석은 Br(⊥)/Br=0.06이었다.
금속 조직 현미경에 의해 샘플의 단면의 금속 조직을 관찰하고,MediaCybernetics사의 Image-Pro Plus전문 영상 분석 소프트웨어 image-pro-plus를 사용하여 분석하였다. 소결 자석 샘플의 배향 방향과 직교하는(배향 방향을 수직으로 한다)단면을 관찰 단면으로 하여, 500배로 단면을 3시야 관찰하고 각 관찰 시야의 면적을 0.6mm*0.5mm로 그 평균치를 최종 관찰 결과로 하였다. 도 1은 자석 샘플의 관찰 단면의 흑백 이치화 처리 전의 금속 조직 사진이고, 도 2는 자석 샘플의 관찰 단면의 흑백 이치화 처리 후의 금속 조직도이다. 3시야 관찰한 결과, 주상의 면적%는 각각 94.6%, 94.9% 및 94.6%였다. 3번 관찰 결과의 평균값을 취하여, 본 실시예의 자석 주상의 면적%는 94.7%로 나타났다.
금속 조직 현미경으로 NdFeB계 소결 자석의 배향 방향을 수직 방향으로 한 경우의 단면, 즉, 관찰 단면이 자석의 배향 방향(배향 방향을 법선으로 한다)과 직교하는 방향인 경우의 단면을 관찰하였다. 주상의 평균 결정 입자 크기의 사이즈는 GB/T 6394-2002의 금속 평균 정입도 측정법에 의거하여 측정한 것이며, 횡단선의 높이의 단봉형 분포를 채용하여 샘플 평균 결정 입자 크기를 측정하였다. 상기 방법으로 얻은 자석의 주상의 평균 결정 입도 사이즈는 5.0μm이었다.
높이 방향을 배향 방향으로 하여, 지름 10mm이고 높이 10mm의 샘플을 준비하였다. 선정된 온도에서 자석을 포화 자화시키고, 자석의 배향 방향의 감자 곡선을 측정했다. 온도 To=20℃의 경우, Br(To)=13.0 kGs 및 Hcj(To)=31.6 kOe의 측정 결과를 얻었다. To=180℃의 경우, Br(T)=10.4kGs 및 Hcj(T)=9.55 kOe의 측정 결과를 얻었다. 온도 20℃~180℃의 경우, 상기 NdFeB계 소결 자석의 잔류 자속 밀도 및 고유보 자력의 온도 계수는 αBr=-0.125%/℃, βHcj=-0.436%/℃이었다.
높이 방향을 배향 방향으로 하고, 퍼미언스 계수 Pc=-B/H=2인 직경 10mm, 높이 8.8mm의 샘플을 준비하였다. 해당 샘플을 착자시킨 후, 온도 20℃에서 헬름 홀츠 코일과 자속계로 실온에서의 자속 Φ20을 측정하였다. 다음으로, 상기 자화한 샘플을 200℃, 온도의 관리 정도±1℃에서 120분간 방치하였다. 그 후, 상기 샘플을 실온까지 냉각해서, 상술의 헬름 홀츠 코일과 자속계로 다시 이 시점의 자속 F200을 측정하고 자석의 200℃에서 비가역 감자율을 Φ=(Φ200-Φ20)/Φ20 하였다. 본 실시예의 자석의 200℃에서 비가역 감자율은 -2.1%였다.
지름 10mm, 높이 10mm의 샘플을 환경 온도 130℃, 2.6기압, 습도 95%의 조건으로 240시간 방치하고, 높이 방향을 자석의 배향 방향으로 하였다. 본ㄴ 실시예의 NdFeB계 소결 자석의 감모량은 -3.3mg/cm2이었다.
실시예 2-17
실시예 2-17에서는 실시예 1과 동일한 자석 제조 방법과 공정을 채용하고 자석 조성과 공정 파라미터만 다르므로 여기에서는 자세한 설명을 생략하였다. 자석의 각 성능 지표의 측정에 대해서도 실시예 1과 동일한 방법과 장치를 사용하였다. 하기 표 1은 각 실시예의 구체적인 공정 파라미터 및 자석의 각종 성능 파라미터를 나타내었다.
원소중량퍼센트 및
공정 파라미터		 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
Nd 18.00 20.00 24.00 15.50 19.00 18.80
Pr 7.00 5.00 0.00 4.00 3.00 5.00
Dy 1.40 0.00 0.50 6.50 5.00 0.00
Tb 4.00 5.50 5.50 3.50 4.50 6.00
Al 0.10 0.20 0.18 0.20 0.40 0.60
Cu 0.13 0.12 0.16 0.12 0.14 0.20
Co 1.40 0.50 2.00 0.50 1.00 3.00
Ga 0.20 0.20 0.14 0.12 0.14 0.20
B 0.95 0.97 0.96 0.98 1.00 1.00
Fe 66.82 67.51 66.56 68.58 65.82 65.20
스트립의 두께범위(mm) 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5
박대의 산소함유량(ppm) 40 72 125 160 106 93
수소처리 후의 분말의
수소 함유량(ppm)		 500 856 1024 1290 1600 1462
미분말의 평균입도(μm) 2.5 3.0 3.4 4.0 3.2 3.8
윤활유의 첨가중량(ppm) 400 350 380 300 280 390
소결온도(℃) 1045 1055 1075 1085 1067 1070
소결시간(h) 8.0 4.0 4.0 5.0 4.5 4.0
열처리 온도(1급)(℃) 850 915 930 940 920 950
열처리 시간(1급)(h) 3.0 4.0 3.0 5.0 4.5 3.5
열처리 온도(2급)(℃) 620 450 490 650 480 485
열처리 시간(2급)(h) 5.0 4.0 3.0 4.0 4.5 5.0
자석의 산소 함유량(ppm) 1000 1250 2500 1500 2013 1300
자석의 수소 함유량(ppm) 5.0 3.2 4.1 1.4 2.6 0.3
Br(kGs) 13.0 12.6 12.8 11.9 11.6 12.9
Hcj(kOe) 40.9 37.9 35.5 42.6 45.4 39.5
(BH)max(MGOe) 31.6 38.8 39.5 34.2 32.5 40.2
(BH)max(MGOe)+Hcj(kOe) 72.5 76.7 75.0 76.8 77.9 79.7
주상 퍼센트Aa(%) 94.7 93.9 94.9 97.0 92.8 95.0
Br(kGs)(ㅗ) 0.80 1.6 1.5 1.4 1.7 1.7
Br(ㅗ)/Br 0.06 0.13 0.12 0.12 0.15 0.13
주상 평균적 결정입자 사이즈(μm) 5.0 6.6 8.2 10.0 7.2 9.1
주상 결정격자 정수a (nm) 0.8791 0.8783 0.8785 0.8788 0.8786 0.8778
주상 결정격자 정수c (nm) 1.2178 1.2130 1.2149 1.2161 1.2154 1.2120
밀도(g/cm3) 7.66 7.67 7.71 7.75 7.74 7.67
주상 큐리온도(℃) 335 322 333 322 326 336
결정 자기 이방성 자계Ha(kOe) 110.0 113.9 104.1 101.1 105.5 115.4
αBr(%/℃) -0.125 -0.108 -0.094 -0.108 -0.103 -0.090
βHcj(%/℃) -0.436 -0.390 -0.390 -0.360 -0.340 -0.380
비가역 감자율(180℃) % -2.10 -1.99 -2.18 -1.20 -0.74 -1.72
감모량(mg/cm2) -3.3 -3.2 -3.4 -2.9 -2.7 -3.1
원소중량퍼센트및
공정 파라미터		 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12
Nd 25.00 18.70 13.00 14.60 13.30 21.00
Pr 0.00 5.00 6.00 5.00 5.20 4.00
Dy 0.00 2.00 10.00 9.10 13.50 1.50
Tb 4.50 4.80 1.00 1.80 0.00 3.50
Al 0.20 0.40 0.00 0.20 0.40 0.20
Cu 0.14 0.14 0.00 0.12 0.14 0.12
Co 2.00 3.00 0.00 0.50 1.00 0.50
Ga 0.14 0.14 0.00 0.20 0.14 0.12
B 0.96 1.00 0.93 0.97 1.00 0.98
Fe 67.06 64.82 69.07 67.51 65.32 68.08
스트립의 두께범위(mm) 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5
박대의 산소함유량(ppm) 125 93 60 72 106 150
수소 처리 후의 분말 수소 함유량(ppm) 1024 1462 600 856 1500 1290
미분말의 평균입도(μm) 3.4 2.0 2.8 3.0 3.2 4.0
윤활유의 첨가중량(ppm) 390 320 250 250 200 360
소결온도(℃) 1075 1070 1045 1055 1067 1085
소결시간(h) 4.0 4.0 8.0 4.0 4.5 5.0
열처리온도(1급)(℃) 930 950 900 915 920 940
열처리시간(1급)(h) 3.0 3.5 3.0 4.0 4.5 5.0
열처리온도(2급)(℃) 490 485 620 470 480 450
열처리시간(2급)(h) 3.0 5.0 5.0 4.0 4.5 4.0
자석의 산소 함유량(ppm) 2500 1300 800 1250 2013 1500
자석의 수소 함유량(ppm) 4.1 0.3 10.0 3.2 2.6 1.4
Br(kGs) 12.9 12.1 11.1 11.1 10.3 12.6
Hcj(kOe) 33.5 39.3 40.6 41.6 44.3 32.2
(BH)max(MGOe) 40.1 35.3 30.1 29.8 26 38.4
(BH)max(MGOe)+Hcj(kOe) 73.6 74.6 70.7 71.4 70.3 70.6
주상 퍼센트Aa(%) 94.8 94.0 95.4 94.6 95.7 94.6
Br(⊥)(kGs) 1.6 1.3 1.2 1.1 1.1 1.5
Br(⊥)/Br 0.12 0.11 0.11 0.10 0.11 0.12
주상 평균적 결정입자 사이즈(μm) 8.0 9.3 6.0 6.7 7.3 10.0
주상 결정 격자 정수a (nm) 0.8785 0.8779 0.8790 0.8789 0.8791 0.8785
주상 결정 격자 정수c (nm) 1.2151 1.2129 1.2174 1.2170 1.2187 1.2144
밀도(g/cm3) 7.70 7.69 7.76 7.76 7.80 7.68
주상 큐리온도(℃) 333 339 324 322 326 322
결정 자기 이방성
자계 Ha(kOe)		 98.7 109.7 91.4 94.2 81.1 102.3
αBr (%/℃) -0.094 -0.090 -0.106 -0.108 -0.103 -0.108
βHcj(%/℃) -0.430 -0.380 -0.380 -0.370 -0.350 -0.440
비가역 감자율(180℃)(%) -2.73 -1.76 -1.54 -1.37 -0.92 -2.95
감모량(mg/cm2) -3.6 -3.1 -3.0 -2.9 -2.8 -3.8
원소중량퍼센트 및
공정 파라미터		 실시예13 실시예14 실시예15 실시예16 실시예17
Nd 22.50 17.10 17.30 15.50 12.00
Pr 3.50 7.00 6.00 4.50 6.00
Dy 1.00 0.00 2.00 0.00 3.50
Tb 2.00 7.00 5.20 10.00 10.00
Al 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
Cu 0.08 0.08 0.12 0.08 0.14
Co 0.90 1.00 1.20 1.00 1.50
Ga 0.12 0.20 0.20 0.20 0.15
B 0.94 0.96 0.94 0.96 0.97
Fe 68.86 66.56 66.94 67.66 65.64
스트립의 두께범위(mm) 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5
박대의 산소함유량(ppm) 67 82 105 125 75
수소처리 후의 분말의
수소 함유량(ppm)		 1125 1260 954 1460 960
미분말의 평균입도(μm) 3.6 3.6 3.8 3.7 3.5
윤활유의 첨가중량(ppm) 500 340 300 300 230
소결온도(℃) 1048 1065 1070 1072 1075
소결시간(h) 4.0 4.2 4.0 5.0 4.5
열처리 온도(1급)(℃) 925 950 920 915 930
열처리시간(1급)(h) 3.0 3.5 4.5 4.0 3.0
열처리 온도(2급)(℃) 480 480 485 470 490
열처리시간(2급)(h) 4.0 4.5 5.0 4.0 3.0
자석의 산소 함유량(ppm) 500 1350 1625 840 1450
자석의 수소 함유량(ppm) 0.1 0.4 2.6 1.2 3.1
Br(kGs) 14.6 12.4 12.0 11.9 10.7
Hcj(kOe) 18.0 43.0 50.3 58.0 65.0
(BH)max(MGOe) 52 37.5 35.1 34.5 28
(BH)max(MGOe)+Hcj(kOe) 70 80.5 85.4 92.5 93
주상 퍼센트Aa(%) 95.2 93.4 93.5 94.6 91
Br(kGs)(⊥) 2.0 1.5 1.5 1.5 1.3
Br(⊥)/Br 0.14 0.12 0.12 0.13 0.12
주상 평균적
결정입자 사이즈(m)		 8.7 6.8 7.2 9.5 8.3
주상 결정 격자 정수a (nm) 0.8782 0.878 0.8782 0.8781 0.8782
주상 결정 격자 정수c (nm) 1.2130 1.2000 1.2131 1.2121 1.2127
밀도(g/cm3) 7.60 7.67 7.69 7.72 7.75
주상 큐리온도(℃) 310 327 324 332 332
결정 자기 이방성 자계Ha(kOe) 100.4 124.1 113.6 133.1 139.8
αBr (%/℃) -0.120 -0.102 -0.106 -0.095 -0.095
βHcj(%/℃) -0.500 -0.357 -0.311 -0.263 -0.219
비가역 감자율(180℃) (%) -4.98 -1.13 0.00 0.00 0.00
감모량 (mg/cm2) -5.0 -2.8 -2.0 -0.5 -0.1
또한, 상기 발명 내용 및 구체적인 실시 형태는 본 발명의 예시의 실시 형태로 제공한 것으로 이는 단순한 예시일 뿐, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경, 균등 변경 또는 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 분명하다. 본 발명의 권리적 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 준하는 것이다.

Claims (59)

  1. 주성분으로 희토류 원소 R; 첨가 원소 T; 철 Fe; 및 보론 B을 함유하고, R 리치 상(Rich phase)을 가지며, Nd2Fe14B 결정 구조의 주상을 가지는 NdFeB계 소결 자석에 있어서,
    상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 70 이상((BH)max(MGOe) + Hcj(kOe) ≥ 70)인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 72 이상((BH)max(MGOe) + Hcj(kOe) ≥ 72)인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 73 이상((BH)max(MGOe) + Hcj(kOe) ≥ 73)인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 75 이상((BH)max(MGOe) + Hcj(kOe) ≥ 75)인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 70 ~ 93인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 70 ~ 90인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 70 ~ 85인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 75 ~ 93인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 75 ~ 90인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 자석의 최대 에너지적(BH)max(단위:MGOe) 및 고유보 자력 Hcj(단위: kOe)의 합계가 75 ~ 85인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 최대 에너지적(BH)max이 26 MGOe 이상이고, 고유보 자력 Hcj가 18 kOe 이상이며, 잔류 자속 밀도 Br이 10.3kGs 이상인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 자석의 배향 방향과 직교하는 방향의 잔류 자속 밀도 Br(⊥)와 배향 방향의 잔류 자속 밀도 Br의 비, Br(⊥)/Br가 0.15 미만인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 20℃~180℃의 온도에서 잔류 자속 밀도 Br의 온도 계수 α Br가 -0.125%/℃ ~ -0.090%/℃인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 20℃~180℃의 온도에서의 고유보 자력 Hcj의 온도 계수 β Hcj가 -0.50%/℃ ~ -0.20%/℃인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 환경 온도 130℃, 상대 습도 95%, 2.6기압으로 240시간 방치한 후의 높이 방향을 배향 방향으로 한 지름 10 mm 높이 10 mm의 원통형 자석의 감소량의 절대값이 5 mg/cm2이하인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 환경 온도 130℃, 상대 습도 95%, 2.6기압으로 240시간 방치한 후의 높이 방향을 배향 방향으로 한 지름 10 mm 높이 10 mm의 원통형 자석의 감소량의 절대값이 3 mg/cm2이하인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  17. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 환경 온도 130℃, 상대 습도 95%, 2.6기압으로 240시간 방치한 후의 높이 방향을 배향 방향으로 한 지름 10 mm 높이 10 mm의 원통형 자석의 감소량의 절대값이 1 mg/cm2이하인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  18. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 산소 함유량이 500 ~ 2500 ppm인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  19. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 산소 함유량이 1000 ~ 1500 ppm인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  20. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 산소 함유량이 10 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  21. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 산소 함유량이 5 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  22. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 밀도가 7.60 ~ 7.80g/cm3인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  23. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 희토류 원소 R:28~32 중량%; 첨가 원소 T:0~4중량%; 보론 B:0.93~1.0 중량%; 잔부의 철 Fe 및 미량의 불순물로 이루어진 NdFeB계 소결 자석으로, 상기 R은 Y, Sc 및 15종의 란탄 계열 원소의 1종 또는 1종 이상이며, T는 Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Al, Zr, Nb, Mo, Sn의 1종 또는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 희토류 원소 R은 Nd, Pr, Dy, Tb, Ho의 1종 또는 1종 이상이며,
    첨가 원소 T는 Al, Cu, Co, Ga, Ti, V, Zr, Nb, Mo 또는 Sn의 1종 또는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 자석의 조성 성분은 Nd+Pr:18~26 중량%와 Dy+Tb:2.0~13.5 중량%를 포함하는 희토류 원소 R; Al:0.1~0.6 중량%, Cu:0~0.2 중량%, Co:0~3 중량% 및 Ga:0~0.2 중량%를 포함하는 첨가 원소 T; B:0.93~1.0 중량% 및 잔부의 Fe와 미량의 불순물로부터 이루어진 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  26. 주성분으로 희토류 원소 R; 첨가 원소 T; 철 Fe; 및 보론 B을 함유하고, R 리치 상(Rich phase)을 가지며, Nd2Fe14B 결정 구조의 주상을 가지는 NdFeB계 소결 자석에 있어서,
    자석의 배향 방향과 직교하는 단면에서 전단 면적에 대한 상기 자석의 주상 면적이 91~97%인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 자석은 자석의 배향 방향과 직교하는 단면에서 전단 면적에 대한 상기 자석의 주상 면적이 94~96%인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자석은 Nd2Fe14B 결정 구조의 결정 격자 상수 a=0.8760~0.8800 nm, c=1.2000~1.2230 nm인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  29. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자석의 주상의 결정 자기 이방성 자계 Ha가 80~140 kOe인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  30. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자석의 주상의 평균 결정 입자 크기가 5.0~10.0μm인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  31. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자석은 자석의 배향 방향과 직교하는 방향의 잔류 자속 밀도 Br(⊥) 및 배향 방향의 잔류 자속 밀도 Br의 비, Br(⊥)/Br가 0.15 미만인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  32. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자석은 20℃~180℃의 온도에서의 잔류 자속 밀도 Br의 온도 계수 α Br가 -0.125%/℃ ~ -0.090%/℃인 것을 특징으로 하는 기재의 NdFeB계 소결 자석.
  33. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자석은 20℃~180℃의 온도에서의 고유보 자력 Hcj의 온도 계수 β Hcj가 -0.50%/℃ ~ -0.20%/℃인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  34. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자석은 환경 온도 130℃, 상대 습도 95%, 2.6기압으로 240시간 방치한 후의 높이 방향을 배향 방향으로 한 지름 10 mm 높이 10 mm의 원통형 자석의 감소량의 절대값이 5 mg/cm2이하인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  35. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자석은 산소 함유량이 500 ~ 2500 ppm인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  36. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자석은 산소 함유량이 10 ppm이하인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  37. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자석은 희토류 원소 R:28~32 중량%; 첨가 원소 T:0~4중량%; 보론 B:0.93~1.0 중량%; 잔부의 철 Fe 및 미량의 불순물로 이루어진 NdFeB계 소결 자석으로, 상기 R은 Y, Sc 및 15종의 란탄 계열 원소의 1종 또는 1종 이상이며, T는 Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Al, Zr, Nb, Mo, Sn의 1종 또는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 희토류 원소 R은 Nd, Pr, Dy, Tb, Ho의 1종 또는 1종 이상이며,
    첨가 원소 T는 Al, Cu, Co, Ga, Ti, V, Zr, Nb, Mo 또는 Sn의 1종 또는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 자석의 조성 성분은 Nd+Pr:18~26 중량%와 Dy+Tb:2.0~13.5 중량%를 포함하는 희토류 원소 R; Al:0.1~0.6 중량%, Cu:0~0.2 중량%, Co:0~3 중량% 및 Ga:0~0.2 중량%를 포함하는 첨가 원소 T; B:0.93~1.0 중량% 및 잔부의 Fe와 미량의 불순물로부터 이루어진 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  40. 주성분으로 희토류 원소 R; 첨가 원소 T; 철 Fe; 및 보론 B을 함유하고, R 리치 상(Rich phase)을 가지며, Nd2Fe14B 결정 구조의 주상을 가지는 NdFeB계 소결 자석에 있어서,
    상기 자석의 큐리 온도가 310~340℃인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 자석은 20℃~180℃의 온도에서의 잔류 자속 밀도 Br의 온도 계수 α Br가 -0.125%/℃ ~ -0.090%/℃인 것을 특징으로 하는 기재의 NdFeB계 소결 자석.
  42. 제40항에 있어서,
    상기 자석은 자석의 배향 방향과 직교하는 방향의 잔류 자속 밀도 Br(⊥) 및 배향 방향의 잔류 자속 밀도 Br의 비, Br(⊥)/Br가 0.15 미만인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  43. 제40항에 있어서,
    상기 자석은 퍼미언스 계수 Pc=-B/H=2의 지름 10 mm 높이 8.8 mm의 원통형 자석을, 200℃ 이하의 임의 온도에서 120분간 유지한 후, 이의 비가역 감자율의 절대값이 5% 이하이면서 상기 자석의 높이 방향이 배향 방향임을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  44. 제40항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 환경 온도 130℃, 상대 습도 95%, 2.6기압으로 240시간 방치한 후의 높이 방향을 배향 방향으로 한 지름 10 mm 높이 10 mm의 원통형 자석의 감소량의 절대값이 5 mg/cm2이하인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  45. 제40항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 산소 함유량이 500 ~ 2500 ppm인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  46. 제40항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 산소 함유량이 10 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  47. 제40항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 희토류 원소 R:28~32 중량%; 첨가 원소 T:0~4중량%; 보론 B:0.93~1.0 중량%; 잔부의 철 Fe 및 미량의 불순물로 이루어진 NdFeB계 소결 자석으로, 상기 R은 Y, Sc 및 15종의 란탄 계열 원소의 1종 또는 1종 이상이며, T는 Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Al, Zr, Nb, Mo, Sn의 1종 또는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 희토류 원소 R은 Nd, Pr, Dy, Tb, Ho의 1종 또는 1종 이상이며,
    첨가 원소 T는 Al, Cu, Co, Ga, Ti, V, Zr, Nb, Mo 또는 Sn의 1종 또는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 자석의 조성 성분은 Nd+Pr:18~26 중량%와 Dy+Tb:2.0~13.5 중량%를 포함하는 희토류 원소 R; Al:0.1~0.6 중량%, Cu:0~0.2 중량%, Co:0~3 중량% 및 Ga:0~0.2 중량%를 포함하는 첨가 원소 T; B:0.93~1.0 중량% 및 잔부의 Fe와 미량의 불순물로부터 이루어진 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석.
  50. 합금의 용해 공정, 분말화 공정, 분말 혼합 공정, 프레스 성형 공정, 소결 공정 및 열 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항, 제26항 또는 제40항의 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 합금의 용해 공정은 급속 응고 박대 기술을 사용하는 공정으로, 합금박대의 두께가 0.1~0.5mm이고 합금 박대의 산소 함유량이 40ppm에서 160ppm인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
  52. 제50항에 있어서,
    상기 분말화 공정은, 급속 응고한 합금 박편을 수소 분쇄 처리하고 비활성 기체 또는 질소를 동작 매체로 하는 제트 분쇄기로 평균 입도 2.0~4.0μm의 미분 말하여 제조하는 공정으로, 수소 분쇄 처리 후의 분말의 수소 함유량이 500ppm 내지 1600ppm으로 얻어지는 미분말은 모두 단결정 입자인 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
  53. 제50항에 있어서,
    상기 분말 혼합 공정은, 가스로 보호되는 용기 내에 상이한 기간에서 제트 분쇄기에 제조된 각 미분말을 혼합하여 균일한 분말을 얻는 공정으로 분말을 혼합할 때 혼합된 미분말 총 중량에 대해서 200~500ppm의 윤활제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 용기의 용량은 50~2000kg이며, 상기 혼합 방식은 용기를 1 시간 내지 5시간 삼차원적 운동시키는 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
  55. 제50항에 있어서,
    상기 프레스 성형 공정은 분말을 혼합하여 얻어진 균일한 분말을 가스로 보호되는 밀폐된 프레스기에 넣어 프레스하여 블랙을 얻은 공정으로, 프레스 성형시에 분말에 인가한 배향 자장이 10kOe~30kOe이고, 프레스에 인하여 얻은 블랙을 가스로 보호되고 있는 용기에 넣어 두는 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
  56. 제50항에 있어서,
    상기 소결 공정은 프레스하여 얻은 블랙을 진공 소결로 안에 넣고, 진공 또는 가스 보호 분위기에서 성형하는 공정으로, 상기 소결의 온도가 1045℃~1085℃인, 4~8시간 배양한 후, 아르곤 가스를 도입하고 소결로 내를 100℃ 이하로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
  57. 제50항에 있어서,
    상기 열 처리 공정은, 상기 소결 공정 후 진공 또는 가스 보호 분위기에서 2회 템퍼 처리 공정에 있어서, 1회의 템퍼 처리에서는 진공 소결 원자로의 온도를 850℃~950℃에 올리고 3~5시간 온도 유지한 후 아르곤 가스를 도입하고 소결 로 내의 온도를 100℃ 이내로 낮추고, 2회의 템퍼 처리에서는 진공 소결 원자로의 온도를 450℃~650℃로 올리고, 3~5시간 온도 유지한 후 아르곤 가스를 도입하고 소결 원자로의 온도를 80℃ 이하로 낮추는 것을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
  58. 제53항, 제55항, 제56항 또는 제57항에 있어서,
    상기 보호용 가스 또는 가스 보호 분위기는 질소 불활성 가스 또는 불활성 가스와 질소의 혼합 가스임을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 불활성 가스는 아르곤 가스임을 특징으로 하는 NdFeB계 소결 자석의 제조 방법.
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