KR100631184B1 - ＮｄＦｅＢ계 등방성 영구자석의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 NdFeB계 등방성 영구자석을 제조시 외부에 별도의 발열체나 고주파 코일등을 설치할 필요 없이, 분말 성형체에 직접 직류 전류를 가하여 분말 성형체 자체의 저항에 의한 주울 열에 NdFeB계 등방성 영구자석을 손쉽고, 용이하게 제조할 수 있도록 함은 물론, 상기 등방성 영구자석의 제조시 간편한 구조에 의해 제작 비용이 저렴하게 이루어질 수 있는 NdFeB계 등방성 영구자석의 제조방법에 관한 것이다.

그 기술적인 구성은, 상온에서 NdFeB계 분말이 압축 성형된 프리폼 형태의 분말 성형체를 흑연 몰드에 장입하고, 그 상하측으로 상,하부 펀치를 분말 성형체와 밀착 고정시키며, 상기와같이 분말 성형체가 밀착된 상,하부펀치를 통하여 분발 성형체에 직접 직류전기를 500~3000A/㎠로 인가하여, 상기 분말 성형체의 내부 자체의 저항열이 700~800℃가 되도록 열을 발생시키며, 이와 동시에 상기 상, 하부펀치를 10~150MPa 압력을 가압하여, 상기 상부 및 하부펀치의 가압방향으로 분말 성형체가 수축된 상태의 등방성 영구자석을 상온에서 냉각시켜 제조하는 것을 요지로 한다.

분말 성형체, 흑연 몰드, 상부펀치, 하부펀치, 전기장치, 등방성 영구자석

Description

ＮｄＦｅＢ계 등방성 영구자석의 제조방법{A Manufacture Method of NdFeB Isotropic permanent Magnets}

도 1은 일반적인 고온 프레스(hot press)공정에 의한 영구자석의 제조 공정도.

도 2는 일반적인고온 변형(hot deformation)에 의한 영구자석의 제조 공정도.

도 3은 종래 전류 통전에 의한 영구자석의 제조 공정도.

도 4는 본 발명에 따른 NdFeB계 등방성 영구자석의 제조방법을 설명하기 위한 개략 공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110...분말 성형체 120...흑연 몰드

130...상부펀치 140...하부펀치

150...전기장치 160...등방성 영구자석

본 발명은 NdFeB계 등방성 영구자석의 제조방법에 관한 것으로 이는 특히, Nd₂Fe₁₄B계 강자성상을 기본으로 하는 NdFeB 분말이 상온에서 압축 성형된 프리폼 형태의 성형체로 형성후, 상기 분말 성형체를 흑연 몰드의 내부에 장입하고, 상기 분발 성형체에 직접 직류전기를 인가하여 저항열이 발생되도록 함과 동시에 상부 및 하부펀치로 가압 시킴과 동시에 전류를 가하여, 가압방향으로 수축된 상태의 등방성 영구자석을 냉각을 통하여 제조함으로써, 상기 NdFeB계 등방성 영구자석을 제조시 외부에 별도의 발열체나 고주파 코일등을 설치할 필요 없이, 분말 성형체을 상부 및 하부펀치로 가압 성형시, 상기 상,하부 펀치에 직접 전류를 가하여 분말 성형체에 직접적으로 직류 전류를 통하게 하여 분말 성형체의 자체 저항에 의한 주울 열에 의해 NdFeB계 등방성 영구자석을 손쉽고, 용이하게 제조할 수 있도록 함은 물론, 상기 등방성 영구자석의 제조시 간편한 구조에 의해 제작 비용이 저렴하게 이루어질 수 있도록한 NdFeB계 등방성 영구자석의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 영구자석을 제조하는 경우 도 1에 도시한 바와같이, 등방성 자석을 만드는 고온 프레스(hot press)공정과, 이렇게 제조된 등방성 영구자석을 고온에서 압축, 변형하여 이방성 자석(20)을 제조하는 고온 변형(hot deformation) 과정은 통상 700℃ 정도의 고온과 1 ton/㎠ 이상의 고압 상태에서 행하여 지는 관계로, 분말(10)이 장입된 용기 내부에 발열 코일(40)을 감아 온도를 올리거나, 또는 몰드 주변에 고주파 코일(40)을 설치하여, 원하는 온도환경을 만들고 고압이 가해져야 하기 때문에 강도가 작은 흑연 재질의 몰드를 사용하기가 극히 제한적이며, 또한 특수 재질의 성형 보조체를 사용한다는 것은 불가능하게 됨으로써, 금속이나 세라믹 재질을 사용하게 되며, 또한 몰드가 손상될 경우 몰드를 대체하는 비용이 많이 들고 원하는 모양의 제품을 만들기 위해서는 제품완성 후 가공단계가 필수적으로 요망되는 단점이 있는 것이다.

한편, 상기와같은 종래의 문제점들을 개선하기 위하여 본 발명자는 외부의 발열체나 고주파 코일을 이용하지 않고, 자석 분말을 가압 성형시 전기적인 장치에 의해 영구자석 분말이나 영구자석 성형체에 직접적으로 직류전류를 통하게 함으로써, 분말과 몰드 자체의 저항에 의한 주울 열에 의해 영구자석을 제조하는 방법을 제안하여 등록받은바 있다.

즉, 대한민국 등록 특허공보 제 10-0424142호에 의하면 도 3에 도시한 바와같이, 희토류계 영구자석 분말(1)을 몰드에 장입하고 상, 하부 펀치(2)(3)로 50∼150 MPa 압력을 가함과 동시에 전기적인 장치(4)에 의하여 상, 하 펀치를 통하여 450∼4000 A/㎠ 직류전류를 통하게 하여 분말로부터 벌크 상태의 영구자석(5)을 얻는 것이다.

그러나, 몰드에 장입된 분말(1)을 상,하부 펀치(2)(3)에 의해 일정 압력으로 압력을 가함과 동시에 전류를 인가시, 가압 방향과 수직으로 팽창되는 영구자석 분말은 소성 변형온도가 이루어지기 이전에 몰드와 분말에 압력이 가해지게 되어, 영구자석의 제조가 어렵게 되며, 고순도 및 고밀도의 벌크 상태 영구자석(5)이 제조되기 어렵게 되는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, NdFeB계 등방성 영구자석을 제조시 외부에 별도의 발열체나 고주파 코일등을 설치할 필요 없이, 분말 성형체에 직접 직류 전류를 가하여 분말 성형체 자체의 저항에 의한 주울 열에 NdFeB계 등방성 영구자석을 손쉽고, 용이하게 제조할 수 있도록 함은 물론, 상기 등방성 영구자석의 제조시 간편한 구조에 의해 제작 비용이 저렴하게 이루어질 수 있는 NdFeB계 등방성 영구자석의 제조방법을 제공하는데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 영구자석 분말을 흑연 몰드에 장입하고 상, 하부 펀치로 압력을 가함과 동시에 전기적인 장치에 의하여 상, 하 펀치에 직류 전류를 통하게 하여 분말로부터 벌크상태의 영구자석을 제조하는 영구자석 제조방법에 있어서,
상온에서 NdFeB계 분말이 압축 성형된 프리폼 형태의 분말 성형체를 흑연 몰드에 장입하고, 그 상하측으로 상,하부 펀치를 분말 성형체와 밀착 고정시키며, 상기와같이 분말 성형체가 밀착된 상,하부펀치를 통하여 분발 성형체에 직접 직류전기를 500~3000A/㎠로 인가하여, 상기 분말 성형체의 내부 자체의 저항열이 700~800℃가 되도록 열을 발생시키며, 이와 동시에 상기 상, 하부펀치를 10~150MPa 압력을 가압하여, 상기 상부 및 하부펀치의 가압방향으로 분말 성형체가 수축된 상태의 등방성 영구자석을 상온에서 냉각시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 NdFeB계 등방성 영구자석의 제조방법을 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 NdFeB계 등방성 영구자석의 제조방법을 설명하기 위한 개략 공정도로서, Nd₂Fe₁₄B계 강자성상을 기본으로 하는 이것을 급냉 응고에 의해 제조된 NdFeB 영구자석 분말 또는 상기 분말을 상온에서 압축 성형한 프리폼 형태의 분말 성형체(110)를 흑연 몰드(120)의 내부에 장입시키며, 이때 상기 흑연 몰드(120)에 장입된 분말 성형체(110)를 그 상,하측에 상,하부 펀치(130)(140)를 밀착시켜 고정하게 된다.

이때, 상기 분말 성형체(110)를 고정시키는 흑연 몰드(120)는, 그 대신 금속 또는 비금속인 세라믹재질을 이용한 몰드로 형성할 수 도 있다.

상기와같이, 상,하부 펀치(130)(140) 사이에 밀착 고정되는 분말 성형체(110)는, 이를 소성토록 상기 상,하부 펀치(130)(140)에 전기장치(150)를 통하여 직류 전류를 상기 분말 성형체에 직접 500~3000A/㎠로 인가하여, 상기 분말 성형체자체의 저항에 의한 주울 열이 700~800℃가 되도록 열을 발생시키면서, 이와 동시에 상기 상,하부 펀치(130)(140)에 10~150MPa의 압력을 가압하여, 상기 상부 및 하부펀치의 가압방향으로 분말 성형체가 수축된 상태의 NdFeB계 등방성 영구자석(160)을 성형한다.

이때, 상기 저항열을 700℃이하 또는 800℃ 이상으로 가열시키는 이유로서, 흑연 몰드(120) 내의 분말 성형체(110)의 소성변형이 일어나지 않거나, 또는 불량이 발생하게 되는데 기인하는 것이다.

또한, 상기 전기장치(150)를 통하여 인가되는 직류전류는 본 발명의 실시예에서 500~3000A/㎠로 형성되는 것이나, 상기 흑연 몰드내에 위치되는 분말 성형체의 단위 면적당 직경의 크기등에 의해 적당하게 변형할 수 있는 것이다.

상기와같이, 등방성 영구자석(160)의 수축이 완료되었을 경우, 전류의 공급을 차단하고 이를 상온에서 냉각하여 등방성 영구자석(160)의 성형체를 얻는 것이다.

이상과 같이 본 발명인 NdFeB계 등방성 영구자석의 제조방법에 의하면, NdFeB계 등방성 영구자석을 제조시 외부에 별도의 발열체나 고주파 코일등을 설치할 필요 없이, 분말 성형체에 직접 직류 전류를 가하여 분말 성형체 자체의 저항에 의한 주울 열에 NdFeB계 등방성 영구자석을 손쉽고, 용이하게 제조할 수 있게 됨은 물론, 상기 등방성 영구자석의 제조시 간편한 구조에 의해 제작 비용이 저렴하게 이루어질 수 있는 우수한 효과가 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (3)

1. 영구자석 분말을 흑연 몰드에 장입하고 상, 하부 펀치로 압력을 가함과 동시에 전기적인 장치에 의하여 상, 하 펀치에 직류 전류를 통하게 하여 분말로부터 벌크상태의 영구자석을 제조하는 영구자석 제조방법에 있어서,

   상온에서 NdFeB계 분말이 압축 성형된 프리폼 형태의 분말 성형체를 흑연 몰드에 장입하고, 그 상하측으로 상,하부 펀치를 분말 성형체와 밀착 고정시키며, 상기와같이 분말 성형체가 밀착된 상,하부펀치를 통하여 분발 성형체에 직접 직류전기를 500~3000A/㎠로 인가하여, 상기 분말 성형체의 내부 자체의 저항열이 700~800℃가 되도록 열을 발생시키며, 이와 동시에 상기 상, 하부펀치를 10~150MPa 압력을 가압하여, 상기 상부 및 하부펀치의 가압방향으로 분말 성형체가 수축된 상태의 등방성 영구자석을 상온에서 냉각시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 NdFeB계 등방성 영구자석의 제조방법.
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