KR20230009722A - 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법 및 시스템 - Google Patents

자석의 자기적 특성 변화 분석 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 구성 성분에 관한 데이터가 알려진 자석 시편을 준비하는 단계, 자석 시편을 열처리하는 단계 및 열처리가 완료된 상기 자석 시편의 자기적 특성을 분석하는 단계를 포함하고, 자석 시편을 열처리하는 단계는, 자석 시편의 온도의 변화에 따라 상기 자석 시편에 열을 가하는 열원을 제어하는 단계를 포함하되, 열원에 의한 자석 시편의 분위기의 측정 온도에 기반하여 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 상기 자석 시편의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하는 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 자기적 특성 변화의 분석에 기반하여 적은 비용의 공정을 통해 자석의 재활용이 가능하다.

Description

자석의 자기적 특성 변화 분석 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ANALYZING CHANGES IN MAGNETIC PROPERTIES OF MAGNETS}
본 발명은 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 NdFeB 자석의 재활용을 위한 탈자 및 착자에 앞서 열처리에 따른 자석의 자기적 특성 변화를 분석하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
NdFeB계 희토류 영구자석(이하 Nd 자석)은 높은 자속밀도를 갖고 있어 다양한 산업 분야에서 널리 쓰이고 있는 소재이다. Nd 자석은, 반도체나 스마트폰과 같은 첨단산업뿐만 아니라 냉장고, 세탁기 같은 대형 가전제품의 모터로 사용되며 특히 전기자동차 모터의 핵심부품으로 사용된다. 최근에는 전기자동차에 대한 관심과 수요가 높아지면서 주요 부품인 Nd 자석의 수요도 덩달아 늘어나고 있는 추세이다.
Nd 자석에 사용되는 희토류 금속은 현재 전량 중국을 포함한 해외에서 수입하고 있어 자원의존성이 높다. 국내에서는 Nd 저감 기술이나 Nd 자석 스크랩의 재자원화 연구가 이루어지고 있다. 상대적으로 저가인 Ce 또는 La을 Nd 대신 사용하거나, 희토류를 대체한 Fe-N계, Fe-Ni계, Cu를 대량으로 사용하는 등의 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 대부분 가격 경쟁력이나 성능이 떨어지는 문제로 이러한 연구로부터 당장의 상용화는 어려운 전망이다.
Nd 자석의 재자원화의 경우 회수한 Nd 자석 스크랩을 파분쇄하고 강산으로 용해하여 용매추출법으로 정제하는 기술이 연구되고 있다. 그러나 이렇게 재원료화한 후에 성형, 소결 등의 공정을 거쳐 Nd 자석으로 재제조하기까지 많은 시간과 비용이 소모되며 공정 폐수로 인한 환경오염 등의 문제점도 있다.
또한, 회수된 Nd 자석 스크랩을 자성을 완전히 없애는 탈자 공정을 거친 후, 이를 원료로 다시 Nd 자석을 제조하였을 때 탈자 온도에 따라 자기적인 특성이 새 Nd 자석에 비해 떨어진다는 연구 결과가 있다. 통상 영구자석의 회수 시 작업 편이성을 위하여 탈자를 하는 경우가 대부분인데, 특히 Nd 자석의 경우 높은 자속밀도 때문에 자석끼리 부착되거나 현장의 금속 설비 등에 부착되어 이를 분리하기 위한 불필요한 노동력이 소모되는 등의 문제로 반드시 탈자공정을 거쳐야한다.
탈자에는 크게 전기적인 탈자 방법과 열을 이용한 탈자 방법 2가지가 알려져 있는데, 전자는 설비 및 전기 등의 비용이 비싸서 수거업체에서 사용하기 어렵다. 이 때문에 열을 이용한 탈자 방식을 주로 사용되는데, 전기로에서 고온 열처리를 하거나 토치로 직접 가열하는 방식이 사용된다. 보통 Nd 자석의 자성을 잃는 큐리 온도는 312 ℃ 전후로 알려져 있다. 그러나 현장에서는 그보다 높은 고온에서 탈자가 수행된다. Nd 자석은 내부에 존재하는 Nd-rich상 때문에 산화에 취약해서 이를 방지하고자 표면에 도금층이 형성되는데, 고온 탈자시에 이 도금층이 손상되어 표면 변색 또는 Nd의 산화로 인한 자석의 자기적 특성이 열화되기 때문에 현재의 탈자 방식은 높은 에너지 소모와 온도제어를 위한 많은 공정시간이 소요될 뿐만 아니라 자석의 자기적 성능을 떨어뜨려 재활용 측면에서 효율성이 낮다고 판단된다.
최근 복염침전법을 이용한 Nd 회수방법이나 분쇄한 Nd 자석스크랩에 첨가제를 넣어 재활용 Nd 자석을 만드는 등 다양한 Nd 폐자석의 회수 및 자원 재사용을 위한 기술이 연구되고 있어 현장에서 체계적인 탈자 열처리 기술 도입이 절실한 상황이다.
따라서 열처리 시, 시편을 장입하고 전기로를 상온에서부터 서서히 목표 온도까지 가열하는 batch 방식 및 전기로 내부를 목표 온도까지 미리 가열한 후 시편을 장입하여 열처리하는 semi-batch 방식 열처리 조건의 적용이 검토되고 있다.
본 발명은 Nd 자석의 효율적인 열처리와 재사용을 목적으로 재활용 비용을 낮추고, Nd 자석의 품질을 유지하기 위한 탈자 열처리 공정 최적화 연구에 기반한다.
또한, 본 발명은 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 탈자 열처리 시 Nd 자석 시편의 온도 변화를 정확히 확인하여 탈자 열처리 조건을 조사하고, 탈자 열처리 시 등급별 Nd 자석의 자기적인 특성 변화 연구에 기반한다.
또한, 본 발명은 회수자석의 재사용을 위한 탈자 열처리 시 Nd 자석 표면의 열영향을 검토하고, 탈자된 자석을 착자 시 자력의 회복정도 연구에 기반한다.
본 발명과 관련된 기술로서, 대한민국 등록 특허 공보에 개시된, 도로 포장용 탄성재 및 인조잔디용 충진재는, 고무자석의 재활용에 기반하고 있으나, 고무자석을 본래의 용도로 재활용하는 것이 아니고, 고무자석칩을 이용한 도로 포장용 탄성재를 생산하는 점에서, 자력이 약해진 자석을 가공하여 본래의 용도로 사용하기 위해 재생산하려는 본원 발명과, 목적, 효과 및 구성 면에서 서로 구별된다.
KR 등록 특허 제10-0991163호 (2010.11.04 공고)
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 자석 재활용을 위해 자석의 특성 변화를 분석함으로써 재활용 비용을 줄일 수 있는, 열처리에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 최적화된 탈자 공정을 위한 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법은, 구성 성분에 관한 데이터가 알려진 자석 시편을 준비하는 단계; 자석 시편을 열처리하는 단계; 및 열처리가 완료된 상기 자석 시편의 자기적 특성을 분석하는 단계를 포함하고, 자석 시편을 열처리하는 단계는, 자석 시편의 온도의 변화에 따라 상기 자석 시편에 열을 가하는 열원을 제어하는 단계를 포함하되, 열원에 의한 자석 시편의 분위기의 측정 온도에 기반하여 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 상기 자석 시편의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법은, 열전대 센서를 이용하여 상기 자석 시편의 분위기의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법은 열처리를 통해 탈자된 자석 시편의 도금층 표면을 분석하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 열처리하는 단계는, 목표 온도까지 일정한 승온 속도로 가열하는 단계; 목표 온도 도달 이후 열처리하는 단계; 및 냉각하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법은 300도 이상의 탈자 열처리 시, 자석 보호를 위한 도금층의 산화 특성을 확인하기 위해 N2 분위기 열처리 수행하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 시스템은, 준비된 자석 시편의 구성 성분에 관한 데이터를 측정하는 장치; 데이터가 알려진 자석 시편을 열처리하는 열처리로(heat treatment furnace); 및 열처리가 완료된 상기 자석 시편의 자기적 특성을 분석하는 장치를 포함하고, 열처리로는, 자석 시편의 온도의 변화에 따라 상기 자석 시편에 열을 가하는 열원을 제어하는 제어부를 포함하되, 제어부는, 열원에 의한 자석 시편의 분위기의 측정 온도에 기반하여 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 자석 시편의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, 자기적 특성 변화의 분석에 기반하여 적은 비용의 공정을 통해 자석의 재활용이 가능하다.
또한, 시뮬레이션 방법에 기반하는 최적화된 탈자 및 착자 공정을 통해 자석이 재활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션의 열전달에 사용된 열처리로의 부품 및 Nd 자석의 고유의 물성의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 시스템에 포함된 열처리로의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리 패턴의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열해석 모델의 개략적인 조건 및 구성의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열해석 모델의 개략적인 조건 및 구성의 예시도이다.
도 8은 열처리로 내부 온도의 시뮬레이션 결과와 실제 측정된 열처리로 내부 온도의 예시도이다.
도 9는 열처리로 내부 온도의 시뮬레이션 결과와 실제 측정된 열처리로 내부 온도의 예시도이다.
도 10은 열처리로 내부 온도의 시뮬레이션 결과와 실제 측정된 열처리로 내부 온도의 예시도이다.
도 11은 열처리로 내부 온도의 시뮬레이션 결과와 실제 측정된 열처리로 내부 온도의 예시도이다.
도 12는 열처리 시간에 따른 열처리로 분위기 온도와 시편의 온도 변화의 예시도이다.
도 13은 열처리 시간에 따른 열처리로 분위기 온도와 시편의 온도 변화의 예시도이다.
도 14는 열처리 시간에 따른 열처리로 분위기 온도와 시편의 온도 변화의 예시도이다.
도 15는 열처리 시간에 따른 열처리로 분위기 온도와 시편의 온도 변화의 예시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지연된 열처리의 예시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Nd 자석의 감자 및 감자율의 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Nd 자석의 감자 및 감자율의 그래프이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착자 전압, 콘덴서 용량 및 착자 에너지의 예시도이다.
도 20은 착자 에너지 변화에 따른 Nd 자석들의 자속값 및 착자율의 예시도이다.
도 21은 착자 에너지 변화에 따른 Nd 자석들의 자속값 및 착자율의 예시도이다.
도 22는 착자 에너지 변화에 따른 Nd 자석들의 자속값 및 착자율의 예시도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탈자 열처리된 Nd 자석의 표면 변색의 예시도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시편 표면의 EDS를 이용한 조성 분석 결과의 예시도이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 시스템(100)은 측정 장치(110), 열처리로(120), 분석 장치(130) 및 시뮬레이터(140)를 포함하도록 구성될 수 있다.
측정 장치(110)는 자석의 구성 성분 및 표면을 분석하는 기능을 갖는다. 측정 장치(110)를 이용하여 재활용 용도의 자석의 구성 성분에 관한 정보가 실측을 통해 수집될 수 있다. 측정 장치(110)로서 전자현미경 등이 이용될 수 있다.
열처리로(120)는 열원에서 발생된 열을 자석에 가하여 자석을 열처리하는 기능을 갖는다. 실험에 사용되는 자석 시편의 온도 측정을 위해 온도 센서가 열처리로(120) 내부에 설치될 수 있다. 본 발명에서는 batch 방식의 열처리 장치가 이용될 수 있다.
열처리로(120)는 제어부(121)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제어부(121)는 시뮬레이터(140)를 통해 수집된 자석 시편의 온도 정보에 기반하여 열원을 제어하도록 구성될 수 있다.
분석 장치(130)는 자석의 자기적 특성을 측정 및 분석하는 기능을 갖는다. 분석 장치(130)는 열처리 전후의 자석의 자속밀도를 측정하도록 구성될 수 있다.
시뮬레이터(140)는, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 자석, 예를 들어 실험에 사용되는 자석 시편의 온도를 측정하는 기능을 갖는다.
그 밖에 열처리 후에 감자 또는 탈자된 자석의 자력 회복을 위해 착자 장치(200)가 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 시스템(100) 및 착자 장치(200)는, 열처리에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 결과에 기반하여 자석을 재생산하는, 자석 재생산 시스템을 구성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 자석의 자기적 특성 변화 분석 방법(S100)은, 자석의 특성 변화 분석 단계(S110)를 포함하되, 자석의 재생산 단계(S120)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 자석의 특성 변화 분석을 통해 수집된 데이터에 기반하여 자석이 재생산될 수 있다(S120).
자석의 특성 변화 분석 단계(S110)는, 구성 성분에 관한 데이터가 알려진 자석 시편을 준비하는 단계(S111), 자석 시편을 열처리하는 단계(S112) 및 열처리가 완료된 상기 자석 시편의 자기적 특성을 분석하는 단계(S115)를 포함하도록 구성될 수 있다.
자석 시편을 열처리하는 단계(S112)는, 자석 시편의 온도의 변화에 따라 상기 자석 시편에 열을 가하는 열원을 제어하는 단계(S113)를 포함하도록 구성될 수 있다.
자석의 자기적 특성 변환 분석 방법(S100)은 열원에 의한 자석 시편의 분위기의 측정 온도에 기반하여 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 상기 자석 시편의 온도를 측정하는 단계(S114)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
이하 자석의 특성 변화 분석 시스템(100)에 의해 수행될 수 있는 자석의 특성 변화 분석 방법(S100)에 상세히 설명하도록 한다.
<시료 성분 분석 및 시료 표면 분석>
Nd 자석은 사용하는 온도에 따라 등급이 나뉘며 고온에서 사용하는 등급일수록 보자력 값을 높이기 위해 통상 Dy, Tb의 함량이 높은 것으로 알려져 있다[1,6]. 본 실험에서 사용된 Nd 자석 시편인 N45H, N35UH, N33AH는 서로 다른 등급의 상업적 용도로 통상에 사용되는 자석이다. H, UH, AH는 자석의 내열등급을 의미하며 Nd 자석에서 45, 35, 33의 숫자는 MGOe 단위로 자석이 갖는 최대에너지적(BHmax)의 크기를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션의 열전달에 사용된 열처리로의 부품 및 Nd 자석의 고유의 물성의 예시도이다.
도 3을 참조하면, 실험에 사용된 Nd 자석들의 최대사용온도(max operating temperature)와 이들의 성분의 구성이 묘사되어 있다. 구성성분은 분석 장치(130)인 고분해능 주사전자현미경(high resolution field emission scanning electron microscope: HRFESEM) 모델 SU8010에 부착된 에너지 분광분석기(energy dispersive x-ray spectroscope: EDS)를 사용하여 분석될 수 있다. 또한, 탈자열처리 온도에 따른 각 Nd 자석표면의 산화 정도를 확인하기 위해 광학현미경 및 전자현미경의 EDS 분석을 통해 Nd 자석의 도금층 변색 및 산화여부가 확인될 수 있다.
<열처리 실험>
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석의 자기적 특성 변화 분석 시스템에 포함된 열처리로의 예시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 열처리로(120)로서 석영관로가 사용될 수 있다. 열처리로 내부의 정확한 온도를 확인하기 위해서 열원을 제어하기 위한 온도 센서 이외에 시편이 위치하는 지점 근처에 추가로 2개의 열전대센서를 설치될 수 있다.
열처리 방법은 열처리로 내부에서 시편을 장입하고 상온에서 열처리 목표 온도까지 일정한 승온 속도로 가열하여 목표 온도에 도달하면 일정시간 열처리 후 냉각하는 공정인 batch식 열처리 방법으로 진행될 수 있다. 승온 속도는 8℃/min. 이고, 유지시간은 열처리로 내부 온도가 목표 온도에 도달한 순간부터 측정될 수 있다.
추가로 300℃ 이상의 탈자 열처리 시 Nd 자석 보호를 위한 도금층의 산화특성을 확인하기 위해서 추가적으로 N2 분위기 열처리가 수행될 수 있다. N2 분위기 열처리 시 투입되는 N2 gas 속도는 2L/min. 이었다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리 패턴의 예시도이다.
도 5를 참조하면, 열처리 패턴이 묘사되어 있다. 열처리 시, 열처리 목표 온도와 열처리로 내부의 실제 온도 편차는 ±2 ℃로 이내로 제어될 수 있다. 열처리 유지시간이 끝나면, 석영관로의 전류 공급이 중단되고, 자석 시편은 비열원부로 이동하여 열처리로 내부 냉각부에서 공랭될 수 있다.
<batch 식 열처리 시스템의 시뮬레이션>
Nd계 강자성체의 탈자 열처리 시 통상적으로 적용할 수 있는 batch 식 열처리 시스템에 대한 전산모사, 즉 컴퓨터 시뮬레이션이 검토될 수 있다. 이 시스템은 열처리로 내부에 시험편을 우선 장입하고 상온에서 일정속도로 가열하여 목표 온도에 도달한 후 일정시간을 유지하고 열처리로 내부에서 전원을 끄고 상온까지 냉각하는 방식으로 설정될 수 있다.
열처리 과정에서 열처리로 내부의 분위기 온도는 전기로 양단에 설치되 있는 2개의 열전대센서를 이용하여 측정될 수 있다. 이때 열원에서 발생하는 열이 실제 자석 시편에서 온도의 변화를 직접 확인하는 것은 기술상 쉽지 않다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 열처리로 내부 분위기 온도 변화에 따른 자석 시편의 온도 변화 거동을 예측함으로서 탈자열처리 조건이 검토될 수 있다.
본 발명에서 적용하는 자석의 형상 및 열처리로 구조에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 위해서 적용한 소프트웨어로 Solidwork premium 2020 SP 3.0이 사용되었다. 이때 주요 열해석 방정식은 아래 3가지 수학식으로 구성될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1은 열 유체의 연속방정식을 나타낸다.
Figure pat00002
수학식 2는 열의 운동방정식을 나타낸다.
Figure pat00003
수학식 3은 열전달방정식을 나타낸다.
ρ: 밀도, cv: 비열, t: 시간, T: 온도, V: 속도, k: 열전도율, τij: 점성응력, q: 열원
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열해석 모델의 개략적인 조건 및 구성의 예시도이다.
도 6을 참조하면, 사용된 열해석 모델의 개략적인 조건 및 구성이 묘사되어 있다. 초기 온도는 20℃에서 시작하여 8℃/min. 의 일정속도로 상승하고, 목표 온도 100~400℃까지 100℃간격으로 도달한 후, 일정시간동안 온도 변화를 관찰하여 실제 측정된 자료를 기반으로 전산모사에 반영하여 수행하였다. 열원은 석영관과 맞닿아 있는 내화벽의 내벽 부분으로 한정했다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열해석 모델의 개략적인 조건 및 구성의 예시도이다.
도 7을 참조하면, 컴퓨터 시뮬레이션 모델의 열전달에 사용된 열처리로의 각 구조의 부분별 부품, Nd계 자석의 재료들이 갖는 고유의 물성이 묘사되어 있다. 로 내의 분위기 유체는 공기로 설정하였다.
<자기적 특성 분석>
Nd 자석의 열처리 전후의 자속밀도와 착자 전후의 자속밀도를 측정하였다. 자속밀도 측정을 위해 ㈜Kanetec 社의 Tesla meter TM-601 제품을 사용하였다. 자석의 착자방향 면에서 등간격으로 3point의 자속을 측정하고 그 평균값을 측정값으로 하였다.
Nd 자석의 착자는 ㈜SCMI 社의 MCB-3530M 착자전원장치를 사용하였다. 착자기의 조건은 입력전압 AC 220V, 최대 충전전압 DC 3500V, 콘덴서 용량 3000uF, 최대 방전전류 40kA로써 전기에너지 용량은 18,375J이다.
<결과 및 고찰>
<batch식 열처리 조건 및 시뮬레이션>
열처리로 내부에 시편을 장입한 후 열처리 목표 온도까지 일정한 승온 속도로 가열하는 batch식 열처리 공정에서 열처리로 내부의 온도는 온도센서로 쉽게 측정이 가능하나, 시편의 실제 온도 변화를 측정하는 것은 어렵다. 따라서 열처리 조건에 따른 시편의 온도를 정확하게 예측하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 진행하였다.
본 발명의 열처리 실험과 컴퓨터 시뮬레이션은 batch식 열처리 방식에 대해 진행하였다. 석영관로에 Nd 자석을 장입한 후, 상온에서부터 100~ 400℃까지 100℃ 간격으로 8℃/min. 의 속도로 승온시켰다.
이 때, 1분 간격으로 열처리로 내부의 시편 상부에 위치하는 열전대센서를 통해 석영관로 내부 온도를 측정하였으며, 이 때의 Nd 자석 시편의 온도를 예측하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션의 자료로 활용하였다.
도 8 내지 도 11은 열처리로 내부 온도의 시뮬레이션 결과와 실제 측정된 열처리로 내부 온도의 예시도이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 열처리 시 시간의 변화에 따른 열처리로 내부 온도의 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 실제 측정한 열처리로 내부 온도가 비교하여 묘사되어 있다. 열전대센서로 측정된 열처리로 내부의 실제온도와 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 계산된 열처리로 내부 온도의 변화 거동은 최고온도 부근에 접근해서 약간의 온도편차가 ±2% 이내로 발생한 것을 제외하면 모든 구간에서 실제 측정온도와 동일한 거동을 나타내었다. 또한, 열처리 온도가 증가할수록 실제온도와 컴퓨터 시뮬레이션 온도의 차이는 작아져 300℃ 이상에서는 거의 일치하는 경향을 보였다.
<시편의 온도 변화 거동>
Batch식 열처리 조건에 따라 열처리로 내부의 시편의 실제적인 온도를 온도 센서로 직접 측정하는 것은 어렵다. 하지만, 앞서 열처리로 내부의 측정온도와 컴퓨터 시뮬레이션 자료 결과가 실제와 유사함을 확인하였다. 따라서 이들 자료를 토대로 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 열처리로 내부에서 Nd 자석 시편의 시간 변화에 따른 온도 변화의 거동을 계산하였다.
도 12 내지 도 15는 열처리 시간에 따른 열처리로 분위기 온도와 시편의 온도 변화의 예시도이다.
도 12 내지 도 15를 참조하는, N33AH 자석의 탈자 열처리 시 시간변화에 따른 열처리로 내부 온도와 시편의 온도 변화의 컴퓨터 시뮬레이션 결과가 묘사되어 있다.
도 12를 참조하면, 100~400℃까지 열처리 시간에 따른 로 분위기 온도와 시편의 온도 변화를 나타냈다. 연구결과에서 알 수 있듯이 열처리로 내부 분위기의 온도상승거동과 실제 Nd 자석의 온도상승거동은 상온에서 최종 열처리온도까지 상승하는데 상당한 시간의 이력현상이 발생함을 확인 할 수 있었다. 이 결과는 batch식 열처리 시 예견된 열처리로 내부의 분위기 온도의 상승과 내부 피열처리 시편들의 온도거동의 차이를 통해서 열처리 시 정확한 열처리 시간을 설정할 수 있는 결과를 확인할 수 있었다.
여기서 실측한 관상로 내부의 분위기 온도가 상온에서 목표 온도에 도달하는데 소요된 시간(t1)과 이때 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 계산된 시편의 온도가 상온에서 목표 온도에 도달하는데 소요된 시간(t2)을 기준으로 실제 Nd시편이 열처리온도에 도달하는데 열처리로 내부 분위기 온도에서 발생된 지연된 열처리 시간(△t= t2-t1)로 정의했다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지연된 열처리의 예시도이다.
도 16을 참조하면, 열처리로 내부 분위기 온도, 컴퓨터 시뮬레이션한 시편의 온도가 목표 온도에 도달하는 시간 그리고 이들 사이에 발생한 지연된 열처리 시간의 결과가 묘사되어 있다.
승온 속도가 일정하기 때문에로 분위기 온도가 목표 온도에 도달하는 시간 t1이 목표 온도에 비례하여 증가하는 경향을 보인다. 이는 시편이 목표 온도에 도달하는 시간 t2 또한 마찬가지이다. 또한, 로 분위기 온도와 시편의 온도가 목표 온도에 도달하는데 걸리는 시간의 차이(△t)가 목표 온도가 증가할수록 감소하는 경향을 뚜렷하게 나타내고 있다. 100℃ 열처리 시, △t = 27분이고, 150℃의 △t = 26분, 200℃에서 △t = 20분, 250℃에서 △t = 19분, 300℃에서 △t = 16분, 400℃에서 △t = 12분이었다.
특히, 100~200℃에서의 시간 △t값의 감소폭이 가장 크게 나타났다. 이는 이전 발표된 Semi-batch 식 열처리 연구에서 시편이 목표 온도에 도달하는 시간 연구결과와 달리 시편의 열처리 온도 도달 시 지연시간이 발생함을 확인할 수 있었다. 따라서, batch식 열처리 시 Nd 자석의 정확한 열처리 온도를 제어하기 위해서 지연시간을 고려해야 함을 알 수 있었다.
<batch식 열처리 조건에서 Nd 자석의 감자>
앞서 검토한 batch식 열처리 조건에서 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 고려하여 열처리 시 석영관로 내부 Nd 자석의 온도가 목표 온도에 도달한 후 열처리 유지시간을 30분으로 설정하였다. 자석은 열처리 시간에 대한 감자보다 열처리 온도에 의한 감자 영향이 지배적이므로 열처리 시간 변화에 따른 영향은 고려하지 않았다.
Nd 자석의 열처리 온도에 따른 자기적 특성 변화를 분석하였다. Nd 자석 시편을 100~400℃까지 50℃간격으로 상온에서부터 8℃/min. 속도로 가열하여 목표 온도에 도달한 후 열처리 지연시간을 고려하여 열처리하였다.
도 17 및 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Nd 자석의 감자 및 감자율의 그래프이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 온도 상승에 따른 Nd 자석의 감자 및 감자 율이 묘사되어 있다.
N45H는 열처리 온도 100℃부터 감자가 시작되었다. 150℃에서는 50%이상 감자되었고, 300℃에서 완전히 탈자되었다. N35UH는 150℃까지 자속의 변화가 없고, 200℃에서 50%이상 감자되고, 300℃에서 완전히 탈자되었다. 또한 N33AH는 200℃까지 자속 변화가 없었고, 250℃에서 40%, 300℃에서 97% 로 급격히 감자되었으며, 350℃에서 완전히 탈자 됨을 알 수 있었다.
자속밀도가 0이 되는 탈자온도는 모두 300℃ 근처였고, H, UH, AH로 등급이 높을수록 내열성이 좋아 자속밀도가 감소하기 시작하는 온도가 높았다. 이는 Table 1에서 알 수 있듯이 등급이 높은 Nd 자석은 Dy나 Tb 같은 중희토류 함량이 높으며, Dy, Tb가 자석의 보자력을 높이는 효과가 있어 높은 온도에서도 자속 밀도가 감소하지 않아 Nd 자석의 조성 분석결과와 감자 실험결과가 일치함을 알 수 있다[1,6]. 따라서, 중희토류가 10% 이상 함유된 N33AH를 제외한 Nd 자석은 300℃에서 충분히 탈자되는 것으로 판단된다.
<감자된 Nd 자석의 착자>
고가의 희토류 Nd계 자석의 효율적인 재사용을 위해서 Nd 자석을 열처리하여 온도에 따라 자속이 감소하여 300℃에서는 완전히 탈자되는 것을 확인하였다. 탈자된 Nd 자석을 재사용하기 위해서는 착자시 탈자하기 전과 비교하여 자기적 특성의 열화 없이 자속을 100% 회복해야한다. 따라서, 온도별로 감자 및 탈자된 Nd 자석을 착자하여 초기 자속 대비 착자율을 측정하였다. 착자기는 전원장치에서 교류 전원을 받아 설정된 출력전압에 맞게 전압을 조정한 후 직류로 바꾸어 대용량 콘덴서에 전기에너지를 충전한다. 이후 1ms 이내의 짧은 시간에 착자할 자석이 놓인 착자요크로 방전시켜 이 방전된 전기에너지가 자석에 가해져 착자가 이루어진다. 콘덴서에 충전되는 전기에너지는 아래 수학식 4와 같다.
Figure pat00004
C: 콘덴서 용량, V: 전압
본 발명에서 착자 시 3000uF 용량의 콘덴서가 사용되고, 충전 전압(이하 착자 전압)은 2000~3000V 범위에서 선택될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착자 전압, 콘덴서 용량 및 착자 에너지의 예시도이다.
도 19를 참조하면, 착자 시에 전압변화에 따른 요크에서 방출되는 전기에너지(이하 자화에너지) 값이 묘사되어 있다.
도 20 내지 22는 착자 에너지 변화에 따른 Nd 자석들의 자속값 및 착자율의 예시도이다.
도 20 내지 도 22를 참조하면, 착자 시 자화에너지 변화에 따른 각 Nd계 자석들의 열처리 온도에 따른 감소된 자속값 (감자값)과 착자율이 묘사되어 있다.
도 20을 참조하면, N45H의 경우 100℃에서 250℃까지 열처리 시 완전히 탈자가 되지 않아 감자 후 남아있는 자속(이하 잔여자속)이 존재하는 경우 2000~2500V 착자 전압을 가했을 때 자화에너지값 9375 J의 에너지를 인가했을 때까지 최초 자속 값의 75% 수준의 착자율을 나타냈다. 반면 300℃이상의 온도에서 완전히 탈자가 된 자석의 경우 6000J의 자화에너지 값 이상에서 모두 100%의 착자율을 나타내었다. 이는 탈자 열처리 시 잔여자속이 존재하는 경우 착자를 방해하는 요소로 작용하기 때문인 것으로 판단된다.
한편 3000V의 착자 전압을 인가하여 자화에너지 값 13500 J로 착자한 경우 잔여자속 유무에 상관없이 모두 100%의 착자율을 나타내었다.
도 21을 참조하면, N35UH의 100~150℃ 열처리 시편은 감자가 일어나지 않아 착자하지 않았다. 200~250℃ 열처리 시편은 잔여자속이 존재하여 100% 착자되지 않았지만, 착자 전압이 증가할수록 착자율이 증가하여 3000V 착자 전압을 가했을 때 100%에 가까운 착자율을 보였다. 완전히 탈자된 경우에는 2000V에서 95%, 2500~3000V에서 100% 착자율을 보였다.
도 22를 참조하면, N33AH의 100~200℃ 열처리 시편은 감자가 일어나지 않아 착자하지 않았다. 잔여자속이 남은 250~300℃ 열처리 시편은 착자 전압이 증가하면 착자율이 소폭 증가하였으나, 착자 전압을 높여도 90% 미만의 착자율을 보였다. 완전히 탈자된 350~400℃ 열처리 시편은 모든 착자 전압에서 100%에 가까운 착자율을 보였다.
이상의 다양한 등급의 Nd계 자석에서 완전히 탈자된 경우는 모든 등급의 자석이 인가전압 2000V 이상 자화에너지 값 9375J 수준에서 완전히 착자되었다. 하지만 잔여자속이 남은 경우 등급이 높을수록 필요한 착자 전압 3000V 즉 자화에너지 값 13500J까지 증가시켰음에도 불구하고 N35UH 및 N33AH 등급에서 100%의 착자율을 확보할 수 없었다. 통상 자석의 착자를 위해서는 그 자석 고유의 보자력 값에 3~5배에 달하는 자화에너지 값을 인가해야 한다고 보고되고 있다.
본 발명에서 사용된 N45H의 보자력 값은 1,353 kA/m이고 고온 사용을 위해 Dy, Tb 같은 중희토류가 첨가된 N35UH는 1,990 kA/m, N33AH 2,706 kA/m이다. 낮은 등급과 높은 등급 자석 간의 보자력 값이 최대 2배 이상 높아 잔여자속이 남아있는 경우 착자에 필요한 자화에너지 값도 높은 것으로 판단된다. 본 발명에서 N45H등급의 경우 잔여자속값에 관계없이 착자 전압 3000V에서 착자시 100%의 자속값을 회복하였으나, N35UH 및 N33AH 등급의 경우 보자력 값이 높기 때문에 13500J의 높은 자화에너지를 인가했음에도 불구하고 잔여자속이 남아있는 경우 N35UH는 95%, N33AH는 90% 수준으로 회복되었다. Dy, Tb 함량이 높은 등급의 Nd 자석의 경우 더 많은 착자 전압과 에너지가 필요함을 나타내었다. 따라서, Nd 자석을 탈자하여 잔여자속을 완전히 제거한 후 착자하는 것이 에너지 소모면에서 효율적임을 알 수 있었다.
<탈자된 Nd 자석의 도금층 표면 분석>
회수된 고가의 희토류 Nd계 자석의 재사용을 위해서 완전탈자온도인 300℃ 이상에서 400℃까지 탈자 열처리된 Nd 자석의 표면건전성 확보가 필수적이다. Nd 자석은 Nd가 산소와 반응하기 쉬운 성질을 가지고 있기에 자기적 특성 열화와 부식을 방지하기 위해 표면에 Ni-Cu-Ni의 3개 층으로 구성된 도금층이 형성되어 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탈자 열처리된 Nd 자석의 표면 변색의 예시도이다.
도 23을 참조하면, 300℃ 및 400℃에서 공기 분위기와 N2 분위기에서 탈자 열처리한 Nd 자석의 표면 변색을 관찰한 결과가 묘사되어 있다. 공기 분위기에서 300℃ 열처리한 경우 표면 변색은 발생하지 않았으나 400℃ 열처리한 경우에는 산화로 인한 표면의 변색이 뚜렷하게 나타났다. 반면, N2 분위기에서 300℃ 및 400℃ 열처리한 Nd 자석의 표면 변색은 전혀 발생하지 않고 건전함을 보였다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시편 표면의 EDS를 이용한 조성 분석 결과의 예시도이다.
도 24를 참조하면, 시편의 표면을 EDS를 이용하여 조성 분석한 결과를 보면, N2 분위기에서 열처리한 경우에 산소 함량이 0.5% 미만으로 나타났다. 반면, 공기 분위기에서 열처리한 경우에 산소 함량이 300℃에서 1%, 400℃에서는 4% 이상 함유하는 것으로 나타났다. 공기 분위기에서 400℃ 열처리한 시편의 표면에서만 Cu가 11% 검출되었다. 이는 Ni-Cu-Ni로 이루어진 도금층이 열처리 시 Cu가 표면의 Ni층으로 확산되어 나옴과 동시에 공기 중의 산소가 표면의 Ni과 Cu와 함께 산화물을 형성한 것으로 도금층이 손상되었다고 판단된다. 따라서, 공기 중 도금층의 변색 및 손상없이 탈자할 수 있는 최대 열처리온도는 300℃산까지 유지되었으며, 이 이상의 온도에서는 N2 분위기로 열처리하는 것이 합리적이라 판단된다.
본 발명에서는 Nd 자석의 탈자를 위한 batch 식 열처리 조건을 확보하기 위해서 열처리로 내부 온도를 100~400℃까지 50℃ 간격으로 각각 상온에서 목표 열처리 온도 도달시까지 시간변화에 따른 열처리로내부 분위기 온도와 자석 시편의 온도 변화의 상관관계가 열유동 해석 모델을 통하여 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 검토되었다.
Batch식 열처리 시, 열처리로내부 분위기 온도까지 도달하는 온도와 자석 시험편이 목표 온도에 도달하는데 지연시간이 발생하는 것을 확인하였다. 이때 열처리 목표 온도가 100~400℃까지 높아질수록 지연시간은 최대 27분에서 최소 12분으로 짧아짐을 알 수 있었다. 따라서 실제 열처리 시 제어되는 열처리로내부의 분위기 온도 도달 시간보다 샘플이 실제온도에 도달되는데 지연된 시간을 고려해서 열처리 조건이 고려되어야 함을 알 수 있었다.
H, UH, AH 등급의 Nd 자석을 100~400℃까지 지연시간을 고려하여 탈자 열처리한 결과 열처리 온도가 증가함에 따라 자속의 감소비는 증가하는 경향을 보였다.
잔여자속이 존재하는 탈자 자석과 완전히 탈자된 Nd 자석을 착자한 결과 잔여자속이 존재할 경우에 H, UH, AH 순서로 Nd 자석의 보자력 값이 클수록 자화에너지가 더 증가함을 보였다.
고가의 희토류자석의 재사용을 위한 열처리 시 자석표면 보호를 위한 도금층의 건전성을 고찰한 결과 300℃까지 Nd 자석 표면 도금층은 산화정도가 0.5% 미만이므로 충분히 재사용이 가능한 것으로 판단된다. 반면, 400℃에서는 거시적인 표면 산화가 발생하고, 도금층 내부의 Cu가 표면으로 확산되어 도금층의 손상이 발생되었다. 이를 방지하기 위해 300℃ 이상에서 N2 분위기 탈자 열처리 시 건전한 도금층을 유지할 수 있었다.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 자기적 특성 변화의 분석에 기반하여 적은 비용의 공정을 통해 자석의 재활용이 가능하다.
또한, 시뮬레이션 방법에 기반하는 최적화된 탈자 및 착자 공정을 통해 자석이 재활용될 수 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
100: 자석의 자기적 특성 변화 분석 시스템
110: 측정 장치
120: 열처리로
121: 제어부
130: 분석 장치
140: 시뮬레이터
200: 착자 장치

Claims (6)

  1. 구성 성분에 관한 데이터가 알려진 자석 시편을 준비하는 단계;
    상기 자석 시편을 열처리하는 단계; 및
    열처리가 완료된 상기 자석 시편의 자기적 특성을 분석하는 단계를 포함하고,
    상기 자석 시편을 열처리하는 단계는,
    상기 자석 시편의 온도의 변화에 따라 상기 자석 시편에 열을 가하는 열원을 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 열원에 의한 자석 시편의 분위기의 측정 온도에 기반하여 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 상기 자석 시편의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
    자석의 자기적 특성 변화 분석 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    열전대 센서를 이용하여 상기 자석 시편의 분위기의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
    자석의 자기적 특성 변화 분석 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열처리를 통해 탈자된 자석 시편의 도금층 표면을 분석하는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
    자석의 자기적 특성 변화 분석 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 열처리하는 단계는,
    목표 온도까지 일정한 승온 속도로 가열하는 단계;
    목표 온도 도달 이후 열처리하는 단계; 및
    냉각하는 단계를 포함하도록 구성되는,
    자석의 자기적 특성 변화 분석 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    300℃ 이상의 탈자 열처리 시, 자석 보호를 위한 도금층의 산화 특성을 확인하기 위해 N2 분위기 열처리 수행하는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
    자석의 자기적 특성 변화 분석 방법.
  6. 준비된 자석 시편의 구성 성분에 관한 데이터를 측정하는 장치;
    상기 데이터가 알려진 자석 시편을 열처리하는 열처리로(heat treatment furnace); 및
    열처리가 완료된 상기 자석 시편의 자기적 특성을 분석하는 장치를 포함하고,
    상기 열처리로는,
    상기 자석 시편의 온도의 변화에 따라 상기 자석 시편에 열을 가하는 열원을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 열원에 의한 자석 시편의 분위기의 측정 온도에 기반하여 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 상기 자석 시편의 온도를 측정하도록 구성되는,
    자석의 자기적 특성 변화 분석 시스템.
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