KR102122428B1

KR102122428B1 - 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법 및 주조 알니코 자석의 제작 방법

Info

Publication number: KR102122428B1
Application number: KR1020190084152A
Authority: KR
Inventors: 김현배
Original assignee: 주식회사 알인텍
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2020-06-19
Also published as: CN112210668A

Abstract

본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법, 주조 알니코 자석(cast alnico magnet)의 주형을 제작하고, 전기로를 사용하여 주조 알니코 자석의 원재료를 용해시켜 제1 용융체를 만드는 동안, 전기로에서 제1 용융체로부터 슬래그(slag)를 확보하고, 주형(mold)을 사용하여 전기로로부터 주형의 성형 공간에 제1 용융체를 주입받는 동안, 주형의 성형 공간에 주물(casting)과 주형의 성형 공간 주변에 버(burr)를 형성하고, 주형과 주물을 분리시킨 후, 절단 도구를 사용하여 주물로부터 버를 확보하고, 연마 장치 및 회수 장치를 사용하여 주물을 연마하는 동안 주물로부터 연마 칩을 확보하고, 전기로를 재사용하여 슬래그와 버와 연마 칩을 용해시켜 제2 용융체를 형성하고, 전기로로부터 냉각수에 제2 용융체를 흘려보내 냉각수에 제2 용융체를 침지시켜 재생 원료를 만드는 것을 포함한다. 다음으로, 주조 알니코 자석의 제작 방법이 계속해서 개시될 수 있다.

Description

주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법 및 주조 알니코 자석의 제작 방법{METHOD OF RECYCLING RAW MATERIAL OF CAST ALNICO MAGNET AND METHOD OF MAKING THE CAST ALNICO MAGNET}

본 발명은, 원재료의 희토류 금속을 재활용하여 희토류 금속의 수급(需給)을 안정화시키는데 적합한, 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법 및 주조 알니코 자석의 제작 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 알니코 자석(alnico magnet)은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 기본 구성으로 하여 구리(Cu) 및 타이타늄(Ti) 중 적어도 하나를 혼합하여 만든 합금 자석이다. 또한, 상기 알니코 자석은 온도 600℃ 이상에서 자력을 잃지 않아서 스피커, 전산 전력계, 발전기, 또는 앰프 등 각종 산업 및 공업 현장에서 유용하게 활용되고 있다. 상기 알니코 자석은 성형 방법에 따라 주조(cast) 알니코 자석과 소결(sintered) 알니코 자석으로 분류된다. 이후로, 본 발명의 설명을 단순화시키기 위해, 주조 알니코 자석에 대해서만 설명하기로 한다.

우선적으로, 상기 주조 알니코 자석이 국내에서 채굴되지 않거나 국내에서 매우 적게 채굴되는 희토류 또는 희소 금속(예를 들면, Al, Ni, Co, Cu, Ti)을 다수 함유하기 때문에, 상기 희토류 금속의 구입 가격은 자원 공급 국가와 자원 수요 국가 사이의 정치 상황 또는 시장 상황에 따라 요동치고 있다. 또한, 상기 희토류 금속은 일부 자원 수요 국가에서 제품 제작에 사용된 후 가공 절편에 또는 가공 절편으로 남아서 폐자재의 가치 창조를 위해 순철과 함께 다수의 가공 절편을 용해 및 냉각시킨 재생 합금괴 또는 재생 합금 분말에 함유되어 재생 합금괴 또는 재생 합금 분말의 형태로 나머지 자원 수요 국가에 수출되고 있다.

그러나, 상기 재생 합금괴 또는 재생 합금 분말이 고가에 수입되지만, 상기 재생 합금괴 또는 재생 합금 분말은 희토류 금속 대비 순철의 함유 비중을 높여 무게만을 증가시켰기 때문에 주조 알니코 자석의 제조를 위해 순철 대비 희토류 금속의 요구 비율을 떨어뜨린다. 따라서, 상기 재생 합금괴 또는 재생 합금 분말은 주조 알니코 자석의 제조시 순철의 증강제로만 사용되어 왔으며, 상기 희토류 금속은 재생 합금괴 또는 재생 합금 분말의 구매 이외에 주석 알니코 자석에 요구되는 성분 별로 추가 구매되었다.

이를 통해서, 상기 재생 합금괴 또는 재생 합금 분말의 고가 구매와 희토류 금속의 추가 구매는 주조 알니코 자석의 제조 단가를 높인다. 한편, 상기 재생 합금괴 또는 재생 합금 분말은 한국공개특허공보 제10-2014-0108298호에서 발명의 명칭인 "희토류 원소 함유 합금으로부터의 희토류 회수 방법" 에도 종래기술로써 유사하게 개시되고 있다.

한국공개특허공보 제10-2014-0108298호

본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 주조 알니코 자석의 제조시 희토류 금속의 구매를 최소화시키고 주조 알니코 자석의 제조시 희토류 금속의 사용을 최소화시키는데 적합한 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법 및 주조 알니코 자석의 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법은, 조형 단계에서 주조 알니코 자석(cast alnico magnet)의 주형을 적어도 하나 제작하고, 제1 용해 단계에서 전기로를 사용하여 상기 주조 알니코 자석의 원재료를 용해시켜 제1 용융체를 만드는 동안, 상기 전기로에서 상기 제1 용융체로부터 슬래그(slag)를 확보하고, 주조 단계에서 상기 주형(mold)을 사용하여 상기 전기로로부터 상기 주형의 성형 공간에 상기 제1 용융체를 주입받는 동안, 상기 주형의 상기 성형 공간에 주물(casting)과 함께 상기 주형의 상기 성형 공간 주변에 상기 주물과 일체를 이루는 버(burr)를 형성하고, 상기 주형과 상기 주물을 분리시킨 후, 절삭 단계에서 절단 도구를 사용하여 상기 주물로부터 상기 버를 확보하고, 연마 단계에서 연마 장치 및 회수 장치를 사용하여 상기 주물의 표면을 연마하는 동안 상기 주물로부터 연마 칩을 확보하고, 제2 용해 단계에서 상기 전기로를 재사용하여 상기 슬래그와 상기 버와 상기 연마 칩을 용해시켜 제2 용융체를 형성하고, 시료 제작 단계에서 상기 전기로로부터 냉각수에 상기 제2 용융체를 흘려보내 상기 냉각수에 상기 제2 용융체를 침지시켜 재생 원료를 만드는 것을 포함하고, 상기 재생 원료는 상기 슬래그와 상기 버로부터 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)을 산화시켜 상기 알루미늄과 상기 타이타늄을 비포함한다.

상기 주형을 제작하는 것은, 주형틀을 준비하고, 규사와 합성수지를 사용하여 상기 주형의 상기 성형 공간을 둘러싸는 셀 몰드(shell mold)를 만들고, 상기 주형틀에 상기 셀 몰드와 몰드 지지체를 삽입시키는 것을 포함하고, 상기 셀 몰드는 상기 주형틀 및 상기 몰드 지지체에 의해 둘러싸이면서 일 단부를 통해 상기 제1 용융체에 노출된다.

상기 원재료는, 상기 주조 알니코 자석의 종류에 따라 복수의 희토류 금속에 순철을 혼합시켜 형성되고, 상기 주조 알니코 자석은, 상기 종류에 따라, AlNiCo 1 에서 12Al-21Ni-5Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 2 에서 10Al-19Ni-13Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 3 에서 12Al-25Ni-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 5 에서 8Al-14Ni-24Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 6 에서 8Al-16Ni-24Co-3Cu-1Ti-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 8 에서 7Al-15Ni-35Co-4Cu-5Ti-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 9 에서 7Al-15Ni-35Co-4Cu-5Ti-Fe 의 조성을 가지고, 상기 순철은, 철(Fe)에 탄소(C) 0 ~ 0.025% 를 포함한다.

상기 슬래그를 확보하는 것은, 상기 전기로를 사용하여 상기 주조 알니코 자석의 상기 원재료를 용해시키는 동안, 상기 제1 용융체의 표면에 슬래그를 형성시키고, 상기 전기로에서 상기 제1 용융체의 표면으로부터 상기 슬래그를 반복적으로 걷어내어 슬래그 수집통에 걷어낸 슬래그를 모으는 것을 포함하고, 상기 슬래그는 개별 희토류 금속의 산화물과 순철의 산화물을 포함한다.

상기 버를 확보하는 것은, 상기 절단 도구를 사용하여 상기 주물로부터 상기 버를 적어도 한 번 절단하여 버 수집통에 절단된 버를 모으는 것을 포함한다.

상기 주물을 연마하는 것은, 상기 연마 장치의 본체 상에서 노즐을 사용하여 그라인더에 절삭유를 분사시키고, 상기 연마 장치의 상기 본체 상에서 상기 그라인더에 상기 주물을 접촉시켜 상기 주물로부터 철분과 함께 상기 절삭유로부터 절삭 폐유를 생성시키고, 상기 주물의 반대 편에서 상기 그라인더를 둘러싸는 그라인더 커버를 사용하여 철분의 비산과 절삭 폐유의 비산을 방지하고, 상기 연마 장치의 상기 본체에 위치되는 연마 부산물 배출구를 사용하여 상기 회수 장치를 향해 상기 철분과 함께 상기 절삭 폐유를 낙하시키는 것을 포함한다.

상기 연마 칩을 확보하는 것은, 상기 연마 장치의 그라인더에 상기 주물을 접촉시키는 동안, 상기 회수 장치에서 가공 부산물 수집함을 사용하여 상기 연마 장치의 연마 부산물 배출구를 통해 철분과 함께 절삭 폐유를 전달받고, 상기 가공 부산물 수집함에서 상기 철분과 함께 상기 절삭 폐유에 상기 회수 장치의 자석 롤러를 접촉시켜 상기 자석 롤러를 회전시키는 동안, 상기 자석 롤러의 일측 표면에 일부 철분과 함께 일부 절삭 폐유를 반복적으로 묻히고, 상기 회수 장치에서 상기 자석 롤러에 고무 롤러를 접촉시키면서 상기 고무롤러를 회전시켜 상기 자석 롤러의 상기 일측 표면으로부터 상기 일부 절삭 폐유를 제거하고, 상기 회수 장치에서 상기 자석 롤러의 타측 표면에 스크래퍼를 접촉시켜 상기 자석 롤러로부터 상기 일부 철분을 반복적으로 분리시키면서 상기 스크래퍼를 사용하여 철분 수집함으로 분리된 일부 철분을 이동시키고, 상기 회수 장치에서 상기 철분 수집함에 상기 분리된 철분을 회수한 후, 상하 진동 가능한 진동 도구 상에 상기 철분 수집함을 올려 놓고, 상기 진동 도구를 사용하여 상기 철분 수집함을 상하로 흔들어 상기 철분 수집함의 상기 분리된 철분으로부터 수분과 오일과 공기를 제거하고, 상기 철분 수집함에서 상기 분리된 철분을 자연 건조시키는 것을 포함한다.

상기 제2 용융체는, 상기 전기로에서, 상기 슬래그 2400 ~ 3600 중량부, 그리고 상기 버 1600 ~ 2400 중량부, 그리고 상기 연마 칩 10400 ~ 15600 중량부를 용해시켜 형성된다.

상기 재생 원료는, X-ray 분석기를 사용하여 분석시, 니켈(Ni) 15 ~ 23 중량부, 그리고 코발트(Co) 23 ~ 32 중량부, 그리고 구리(Cu) 1.0 ~ 2.5 중량부, 그리고 순철(Fe) 40 ~ 50 중량부를 함유하는 올챙이 모양을 다수 포함한다.

본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 제작 방법은, 조형 단계에서 주조 알니코 자석의 주형을 적어도 하나 제작하고, 용해 단계에서 제1 전기로를 사용하여 상기 주조 알니코 자석의 원재료로부터 추출된 재생 원료를 용해시키는 동안, 상기 주조 알니코 자석의 종류에 따라 상기 원재료 대비 상기 재생 원료에서 금속 부족분을 상기 재생 원료에 보충하여 용융체를 형성하고, 주조 단계에서 상기 주형(mold)을 사용하여 상기 제1 전기로로부터 상기 주형의 성형 공간에 상기 용융체를 주입받는 동안, 상기 주형의 상기 성형 공간에 주물(casting)을 형성하고, 상기 주형과 상기 주물을 분리시킨 후, 조가공 단계에서 절단 도구를 사용하여 상기 주물로부터 제1 예비 주조 알니코 자석을 만들고, 열처리 단계에서 제2 전기로를 사용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석에 자성을 부여해서 제2 예비 주조 알니코 자석을 만들고, 정밀 가공 단계에서 연마 장치를 사용하여 상기 제2 예비 주조 알니코 자석을 미세하게 가공해서 상기 주조 알니코 자석을 만들고, 검사 단계에서 상기 주조 알니코 자석의 외관 형상과 자기 특성을 측정하고, 출하 단계에서 상기 주조 알니코 자석을 포장하는 것을 포함하고, 상기 재생 원료는 상기 원재료로부터 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)을 산화시켜 상기 알루미늄(Al)과 상기 타이타늄(Ti)을 비포함한다.

상기 주형을 제작하는 것은, 주형틀을 준비하고, 규사와 합성수지를 사용하여 상기 주형의 상기 성형 공간을 둘러싸는 셀 몰드(shell mold)를 만들고, 상기 주형틀에 상기 셀 몰드와 몰드 지지체를 삽입시키는 것을 포함하고, 상기 셀 몰드는 상기 주형틀 및 상기 몰드 지지체에 의해 둘러싸이면서 일 단부를 통해 상기 용융체에 노출된다.

상기 주조 알니코 자석은, 상기 종류에 따라, AlNiCo 1 에서 12Al-21Ni-5Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 2 에서 10Al-19Ni-13Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 3 에서 12Al-25Ni-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 5 에서 8Al-14Ni-24Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 6 에서 8Al-16Ni-24Co-3Cu-1Ti-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 8 에서 7Al-15Ni-35Co-4Cu-5Ti-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 9 에서 7Al-15Ni-35Co-4Cu-5Ti-Fe 의 조성을 가지고, 상기 원재료는, 상기 AlNiCo 1, 또는 상기 AlNiCo 2, 또는 상기 AlNiCo 3, 또는 상기 AlNiCo 5, 또는 상기 AlNiCo 6, 또는 상기 AlNiCo 8, 또는 상기 AlNiCo 9 의 조성에 대응되는 복수의 희토류 금속과 함께 순철(Fe)을 녹여서 형성되고, 상기 순철은, 철(Fe)에 탄소(C) 0 ~ 0.025% 를 포함한다.

상기 재생 원료는, 상기 제1 전기로에서 상기 원재료의 용융시 확보된 슬래그 2400 ~ 3600 중량부, 그리고 상기 원재료의 주물로부터 확보된 버 1600 ~ 2400 중량부, 그리고 상기 원재료의 상기 주물로부터 생성된 연마 칩 10400 ~ 15600 중량부를 용해시킨 후 냉각수에 침지시키는 때, X-ray 분석기를 사용하여 분석시, 니켈(Ni) 15 ~ 23 중량부, 그리고 코발트(Co) 23 ~ 32 중량부, 그리고 구리(Cu) 1.0 ~ 2.5 중량부, 그리고 순철(Fe) 40 ~ 50 중량부를 함유하는 올챙이 모양을 다수 포함하고, 상기 금속 부족분은, 알루미늄(Al) 및 타이타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 주형의 상기 성형 공간에 상기 용융체의 주입받는 것은, 상기 용융체에 상기 금속 부족분을 장입시킨 후 3~10분 안에 수행되는 것을 포함한다.

상기 주물로부터 상기 제1 예비 주조 알니코 자석을 만드는 것은, 상기 절단 도구를 사용하여 상기 주물의 표면으로부터 버를 제거시키는 것을 포함한다.

상기 제2 예비 주조 알니코 자석을 만드는 것은, 상기 제2 전기로를 사용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석에 600℃ 의 열을 적용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석에 등방성 자기 특성을 가지게 하거나, 상기 제2 전기로를 사용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석에 1250℃ 의 열을 적용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석의 원자의 확산에 의해 성분을 균일하게 하면서 냉각 도중에 900℃ 에서 외부 자계를 일 방향으로 적용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석에 이방성 자기 특성을 가지게 하는 것을 포함한다.

상기 주조 알니코 자석을 만드는 것은, 상기 연마 장치의 그라인더에 상기 제2 예비 주조 알니코 자석을 접촉시켜 상기 주조 알니코 자석의 설계 제원(諸元)에 부합되게 연마를 수행하는 것을 포함한다.

상술한 바에 따르면, 주석 알니코 자석의 원재료가 순철(Fe)에 주석 알니코 자석의 종류 별로 요구되는 다수의 희토류 금속(예를 들면, Al, Ni, Co, Cu, Ti)을 더해 이루어지므로,

본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법은, 주석 알니코 자석의 원재료의 용융시 확보된 슬래그(slag)와, 주석 알니코 자석의 주물로부터 확보된 버(burr)와, 주석 알니코 자석의 주물로부터 생성된 연마 칩(예를 들면, 철분)의 용융체를 물에 냉각시켜 재생 원료를 만든 후 X-ray 분석기를 사용하여 재생 원료를 분석시 재생 원료에 니켈 및 코발트 및 구리 및 철을 함유하므로, 주석 알니코 자석의 제조시 주석 알니코 자석의 종류 별로 부합되는 금속 부족분 만을 선별적으로 사용해서 주조 알니코 자석의 제조시 희토류 금속의 구매를 최소화시킬 수 있다.

본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 제작 방법은, 주석 알니코 자석의 원재료의 용융시 확보된 슬래그(slag)와, 주석 알니코 자석의 주물로부터 확보된 버(burr)와, 주석 알니코 자석의 주물로부터 생성된 연마 칩의 용융체를 물에 냉각시켜 만들어진 재생 원료를 사용하여 주석 알니코 자석을 제조하므로, 재생 원료에 주석 알니코 자석의 종류 별로 부합되는 금속 부족분 만을 보충해서 주조 알니코 자석의 제조시 희토류 금속의 사용을 최소화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법을 설명해주는 순서도이다.
도 2는 도 1의 순서도에서 조형 단계를 통해 만들어진 주형을 보여주는 개략도이다.
도 3은 도 1의 순서도에서 제1 용해 단계 또는 제2 용해 단계를 수행하는 전기로를 보여주는 개략도이다.
도 4는 도 1의 순서도에서 절삭 단계에 이용되는 주물을 보여주는 개략도이다.
도 5는 도 1의 순서도에서 연마 단계를 수행하는 연마 장치를 보여주는 개략도이다.
도 6은 도 1의 순서도에서 연마 단계를 수행하는 회수 장치를 보여주는 개략도이다.
도 7은 도 6의 회수 장치로부터 철분 수집함을 분리시킨 후 철분 수집함을 진동자에 올려 놓은 상태를 보여주는 개략도이다.
도 8은 도 1의 순서도를 따라 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법을 수행하여 확보되는 재생 원료에서 원소 별 단가를 보여주는 테이블이다.
도 9는 본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 제작 방법을 설명해주는 순서도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 제한적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 제한된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법을 설명해주는 순서도이고, 도 2는 도 1의 순서도에서 조형 단계를 통해 만들어진 주형을 보여주는 개략도이며, 도 3은 도 1의 순서도에서 제1 용해 단계 또는 제2 용해 단계를 수행하는 전기로를 보여주는 개략도이다.

또한, 도 4는 도 1의 순서도에서 절삭 단계에 이용되는 주물을 보여주는 개략도이고, 도 5는 도 1의 순서도에서 연마 단계를 수행하는 연마 장치를 보여주는 개략도이며, 도 6은 도 1의 순서도에서 연마 단계를 수행하는 회수 장치를 보여주는 개략도이다.

또한, 도 7은 도 6의 회수 장치로부터 철분 수집함을 분리시킨 후 철분 수집함을 진동자에 올려 놓은 상태를 보여주는 개략도이고, 도 8은 도 1의 순서도를 따라 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법을 수행하여 확보되는 재생 원료에서 원소 별 단가를 보여주는 테이블이다.

이후로, 주조 알니코 자석의 원재료에 다수의 희토류 금속이 함유된다고 기술되는데, 상기 다수의 희토류 금속은 주기율표에 기재된 금속을 지칭하지 않고 국내에서 채굴되지 않거나 국내에서 매우 적게 채굴되는 금속들(예를 들면, Al, Ni, Co, Cu, Ti)을 당업자 수준에서 볼 때 희소해서 지칭하기로 한다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법은, 조형 단계(S11)와, 제1 용해 단계(S12)와, 주조 단계(S13)와, 절삭 단계(S14)와, 연마 단계(S15)와, 제2 용해 단계(S16)와 시료 제작 단계(S17)를 포함한다. 우선적으로, 상기 조형 단계(S11)는 주조 알니코 자석(cast alnico magnet; 도면에 미도시)의 주형을 적어도 하나 제작하는 것을 포함한다.

상기 주형(10)을 제작하는 것은, 도 2를 고려해 볼 때, 주형틀(3)을 준비하고, 규사와 합성수지를 사용하여 주형(10)의 성형 공간을 둘러싸는 셀 몰드(shell mold; 6)를 만들고, 주형틀(3)에 셀 몰드(6)와 몰드 지지체(9)를 삽입시키는 것을 포함한다. 여기서, 상기 셀 몰드(6)는 주형틀(3) 및 몰드 지지체(9)에 의해 둘러싸이면서 일 단부를 통해 제1 용융체(도 3의 45)에 노출된다. 또한, 상기 셀 몰드(6)는 일측 셀 몰드와 타측 셀 몰드를 접촉시켜 형성된다.

다음으로, 상기 제1 용해 단계(S12)는, 전기로(30)를 사용하여 주조 알니코 자석의 원재료(도 3의 40)를 용해시켜 제1 용융체(45)를 만드는 동안, 전기로(30)에서 제1 용융체(45)로부터 슬래그(slag; 50)를 확보하는 것을 포함한다. 상기 원재료(40)는, 주조 알니코 자석의 종류에 따라 복수의 희토류 금속에 순철(Fe)을 혼합시켜 형성된다.

상기 전기로(30)는, 반응부(23)와 전극부(26)를 포함하는 전기 아크로이다. 상기 원재료(40)는 전기로(30)에서 반응부(23)에 장입된다. 상기 전기로(30)가 전극부(26)에 외부 전원을 인가시킨 후, 상기 전기로(30)는 전극부(26)와 원재료(40) 사이에 섬광 또는 아크를 발생시켜 원재료(40)를 용해시켜 반응부(23)에 제1 용융체(45)와 슬래그(50)를 만든다.

여기서, 상기 주조 알니코 자석은, 종류에 따라, AlNiCo 1 에서 12Al-21Ni-5Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 2 에서 10Al-19Ni-13Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 3 에서 12Al-25Ni-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 5 에서 8Al-14Ni-24Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 6 에서 8Al-16Ni-24Co-3Cu-1Ti-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 8 에서 7Al-15Ni-35Co-4Cu-5Ti-Fe 의 조성을 가지거나, AlNiCo 9 에서 7Al-15Ni-35Co-4Cu-5Ti-Fe 의 조성을 갖는다.

상기 순철은, 철(Fe)에 탄소(C) 0 ~ 0.025% 를 포함한다. 따라서, 상기 슬래그(50)는 개별 희토류 금속의 산화물과 순철의 산화물을 포함한다. 또한, 상기 슬래그(50)를 확보하는 것은, 전기로(30)를 사용하여 주조 알니코 자석의 원재료(40)를 용해시키는 동안, 제1 용융체(45)의 표면에 슬래그(50)를 형성시키고, 전기로(30)에서 제1 용융체(45)의 표면으로부터 슬래그(50)를 반복적으로 걷어내어 슬래그 수집통(도면에 미도시)에 걷어낸 슬래그(50)를 모으는 것을 포함한다.

다음으로, 상기 주조 단계(S13)는, 주형(mold; 10)을 사용하여 주입 방향(D)을 따라 전기로(30)로부터 주형(10)의 성형 공간에 제1 용융체(45)를 주입받는 동안, 주형(10)의 성형 공간에 주물(casting; 100)과 함께 주형(10)의 성형 공간 주변에 주물(100)과 일체를 이루는 버(burr; 94)를 형성하는 것을 포함한다. 여기서, 상기 주형은 셀 몰드(6)에서 일측 셀 몰드와 타측 셀 몰드 사이에 성형 공간을 갖는다. 상기 버(94)는 주형(10)에서 셀 몰드(6)의 일측 셀 몰드와 타측 셀 몰드 사이의 틈새를 통해 셀 몰드(6) 주변에 의도하지 않은 다양한 형상으로 형성된다.

계속해서, 상기 주형(10)과 주물(100)을 분리시킨 후, 상기 절삭 단계(S14)는 절단 도구(도면에 미도시)를 사용하여 주물(100)로부터 버(94)를 확보하는 것을 포함한다. 상기 버(94)를 확보하는 것은, 절단 도구를 사용하여 주물(100)로부터 버(94)를 적어도 한 번 절단하여 버 수집통(도면에 미도시)에 절단된 버(94)를 모으는 것을 포함한다. 계속해서, 상기 연마 단계(S15)는, 연마 장치(도 5의 140) 및 회수 장치(도 6의 170)를 사용하여 주물(100)의 표면을 연마하는 동안 주물(100)로부터 연마 칩을 확보하는 것을 포함한다.

상기 주물(100)을 연마하는 것은, 연마 장치(150)의 본체(131) 상에서 노즐(139)을 사용하여 그라인더(133)에 절삭유(140)를 분사시키고, 연마 장치(150)의 본체(131) 상에서 그라인더(133)에 주물(100)을 접촉시켜 주물(100)로부터 철분(98)과 함께 절삭유(140)로부터 절삭 폐유(도 6의 145)를 생성시키고, 주물(100)의 반대 편에서 그라인더(133)를 둘러싸는 그라인더 커버(136)를 사용하여 철분(98)의 비산과 절삭 폐유(145)의 비산을 방지하고, 연마 장치(150)의 본체에 위치되는 연마 부산물 배출구(115)를 사용하여 회수 장치(170)를 향해 철분(98)과 함께 절삭 폐유(145)를 낙하시키는 것을 포함한다.

또한, 상기 연마 칩을 확보하는 것은, 연마 장치(150)의 그라인더(133)에 주물(100)을 접촉시키는 동안, 회수 장치(170)에서 가공 부산물 수집함(161)을 사용하여 연마 장치(150)의 연마 부산물 배출구(115)를 통해 철분(98)과 함께 절삭 폐유(145)를 전달받고, 가공 부산물 수집함(161)에서 철분(98)과 함께 절삭 폐유(145)에 회수 장치(170)의 자석 롤러(63)를 접촉시켜 자석 롤러(163)를 회전시키는 동안, 자석 롤러(163)의 일측 표면에 일부 철분(98)과 함께 일부 절삭 폐유(145)를 반복적으로 묻히고, 회수 장치(170)에서 자석 롤러(163)에 고무 롤러(165)를 접촉시키면서 고무롤러(165)를 회전시켜 자석 롤러(163)의 일측 표면으로부터 일부 절삭 폐유(145)를 제거하는 것을 포함한다.

더불어, 상기 연마 칩을 확보하는 것은, 회수 장치(170)에서 자석 롤러(163)의 타측 표면에 스크래퍼(167)를 접촉시켜 자석 롤러(163)로부터 일부 철분(98)을 반복적으로 분리시키면서 스크래퍼(167)를 사용하여 철분 수집함(169)으로 분리된 일부 철분(98)을 이동시키고, 회수 장치(169)에서 철분 수집함(169)에 분리된 철분을 회수한 후, 상하 진동(M) 가능한 진동 도구(180) 상에 철분 수집함(169)을 올려 놓고, 진동 도구(180)를 사용하여 철분 수집함(169)을 상하로 흔들어 철분 수집함(169)의 분리된 철분(98)으로부터 수분과 오일과 공기를 제거하고, 철분 수집함(169)에서 분리된 철분(98)을 자연 건조시키는 것을 더 포함한다.

이어서, 상기 제2 용해 단계(S16)는, 전기로(도 3의 30)를 재사용하여 슬래그(50)와 버(94)와 연마 칩(98)을 용해시켜 제2 용융체(도면에 미도시)를 형성하는 것을 포함한다. 상기 슬래그(50)는 제1 용해 단계(S12)에서 슬래그 수집통으로부터 확보될 수 있고, 상기 버(94)는 절삭 단계(S14)에서 버 수집통으로부터 확보될 수 있고, 상기 연마 칩(98)은 연마 단계(S15)에서 철분 수집함(169)으로부터 확보될 수 있다.

좀 더 구체적으로는, 상기 제2 용융체는, 전기로(30)에서, 슬래그(50) 2400 ~ 3600 중량부, 그리고 버(94) 1600 ~ 2400 중량부, 그리고 연마 칩(98) 10400 ~ 15600 중량부를 용해시켜 형성된다. 이후로, 상기 시료 제작 단계(S17)는, 전기로(30)로부터 냉각수(도면에 미도시)에 제2 용융체를 흘려보내 냉각수에 제2 용융체를 침지시켜 재생 원료(도면에 미도시)를 만드는 것을 포함한다. 여기서, 상기 재생 원료는 슬래그(50)와 버(94)로부터 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)을 산화시켜 알루미늄과 타이타늄을 비포함한다.

즉, 상기 재생 원료는, X-ray 분석기를 사용하여 분석시, 니켈(Ni) 15 ~ 23 중량부, 그리고 코발트(Co) 23 ~ 32 중량부, 그리고 구리(Cu) 1.0 ~ 2.5 중량부, 그리고 순철(Fe) 40 ~ 50 중량부를 함유하는 올챙이 모양을 다수 포함한다. 한편, 도 8의 표에서, '해외에서 구매된 원소별 단가'와 '자체에서 재생산된 원소별 단가' 가 비교되었다. 상기 '해외에서 구매된 원소별 단가' 는 원재료로부터 산출되고, '자체에서 재생산된 원소별 단가' 는 재생 원료로부터 산출된다. 상기 '자체에서 재생산된 원소별 단가'에서, 알루미늄(Al)은 제2 용융체의 형성 동안 산화되어 없어지기 때문에 재생 원료의 단가 계산에서 생략되었다.

그러나, 상기 재생 원료의 구성 원소별 단가는, 합계 금액에서 볼 때, 원재료의 구성 원소별 단가보다 더 싸다. 따라서, 상기 재생 원료는 원재료의 구성 원소를 모두 함유하기 위해 제2 용융체에 알루미늄의 추가 장입시 원재료의 알루미늄 단가로 비용을 치르더라도 원재료보다 더 싼 단가로 이용될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 제작 방법을 설명해주는 순서도이다. 이 경우에, 도 9는 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 주조 알니코 자석의 제작 방법은, 조형 단계(S21)와, 용해 단계(S22)와, 주조 단계(S23)와, 조가공 단계(S24)와, 열처리 단계(S25)와, 정밀 가공 단계(S26)와, 검사 단계(S27)와 출하 단계(S28)를 포함한다. 먼저, 상기 조형 단계(S21)는, 주조 알니코 자석(도면에 미도시)의 주형(도 2의 10)을 적어도 하나 제작하는 것을 포함한다. 상기 주형(10)은 주조 알니코 자석의 형상에 따라 자유롭게 성형 공간을 설정할 수 있다.

좀 더 상세하게는, 상기 주형(10)을 제작하는 것은, 주형틀(3)을 준비하고, 규사와 합성수지를 사용하여 주형(10)의 성형 공간을 둘러싸는 셀 몰드(shell mold; 6)를 만들고, 주형틀(3)에 셀 몰드(6)와 몰드 지지체(9)를 삽입시키는 것을 포함한다. 상기 셀 몰드(6)는 주형틀(3) 및 몰드 지지체(9)에 의해 둘러싸이면서 일 단부를 통해 용융체(예를 들면, 용해 단계(S22)를 참조요)에 노출된다.

다음으로, 상기 용해 단계(S22)는, 제1 전기로(도 3의 30)를 사용하여 주조 알니코 자석의 원재료로부터 추출된 재생 원료를 용해시키는 동안, 주조 알니코 자석의 종류에 따라 원재료 대비 재생 원료에서 금속 부족분을 재생 원료에 보충하여 용융체를 형성하는 것을 포함한다.

상기 원재료는, AlNiCo 1, 또는 AlNiCo 2, 또는 AlNiCo 3, 또는 AlNiCo 5, 또는 AlNiCo 6, 또는 AlNiCo 8, 또는 AlNiCo 9 의 조성에 대응되는 복수의 희토류 금속과 함께 순철(Fe)을 녹여서 형성되고, 상기 순철은 철(Fe)에 탄소(C) 0 ~ 0.025% 를 포함한다. 상기 재생 원료는 원재료로부터 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)을 산화시켜 상기 알루미늄(Al)과 상기 타이타늄(Ti)을 비포함한다.

여기서, 상기 재생 원료는, 제1 전기로(30)에서 원재료의 용융시 확보된 슬래그 2400 ~ 3600 중량부, 그리고 원재료의 주물로부터 확보된 버 1600 ~ 2400 중량부, 그리고 원재료의 주물로부터 생성된 연마 칩 10400 ~ 15600 중량부를 용해시킨 후 냉각수에 침지시키는 때, X-ray 분석기를 사용하여 분석시, 니켈(Ni) 15 ~ 23 중량부, 그리고 코발트(Co) 23 ~ 32 중량부, 그리고 구리(Cu) 1.0 ~ 2.5 중량부, 그리고 순철(Fe) 40 ~ 50 중량부를 함유하는 올챙이 모양을 다수 포함한다. 상기 금속 부족분은, 알루미늄(Al) 및 타이타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함한다.

다음으로, 상기 주조 단계(S23)는, 주형(10)을 사용하여 제1 전기로(30)로부터 주형(10)의 성형 공간에 용융체를 주입받는 동안, 주형(10)의 성형 공간에 주물(casting; 도 4의 100)을 형성하는 것을 포함한다. 상기 주형(10)의 성형 공간에 용융체의 주입받는 것은, 용융체에 금속 부족분을 장입시킨 후 3~10분 안에 수행되는 것을 포함한다.

다음으로, 상기 주형(10)과 주물(100)을 분리시킨 후, 상기 조가공 단계(S24)는, 절단 도구(도면에 미도시)를 사용하여 주물(100)로부터 제1 예비 주조 알니코 자석을 만드는 것을 포함한다. 여기서, 상기 주물(100)로부터 제1 예비 주조 알니코 자석을 만드는 것은, 절단 도구를 사용하여 주물(100)의 표면으로부터 버(94)를 제거시키는 것을 포함한다.

계속해서, 상기 열처리 단계(S25)는, 제2 전기로(도면에 미도시)를 사용하여 제1 예비 주조 알니코 자석에 자성을 부여해서 제2 예비 주조 알니코 자석을 만드는 것을 포함한다. 여기서, 상기 제2 예비 주조 알니코 자석을 만드는 것은, 제2 전기로를 사용하여 제1 예비 주조 알니코 자석에 600℃ 의 열을 적용하여 제1 예비 주조 알니코 자석에 등방성 자기 특성을 가지게 하는 것을 포함한다.

이와는 다르게, 상기 제2 예비 주조 알니코 자석을 만드는 것은, 제2 전기로를 사용하여 제1 예비 주조 알니코 자석에 1250℃ 의 열을 적용하여 제1 예비 주조 알니코 자석의 원자의 확산에 의해 성분을 균일하게 하면서 냉각 도중에 900℃ 에서 외부 자계를 일 방향으로 적용하여 제1 예비 주조 알니코 자석에 이방성 자기 특성을 가지게 하는 것을 포함할 수도 있다.

계속해서, 상기 정밀 가공 단계(S26)는, 연마 장치(도 5의 150)를 사용하여 제2 예비 주조 알니코 자석을 미세하게 가공해서 주조 알니코 자석을 만드는 것을 포함한다. 좀 더 상세하게는, 상기 주조 알니코 자석을 만드는 것은, 연마 장치(150)의 그라인더(133)에 제2 예비 주조 알니코 자석을 접촉시켜 주조 알니코 자석의 설계 제원(諸元)에 부합되게 연마를 수행하는 것을 포함한다.

이어서, 상기 검사 단계(S27)는, 주조 알니코 자석의 외관 형상과 자기 특성을 측정하는 것을 포함한다. 이후로, 상기 출하 단계(S28)는, 주조 알니코 자석을 포장하는 것을 포함한다.

S11; 조형 단계, S12; 제 용해 단계
S13; 주조 단계, S14; 절삭 단계
S15; 연마 단계, S16; 제2 용해 단계
S17; 시료 제작 단계

Claims

조형 단계에서 주조 알니코 자석(cast alnico magnet)의 주형을 적어도 하나 제작하고,
제1 용해 단계에서 전기로를 사용하여 상기 주조 알니코 자석의 원재료를 용해시켜 제1 용융체를 만드는 동안, 상기 전기로에서 상기 제1 용융체로부터 슬래그(slag)를 확보하고,
주조 단계에서 상기 주형(mold)을 사용하여 상기 전기로로부터 상기 주형의 성형 공간에 상기 제1 용융체를 주입받는 동안, 상기 주형의 상기 성형 공간에 주물(casting)과 함께 상기 주형의 상기 성형 공간 주변에 상기 주물과 일체를 이루는 버(burr)를 형성하고,
상기 주형과 상기 주물을 분리시킨 후, 절삭 단계에서 절단 도구를 사용하여 상기 주물로부터 상기 버를 확보하고,
연마 단계에서 연마 장치 및 회수 장치를 사용하여 상기 주물의 표면을 연마하는 동안 상기 주물로부터 연마 칩을 확보하고,
제2 용해 단계에서 상기 전기로를 재사용하여 상기 슬래그와 상기 버와 상기 연마 칩을 용해시켜 제2 용융체를 형성하고,
시료 제작 단계에서 상기 전기로로부터 냉각수에 상기 제2 용융체를 흘려보내 상기 냉각수에 상기 제2 용융체를 침지시켜 재생 원료를 만드는 것을 포함하고,
상기 버를 확보하는 것은,
상기 절단 도구를 사용하여 상기 주물로부터 상기 버를 적어도 한 번 절단하여 버 수집통에 절단된 버를 모으는 것을 포함하고,
상기 재생 원료는 상기 슬래그와 상기 버로부터 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)을 산화시켜 상기 알루미늄과 상기 타이타늄을 비포함하는, 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법.
제1 항에 있어서,
상기 주형을 제작하는 것은,
주형틀을 준비하고,
규사와 합성수지를 사용하여 상기 주형의 상기 성형 공간을 둘러싸는 셀 몰드(shell mold)를 만들고,
상기 주형틀에 상기 셀 몰드와 몰드 지지체를 삽입시키는 것을 포함하고,
상기 셀 몰드는 상기 주형틀 및 상기 몰드 지지체에 의해 둘러싸이면서 일 단부를 통해 상기 제1 용융체에 노출되는, 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법.
제1 항에 있어서,
상기 원재료는,
상기 주조 알니코 자석의 종류에 따라 복수의 희토류 금속에 순철을 혼합시켜 형성되고,
상기 주조 알니코 자석은,
상기 종류에 따라,
AlNiCo 1 에서 12Al-21Ni-5Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 2 에서 10Al-19Ni-13Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 3 에서 12Al-25Ni-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 5 에서 8Al-14Ni-24Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 6 에서 8Al-16Ni-24Co-3Cu-1Ti-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 8 에서 7Al-15Ni-35Co-4Cu-5Ti-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 9 에서 7Al-15Ni-35Co-4Cu-5Ti-Fe 의 조성을 가지고,
상기 순철은,
철(Fe)에 탄소(C) 0 ~ 0.025% 를 포함하는, 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법.
제1 항에 있어서,
상기 슬래그를 확보하는 것은,
상기 전기로를 사용하여 상기 주조 알니코 자석의 상기 원재료를 용해시키는 동안, 상기 제1 용융체의 표면에 슬래그를 형성시키고,
상기 전기로에서 상기 제1 용융체의 표면으로부터 상기 슬래그를 반복적으로 걷어내어 슬래그 수집통에 걷어낸 슬래그를 모으는 것을 포함하고,
상기 슬래그는 개별 희토류 금속의 산화물과 순철의 산화물을 포함하는, 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 주물을 연마하는 것은,
상기 연마 장치의 본체 상에서 노즐을 사용하여 그라인더에 절삭유를 분사시키고,
상기 연마 장치의 상기 본체 상에서 상기 그라인더에 상기 주물을 접촉시켜 상기 주물로부터 철분과 함께 상기 절삭유로부터 절삭 폐유를 생성시키고,
상기 주물의 반대 편에서 상기 그라인더를 둘러싸는 그라인더 커버를 사용하여 철분의 비산과 절삭 폐유의 비산을 방지하고,
상기 연마 장치의 상기 본체에 위치되는 연마 부산물 배출구를 사용하여 상기 회수 장치를 향해 상기 철분과 함께 상기 절삭 폐유를 낙하시키는 것을 포함하는, 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법.
제1 항에 있어서,
상기 연마 칩을 확보하는 것은,
상기 연마 장치의 그라인더에 상기 주물을 접촉시키는 동안, 상기 회수 장치에서 가공 부산물 수집함을 사용하여 상기 연마 장치의 연마 부산물 배출구를 통해 철분과 함께 절삭 폐유를 전달받고,
상기 가공 부산물 수집함에서 상기 철분과 함께 상기 절삭 폐유에 상기 회수 장치의 자석 롤러를 접촉시켜 상기 자석 롤러를 회전시키는 동안, 상기 자석 롤러의 일측 표면에 일부 철분과 함께 일부 절삭 폐유를 반복적으로 묻히고,
상기 회수 장치에서 상기 자석 롤러에 고무 롤러를 접촉시키면서 상기 고무롤러를 회전시켜 상기 자석 롤러의 상기 일측 표면으로부터 상기 일부 절삭 폐유를 제거하고,
상기 회수 장치에서 상기 자석 롤러의 타측 표면에 스크래퍼를 접촉시켜 상기 자석 롤러로부터 상기 일부 철분을 반복적으로 분리시키면서 상기 스크래퍼를 사용하여 철분 수집함으로 분리된 일부 철분을 이동시키고,
상기 회수 장치에서 상기 철분 수집함에 상기 분리된 철분을 회수한 후, 상하 진동 가능한 진동 도구 상에 상기 철분 수집함을 올려 놓고,
상기 진동 도구를 사용하여 상기 철분 수집함을 상하로 흔들어 상기 철분 수집함의 상기 분리된 철분으로부터 수분과 오일과 공기를 제거하고,
상기 철분 수집함에서 상기 분리된 철분을 자연 건조시키는 것을 포함하는, 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제2 용융체는,
상기 전기로에서, 상기 슬래그 2400 ~ 3600 중량부, 그리고 상기 버 1600 ~ 2400 중량부, 그리고 상기 연마 칩 10400 ~ 15600 중량부를 용해시켜 형성되는, 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법.
제1 항에 있어서,
상기 재생 원료는,
X-ray 분석기를 사용하여 분석시, 니켈(Ni) 15 ~ 23 중량부, 그리고 코발트(Co) 23 ~ 32 중량부, 그리고 구리(Cu) 1.0 ~ 2.5 중량부, 그리고 순철(Fe) 40 ~ 50 중량부를 함유하는 올챙이 모양을 다수 포함하는, 주조 알니코 자석의 원재료 재생 방법.
조형 단계에서 주조 알니코 자석의 주형을 적어도 하나 제작하고,
용해 단계에서 제1 전기로를 사용하여 상기 주조 알니코 자석의 원재료로부터 추출된 재생 원료를 용해시키는 동안, 상기 주조 알니코 자석의 종류에 따라 상기 원재료 대비 상기 재생 원료에서 금속 부족분을 상기 재생 원료에 보충하여 용융체를 형성하고,
주조 단계에서 상기 주형(mold)을 사용하여 상기 제1 전기로로부터 상기 주형의 성형 공간에 상기 용융체를 주입받는 동안, 상기 주형의 상기 성형 공간에 주물(casting)을 형성하고,
상기 주형과 상기 주물을 분리시킨 후, 조가공 단계에서 절단 도구를 사용하여 상기 주물로부터 제1 예비 주조 알니코 자석을 만들고,
열처리 단계에서 제2 전기로를 사용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석에 자성을 부여해서 제2 예비 주조 알니코 자석을 만들고,
정밀 가공 단계에서 연마 장치를 사용하여 상기 제2 예비 주조 알니코 자석을 미세하게 가공해서 상기 주조 알니코 자석을 만들고,
검사 단계에서 상기 주조 알니코 자석의 외관 형상과 자기 특성을 측정하고,
출하 단계에서 상기 주조 알니코 자석을 포장하는 것을 포함하고,
상기 재생 원료는,
상기 원재료로부터 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)을 산화시켜 상기 알루미늄(Al)과 상기 타이타늄(Ti)을 비포함하고,
상기 제1 전기로에서 상기 원재료의 용융시 확보된 슬래그 2400 ~ 3600 중량부, 그리고 상기 원재료의 주물로부터 확보된 버 1600 ~ 2400 중량부, 그리고 상기 원재료의 상기 주물로부터 생성된 연마 칩 10400 ~ 15600 중량부를 용해시킨 후 냉각수에 침지시키는 때,
X-ray 분석기를 사용하여 분석시, 니켈(Ni) 15 ~ 23 중량부, 그리고 코발트(Co) 23 ~ 32 중량부, 그리고 구리(Cu) 1.0 ~ 2.5 중량부, 그리고 순철(Fe) 40 ~ 50 중량부를 함유하는 올챙이 모양을 다수 포함하고,
상기 금속 부족분은,
알루미늄(Al) 및 타이타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함하는, 주조 알니코 자석의 제작 방법.
제10 항에 있어서,
상기 주형을 제작하는 것은,
주형틀을 준비하고,
규사와 합성수지를 사용하여 상기 주형의 상기 성형 공간을 둘러싸는 셀 몰드(shell mold)를 만들고,
상기 주형틀에 상기 셀 몰드와 몰드 지지체를 삽입시키는 것을 포함하고,
상기 셀 몰드는 상기 주형틀 및 상기 몰드 지지체에 의해 둘러싸이면서 일 단부를 통해 상기 용융체에 노출되는, 주조 알니코 자석의 제작 방법.
제10 항에 있어서,
상기 주조 알니코 자석은,
상기 종류에 따라,
AlNiCo 1 에서 12Al-21Ni-5Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 2 에서 10Al-19Ni-13Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 3 에서 12Al-25Ni-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 5 에서 8Al-14Ni-24Co-3Cu-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 6 에서 8Al-16Ni-24Co-3Cu-1Ti-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 8 에서 7Al-15Ni-35Co-4Cu-5Ti-Fe 의 조성을 가지거나,
AlNiCo 9 에서 7Al-15Ni-35Co-4Cu-5Ti-Fe 의 조성을 가지고,
상기 원재료는,
상기 AlNiCo 1, 또는 상기 AlNiCo 2, 또는 상기 AlNiCo 3, 또는 상기 AlNiCo 5, 또는 상기 AlNiCo 6, 또는 상기 AlNiCo 8, 또는 상기 AlNiCo 9 의 조성에 대응되는 복수의 희토류 금속과 함께 순철(Fe)을 녹여서 형성되고,
상기 순철은,
철(Fe)에 탄소(C) 0 ~ 0.025% 를 포함하는, 주조 알니코 자석의 제작 방법.
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제10 항에 있어서,
상기 주형의 상기 성형 공간에 상기 용융체의 주입받는 것은,
상기 용융체에 상기 금속 부족분을 장입시킨 후 3~10분 안에 수행되는 것을 포함하는, 주조 알니코 자석의 제작 방법.
제10 항에 있어서,
상기 주물로부터 상기 제1 예비 주조 알니코 자석을 만드는 것은,
상기 절단 도구를 사용하여 상기 주물의 표면으로부터 버를 제거시키는 것을 포함하는, 주조 알니코 자석의 제작 방법.
제10 항에 있어서,
상기 제2 예비 주조 알니코 자석을 만드는 것은,
상기 제2 전기로를 사용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석에 600℃ 의 열을 적용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석에 등방성 자기 특성을 가지게 하거나,
상기 제2 전기로를 사용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석에 1250℃ 의 열을 적용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석의 원자의 확산에 의해 성분을 균일하게 하면서 냉각 도중에 900℃ 에서 외부 자계를 일 방향으로 적용하여 상기 제1 예비 주조 알니코 자석에 이방성 자기 특성을 가지게 하는 것을 포함하는, 주조 알니코 자석의 제작 방법.
제10 항에 있어서,
상기 주조 알니코 자석을 만드는 것은,
상기 연마 장치의 그라인더에 상기 제2 예비 주조 알니코 자석을 접촉시켜 상기 주조 알니코 자석의 설계 제원(諸元)에 부합되게 연마를 수행하는 것을 포함하는, 주조 알니코 자석의 제작 방법.