WO2017191866A1 - 희토류 소결 자석의 제조방법 - Google Patents

희토류 소결 자석의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2017191866A1
WO2017191866A1 PCT/KR2016/006161 KR2016006161W WO2017191866A1 WO 2017191866 A1 WO2017191866 A1 WO 2017191866A1 KR 2016006161 W KR2016006161 W KR 2016006161W WO 2017191866 A1 WO2017191866 A1 WO 2017191866A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rare earth
heavy rare
magnet
heavy
powder
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/006161
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김동환
박영철
공군승
Original Assignee
성림첨단산업(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성림첨단산업(주) filed Critical 성림첨단산업(주)
Priority to JP2019509445A priority Critical patent/JP2019519941A/ja
Priority to US16/098,750 priority patent/US20190139686A1/en
Publication of WO2017191866A1 publication Critical patent/WO2017191866A1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0577—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/06—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/08—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0266—Moulding; Pressing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0293—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets diffusion of rare earth elements, e.g. Tb, Dy or Ho, into permanent magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
    • B22F2202/05—Use of magnetic field
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • B22F2301/355—Rare Earth - Fe intermetallic alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a rare earth sintered magnet.
  • the eco-friendly cars described above are expected to be fueled by rising energy prices due to increased energy consumption, the resolution of health problems caused by environmental pollution, and the gradual tightening of policies that regulate carbon emissions as a long-term solution to global warming in the world. Production is expected to increase gradually.
  • the residual magnetic flux density of a permanent magnet is determined by the conditions such as the saturation magnetic flux density of the columnar phase of the material, the degree of anisotropy of grains, and the density of the magnet.As the residual magnetic flux density increases, the magnet becomes more sensitive to the outside. The ability to generate them has the advantage of improving the efficiency and power of the device in a variety of applications.
  • the coercive force which shows the different performance of the permanent magnet, plays a role in maintaining the unique performance of the permanent magnet in response to the environment in which the magnet is demagnetized, such as heat, opposite magnetic field, and mechanical impact. Not only can be used for high-temperature applications, high-power equipment, etc., because the magnet can be manufactured thinly, the weight is reduced and the economic value is increased.
  • Heavy rare earth grain diffusion method is applied to magnetic surface by manufacturing heavy sintered earth compound in various methods such as powder coating, vapor deposition, plating on magnet surface after heating sintered magnet and heating it to temperature above 700 °C in argon or vacuum atmosphere.
  • Rare earth gradually diffuses inwards along the magnet grain boundaries to allow penetration.
  • heavy rare earth is infiltrated into the magnet along the grain boundary by diffusion reaction, heavy rare earth is concentrated around the grain boundary. Due to the inherent characteristics of rare earth sintered magnets, magnetic defects that reduce the coercive force are distributed in the grain boundary. If heavy rare earth is concentrated, heavy coarse earth removes magnetic defects, and the coercive force is improved.
  • heavy rare earth should be sufficiently applied (more than twice the amount needed for diffusion) for stable intergranular diffusion during heavy rare earth application. As it diffuses and penetrates inside, it must proceed along a narrow grain boundary of several nm, and thus there is a problem in that a uniform composition distribution of heavy rare earth cannot be maintained from the magnet surface to the inner center. More specifically, only a portion of the heavy rare earth that has rapidly penetrated through the initial surface of the diffusion magnet penetrates through the narrow grain boundary, and as the penetration progresses, the diffusion rate is gradually slowed down. When measured, it shows a high heavy rare earth concentration on the surface of the magnet and forms a non-uniform distribution of heavy rare earth composition with little heavy rare earth inside.
  • the present invention is to solve the above problems
  • An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a rare earth magnet that can improve the coercive force and thermal stability of the magnet while reducing the amount of heavy rare earth.
  • heavy rare earth compounds containing heavy rare earth hydrides are mixed with rare earth magnet powder to perform sintering and heat treatment at the same time, so that rare earth magnets are uniformly distributed on the surface of the magnet and the grain boundaries of the inside to produce a rare earth magnet with stable magnetic performance. It is an object to provide a method.
  • the present invention is a step of preparing a rare earth magnet powder containing R, Fe, B as a component (wherein R is one or two or more selected from rare earth elements including Y and Sc, M is 1 Species, or two or more kinds), a heavy rare earth compound including heavy rare earth hydride with the rare earth magnet powder, a magnetic field shaping of the mixed powder, and a sintering and heavy rare earth diffusion simultaneously. It provides a method of manufacturing a rare earth magnet.
  • the average particle diameter of the magneto-earth powder provides a method for producing a rare earth magnet in the range of 1 to 10 ⁇ m.
  • the content of the rare earth compound relative to the total content of the rare earth magnet powder and heavy rare earth compound provides a rare earth magnet manufacturing method in the range of 1 to 4% by weight.
  • heavy rare earth in the heavy rare earth compound provides a method for producing a rare earth magnet selected from one or more of Dy and Tb.
  • the heavy rare earth compound provides a method of producing a rare earth magnet further comprises a heavy rare earth fluoride.
  • heavy rare earth hydride relative to the total weight of the heavy rare earth compound provides a method for producing a rare earth magnet in the range of 50 to 100% by weight.
  • the sintering and heavy rare earth diffusion temperature provides a method of manufacturing a rare earth magnet in the range of 900 ⁇ 1100 °C.
  • the temperature increase rate at 700 °C or more provides a method for producing a rare earth magnet in the range of 0.5 ⁇ 15 °C / min.
  • the rare earth magnet powder provides a method for producing a rare earth magnet further comprises M (metal).
  • a rare earth magnet further comprising the step of post-heat treatment in the range 400 ⁇ 600 °C.
  • a heavy rare earth compound including heavy rare earth hydride is mixed with a rare earth magnet powder to form a magnetic field, followed by sintering and heat treatment at the same time. It is uniformly distributed in the grain boundary of, so that the magnetic performance is stable and the coercive force and thermal stability of the magnet can be improved while using a small amount of heavy rare earth.
  • any part of the specification “includes” other parts, unless otherwise stated, other parts are not excluded, and may further include other parts.
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said “upper” in another part, this includes not only when the other part is “just above” but also when another part is located in the middle.
  • parts such as layers, films, regions, plates, etc. are “just above” another part, it means that no other part is located in the middle.
  • Method for producing a rare earth magnet comprises the steps of preparing a rare earth magnet powder containing R, Fe, B as a component, a heavy rare earth compound containing heavy rare earth hydride mixed with the rare earth magnet powder And magnetic field shaping the mixed powder, and simultaneously performing sintering and heavy rare earth diffusion. And optionally post-heating after sintering and diffusion.
  • R may be selected from one or two or more selected from rare earth elements including Y and Sc, and optionally, metal M is selected as a component. Or two or more kinds may be selected. Specific examples of M include Al, Ga, Cu, Ti, W, Pt, Au, Cr, Ni, Co, Ta, Ag and the like.
  • the rare earth magnet powder is not limited, but Nb-Fe-B-based sintered magnet powder may be used.
  • the rare earth magnet powder composition is not limited, but R is 27 to 36% by weight, M is 0 to 5% by weight, B is 0 to 2% by weight, and the balance may be Fe.
  • the alloy of the composition is dissolved in a vacuum induction heating method can be produced in the alloy ingot using a strip casting method.
  • hydrogen treatment and dehydrogenation were performed at room temperature to 600 ° C, and then, using a milling method such as a jet mill, atrita mill, ball mill, vibration mill, etc. It can be made into a uniform and fine powder.
  • the process of producing powder of 1 ⁇ 10 ⁇ m from the alloy ingot is preferably carried out in nitrogen or inert gas atmosphere in order to prevent the contamination of oxygen and magnetic properties.
  • the heavy rare earth compound essentially contains heavy rare earth hydride.
  • Heavy rare earth may be selected from one or more of Dy and Tb, and may further include Ho.
  • the fluoride of the heavy rare earth may be further included.
  • Heavy rare earth hydride relative to the total weight of the heavy rare earth compound was excellent in properties as shown in the examples to be described later in the range of 50 to 100% by weight.
  • the heavy rare earth compound powder is mixed with the rare earth magnet powder, but the proportion of the heavy rare earth compound relative to the total content of the rare earth magnet powder and the heavy rare earth compound may be in the range of 1 to 4% by weight.
  • the method of mixing after measuring the mixing ratio, it can be uniformly kneaded for 0.5 to 5 hours using a three-dimensional powder kneader.
  • a three-dimensional powder kneader In order to uniformly mix the rare earth powder and the heavy rare earth compound powder, it is preferable to adjust the particle size of the heavy rare earth compound powder in the range of 10 nm to 50 ⁇ m.
  • This mixing process is preferably carried out in a nitrogen or inert gas atmosphere in order to prevent the contamination of oxygen and deterioration of magnetic properties.
  • Magnetic field molding is performed using the mixed powder.
  • a kneaded powder is filled into a mold, a direct current magnetic field is applied by an electromagnet positioned at the left and right sides of the mold to orient the kneaded powder, and compression molding is carried out by upper and lower punches to prepare a molded article. can do.
  • the magnetic field forming process is preferably carried out in a nitrogen or inert gas atmosphere to prevent oxygen from contaminating the magnetic properties.
  • the sintering and diffusion of heavy rare earth are simultaneously performed.
  • the heat treatment temperature and the rate of temperature increase are very important in the sintering and heavy rare earth diffusion steps. As shown in the experimental example to be described later, it is preferable to carry out the hydration and heavy rare earth diffusion at a temperature in the range of 900 ⁇ 1100 °C, it is good to control the temperature increase rate at 700 °C or more within 0.5 ⁇ 15 °C / min range.
  • the molded article obtained by magnetic field molding is charged into a sintering furnace, sufficiently maintained in a vacuum atmosphere and at 400 ° C. or lower to completely remove residual impurities, and the temperature is raised to 900 to 1100 ° C. for 1-4 hours to sinter.
  • the atmosphere is preferably carried out in an inert atmosphere such as vacuum and argon, and at a temperature of 700 ° C. or higher, the temperature increase rate is adjusted to 0.1 to 10 ° C./min., Preferably 0.5 to 15 ° C./min. It is good to control so that heavy rare earth can be uniformly diffused at the interface of crystal grains.
  • the sintered body having completed the sintering and diffusion is preferably stabilized by performing post-heat treatment in a range of 400 to 900 ° C. for 1-4 hours, and then processed into a predetermined size to produce a rare earth magnet.
  • Rare earth magnets manufactured in this way have a stable magnetic performance due to the uniform distribution of heavy rare earths on the surface of the magnet and its internal grains, and can improve the coercive force and thermal stability of the magnets while using a small amount of heavy rare earths.
  • rare earth hydrides problems due to the influx of impurities can be minimized.
  • the uniformity of 3.5 ⁇ m particle size by the grinding method using jet mill technology Prepared to a fine powder.
  • the process for producing a fine powder from the alloy ingot was carried out in a nitrogen or inert gas atmosphere in order to prevent the contamination of oxygen and magnetic properties.
  • magnets positioned at the left and right sides of the mold to orient the kneaded powder
  • compression molding was carried out by upper and lower punches to prepare a molded body.
  • the kneading and magnetic field shaping process of the rare earth powder and heavy rare earth compound powder was carried out in nitrogen or inert gas atmosphere to prevent oxygen contamination and deterioration of magnetic properties.
  • the molded article obtained by the magnetic field molding is charged into a sintering furnace and sufficiently maintained in a vacuum atmosphere and below 400 ° C. to completely remove residual impurities, and the temperature is raised to 1020 ° C. for 2 hours, thereby completing heavy rare earth diffusion. It was.
  • the atmosphere was carried out in a vacuum and argon atmosphere, and at a temperature of 700 ° C. or higher, the temperature increase rate was 1 ° C./min. It was controlled so that heavy rare earth could be uniformly diffused at the interface of grains.
  • Sample 1-1 is a sample prepared without adding heavy rare earth powder in the powder kneading process, and samples 1-2 to 11-13 show 0.5 to 5 wt% of Dy-H or Tb-H compared to the rare earth magnet powder during powder kneading. It is the sample manufactured by kneading in the range.
  • Sample Heavy Rare Earth Compounds Heavy Rare Earth Compound a (wt%) Sintering / Diffusion Temperature (°C) Sintering / Diffusion Heating Rate (°C / min.) Residual magnetic flux density (kG) Coercive force (kOe) 1-1 ⁇ ⁇ 1020 One 13.50 14.5 1-4 Dy-h 2 1020 One 13.16 20.3 2-1 Dy-f 2 1020 One 13.14 19.5 2-2 Dy-O 2 1020 One 13.20 16.1 1-10 Tb-H 2 1020 One 13.18 23.1 2-3 Tb-F 2 1020 One 13.17 22.0 2-4 Tb-O 2 1020 One 13.21 17.5
  • heavy rare earth hydride has an excellent coercivity synergistic effect than heavy rare earth fluoride or heavy rare earth oxide.
  • the heavy rare earth hydride relative to the total weight of the heavy rare earth compound was better included in the range of 50 to 100% by weight.
  • Example 1 Except that the temperature increase rate at a temperature of 700 °C or more as shown in Table 5 in Example 1 was carried out in the same manner.
  • the temperature increase rate shows excellent characteristics within the range of 0.1 ⁇ 15 °C / min, considering the mass production rate is preferably within the range of 0.5 ⁇ 15 °C / min range.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 R, Fe, B를 조성 성분으로 포함하는 희토류 자석 분말을 준비하는 단계(여기서, R은 Y 및 Sc을 포함하는 희토류 원소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이며, M은 금속 중 1종 또는 2종 이상이다); 중희토 수소화물을 포함하는 중희토 화합물을 상기 희토류 자석 분말과 혼합하는 단계; 혼합된 분말을 자장성형하는 단계; 및소결 및 중희토 확산을 동시에 수행하는 단계;를 포함하는 희토류 자석의 제조방법을 제공한다.

Description

희토류 소결 자석의 제조방법
본 발명은 희토류 소결 자석의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지저감 및 환경친화형 녹색성장사업이 새로운 이슈로 급부상 하면서 자동차산업에서는 화석원료를 사용하는 내연기관을 모터와 병행하여 사용하는 하이브리드차 혹은 환경친화형 에너지원인 수소 등을 대체에너지로 활용하여 전기를 발생키고 발생된 전기를 이용하여 모터를 구동하는 연료전지차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이들 환경친화형 자동차들은 공통적으로 전기에너지를 이용하여 구동되는 특징을 갖기 때문에 영구자석형 모터 및 발전기가 필연적으로 채용되고 있고, 자성소재 측면에서는 에너지 효율을 더욱 향상시키기 위하여 보다 우수한 자기 특성을 나타내는 희토류 소결자석에 대한 기술적 수요가 증가하는 추세이다. 또한, 구동모터 이외에 환경친화형 자동차의 연비개선을 위한 다른 측면으로는 조향장치, 전장장치 등에 사용되는 자동차 부품의 경량화 및 소형화를 실현하여야 하는데, 예를 들어 모터의 경우 경량화 및 소형화 실현을 위해서는 모터의 다기능화 설계변경과 더불어 영구자석 소재는 기존에 사용되던 페라이트를 보다 우수한 자기적 성능을 나타내는 희토류소결자석으로 대체하는 것이 필수적이다.
상기에서 설명한 환경친화형 자동차들은 에너지사용량 증가에 의한 유가 상승, 환경오염으로 인한 건강문제 해결 및 세계 각국에서 지구 온난화에 대한 장기적인 대책으로 탄소발생을 규제하는 정책이 점차 강화되는 추세 등의 이유로 인하여 향후 생산량이 점차 증가하리라 예상된다.
반면에, 이들 환경친화형 자동차에 채용되는 영구자석은 200℃의 고온 환경에서도 자석의 성능을 상실하지 않고 원래의 기능을 안정적으로 유지해야 하므로 25∼30kOe 이상의 높은 보자력이 요구되고 있다.
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 출력을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. 반면에 영구자석의 다른 성능을 나타내는 보자력은 열, 반대방향 자장, 기계적 충격 등 자석을 탈자 시키려는 환경에 대응하여 영구자석의 고유성능을 유지하게 하는 역할을 하기 때문에 보자력이 우수할수록 내환경성이 양호하여 고온응용기기, 고출력기기 등에 사용 가능할 뿐만 아니라, 자석을 얇게 제조하여 사용할 수 있기 때문에 무게가 감소하여 경제적인 가치가 높아지게 된다.
이와 같이 높은 보자력을 갖는 희토류소결자석을 제조하기 위해 자석의 합금을 제작하는 과정에서 Nd 혹은 Pr 같은 경희토의 5∼10 wt%를 Dy 혹은 Tb와 같은 중희토로 치환한 조성으로 설계된다. 하지만, 이때 사용되는 Dy 혹은 Tb와 같은 중희토는 Nd 혹은 Pr과 같은 경희토와 비교할 때 가격이 4∼10배 고가이고 세계적으로 매장량도 풍부하지 못하다는 자원적 제한요소가 있기 때문에, 희토류자석의 활용분야를 확대하고 원활한 수급문제를 해결하기 위해서는 중희토의 함유량을 최소화하면서 보자력을 향상시키기 위한 새로운 자석제조방법이 필요로 한다.
이와 같은 관점에서 2000년대부터 세계 각국의 연구기관 및 희토자석 생산기업에서는 중희토 사용량을 최소화 하면서 보자력을 향상시키고자 하는 개발을 진행해오고 있고, 이제까지 개발된 대표적인 방법으로는 희토소결자석을 제조한 후 희토자석 표면에 중희토를 확산시켜 중희토의 사용량을 최소화 하는 중희토 입계확산 방법이 제시되고 있다.
중희토 입계확산 방법은 소결자석을 제조한 후 자석 표면에 중희토 화합물을 분말도포, 증착, 도금 등 여러 가지 방법으로 도포하고 아르곤 혹은 진공분위기에서 700℃ 이상 온도로 가열함으로서 자석표면에 도포되었던 중희토가 점차 자석결정립계를 따라 내부로 확산되어 침투되도록 하는 방법이다. 중희토가 확산반응에 의해 결정립계를 따라 자석내부로 침투를 완료하면 결정립계 주변에는 중희토가 집중적으로 분포하는데, 희토소결자석의 고유특성상 보자력을 감소시키는 자기적 결함이 대부분 결정립계에 분포하기 때문에 결정립계를 중희토가 집중적으로 분포하게 된다면 중희토가 자기적 결함을 제거해 줌으로서 보자력이 향상되는 효과가 나타나게 된다.
한편, 이와같은 중희토입게확산 방법은 중희토 도포과정에서 안정적인 입계확산을 위해 중희토를 충분히 도포(확산에 필요한 양의 두배 이상) 해야 하고, 입계확산과정에서 자석 표면에 도포되었던 중희토가 자석 내부로 확산되어 침투될 때 수nm의 좁은 결정립계면을 따라 진행되어야 하므로 자석 표면에서 내부 중앙까지 중희토의 균일한 조성분포를 유지할 수 없다는 문제점이 있다. 보다 상세하게 설명하자면 확산 초기 자석표면을 통해 빠르게 침투된 중희토의 일부만이 좁은 결정립계를 따라 내부로 침투되고 내부로 침투가 진행될수록 확산속도가 점차 늦어지기 때문에 입계확산이 완료된 자석의 중희토 분포를 측정해 보면 자석 표면측에 높은 중희토농도를 나타내고 내부에는 중희토가 거의 존재하지 않는 중희토 조성의 불균일 분포를 형성하게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명은 중희토 사용량을 절감하면서 자석의 보자력과 열안정성을 향상시킬 수 있는 희토류 자석의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 중희토 수소화물을 포함하는 중희토 화합물을 희토류자석 분말과 혼합하여 소결 및 열처리를 동시에 수행하여 중희토가 자석 표면 및 내부의 결정립계면에 균일하게 분포하여 자기적 성능이 안정적인 희토류 자석의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
본 발명은 R, Fe, B를 조성 성분으로 포함하는 희토류 자석 분말을 준비하는 단계(여기서, R은 Y 및 Sc을 포함하는 희토류 원소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이며, M은 금속 중 1종 또는 2종 이상이다), 중희토 수소화물을 포함하는 중희토 화합물을 상기 희토류 자석 분말과 혼합하는 단계, 혼합된 분말을 자장성형하는 단계, 및 소결 및 중희토 확산을 동시에 수행하는 단계를 포함하는 희토류 자석의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 히토류 자석 분말의 평균입경은 1 내지 10㎛ 범위내인 희토류 자석의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 혼합하는 단계에서, 상기 희토류 자석 분말과 중희토 화합물 총함량 대비 중희토 화합물의 함량은 1 내지 4 중량% 범위내인 희토류 자석 제조방법을 제공한다.
또한, 중희토 화합물에서 중희토는 Dy 및 Tb 중에서 하나 이상 선택되는 희토류 자석의 제조방법을 제공한다.
또한, 중희토 화합물에는 중희토 불화물이 더 포함되는 희토류 자석의 제조방법을 제공한다.
또한, 중희토 화합물 총중량 대비 중희토 수소화물은 50 내지 100 중량% 범위내인 희토류 자석의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 소결 및 중희토 확산 온도는 900 ~ 1100 ℃ 범위내인 희토류 자석의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 소결 및 중희토 확산시 700℃ 이상에서의 승온 속도는 0.5 ~ 15 ℃/min 범위내인 희토류 자석의 제조방법을 제공한다.
또한, 희토류 자석 분말에는 M(금속)이 더 포함되는 희토류 자석의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 소결 및 중희토 확산 완료후 400 ~ 600℃ 범위내에서 후열처리하는 단계를 더 포함하는 희토류 자석의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 희토류 자석의 제조방법은 중희토 수소화물을 포함하는 중희토 화합물을 희토류자석 분말과 혼합하여 자장성형을 한 뒤 소결 및 열처리를 동시에 수행하여 중희토가 자석 표면 및 내부의 결정립계면에 균일하게 분포하여 자기적 성능이 안정적이며, 소량의 중희토를 사용하면서도 자석의 보자력과 열안정성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
본 발명의 일실시예에 따른 희토류 자석의 제조방법은 R, Fe, B를 조성 성분으로 포함하는 희토류 자석 분말을 준비하는 단계, 중희토 수소화물을 포함하는 중희토 화합물을 상기 희토류 자석 분말과 혼합하는 단계, 혼합된 분말을 자장성형하는 단계, 및 소결 및 중희토 확산을 동시에 수행하는 단계를 포함한다. 선택적으로 소결 및 확산 후 후열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하 각 단계를 상세하게 설명한다.
(1) 희토류 자석 분말을 준비하는 단계
R, Fe, B를 조성 성분으로 포함하는 희토류 자석 분말에서, R은 Y 및 Sc을 포함하는 희토류 원소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있으며, 조성 성분으로 선택적으로 금속 M이 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다. M의 구체적 예로는 Al, Ga, Cu, Ti, W, Pt, Au, Cr, Ni, Co, Ta, Ag 등을 들 수 있다. 상기 희토류 자석 분말은 제한되지 않으나 Nb-Fe-B계 소결 자석 분말을 사용할 수 있다.
상기 희토류 자석 분말 조성으로는 제한되지 않으나 R은 27~36 중량%, M은 0 내지 5 중량%, B는 0 내지 2 중량% 범위내이며, 잔부 Fe로 될 수 있다.
일실시예로서, 상기 조성의 합금을 진공유도 가열방식으로 용해하여 스트립케스팅 방법을 이용하여 합금인곳트로 제조할 수 있다. 이들 합금인곳트의 분쇄능을 향상시키기 위하여 상온~600℃ 범위에서 수소처리 및 탈수소처리를 실시한 후, 젯밀, 아트리타밀, 볼밀, 진동밀 등의 분쇄방식을 이용하여 1~10㎛ 입도범위의 균일하고 미세한 분말로 제조할 수 있다. 합금인곳트로부터 1~10㎛의 분말로 제조하는 공정은 산소가 오염되어 자기특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 질소 혹은 불활성가스 분위기에서 수행하는 것이 좋다.
(2) 중희토 화합물을 희토류 자석 분말과 혼합하는 단계
상기 중희토 화합물은 중희토 수소화물을 필수로 포함한다. 중희토로는 Dy 및 Tb 중에서 하나 이상 선택될 수 있으며, 추가적으로 Ho가 포함될 수 있다. 또한, 상기 중희토의 불화물이 더 포함될 수 있다. 중희토 화합물 총중량 대비 중희토 수소화물은 50 내지 100 중량% 범위내가 후술하는 실시예에서 보듯이 특성이 우수하였다.
이러한 중희토 화합물 분말을 희토류 자석 분말과 혼합하되, 그 비율로서는 후술하는 실시예에서 보듯이, 희토류 자석 분말과 중희토 화합물 총함량 대비 중희토 화합물의 함량은 1 내지 4 중량% 범위내가 좋다.
혼합하는 방법의 일례로서, 혼합비율을 계량한 후, 3차원 분말혼련기를 이용하여 0.5~5시간 동안 균일하게 혼련할 수 있다. 희토류 분말과 중희토 화합물 분말의 균일한 혼련을 위해 중희토 화합물 분말의 입도를 10nm~50㎛ 범위에서 조절하여 제조하는 것이 좋다. 이러한 혼합 공정은 산소가 오염되어 자기특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 질소 혹은 불활성가스 분위기에서 수행하는 것이 좋다.
(3) 자장성형하는 단계
상기 혼합된 분말을 이용하여 자장성형을 실시한다. 그 일례로서, 혼련된 분말을 금형에 충진하고, 금형의 좌/우에 위치하는 전자석에 의해 직류자장을 인가하여 혼련된 분말을 배향시키고, 동시에 상/하펀치에 의해 압축성형을 실시하여 성형체를 제조할 수 있다. 자장성형 공정은 산소가 오염되어 자기특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 질소 혹은 불활성가스 분위기에서 수행하는 것이 좋다.
(4) 소결 및 중희토 확산 단계
자장 성형이 완료되면 성형체의 소결 및 중희토 확산을 동시에 수행한다. 소결 및 중희토 확산 단계에서는 열처리 온도 및 승온 속도가 매우 중요하다. 후술하는 실험예에서 보듯이, 900 ~ 1100 ℃ 범위내의 온도에서 수결 및 중희토 확산을 수행하는 것이 좋으며, 700℃ 이상에서의 승온 속도는 0.5 ~ 15 ℃/min 범위내로 조절하는 것이 좋다.
일례로서, 자장성형에 의해 얻어진 성형체를 소결로에 장입하고 진공분위기 및 400℃ 이하에서 충분히 유지하여 잔존하는 불순 유기물을 완전히 제거하고, 다시 900~1100 ℃ 범위까지 승온시켜 1-4시간 유지함으로서 소결치밀화와 동시에 중희토 확산을 완료할 수 있다. 소결 및 중희토 확산 단계에서 분위기는 진공 및 아르곤 등의 불활성 분위기로 수행하는 것이 좋으며, 700℃ 이상의 온도에서는 승온속도를 0.1 ~ 10℃/min., 바람직하게는 0.5 ~ 15 ℃/min 으로 조절함으로서 중희토가 결정립의 계면에서 균일하게 확산될 수 있도록 제어하는 것이 좋다.
선택적으로, 소결 및 확산이 완료된 소결체를 400~900℃ 범위에서 1-4시간 후열처리를 실시하여 안정화시키는 것이 좋으며, 그 후 소정의 크기로 가공하여 희토류 자석을 제조할 수 있다.
이러한 방법으로 제조된 희토류 자석은 중희토가 자석 표면 및 내부의 결정립계면에 균일하게 분포하여 자기적 성능이 안정적이며, 소량의 중희토를 사용하면서도 자석의 보자력과 열안정성을 향상시킬 수 있으며, 중희토 수소화물을 사용함으로써 불순물 유입에 따른 문제점이 최소화될 수 있다.
이하 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다.
실시예 1
중희토를 함유하지 않는 32wt%R-66wt%Fe-1wt%M-1wt%B(여기서, R=희토류원소, M=3d 금속)조성의 합금을 진공유도 가열방식으로 용해하여 스트립케스팅 방법을 이용하여 합금인곳트로 제조하였다.
제조된 합금인곳트의 분쇄능을 향상시키기 위하여 수소분위기 및 상온에서 수소를 흡수시키고 이어서 진공 및 600℃ 에서 수소를 제거하는 처리를 실시한 후, 젯밀기술을 이용한 분쇄방식에 의해 3.5㎛ 입도의 균일하고 미세한 분말로 제조하였다. 이때, 합금인곳트부터 미세분말로 제조하는 공정은 산소가 오염되어 자기특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 질소 혹은 불활성가스 분위기에서 수행하였다.
분쇄된 희토류분말 : Dy-H 혹은 Tb-H 중희토화합물 분말의 비율이 95~99.5 : 5~0.5 wt% 범위가 되도록 계량한 후, 3차원 분말혼련기를 이용하여 2 시간 동안 균일하게 혼련하였다. 이때, 사용한 혼련에 사용한 중희토화합물 분말크기= 1㎛를 사용하였다.
혼련된 분말을 이용하여 다음과 같이 자장성형을 실시하였다. 혼련된 분말을 금형에 충진하고, 금형의 좌/우에 위치하는 전자석에 의해 직류자장을 인가하여 혼련된 분말을 배향시키고, 동시에 상/하펀치에 의해 압축성형을 실시하여 성형체를 제조하였다.
희토류분말과 중희토화합물 분말의 혼련과 자장성형 공정은 산소가 오염되어 자기특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 질소 혹은 불활성가스 분위기에서 수행하였다.
자장성형에 의해 얻어진 성형체를 소결로에 장입하고 진공분위기 및 400℃ 이하에서 충분히 유지하여 잔존하는 불순 유기물을 완전히 제거하고, 다시 1020℃ 까지 승온시켜 2시간 유지함으로서 소결치밀화와 동시에 중희토확산을 완료하였다. 소결 및 중희토확산단계에서 분위기는 진공 및 알곤분위기로 수행하였고, 700℃ 이상의 온도에서는 승온속도를 1℃/min. 으로 조절함으로서 중희토가 결정립의 계면에서 균일하게 확산될 수 있도록 제어하였다. 소결이 완료된 소결체는 500℃ 범위에서 2시간 열처리를 실시한 후 크기 12.5*12.5*4mm 크기로 가공하여 자기특성을 측정하였다.
상기와 같이 본 발명에 의해 실시된 샘플 및 비교샘플의 성분분석은 ICP를 이용한 습식분석법을 이용하였고, 자기특성은 B-H loop tracer를 이용하여 최대자장 30 kOe까지 인가하면서 각각의 loop를 측정하여 얻어졌으며, 그 분석결과는 표 1과 같다. 샘플 1-1는 분말혼련과정에서 중희토류 분말을 첨가하지 않고 제조한 샘플이고, 샘플 1-2 ~ 11-13은 분말혼련과정에서 Dy-H 혹은 Tb-H를 희토자석 분말대비 0.5~5wt% 범위로 혼련하여 제조한 샘플이다.
샘플 중희토화합물종류 중희토 화합물a(wt%) 소결/확산온도(℃) 소결/확산 승온속도(℃/min.) 중희토 성분(wt%) 잔류자속밀도(kG) 보자력(kOe)
1-1 × × 1020 1 0.00 13.50 14.5
1-2 Dy-H 0.5 1020 1 0.48 13.42 15.9
1-3 Dy-H 1 1020 1 0.96 13.33 17.4
1-4 Dy-H 2 1020 1 1.92 13.16 20.3
1-5 Dy-H 3 1020 1 2.88 12.99 23.1
1-6 Dy-H 4 1020 1 3.84 12.82 26.0
1-7 Dy-H 5 1020 1 4.80 12.11 27.5
1-8 Tb-H 0.5 1020 1 0.48 13.42 16.6
1-9 Tb-H 1 1020 1 0.95 13.34 18.8
1-10 Tb-H 2 1020 1 1.90 13.18 23.1
1-11 Tb-H 3 1020 1 2.85 13.02 27.3
1-12 Tb-H 4 1020 1 3.80 12.85 31.6
1-13 Tb-H 5 1020 1 3.75 12.15 33.8
(a: 희토류 자석 분말과 중희토 화합물 총함량 대비 중희토 화합물의 함량이며, 이하의 표 2 내지 표 5도 동일함)
표 1에 나타난 결과와 같이, 중희토 화합물의 혼합 비율이 1 중량% 미만에서는 보자력 상승효과가 미미하고, 4중량%를 초과하는 경우 잔류자속밀도가 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 하기의 표 2에서와 같이 중희토 화합물 분말을 달리한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
샘플 중희토화합물종류 중희토 화합물a(wt%) 소결/확산온도(℃) 소결/확산 승온속도(℃/min.) 잔류자속밀도(kG) 보자력(kOe)
1-1 × × 1020 1 13.50 14.5
1-4 Dy-H 2 1020 1 13.16 20.3
2-1 Dy-F 2 1020 1 13.14 19.5
2-2 Dy-O 2 1020 1 13.20 16.1
1-10 Tb-H 2 1020 1 13.18 23.1
2-3 Tb-F 2 1020 1 13.17 22.0
2-4 Tb-O 2 1020 1 13.21 17.5
표 2의 결과에 나타난 바와 같이, 중희토 수소화물이 중희토 불화물이나 중희토 산화물보다 보자력 상승 효과가 우수한 것을 확인할 수 있다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 하기의 표 3에서와 같이 중희토 화합물 분말을 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
샘플 중희토화합물종류 중희토 화합물a(wt%) 중희토분말 혼합비율(wt%) 소결/확산온도(℃) 소결/확산 승온속도(℃/min.) 잔류자속밀도(kG) 보자력(kOe)
1-1 × × × 1020 1 13.50 14.5
3-1 Dy-H : Dy-F 2 25 : 75 1020 1 13.14 19.7
3-2 Dy-H : Dy-F 2 50 : 50 1020 1 13.14 19.9
3-3 Dy-H : Dy-F 2 75 : 25 1020 1 13.15 21.1
1-4 Dy-H 2 100 1020 1 13.16 20.3
3-4 Tb-H : Tb-F 2 25 : 75 1020 1 13.17 22.4
3-5 Tb-H : Tb-F 2 50 : 50 1020 1 13.17 22.7
3-6 Tb-H : Tb-F 2 75 : 25 1020 1 13.17 22.9
1-10 Tb-H 2 100 1020 1 13.18 23.1
표 3의 결과에 나타난 바와 같이, 중희토 화합물 총중량 대비 중희토 수소화물은 50 내지 100 중량% 범위내에 포함되는 것이 보다 우수하게 나타났다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 하기의 표 4에서와 같이 소결 확산 온도를 다양하게 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
샘플 중희토화합물종류 중희토 화합물a(wt%) 소결/확산온도(℃) 소결/확산 승온속도(℃/min.) 잔류자속밀도(kG) 보자력(kOe)
1-1 × × 1020 1 13.50 14.5
4-1 Dy-H 2 880 1 10.25 3.5
4-2 Dy-H 2 900 1 11.88 11.3
4-3 Dy-H 2 980 1 13.00 19.5
4-4 Dy-H 2 1000 1 13.11 20.0
1-4 Dy-H 2 1020 1 13.16 20.3
4-5 Dy-H 2 1040 1 13.17 20.1
4-6 Dy-H 2 1060 1 13.16 20.0
4-7 Dy-H 2 1100 1 13.14 18.6
4-8 Tb-H 2 880 1 10.55 5.7
4-9 Tb-H 2 900 1 11.93 12.8
4-10 Tb-H 2 980 1 13.05 22.5
4-11 Tb-H 2 1000 1 13.12 22.9
1-9 Tb-H 2 1020 1 13.18 23.1
4-12 Tb-H 2 1040 1 13.19 23.0
4-13 Tb-H 2 1060 1 13.18 22.8
4-14 Tb-H 2 1100 1 13.16 21.4
표 4에 나타난 바와 같이, 소결 및 중희토 확산 온도는 900 ~ 1100 ℃ 범위내가 우수한 것을 확인할 수 있다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 하기의 표 5에서와 같이 700℃ 이상의 온도에서의 승온 속도를 다양하게 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
샘플 중희토화합물종류 중희토 화합물a(wt%) 소결/확산온도(℃) 소결/확산 승온속도(℃/min.) 잔류자속밀도(kG) 보자력(kOe)
1-1 × × 1020 1 13.50 14.5
5-1 Dy-H 2 1020 0.1 13.19 20.3
5-2 Dy-H 2 1020 0.5 13.19 20.3
1-4 Dy-H 2 1020 1 13.16 20.3
5-3 Dy-H 2 1020 2 13.15 20.1
5-4 Dy-H 2 1020 5 13.15 20.1
5-5 Dy-H 2 1020 10 13.14 19.8
5-6 Dy-H 2 1020 15 13.11 19.2
5-7 Dy-H 2 1020 20 13.06 18.7
5-8 Tb-H 2 1020 0.1 13.19 23.1
5-9 Tb-H 2 1020 0.5 13.19 23.1
1-9 Tb-H 2 1020 1 13.18 23.1
5-10 Tb-H 2 1020 2 13.18 22.8
5-11 Tb-H 2 1020 5 13.16 22.7
5-12 Tb-H 2 1020 10 13.15 22.5
5-13 Tb-H 2 1020 15 13.11 22.1
5-14 Tb-H 2 1020 20 13.08 21.4
표 5에 나타난 바와 같이 승온 속도는 0.1 ~ 15 ℃/min 범위내에서 우수한 특성을 나타내며, 양산성을 고려한다면 승온 속도는 0.5 ~ 15 ℃/min 범위내가 바람직하다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. R, Fe, B를 조성 성분으로 포함하는 희토류 자석 분말을 준비하는 단계(여기서, R은 Y 및 Sc을 포함하는 희토류 원소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이며, M은 금속 중 1종 또는 2종 이상이다);
    중희토 수소화물을 포함하는 중희토 화합물을 상기 희토류 자석 분말과 혼합하는 단계;
    혼합된 분말을 자장성형하는 단계; 및
    소결 및 중희토 확산을 동시에 수행하는 단계;를 포함하는 희토류 자석의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히토류 자석 분말의 평균입경은 1 내지 10㎛ 범위내인 희토류 자석의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합하는 단계에서, 상기 희토류 자석 분말과 중희토 화합물 총함량 대비 중희토 화합물의 함량은 1 내지 4 중량% 범위내인 희토류 자석 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    중희토 화합물에서 중희토는 Dy 및 Tb 중에서 하나 이상 선택되는 희토류 자석의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    중희토 화합물에는 중희토 불화물이 더 포함되는 희토류 자석의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    중희토 화합물 총중량 대비 중희토 수소화물은 50 내지 100 중량% 범위내인 희토류 자석의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소결 및 중희토 확산 온도는 900 ~ 1100 ℃ 범위내인 희토류 자석의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소결 및 중희토 확산시 700℃ 이상에서의 승온 속도는 0.5 ~ 15 ℃/min 범위내인 희토류 자석의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    희토류 자석 분말에는 M(금속)이 더 포함되는 희토류 자석의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소결 및 중희토 확산 완료후 400 ~ 600℃ 범위내에서 후열처리하는 단계를 더 포함하는 희토류 자석의 제조방법.
PCT/KR2016/006161 2016-05-02 2016-06-10 희토류 소결 자석의 제조방법 WO2017191866A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019509445A JP2019519941A (ja) 2016-05-02 2016-06-10 希土類焼結磁石の製造方法
US16/098,750 US20190139686A1 (en) 2016-05-02 2016-06-10 Method for manufacturing rare-earth sintered magnet

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160054195A KR101733181B1 (ko) 2016-05-02 2016-05-02 희토류 소결 자석의 제조방법
KR10-2016-0054195 2016-05-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017191866A1 true WO2017191866A1 (ko) 2017-11-09

Family

ID=60164147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/006161 WO2017191866A1 (ko) 2016-05-02 2016-06-10 희토류 소결 자석의 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190139686A1 (ko)
JP (1) JP2019519941A (ko)
KR (1) KR101733181B1 (ko)
WO (1) WO2017191866A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200045182A (ko) * 2018-10-22 2020-05-04 주식회사 엘지화학 소결 자석의 제조 방법 및 소결 자석
CN112119475A (zh) * 2018-04-30 2020-12-22 星林尖端产业(株) 稀土烧结永磁体的制造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102093491B1 (ko) * 2017-11-28 2020-03-25 주식회사 엘지화학 소결 자석의 제조 방법 및 소결 자석

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009124150A (ja) * 2006-03-03 2009-06-04 Hitachi Metals Ltd Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石
JP2011114335A (ja) * 2009-11-23 2011-06-09 Yantai Shougang Magnetic Materials Inc 希土類永久磁石材料の製造方法
JP2013225533A (ja) * 2012-03-19 2013-10-31 Hitachi Metals Ltd Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法
KR101516567B1 (ko) * 2014-12-31 2015-05-28 성림첨단산업(주) 중희토 입계확산형 RE-Fe-B계 희토류 자석의 제조방법 및 이에 의해 제조된 중희토 입계확산형 RE-Fe-B계 희토류자석
KR101548684B1 (ko) * 2014-04-18 2015-09-11 고려대학교 산학협력단 희토류계 소결 자석의 제조방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010098115A (ja) * 2008-10-16 2010-04-30 Daido Steel Co Ltd 希土類磁石の製造方法
JP5552868B2 (ja) 2010-03-30 2014-07-16 Ｔｄｋ株式会社 焼結磁石、モーター及び自動車
JP2012199423A (ja) * 2011-03-22 2012-10-18 Tdk Corp 異方性磁粉の製造方法及び異方性ボンド磁石
JP5447736B2 (ja) * 2011-05-25 2014-03-19 Ｔｄｋ株式会社 希土類焼結磁石、希土類焼結磁石の製造方法及び回転機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009124150A (ja) * 2006-03-03 2009-06-04 Hitachi Metals Ltd Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石
JP2011114335A (ja) * 2009-11-23 2011-06-09 Yantai Shougang Magnetic Materials Inc 希土類永久磁石材料の製造方法
JP2013225533A (ja) * 2012-03-19 2013-10-31 Hitachi Metals Ltd Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法
KR101548684B1 (ko) * 2014-04-18 2015-09-11 고려대학교 산학협력단 희토류계 소결 자석의 제조방법
KR101516567B1 (ko) * 2014-12-31 2015-05-28 성림첨단산업(주) 중희토 입계확산형 RE-Fe-B계 희토류 자석의 제조방법 및 이에 의해 제조된 중희토 입계확산형 RE-Fe-B계 희토류자석

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112119475A (zh) * 2018-04-30 2020-12-22 星林尖端产业(株) 稀土烧结永磁体的制造方法
CN112119475B (zh) * 2018-04-30 2022-08-09 星林尖端产业(株) 稀土烧结永磁体的制造方法
KR20200045182A (ko) * 2018-10-22 2020-05-04 주식회사 엘지화학 소결 자석의 제조 방법 및 소결 자석
EP3754676A4 (en) * 2018-10-22 2021-07-07 Lg Chem, Ltd. PROCESS FOR MANUFACTURING A SINTERED MAGNET, AND SINTERED MAGNET
JP2021517365A (ja) * 2018-10-22 2021-07-15 エルジー・ケム・リミテッド 焼結磁石の製造方法および焼結磁石
KR102411584B1 (ko) * 2018-10-22 2022-06-20 주식회사 엘지화학 소결 자석의 제조 방법 및 소결 자석
JP7123469B2 (ja) 2018-10-22 2022-08-23 エルジー・ケム・リミテッド 焼結磁石の製造方法および焼結磁石
US11978576B2 (en) 2018-10-22 2024-05-07 Lg Chem, Ltd. Method for preparing sintered magnet and sintered magnet

Also Published As

Publication number Publication date
KR101733181B1 (ko) 2017-05-08
JP2019519941A (ja) 2019-07-11
US20190139686A1 (en) 2019-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016175377A1 (ko) 열적 안정성이 향상된 망간비스무트계 소결자석 및 이들의 제조 방법
WO2015046732A1 (ko) 열간가압성형 공정을 이용한 이방성 열간가압성형 자석의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 열간가압성형 자석
CN106205924B (zh) 一种高性能钕铁硼磁体的制备方法
KR102373412B1 (ko) 희토류 영구자석 제조방법
WO2016171321A1 (ko) 망간비스무트를 포함한 이방성 복합 소결 자석 및 이의 상압소결 방법
CN106601407A (zh) 提高钕铁硼磁体矫顽力的方法
CN111312461B (zh) 一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用
CN111613410B (zh) 钕铁硼磁体材料、原料组合物、制备方法、应用
WO2017018605A1 (ko) 융점강하원소를 이용한 희토류 소결자석의 제조방법 및 그에 따른 희토류 소결자석
CN111243807A (zh) 一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用
WO2017191866A1 (ko) 희토류 소결 자석의 제조방법
CN111223624A (zh) 一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用
CN112038083B (zh) 一种提高钐钴永磁材料磁性能的方法
CN102436893B (zh) 一种无Tb少Dy的高矫顽力磁体及制备方法
WO2019212101A1 (ko) 희토류 영구자석의 제조방법
US11987868B2 (en) Preparation method of a rare earth anisotropic bonded magnetic powder
CN113571281A (zh) 钕铁硼磁体的制备方法及提高晶界扩散效果的方法
WO2020111772A1 (ko) 희토류 자석 제조방법
CN104103415A (zh) 一种氢化镝纳米粉末掺杂制备各向异性NdFeB稀土永磁体的方法
KR102012446B1 (ko) 고성능 희토류 소결 자석의 제조방법
TWI807658B (zh) 一種r-t-b系永磁材料及其製備方法和應用
WO2017209332A1 (ko) 희토류 자석의 제조방법
CN114220622A (zh) 抗氧化组合物、稀土永磁体、烧结磁铁类材料、制备方法
CN113871121A (zh) 耐高温磁体及其制造方法
CN106920614B (zh) 一种高磁性因子烧结钕铁硼的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019509445

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16901092

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16901092

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1