KR20230173414A - 압분자심 코어의 제조 방법 및 그 제조 방법에 따라 제조된 압분자심 코어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 성형성이 우수하고 고밀도 비정질 나노결정 압분자심을 제조하는 방법 및 그 제조 방법에 의하여 제조된 압분자심 코에에 관한 것으로, (a) 비정질 금속합금 분말을 제조하는, 분말 제조 단계, (b) 비정질 금속합금 분말을 절연 바인더로 코팅하는, 코팅 단계, (c) 절연 바인더로 코팅된 비정질 금속합금 분말에 윤활제를 혼합하는, 윤활제 혼합 단계, (d) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 상온에서 1차로 성형하는, 1차 성형 단계, (e) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 고온에서 2차로 성형하는, 2차 성형 단계, 및 (f) 열처리 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 압분자심 코어의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 압분자심 코어에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 성형성이 우수하고 고밀도 비정질(나노결정) 압분자심 코어를 제조하는 방법 및 그 제조 방법에 의하여 제조된 압분자심 코어에 관한 것이다.
압분자심은 결정질 재료에 비해 투자율, 철손 등이 우수하여 전기 및 전자 기기의 각종 디바이스의 자성 재료로서 사용되고 있으며, 산업적 용도로는 트랜스포머, 인덕터, 모터, 제너레이터, 릴레이 등에 적용되고 있다.
압분자심의 제조 방법에 관한 선행기술로 등록특허공보 제10-0344010호(2002. 06. 28. 등록)에는, 비정질 합금 분말에 미량의 폴리머계 바인더를 균일 코팅하고 상온 압축 성형하여, 표면 크랙이 전혀 없으며, 입자간 절연이 양호하여 주파수 의존성이 적으며, 고주파수 대역에 서도 변화없는 투자율을 갖으며, 수㎑에서 수십㎒ 주파수 대역의 전기 및 전자 디바이스의 자성 재료로서 이용 가능한 비정질 합금 코아를 제조하는 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 제10-1499297호(2015. 02. 27. 등록)에는, 분말간의 절연제로서 인산코팅 및 폴리이미드계에 의한 2회 코팅을 실시하고, 고온에서 분말의 윤활이 가능한 MoS2 혹은 흑연분말을 사용하여, 200~550℃에서의 자동 압축성형을 통하여 고주파 특성 및 실효투자율이 100kHz에서 85이상이면서 철손(50kHz, 0.1T)이 300mW/cc이하로 매우 낮은 비정질 및 나노결정 합금 압분자심 코아를 제조하는 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 제10-160483호(2016. 03. 24. 등록)에는, 고압수분사법 및 급랭응고법에 의하여 제조된 분말의 포화속밀도가 1.5T이상이며, 본 분말을 이용하여 온간성형법에 의해 압분자심코아를 제조시에 철손값이 50kHz 및 1000Gauss하 에서 300mW/cc이하를 나타내며, 종래의 상온성형시에 불가했던 실효투자율이 100kHz하에서 150이상의 나노결정 압분자심코아를 제조하는 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 제10-2048566(2019. 11. 19. 등록)에는, 금속 자성 재료 및 수지를 포함하는 압분자심으로서, 상기 압분자심의 표면에 미립자가 존재하고, 상기 압분자심 표면에서의 상기 미립자의 평균 입경이 1.0∼200㎚이며, 상기 압분자심 표면에서의 상기 미립자 입경의 표준 편차(σ)가 30㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 압분자심을 제조하는 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
상기와 같은 압분자심의 제조 방법은 높은 성형 압력을 요구하는 것으로, 성형용 펀치의 수명이 짧아지고, 폭발사고가 발행하는 문제점을 가진다.
또한, 성형 온도를 높여야 하므로, 고온에서 견딜 수 있는 윤활제 및 절연제를 필요로 하고, 절연 코팅제가 연화함에 따라 분말의 충진이 균일하지 않아서, 압분자심 코어의 무게가 일정하지 않게 되어, 연자기 특성이 균일하지 않다는 문제점을 가진다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 비정질 금속분말의 절연성 및 결합성을 높여 주기 위하여 절연 코팅을 한 후, 고온에서도 윤활성을 유지하는 금속산화물계 윤활제를 적용, 혼합하여 성형용 분말을 제조한 다음, 상온에서 최종 부품보다 성형 크기를 작게 하여 최종 2차용 금형에 쉽게 장입이 가능하도록 설계, 제작한 금형에서 1차 성형을 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 1차 성형물을 400℃이상으로 유지한 2차 금형에 삽입한 후, 2차 성형하여, 압분자심 코어의 밀도가 6.0g/cc 이상이며, 진밀도의 85%까지 도달할 수 있으며, 자동 성형 기술에 의해 실효투자율을 높인 압분자심 코어를 제조하고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 성형 밀도가 높고, 표면 크랙이 없으며, 입자간 절연이 양호하여 주파수 의존성이 적으며, 고주파수 대역에서도 변화없는 고투자율을 갖는 비정질 합금 압분자심 코어를 제조하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, [1] (a) 비정질 금속합금 분말을 제조하는, 분말 제조 단계, (b) 비정질 금속합금 분말을 절연제(코팅제)로 분사 코팅하는, 코팅 단계, (c) 절연제(코팅제)로 코팅된 비정질 금속합금 분말에 윤활제를 혼합하는, 윤활제 혼합 단계, (d) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 상온에서 1차로 성형하는, 1차 성형 단계, (e) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 고온에서 2차로 성형하는, 2차 성형 단계, 및 (f) 열처리 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 압분자심 코어의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [2] 상기 [1]에 있어서, 상기 (a) 비정질 금속합금 분말을 제조하는, 분말 제조 단계는, 기계적 합금화법, 급냉 응고법, 수분사법, 가스분사법 중의 어느 하나의 방법으로 제조되며, 상기 (a) 비정질 금속합금 분말을 제조하는, 분말 제조 단계에서 제조된 분말은 Fe계(Fe-Si-B계, Fe-Al-B계, Fe-Nb-B계)인 것을 특징으로 하는, 압분자심 코어의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [3] 상기 [1]에 있어서, 상기 (b) 비정질 금속합금 분말을 절연제(코팅제)로 분사 코팅하는, 코팅 단계는, 분사온도를 200∼550℃에서 유지하며, 코팅제로는 폴리이미드(polyimid)계 또는 페놀(phenol)계의 열경화성 수지 중 적어도 하나를 포함하며, 코팅제의 양은, 총 질량의 0.5∼3.0wt%로 제한하는 것을 특징으로 하는, 압분자심 코어의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [4] 상기 [1]에 있어서, 상기 (c) 절연제(코팅제)로 코팅된 비정질 금속합금 분말에 윤활제를 혼합하는, 윤활제 혼합 단계는, 윤활제로, MoS2 또는 흑연 분말 중 적어도 하나를 포함하며, 윤활제 분말의 평균 입경은 1∼10㎛로 하며, 윤활제의 양은, 총 질량의 0.5∼2.0wt%로 제한하는 것을 특징으로 하는, 압분자심 코어의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [5] 상기 [1]에 있어서, 상기 (d) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 상온에서 1차로 성형하는, 1차 성형 단계는, 성형 압력을 12-25톤/cm2의 범위로 하며, 상기 (e) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 고온에서 2차로 성형하는, 2차 성형 단계는, 성형 온도를 400∼600℃의 범위로 하며, 성형 압력을 12∼25톤/cm2의 범위로 하며, 상기 1차 성형 단계에서의 금형의, 내경은, 2차 성형 단계에서의 금형의 내경보다 2~7% 크게, 외경은 2~7% 작게 형성하는 것을 특징으로 하는, 압분자심 코어의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [6] 상기 [1]에 있어서, 상기 (f) 열처리 단계는, 비정질상으로 존재하는 것이 연자기 특성이 우수한 비정질 금속합금 분말은, 결정화 개시온도보다 20∼100℃ 정도 낮은 온도에서 처리하며,
나노결정화가 가능한 비정질 금속합금 분말은, 결정화 개시온도보다 0∼100℃정도 높은 온도에서 열처리를 하며, 열처리 분위기는, 비활성 가스 또는 환원성 가스 분위기로 하고, 열처리 시간은 30∼60분 정도로 하는 것을 특징으로 하는, 압분자심 코어의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [7] 상기 [1] 내지 [6]의 어느 하나의 압분자심 코어의 제조 방법에 의하여 제조된, 압분자심 코어에 관한 것이다.
본 발명은, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 것이므로, 상온 및 고온에서의 2회 성형에 의하여 압분자심 코어의 크랙 발생을 줄이고, 6.0g/cm3 이상의 성형 밀도를 지니면서 실효투자율이 90 이상인 비정질 및 나노결정 합금 압분자심 코어를 경제적이며, 연속적으로 제조할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 압분자심 코어의 제조 공정도
도 2는 실시예 1의 분말 조건으로 제조한 복합분말의 1차 상온 성형 후, 2차 성형 시, 성형 온도 변화에 따른 압분자심 코어의 성형밀도 변화를 나타내는 그래프
도 3은 실시예 1의 분말 조건으로 제조한 복합분말의 1차 상온 성형 후, 2차 성형 시, 성형 온도 변화에 따른 압분자심 코어의 LCR meter에서 100kHz의 주파수에서의 실효투자율 변화를 나타내는 그래프
도 2는 실시예 1의 분말 조건으로 제조한 복합분말의 1차 상온 성형 후, 2차 성형 시, 성형 온도 변화에 따른 압분자심 코어의 성형밀도 변화를 나타내는 그래프
도 3은 실시예 1의 분말 조건으로 제조한 복합분말의 1차 상온 성형 후, 2차 성형 시, 성형 온도 변화에 따른 압분자심 코어의 LCR meter에서 100kHz의 주파수에서의 실효투자율 변화를 나타내는 그래프
본 발명은, 도 1에 나타나 있는 것과 같이, (a) 비정질 금속합금 분말을 제조하는, 분말 제조 단계, (b) 비정질 금속합금 분말을 절연제(코팅제)로 코팅하는, 코팅 단계, (c) 절연제(코팅제)로 코팅된 비정질 금속합금 분말에 윤활제를 혼합하는, 윤활제 혼합 단계, (d) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 상온에서 1차로 성형하는, 1차 성형 단계, (e) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 고온에서 2차로 성형하는, 2차 성형 단계, 및 (f) 열처리 단계로 이루어지는 것으로, 아래에서는 상기 각각의 단게들에 대해서 구체적으로 설명한다.
[(a) 분말 제조 단계]
본 발명의 (a) 분말 제조 단계는, 비정질 금속합금 분말을 제조하는 단계이다.
상기 비정질 금속합금 분말은, 기계적 합금화법, 급냉 응고법, 수분사법, 가스분사법 등에 의해 제조될 수 있다.
비정질 금속합금 분말로는, Fe-Si-B계, Fe-Al-B계, Fe-Nb-B계 등을 예시할 수 있다. 상기 비정질 금속합금의 결정화 개시 온도는 약 450∼550℃ 전후이다.
다만, 상기 비정질 금속합금 분말 이외에, 취성이 높고 경도가 높아서 성형시에 성형 밀도가 80% 이상이 곤란한 소재인 센더스트(Fe-SiAl합금), Fe-6.5%Si 등에도 적용할 수 있다.
[(b) 코팅 단계]
본 발명의 (b) 코팅 단계는, 비정질 금속합금 분말의 절연성 및 성형시의 결합력을 높이기 위하여, 비정질 금속합금 분말에 절연제(코팅제)를 코팅하는 것이다.
상기 코팅 단계에서의 코팅제는, 절연성 및 성형시의 결합력을 부여하기 위해서 연화점이 비정질 금속합금 분말의 열처리 온도보다 낮아야 하며, 200∼700℃의 온도에서도 적정 결합 강도를 나타내면서, 성형 압력에 따라 압분자심 코어의 형상을 유지하면서 크랙 발생을 억제할 수 있어야 한다.
적정한 절연제(코팅제)로는, 폴리이미드(polyimid)계와 페놀(phenol)계의 열경화성 수지가 바람직하다. 이외에도 인산 및 폴리실라젠(polysilazane) 등도 적용할 수 있다.
코팅제의 양은, 총 질량의 0.5∼3.0wt%로 제한하는 것이 바람직하다.
0.5wt% 미만에서는 접합 강도가 약하여 비정질 금속합금 분말의 벌크화가 곤란하며, 3.0wt%를 초과하게 되면 비정질 금속합금 분말의 입자 간 접합 강도는 강해지지만 성형체 중에 비정질 금속합금 분말의 양이 적게 되어 연자기 특성이 저하되기 때문이다.
상기 총 질량은, 제조되는 압분자성 코어를 구성하는 비정질 금속합금 분말과 코팅제를 더한 질량을 의미하며, 유기 용매의 질량은 포함되지 않는다.
[(c) 윤활제 혼합 단계]
본 발명의 (c) 윤활제 혼합 단계는, 상기 (b) 코팅 단계에서, 절연제(코팅제)로 코팅된 비정질 금속합금 분말에 윤활제를 혼합하는 단계이다.
상기 절연제를 혼합하여 제조한 비정질 금속합금 분말의 고온 윤활성을 부여하기 위해서는, MoS2 또는 흑연 분말이 바람직하며, 윤활제 분말의 평균 입경은 1∼10㎛ 정도가 바람직하다.
이때 윤활제의 양은, 상기 총 질량의 0.5∼2.0wt%로 제한하는 것이 바람직하다. 0.5wt% 미만에서는 분말간의 윤활성이 결여되며 이로 인하여 성형용 펀치에 손상을 끼치게 되고, 2.0%를 초과하게 되면 연자기 특성이 저하되고 경제성이 떨어지게 된다.
[(d) 1차 성형 단계]
본 발명의 (d) 1차 성형 단계는, 상기 (c) 윤활제 혼합 단계에서, 윤활제가 혼합된 절연제(코팅제)로 코팅된 비정질 금속합금 분말을 1차로 성형하는 단계이다.
본 발명의 상기 비정질 금속합금 분말에 대한 성형은, 2차에 걸쳐 성형을 진행한다.
상기 (d) 1차 성형 단계에서의 성형은, 상온에서 이루어지며, 성형 압력은 12-25톤/cm2의 범위에서 이루어진다.
또한, 1차 성형 단계에서의 1차 금형은, 아래에서 설명하는 (e) 2차 성형 단계에서 1차 성형 코어가 2차 금형에 용이하게 삽입될 수 있도록 2차 금형의 크기에 비하여 작게 하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 1차 성형 단계에서의 1차 금형의 외경은, 2차 금형 대비 2∼7% 작은 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 2% 미만이 되면 1차 성형물이 2차 금형에 쉽게 삽입되지 않으며, 7%를 초과하게 되면, 2차 성형시에 표면 크랙이 발생할 수 있고, 성형 밀도가 감소한다.
한편, 1차 금형의 내경은, 외경과 반대로, 2차 금형 대비 2∼7% 큰 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 2% 미만이 되면 1차 성형물이 2차 금형에 쉽게 삽입되지 않으며, 7%를 초과하게 되면, 2차 성형시에 표면 크랙이 발생할 수 있고, 성형 밀도가 감소한다.
[(e) 2차 성형 단계]
본 발명의 (e) 2차 성형 단계는, 상기 (d) 1차 성형 단계에서 성형된 1차 성형 코어를 2차로 성형하는 단계이다.
상기 (e) 2차 성형 단계에서의 성형은, 상기 1차 성형 코어를 2차 금형에 삽입하여 성형하며, 이때 성형 온도는 400∼600℃의 고온 영역에서 이루어지며, 성형 압력은 12∼25톤/cm2의 범위에서 이루어진다.
이때, 상기 성형 온도가 400℃보다 낮으면 6.0g/cm3 이상의 성형 밀도가 나오지 않으며, 600℃를 초과하게 되면, 금형의 수명이 급격히 떨어진다.
한편, 성형 압력이 12톤/cm2 미만이 되면, 6.0g/cm3 이상의 성형 밀도가 나오지 않으며, 25톤/cm2을 초과하게 되면, 금형의 수명이 급격히 떨어지며, 금형 파손이 발생할 수 있다.
[(f) 열처리 단계]
본 발명의 (f) 열처리 단계, 상기 (e) 2차 성형 단계에서 성형된 2차 성형 코어를 열처리하는 단계이다.
상기 2차 성형 코어의 열처리 온도는, 비정질 금속합금 분말의 합금 성분 및 전처리 온도에 따라 다르나, 나노결정화가 이루어지지 않는 비정질상으로 존재하는 것이 연자기 특성이 우수한 비정질 금속합금 분말(예를들어, Fe-Si-B계, Fe-Al-B계, Fe-Nb-B 등)은, 비정질 금속합금 분말의 결정화 개시온도보다 20∼100℃ 정도 낮은 온도에서 처리해야 하며, 100℃를 초과하는 온도로 하게 되면, 성형시 발생한 내부 응력이 충분히 제거되지 않으며, 20℃ 미만의 온도로 하게 되면, 비정질상에서 결정상으로 상 변태(phase transformation)가 일어나기 때문이다.
한편 나노결정화가 가능한 비정질 금속합금 분말(예를들어, Fe-Si-B-Nb-Cu, 등)은, 비정질 금속합금 분말의 결정화 개시온도보다 0∼100℃정도 높은 온도에서 열처리를 하여야만 하며, 0℃보다 낮은 온도로 하면 충분한 나노결정화가 이루어지지 않고, 100℃보다 높은 온도로 하면, 금속간 화합물이 발생할 수 있다.
열처리 분위기는, 비활성 가스 또는 환원성 가스 분위기로 하고, 시간은 30∼120분 정도로 하는 것이 적당하다. 열처리 시간이 너무 짧으면 충분한 응력제거 및 결정화가 이루어지지 않으며, 너무 길면 생산성이 저하되기 때문이다.
아래에서는 본 발명을 더 상세한 실시예에 기초하여 설명한다. 다만 본 발명이 아래에서 설명하는 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
고압의 수분사법에 의해 제조된 Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1 비정질 금속분말(atomic percent, 평균입경 약 15㎛) 1000g에 폴리이미드 20g을 메틸렌클로라이드(methylene chloride) 용액에 녹여 제조된 용액으로 코팅 처리를 한 후, 건조처리를 하여 폴리이미드가 평균입경 약 15㎛의 비정질 금속분말의 표면에 균일하게 코팅되도록 복합 입자 분말을 제조하여, 건조한 다음에 평균입경이 3㎛인 MoS2분말 10g을 균일하게 혼합하였다.
혼합된 복합 입자 분말을 상온 상태에서 2차 금형 대비 2% 크기를 조정한 외경 12.45mm, 내경 7.77mm인 금형 다이스의 내부에 2.50g정도로 자동 장입한 후 18톤/㎠의 압력으로 분당 10타의 속도로 성형하여 1차 성형 코어를 제조하였다.
1차 성형 코어를 외경 12.7mm, 내경 7.65mm이며, 500℃로 유지된 성형 다이스의 내부에 투입한 후, 148톤/㎠의 압력으로 분당 10타의 속도로 장입하여 2차 성형 코어를 제조하였다.
2차 성형 코어는, 질소(N2) 가스 분위기의 520℃에서 30분간 열처리하여, 2차 성형 코어를 나노결정인 압분자심 코어로 제조하였다.
제조된 상태의 압분자심 코어에 대해 측정된 밀도, 크랙 발생 유무 및 여러 주파수 대역의 실효 투자율(effective permeability)의 특성을 표 1 및 도 2, 3에 나타내었다.
여기서, 압분자심 코어의 밀도는 압분자심 코어의 중량을 압분자심 코어의 체적으로 나누어 계산된 값이며, 크랙 발생 유무는 10개의 압분자심 코어 제조시에 1개 이상 크랙 발생시에 크랙 발생으로 판단하였으며, 실효 투자율은 LCR meter를 이용하여 각각의 주파수 대역에서 10mOe의 외부 자장하에서 측정된 값이다.
[실시예 2]
1차 금형의 크기를 2차 금형의 외경 및 내경 대비 7%의 공차를 준 외경 11.81mm, 내경 7.09mm로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
제조된 나노결정 압분자심 코어에 대한 제 특성을 표 1 및 도 2, 3에 나타내었다.
[실시예 3]
2차 성형시의 성형온도를 400 및 600℃로 하여 성형하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
제조된 나노결정 압분자심 코어에 대한 제 특성을 표 1 및 도 2, 3에 나타내었다.
[실시예 4]
고압의 수분사법에 의해 제조된 Fe78Si13B9 비정질 금속 분말(평균입경 약 13㎛)을 사용하고, 열처리 온도를 결정화 개시온도보다 20℃ 낮은 430℃에서 열처리하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
제조된 나노결정 압분자심 코어에 대한 제 특성을 표 1 및 도 2, 3에 나타내었다.
아래에서는, 본 발명의 비교예를 설명한다.
[비교예 1]
1차 금형의 크기를 2차 금형의 외경 및 내경 대비 1.5%의 공차를 준 외경 12.51mm, 내경 7.51mm로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
제조된 나노결정 압분자심 코어에 대한 제 특성을 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
1차 금형의 크기를 2차 금형의 외경 및 내경 대비 8%의 공차를 준 외경 11.68mm, 내경 7.01mm로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
제조된 나노결정 압분자심 코어에 대한 제 특성을 표 1에 나타내었다.
[비교예 3]
2차 성형시에 성형 온도를 300 및 650℃로 하여 성형하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
제조된 나노결정 압분자심 코어에 대한 제 특성을 표 1에 나타내었다.
| 조건 번호 |
비정질합금계 | 1차 금형크기 | 2차 성형 온도 (℃) |
크랙발생 유무 | 2차금형 장입여부 | 성형밀도 (g/cm3) |
실효투자율 (at 100kHz) |
|
| 외경 | 내경 | |||||||
| 실시예1 | 1) | 12.45 | 7.77 | 550 | X | O | 6.30 | 220 |
| 실시예2 | 1) | 11.81 | 7.09 | 550 | X | O | 6.28 | 205 |
| 실시예3 | 1) | 12.45 | 7.77 | 400 | X | O | 6.05 | 95 |
| 600 | X | O | 6.40 | 240 | ||||
| 실시예4 | 2) | 12.45 | 7.77 | 550 | X | O | 6.35 | 125 |
| 비교예1 | 1) | 12.51 | 7.51 | 550 | - | X | - | - |
| 비교예2 | 1) | 11.68 | 7.01 | 550 | O | O | 6.15 | 145 |
| 비교예3 | 1) | 12.45 | 7.77 | 300 | X | O | 5.75 | 75 |
| 650 | X | O | 6.45 | 86 | ||||
1) Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1 2) Fe78Si13B9
여기서, 표 1을 참조하면, 1차 금형의 크기가 2차 금형에 비해 1.5%이하의 공차일 때는 2차 금형에 장입이 어려움을 알 수 있으며, 7% 이상으로 공차가 클 때는 성형밀도가 떨어지며, 2차 성형시에 크랙이 다량 발생함을 알 수 있다.
성형 온도가 400℃이하에서는 성형 밀도가 6.0g/cm3을 넘을 수 없으며, 이에 따라 투자율이 125 이상이 불가함을 알 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 성형 온도가 증가하면 성형 밀도가 서서히 증가하다가 400℃ 이상에서 급격히 증가하며, 더불어 투자율도 급격히 증가하며, 특히 500℃ 이상에서는 종래 연속 생산에서 불가했던 실효투자율이 125 이상이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (7)
- (a) 비정질 금속합금 분말을 제조하는, 분말 제조 단계,
(b) 비정질 금속합금 분말을 절연제(코팅제)로 분사 코팅하는, 코팅 단계,
(c) 절연제(코팅제)로 코팅된 비정질 금속합금 분말에 윤활제를 혼합하는, 윤활제 혼합 단계,
(d) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 상온에서 1차로 성형하는, 1차 성형 단계,
(e) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 고온에서 2차로 성형하는, 2차 성형 단계, 및
(f) 열처리 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
압분자심 코어의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (a) 비정질 금속합금 분말을 제조하는, 분말 제조 단계는, 기계적 합금화법, 급냉 응고법, 수분사법, 가스분사법 중의 어느 하나의 방법으로 제조되며,
상기 (a) 비정질 금속합금 분말을 제조하는, 분말 제조 단계에서 제조된 분말은 Fe계(Fe-Si-B계, Fe-Al-B계, Fe-Nb-B계)인 것을 특징으로 하는,
압분자심 코어의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (b) 비정질 금속합금 분말을 절연제(코팅제)로 분사 코팅하는, 코팅 단계는,
분사온도를 200∼550℃에서 유지하며,
코팅제로는 폴리이미드(polyimid)계 또는 페놀(phenol)계의 열경화성 수지 중 적어도 하나를 포함하며,
코팅제의 양은, 총 질량의 0.5∼3.0wt%로 제한하는 것을 특징으로 하는,
압분자심 코어의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (c) 절연제(코팅제)로 코팅된 비정질 금속합금 분말에 윤활제를 혼합하는, 윤활제 혼합 단계는,
윤활제로, MoS2 또는 흑연 분말 중 적어도 하나를 포함하며,
윤활제 분말의 평균 입경은 1∼10㎛로 하며,
윤활제의 양은, 총 질량의 0.5∼2.0wt%로 제한하는 것을 특징으로 하는,
압분자심 코어의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (d) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 상온에서 1차로 성형하는, 1차 성형 단계는,
성형 압력을 12-25톤/cm2의 범위로 하며,
상기 (e) 코팅된 비정질 금속합금 분말을 고온에서 2차로 성형하는, 2차 성형 단계는,
성형 온도를 400∼600℃의 범위로 하며,
성형 압력을 12∼25톤/cm2의 범위로 하며,
상기 1차 성형 단계에서의 금형의, 내경은 2차 성형 단계에서의 금형의 내경보다 2~7% 크게, 외경은 2~7% 작게 형성하는 것을 특징으로 하는,
압분자심 코어의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (f) 열처리 단계는,
비정질상으로 존재하는 것이 연자기 특성이 우수한 비정질 금속합금 분말은, 결정화 개시온도보다 20∼100℃ 정도 낮은 온도에서 처리하며,
나노결정화가 가능한 비정질 금속합금 분말은, 결정화 개시온도보다 0∼100℃정도 높은 온도에서 열처리를 하며,
열처리 분위기는, 비활성 가스 또는 환원성 가스 분위기로 하고,
열처리 시간은 30∼60분 정도로 하는 것을 특징으로 하는,
압분자심 코어의 제조 방법.
- 제1항 내지 제6항의 어느 한 항의 압분자심 코어의 제조 방법에 의하여 제조된,
압분자심 코어.
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