KR102567572B1 - Manufacturing method of manganese-based magnetic powder - Google Patents

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Abstract

망간계 자성 분말의 제조 방법이 제공된다. 상기 망간계 자성 분말의 제조 방법은, 망간(Mn)계 합금을 준비하는 단계, 상기 망간계 합금을 열처리하여, 자성상을 형성하는 단계, 및 자성상이 형성된 상기 망간계 합금을 고상의 계면 활성제와 혼합한 후 건식 파쇄하여 망간계 자성 분말을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 망간계 자성 분말을 제조하는 단계에서, 상기 망간계 합금의 질량 대비 상기 계면 활성제의 질량 비율을 제어하여, 상기 망간계 자성 분말의 자성 특성을 제어하는 것을 포함할 수 있다. A method for producing manganese-based magnetic powder is provided. The manufacturing method of the manganese-based magnetic powder includes preparing a manganese (Mn)-based alloy, heat-treating the manganese-based alloy to form a magnetic phase, and combining the manganese-based alloy having the magnetic phase with a solid surfactant Mixing and then dry crushing to prepare a manganese-based magnetic powder, wherein in the preparing of the manganese-based magnetic powder, the mass ratio of the manganese-based alloy to the mass of the surfactant is controlled to obtain the manganese-based magnetic powder It may include controlling the magnetic properties of the powder.

Description

망간계 자성 분말의 제조 방법 {Manufacturing method of manganese-based magnetic powder}Manufacturing method of manganese-based magnetic powder {Manufacturing method of manganese-based magnetic powder}

본 발명은 망간계 자성 분말의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 볼 밀링(ball-milling) 공정이 적용된 망간계 자성 분말의 제조 방법에 관련된 것이다. The present invention relates to a method for producing manganese-based magnetic powder, and more particularly, to a method for producing manganese-based magnetic powder using a ball-milling process.

높은 보자력 특성을 갖는 영구자석 재료는 자체적으로 에너지 발생원의 역할이 가능하므로 모터용 소재로써 적용되고 있으며 산업적으로 자동차, 항공 우주, 센서 산업 등에서 폭넓게 사용되고 있다. 특히, 환경규제와 한정된 화석연료 문제와 맞물려 내연기관 자동차 시장의 개발 방향이 점차 하이브리드 또는 전기 자동차로 확대됨에 따라 전기 모터의 핵심 부품인 영구자석 재료에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. Permanent magnet material with high coercive force can act as an energy generating source by itself, so it is applied as a material for motors and is widely used industrially in automobile, aerospace, and sensor industries. In particular, as the development direction of the internal combustion engine vehicle market gradually expands to hybrid or electric vehicles in line with environmental regulations and limited fossil fuel problems, research on permanent magnet materials, which are core parts of electric motors, is being actively conducted.

이러한 영구자석으로 사용되는 재료는 대표적으로 희토류 금속(Sm-Co, Nd-Fe-B 등), 비희토류 금속(Fe16N2, MnBi, MnAl, AlNiCo 등)과 산화물(Sr-ferrite, Ba-ferrite 등)이 존재한다. 영구자석의 특성이 향상될수록 모터의 무게와 부피를 감소시킬 수 있으며, 이는 곧 모터 효율 향상을 야기한다. 따라서 우수한 자기적 특성을 발휘하는 영구자석 소재에 관한 연구가 지속적으로 수행된다.The materials used for these permanent magnets are typically rare earth metals (Sm-Co, Nd-Fe-B, etc.), non-rare earth metals (Fe16N2, MnBi, MnAl, AlNiCo, etc.) and oxides (Sr-ferrite, Ba-ferrite, etc.) this exists As the characteristics of the permanent magnet improve, the weight and volume of the motor can be reduced, which leads to an improvement in motor efficiency. Therefore, research on permanent magnet materials exhibiting excellent magnetic properties is continuously conducted.

영구자석의 연구개발 방향은 크게 두가지로 분류된다. 첫째, 새로운 조성의 영구자석 소재 개발, 둘째, 공정제어를 통해서 기존의 영구자석 소재의 미세조직 개선이다. 영구자석 소재에 관한 대다수의 연구 문헌은 상향식 또는 하향식으로 분류되는 후자의 방법을 통해 진행되고 있다. Permanent magnet research and development direction is largely classified into two. First, development of permanent magnet material with new composition, and second, microstructure improvement of existing permanent magnet material through process control. Most research literature on permanent magnet materials proceeds through the latter method, classified as bottom-up or top-down.

일반적으로 하향식 공정은 주조 또는 급속응고법 등을 이용한 영구자석 소재의 합금 제조에 이어서 적절한 후열처리 공정을 통해 자성상을 형성한다. 이후, 파쇄공정에 의한 분말화 공정, 자장 정렬 및 소결 공정을 통해서 최종 벌크 형태의 영구자석으로 제조된다. 이때, 파쇄 공정은 상당한 물리적 에너지를 가하므로 자성상의 분해를 촉진함으로써 자기적 특성을 열화시키는 문제를 야기한다.In general, in the top-down process, a magnetic phase is formed through an appropriate post-heat treatment process following manufacture of an alloy of a permanent magnet material using a casting or rapid solidification method. Thereafter, through a powdering process by a crushing process, a magnetic field alignment, and a sintering process, the final bulk form of the permanent magnet is manufactured. At this time, since the crushing process applies considerable physical energy, decomposition of the magnetic phase is accelerated, thereby causing a problem of deteriorating magnetic properties.

특히, 극저온 파쇄 공정은 약 100K(-173℃)이하의 온도에서 재료가 부서지기 쉬운 성질을 이용한 파쇄 방법으로서, 미세 입자의 형성에 용이한 것으로 알려져있다. 하지만, 상당한 충격 에너지를 수반하므로 자성 소재와 같은 기능성 소재의 특성 열화 문제를 초래하는 문제점이 있다. In particular, the cryogenic crushing process is a crushing method using the brittleness of materials at a temperature of about 100K (-173 ° C) or less, and is known to facilitate the formation of fine particles. However, since significant impact energy is involved, there is a problem of deteriorating the properties of functional materials such as magnetic materials.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 건식 파쇄공정이 적용된 우수한 자기적 특성을 갖는 망간계 자성 분말의 제조 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing manganese-based magnetic powder having excellent magnetic properties to which a dry crushing process is applied.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 파쇄공정에 발생되는 자성 상의 분해 현상이 억제된 망간계 자성 분말의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing manganese-based magnetic powder in which decomposition of the magnetic phase generated in the crushing process is suppressed.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 우수한 자기적 특성을 갖는 망간계 자성 분말의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing manganese-based magnetic powder having excellent magnetic properties.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 망간계 자성 분말의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above-described technical problems, the present invention provides a method for manufacturing manganese-based magnetic powder.

일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 자성 분말의 제조 방법은 망간(Mn)계 합금을 준비하는 단계, 상기 망간계 합금을 열처리하여, 자성상을 형성하는 단계, 및 자성상이 형성된 상기 망간계 합금을 고상의 계면 활성제와 혼합한 후 건식 파쇄하여 망간계 자성 분말을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 망간계 자성 분말을 제조하는 단계에서, 상기 망간계 합금의 질량 대비 상기 계면 활성제의 질량 비율을 제어하여, 상기 망간계 자성 분말의 자성 특성을 제어하는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the manufacturing method of the manganese-based magnetic powder includes preparing a manganese (Mn)-based alloy, heat-treating the manganese-based alloy to form a magnetic phase, and forming the manganese-based alloy on which the magnetic phase is formed. A step of mixing with a solid surfactant and then dry crushing to prepare a manganese-based magnetic powder, wherein in the step of preparing the manganese-based magnetic powder, the mass ratio of the surfactant to the mass of the manganese-based alloy is controlled to , and controlling the magnetic properties of the manganese-based magnetic powder.

일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 합금의 질량 대비 상기 계면 활성제의 질량 비율은, 0.2 초과 0.3 미만으로 제어되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the mass ratio of the surfactant to the mass of the manganese-based alloy may include being controlled to be greater than 0.2 and less than 0.3.

일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 자성 분말은, 9.25 MGOe 이상의 최대자기에너지적((BH)max)을 갖는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the manganese-based magnetic powder may include one having a maximum magnetic energy product ((BH)max) of 9.25 MGOe or more.

일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 합금은, MnBi 또는 MnAl 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the manganese-based alloy may include any one of MnBi or MnAl.

일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 합금은, 망간(Mn):비스무트(Bi)의 원자비가 54:46인 MnBi를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the manganese-based alloy may include MnBi having an atomic ratio of manganese (Mn):bismuth (Bi) of 54:46.

일 실시 예에 따르면, 상기 계면 활성제는, 스테아르산(stearic acid)을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the surfactant may include stearic acid.

일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 합금과 상기 계면 활성제를 혼합한 후 건식 파쇄하는 단계는, -196℃이하의 저온에서 수행되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of dry crushing after mixing the manganese-based alloy and the surfactant may include being performed at a low temperature of -196 ° C or less.

일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 자성 분말의 제조 방법은 상기 망간계 자성 분말을 제조하는 단계 이후, 상기 망간계 자성 분말을 용매에 침지하여, 상기 망간계 자성 분말 내 상기 계면 활성제를 제거하는 단계, 및 상기 계면 활성제가 제거된 상기 망간계 자성 분말을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the manufacturing method of the manganese-based magnetic powder includes, after the step of preparing the manganese-based magnetic powder, immersing the manganese-based magnetic powder in a solvent to remove the surfactant from the manganese-based magnetic powder. , and drying the manganese-based magnetic powder from which the surfactant is removed.

일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 합금과 상기 계면 활성제를 혼합한 후 건식 파쇄하는 단계는, 볼 밀링(ball milling) 공정을 통해 수행되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of dry crushing after mixing the manganese-based alloy and the surfactant may include being performed through a ball milling process.

다른 실시 예에 따르면, 상기 망간계 자성 분말의 제조 방법은 챔버 내에 망간(Mn)계 합금, 고상의 계면 활성제, 및 볼(ball)을 장입하는 단계, 상기 챔버 내부를 냉각하는 단계, 및 상기 볼을 통해 상기 망간계 합금을 파쇄하는 단계를 포함하되, 상기 챔버 내에 장입되는 상기 망간계 합금의 질량 대비 상기 계면 활성제의 질량 비율을 제어하여, 상기 망간계 합금이 파쇄되어 제조된 망간계 자성 분말의 자성 특성을 제어하는 것을 포함할 수 있다. According to another embodiment, the manufacturing method of the manganese-based magnetic powder includes charging a manganese (Mn)-based alloy, a solid surfactant, and a ball into a chamber, cooling the inside of the chamber, and the ball Including the step of crushing the manganese-based alloy through, but controlling the mass ratio of the surfactant to the mass of the manganese-based alloy charged into the chamber, the manganese-based magnetic powder prepared by crushing the manganese-based alloy It may include controlling magnetic properties.

다른 실시 예에 따르면, 상기 챔버 내부를 냉각하는 단계는 제1 주파수 조건에서 수행되고, 상기 망간계 합금을 파쇄하는 단계는 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수 조건에서 수행되는 것을 포함할 수 있다. According to another embodiment, the cooling of the inside of the chamber may be performed under a first frequency condition, and the crushing of the manganese-based alloy may be performed under a second frequency condition higher than the first frequency.

다른 실시 예에 따르면, 상기 챔버 내부를 냉각하는 단계, 및 상기 망간계 합금을 파쇄하는 단계는 복수회 반복 수행되는 것을 포함할 수 있다. According to another embodiment, the step of cooling the inside of the chamber and the step of crushing the manganese-based alloy may include being repeatedly performed a plurality of times.

본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법은, 망간(Mn)계 합금(예를 들어, MnBi)을 준비하는 단계, 상기 망간계 합금을 열처리하여 자성상을 형성하는 단계, 및 자성상이 형성된 상기 망간계 합금을 고상의 계면 활성제(예를 들어, 스테아르산)와 혼합한 후 건식 파쇄하여 망간계 자성 분말을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 파쇄공정에서 상기 망간계 합금에 가해지는 충격에너지가 상기 계면 활성제에 의해 분산될 수 있으므로, 상기 망간계 자성 분말의 자성 특성 열화문제가 해결될 수 있다. 이로 인해, 자성 특성(예를 들어, 최대자기에너지적)이 향상된 망간계 자성 분말이 제공될 수 있다. A method for manufacturing a manganese-based magnetic powder according to an embodiment of the present invention includes preparing a manganese (Mn)-based alloy (eg, MnBi), heat-treating the manganese-based alloy to form a magnetic phase, and forming a magnetic phase. The method may include preparing a manganese-based magnetic powder by mixing the phase-formed manganese-based alloy with a solid surfactant (eg, stearic acid) and then dry-crushing it. Accordingly, since the impact energy applied to the manganese-based alloy in the crushing process can be dispersed by the surfactant, the problem of deterioration of magnetic properties of the manganese-based magnetic powder can be solved. As a result, manganese-based magnetic powder having improved magnetic properties (eg, maximum magnetic energy product) can be provided.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법 중 건식 파쇄 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법 중 건식 파쇄 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 에에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법 중 건식 파쇄 공정의 반복을 수행을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실험 예 5에 따른 MnBi 자성 분말을 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명의 실험 예 5에 따른 MnBi 자성 분말의 제조 과정에서 사용된 Mn54Bi46 합금과 열처리된 상태의 Mn54Bi46 합금을 XRD 분석한 결과이다.
도 8은 본 발명의 실험 예들 및 비교 예에 따른 MnBi 자성 분말을 XRD 분석한 결과이다.
도 9는 본 발명의 실험 예들 및 비교 예에 따른 MnBi의 자성상 분율을 계산한 결과를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 비교 예들 및 실험 예들에 따른 MnBi 자성 분말의 자성 특성을 측정한 결과를 나타낸다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing manganese-based magnetic powder according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart specifically explaining a dry crushing step in a method for manufacturing manganese-based magnetic powder according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a dry crushing process in a method of manufacturing manganese-based magnetic powder according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the repetition of a dry crushing process in the method of manufacturing manganese-based magnetic powder according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are photographs of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 5 of the present invention.
7 is an XRD analysis result of the Mn 54 Bi 46 alloy used in the manufacturing process of the MnBi magnetic powder according to Experimental Example 5 of the present invention and the Mn 54 Bi 46 alloy in a heat-treated state.
8 is a result of XRD analysis of MnBi magnetic powder according to experimental examples and comparative examples of the present invention.
9 shows the result of calculating the magnetic phase fraction of MnBi according to experimental examples and comparative examples of the present invention.
10 shows the results of measuring magnetic properties of MnBi magnetic powder according to comparative examples and experimental examples of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete, and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be directly formed on the other element or a third element may be interposed therebetween. Also, in the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, although terms such as first, second, and third are used to describe various elements in various embodiments of the present specification, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, what is referred to as a first element in one embodiment may be referred to as a second element in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiments. In addition, in this specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.In the specification, expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, the terms "comprise" or "having" are intended to designate that the features, numbers, steps, components, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features, numbers, steps, or components. It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in this specification, "connection" is used to mean both indirectly and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법 중 건식 파쇄 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법 중 건식 파쇄 공정을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 에에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법 중 건식 파쇄 공정의 반복을 수행을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a flow chart illustrating a method for manufacturing manganese-based magnetic powder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a dry crushing step in a method for manufacturing manganese-based magnetic powder according to an embodiment of the present invention. 3 is a flow chart showing a dry crushing process in a method for manufacturing manganese-based magnetic powder according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a diagram for explaining the execution of repetition.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 망간(Mn)계 합금이 준비될 수 있다(S100). 일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 합금은 MnBi 또는 MnAl 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법을 설명함에 있어, 상기 망간(Mn)계 합금이 MnBi인 경우가 예를 들어 설명된다. 1 to 4, a manganese (Mn)-based alloy may be prepared (S100). According to one embodiment, the manganese-based alloy may include any one of MnBi or MnAl. Hereinafter, in describing the method of manufacturing manganese-based magnetic powder according to an embodiment of the present invention, a case in which the manganese (Mn)-based alloy is MnBi will be described as an example.

일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 합금이 MnBi를 포함하는 경우, 망간(Mn)과 비스무트(Bi)의 원자비가 제어됨에 따라, 후술되는 망간계 자성 분말의 전기적 특성이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 망간(Mn):비스무트(Bi)의 원자비는 54:46으로 제어될 수 있다. 이 경우, 후술되는 망간계 자성 분말은 상대적으로 높은 포화자화(Ms, emu/g)값과 상대적으로 낮은 보자력(Hc, kOe)을 가질 수 있다. 즉, Mn54Bi46 합금이 사용됨에 따라, 후술되는 Mn54Bi46 분말의 전기적 특성이 향상될 수 있다. According to an embodiment, when the manganese-based alloy includes MnBi, as the atomic ratio of manganese (Mn) to bismuth (Bi) is controlled, electrical characteristics of the manganese-based magnetic powder described below may be controlled. For example, the atomic ratio of manganese (Mn):bismuth (Bi) may be controlled to 54:46. In this case, the manganese-based magnetic powder described below may have a relatively high saturation magnetization (Ms, emu/g) value and a relatively low coercive force (Hc, kOe). That is, as the Mn 54 Bi 46 alloy is used, electrical characteristics of the Mn 54 Bi 46 powder described below may be improved.

상기 망간계 합금(예를 들어, MnBi)은 열처리될 수 있다. 이에 따라, 상기 망간계 합금의 자성상이 형성될 수 있다(S200). 일 실시 예에 따르면, 상기 망간계 합금은 아르곤(Ar) 분위기에서 573K의 온도로 24시간 동안 열처리될 수 있다. 이에 따라, 상기 망간계 합금의 자성상이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 망간계 합금의 자성상은 MnBi-LTP(Low Temperature Phase)를 포함할 수 있다. The manganese-based alloy (eg, MnBi) may be heat treated. Accordingly, a magnetic phase of the manganese-based alloy may be formed (S200). According to one embodiment, the manganese-based alloy may be heat treated for 24 hours at a temperature of 573K in an argon (Ar) atmosphere. Accordingly, a magnetic phase of the manganese-based alloy may be formed. For example, the magnetic phase of the manganese-based alloy may include MnBi-LTP (Low Temperature Phase).

자성상이 형성된 상기 망간계 합금은 고상의 계면 활성제와 혼합된 후 건식 파쇄될 수 있다. 이에 따라, 망간계 자성 분말이 제조될 수 있다(S300). 보다 구체적으로, 상기 망간계 자성 분말의 제조 단계는, 챔버 내에 상기 망간계 합금(예를 들어, MnBi-LTP), 고상의 계면 활성제, 산화제(예를 들어, 칼슘), 및 볼(ball)을 장입하는 단계(S310), 상기 챔버 내부를 냉각하는 단계(S320), 및 상기 볼을 통해 상기 망간계 합금을 파쇄하는 단계(S330)를 포함할 수 있다. The manganese-based alloy in which the magnetic phase is formed may be mixed with a solid surfactant and then dry crushed. Accordingly, manganese-based magnetic powder can be manufactured (S300). More specifically, in the manufacturing step of the manganese-based magnetic powder, the manganese-based alloy (eg, MnBi-LTP), a solid surfactant, an oxidizing agent (eg, calcium), and a ball are added to the chamber. A step of charging (S310), a step of cooling the inside of the chamber (S320), and a step of crushing the manganese-based alloy through the ball (S330) may be included.

일 실시 예에 따르면, 상기 챔버 내부를 냉각하는 단계에서, 상기 챔버 내부의 온도는 -196℃이하로 냉각될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 챔버 표면에 제공되는 액화 질소(N2)에 의하여, 상기 챔버 내부는 냉각될 수 있다. 즉, 상기 망간계 자성 분말은 극저온 파쇄공정을 통해 제조될 수 있다. 극저온 파쇄공정의 경우, 분말 형태의 미세 입자를 제조하기 용이한 장점이 있다. 하지만, 상당한 충격에너지를 수반함에 따라, 자성 소재가 손상되어 특성이 열화되는 문제점이 있다. According to one embodiment, in the step of cooling the inside of the chamber, the temperature inside the chamber may be cooled to -196°C or less. According to one embodiment, the inside of the chamber may be cooled by liquefied nitrogen (N 2 ) provided to the surface of the chamber. That is, the manganese-based magnetic powder may be manufactured through a cryogenic crushing process. In the case of the cryogenic crushing process, there is an advantage in that it is easy to manufacture fine particles in powder form. However, there is a problem in that the magnetic material is damaged and the characteristics are deteriorated as a result of considerable impact energy.

상술된 바와 같이, 극저온 파쇄공정에서 상기 계면 활성제가 사용되는 경우, 상기 망간계 합금에 가해지는 충격에너지가 상기 계면 활성제에 의해 분산될 수 있다. 이에 따라, 상기 망간계 합금의 손상이 방지되므로 극저온 파쇄공정을 통해 제조되는 상기 망간계 자성 입자의 특성 열화 문제가 해결될 수 있다. 구체적으로, 계면 활성제가 사용되지 않은 종래의 극저온 파쇄공정으로 제조된 망간계 자성 입자(예를 들어, MnBi)의 경우 최대자기에너지적((BH)max)이 1.7 MGOe로서 낮게 나타나지만, 계면 활성제가 사용된 극저온 파쇄공정으로 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 입자(예를 들어, MnBi)의 경우 최대자기에너지적((BH)max)이 9.25 MGOe 로서 높게 나타날 수 있다. As described above, when the surfactant is used in the cryogenic crushing process, impact energy applied to the manganese-based alloy may be dispersed by the surfactant. Accordingly, since damage to the manganese-based alloy is prevented, the problem of deterioration of the properties of the manganese-based magnetic particles manufactured through the cryogenic crushing process can be solved. Specifically, in the case of manganese-based magnetic particles (eg, MnBi) manufactured by a conventional cryogenic crushing process in which no surfactant is used, the maximum magnetic energy product ((BH) max ) is as low as 1.7 MGOe, but the surfactant is In the case of manganese-based magnetic particles (eg, MnBi) according to an embodiment of the present invention manufactured by the cryogenic crushing process used, the maximum magnetic energy product ((BH) max ) may appear as high as 9.25 MGOe.

일 실시 예에 따르면, 상기 계면 활성제는 스테아르산(stearic acid)을 포함할 수 있다. 스테아르산의 경우, 상온에서 고상으로 존재함에 따라 건식 파쇄 공정을 수행할 수 있는 장점이 있다. According to one embodiment, the surfactant may include stearic acid. In the case of stearic acid, as it exists as a solid at room temperature, there is an advantage in that a dry crushing process can be performed.

또한, 상기 챔버 내에 상기 망간계 합금, 고상의 계면 활성제, 산화제, 및 볼을 장입하는 단계에서, 상기 망간계 합금(예를 들어, MnBi)의 질량 대비 상기 계면 활성제(예를 들어, 스테아르산)의 질량 비율이 제어될 수 있다. 이에 따라, 상기 망간계 자성 분말의 자성 특성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 상기 망간계 합금의 질량 대비 상기 계면 활성제의 질량 비율은 0.2 초과 0.3 미만으로 제어될 수 있다. 이에 따라, 상기 망간계 자성 분말의 최대자기에너지적((BH)max) 값이 최대값을 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 망간계 합금의 질량 대비 상기 계면 활성제의 질량 비율이 0.2 이하 또는 0.3 이상으로 제어되는 경우, 상기 망간계 자성 분말의 최대자기에너지적((BH)max) 값이 감소되는 문제점이 발생될 수 있다. In addition, in the step of loading the manganese-based alloy, the solid surfactant, the oxidizing agent, and the ball into the chamber, the surfactant (eg, stearic acid) relative to the mass of the manganese-based alloy (eg, MnBi) The mass ratio of can be controlled. Accordingly, magnetic properties of the manganese-based magnetic powder may be improved. Specifically, the mass ratio of the surfactant to the mass of the manganese-based alloy may be controlled to be greater than 0.2 and less than 0.3. Accordingly, the maximum magnetic energy product ((BH) max ) of the manganese-based magnetic powder may have a maximum value. In contrast, when the mass ratio of the surfactant to the mass of the manganese-based alloy is controlled to 0.2 or less or 0.3 or more, the maximum magnetic energy product ((BH) max ) of the manganese-based magnetic powder is reduced. A problem occurs It can be.

일 실시 예에 따르면, 상기 챔버 내부를 냉각하는 단계(S320), 및 상기 망간계 합금을 파쇄하는 단계(S330)는 반복 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 내부를 냉각하는 단계(A, C) 및 상기 망간계 합금을 파쇄하는 단계(B)가 유닛 공정으로 정의되고, 상기 유닛 공정이 7회 반복 수행될 수 있다. 다만, 상기 유닛 공정의 7회 반복 수행 중 가장 먼저 수행되는 유닛 공정의 냉각 단계(A)는 나머지 6회 반복 수행되는 유닛 공정의 냉각 단계(C)보다 오랜 시간 수행될 수 있다. 예를 들어, 가장 먼저 수행되는 유닛 공정의 냉각 단계는 7분 동안 수행되는 반면, 나머지 6회 유닛 공정의 냉각 단계는 각각 1분 동안 수행될 수 있다. According to one embodiment, the step of cooling the inside of the chamber (S320) and the step of crushing the manganese-based alloy (S330) may be repeatedly performed. More specifically, as shown in FIG. 4, the steps (A, C) of cooling the inside of the chamber and the step (B) of crushing the manganese-based alloy are defined as unit processes, and the unit process is repeated 7 times. can be performed However, the cooling step (A) of the unit process performed first among the 7 repetitions of the unit process may be performed for a longer time than the cooling step (C) of the remaining 6 repetitions of the unit process. For example, the cooling step of the first unit process may be performed for 7 minutes, while the cooling steps of the remaining 6 unit processes may be performed for 1 minute each.

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상기 망간계 자성 분말이 제조된 후, 상기 망간계 자성 분말이 용매(예를 들어, 핵산)내에 침지시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 망간계 자성 분말 내 상기 계면 활성제(예를 들어, 스테아르산)이 제거될 수 있다(S400). 상기 계면 활성제가 제거된 상기 망간계 자성 분말은 건조될 수 있다(S500). After the manganese-based magnetic powder is prepared, the manganese-based magnetic powder may be immersed in a solvent (eg, nucleic acid). Accordingly, the surfactant (eg, stearic acid) in the manganese-based magnetic powder may be removed (S400). The manganese-based magnetic powder from which the surfactant is removed may be dried (S500).

결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법은, 망간(Mn)계 합금(예를 들어, MnBi)을 준비하는 단계, 상기 망간계 합금을 열처리하여 자성상을 형성하는 단계, 및 자성상이 형성된 상기 망간계 합금을 고상의 계면 활성제(예를 들어, 스테아르산)와 혼합한 후 건식 파쇄하여 망간계 자성 분말을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 파쇄공정에서 상기 망간계 합금에 가해지는 충격에너지가 상기 계면 활성제에 의해 분산될 수 있으므로, 상기 망간계 자성 분말의 자성 특성 열화문제가 해결될 수 있다. 이로 인해, 자성 특성(예를 들어, 최대자기에너지적)이 향상된 망간계 자성 분말이 제공될 수 있다. As a result, the method for manufacturing a manganese-based magnetic powder according to an embodiment of the present invention includes preparing a manganese (Mn)-based alloy (eg, MnBi), and heat-treating the manganese-based alloy to form a magnetic phase. and preparing a manganese-based magnetic powder by mixing the manganese-based alloy on which the magnetic phase is formed with a solid surfactant (eg, stearic acid) and then dry crushing the manganese-based alloy. Accordingly, since the impact energy applied to the manganese-based alloy in the crushing process can be dispersed by the surfactant, the problem of deterioration of magnetic properties of the manganese-based magnetic powder can be solved. As a result, manganese-based magnetic powder having improved magnetic properties (eg, maximum magnetic energy product) can be provided.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말의 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실험 예에 따른 망간계 자성 분말의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. In the above, the manufacturing method of the manganese-based magnetic powder according to the embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the manganese-based magnetic powder according to the experimental examples of the present invention will be described.

실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 1

가스 분무화 공정을 통해 제조된 Mn54Bi46 합금을 준비했다. 준비된 합금을 아르곤(Ar) 분위기에서 573K의 온도로 약 24시간 동안 열처리하여 Mn54Bi46-LTP(Low Temperature Phase)를 형성하였다. A Mn 54 Bi 46 alloy prepared through a gas atomization process was prepared. The prepared alloy was heat-treated for about 24 hours at a temperature of 573K in an argon (Ar) atmosphere to form Mn 54 Bi 46 -LTP (Low Temperature Phase).

이후, Mn54Bi46-LTP, 스테아르산(Stearic acid), 칼슘(Ca), 및 서스 볼(SUS ball)을 챔버 내에 장입한 후, -196℃의 극저온 환경에서 도 4를 참조하여 설명된 방법으로 볼밀링 공정을 수행하여, Mn54Bi46 자성 분말을 제조하였다. 최종적으로, Mn54Bi46 자성 분말을 핵산 용매에 침지하여 스테아르산을 제거한 후, 건조시킴으로써 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하였다. 보다 구체적으로, 볼밀링 과정에서MnBi 합금(Mn54Bi46-LTP)의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율은 0.05로 제어되었다. Thereafter, after loading Mn 54 Bi 46 -LTP, stearic acid, calcium (Ca), and SUS ball into the chamber, the method described with reference to FIG. 4 in a cryogenic environment of -196 ° C. A ball milling process was performed to prepare Mn 54 Bi 46 magnetic powder. Finally, MnBi magnetic powder according to Experimental Example 1 was prepared by immersing the Mn 54 Bi 46 magnetic powder in a nucleic acid solvent to remove stearic acid and then drying. More specifically, in the ball milling process, the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy (Mn 54 Bi 46 -LTP) was controlled to 0.05.

실험 예 2에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 2

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.10로 제어되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy was controlled to 0.10.

실험 예 3에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 3

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.15로 제어되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy was controlled to 0.15.

실험 예 4에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 4

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.20로 제어되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy was controlled to 0.20.

실험 예 5에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 5

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.25로 제어되었다. The MnBi magnetic powder according to Experimental Example 1 was prepared, but the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy was controlled to 0.25.

실험 예 6에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 6

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.30로 제어되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy was controlled to 0.30.

실험 예 7에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 7

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.35로 제어되었다. MnBi magnetic powder according to Experimental Example 1 was prepared, but the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy was controlled to 0.35.

실험 예 8에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 8

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.40로 제어되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy was controlled to 0.40.

실험 예 9에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 9

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.45로 제어되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy was controlled to 0.45.

실험 예 10에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 10

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.50로 제어되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy was controlled to 0.50.

비교 예에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to comparative example

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.00으로 제어되었다.MnBi magnetic powder according to Experimental Example 1 was prepared, but the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy was controlled to 0.00.

상기 실험 예 1 내지 실험 예 10, 및 비교 예에 따른 MnBi 자성 분말의 제조 과정에서 사용된 MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 아래의 <표 1>을 통해 정리된다.The mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy used in the manufacturing process of the MnBi magnetic powder according to Experimental Examples 1 to 10 and Comparative Examples is summarized in <Table 1> below.

구분division MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율Ratio of the mass of stearic acid to the mass of the MnBi alloy 비교 예 comparison example 0.000.00 실험 예 1Experimental Example 1 0.050.05 실험 예 2Experimental Example 2 0.010.01 실험 예 3Experimental Example 3 0.150.15 실험 예 4Experimental Example 4 0.200.20 실험 예 5Experimental Example 5 0.250.25 실험 예 6Experimental Example 6 0.300.30 실험 예 7Example 7 0.350.35 실험 예 8Example 8 0.400.40 실험 예 9Experimental Example 9 0.450.45 실험 예 10Experimental Example 10 0.500.50

실험 예 11에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 11

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, Mn60Bi40 합금이 사용되었다. The MnBi magnetic powder according to Experimental Example 1 was prepared, but the Mn 60 Bi 40 alloy was used.

실험 예 12에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 12

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, Mn58Bi42 합금이 사용되었다. The MnBi magnetic powder according to Experimental Example 1 was prepared, but the Mn 58 Bi 42 alloy was used.

실험 예 13에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 13

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, Mn56Bi44 합금이 사용되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but the Mn 56 Bi 44 alloy was used.

실험 예 14에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 14

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, Mn52Bi48 합금이 사용되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but the Mn 52 Bi 48 alloy was used.

실험 예 15에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 15

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, Mn50Bi50 합금이 사용되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but a Mn 50 Bi 50 alloy was used.

실험 예 16에 따른 MnBi 자성 분말 제조Preparation of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 16

상기 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말을 제조하되, Mn48Bi52 합금이 사용되었다. MnBi magnetic powder was prepared according to Experimental Example 1, but the Mn 48 Bi 52 alloy was used.

상기 실험 예 1, 및 실험 예 11 내지 16에 따른 MnBi 자성 분말의 제조 과정에서 사용된 MnBi 합금의 구체적인 조성이 아래의 <표 2>를 통해 정리된다. The specific composition of the MnBi alloy used in the manufacturing process of the MnBi magnetic powder according to Experimental Example 1 and Experimental Examples 11 to 16 is summarized through <Table 2> below.

구분division MnBi 조성MnBi composition 실험 예 1Experimental Example 1 Mn54Bi46 Mn 54 Bi 46 실험 예 11Experimental Example 11 Mn60Bi40 Mn 60 Bi 40 실험 예 12Experimental Example 12 Mn58Bi42 Mn 58 Bi 42 실험 예 13Experimental Example 13 Mn56Bi44 Mn 56 Bi 44 실험 예 14Experimental Example 14 Mn52Bi48 Mn 52 Bi 48 실험 예 15Experimental Example 15 Mn50Bi50 Mn 50 Bi 50 실험 예 16Experimental Example 16 Mn48Bi52 Mn 48 Bi 52

도 5 및 도 6은 본 발명의 실험 예 5에 따른 MnBi 자성 분말을 촬영한 사진이다. 5 and 6 are photographs of MnBi magnetic powder according to Experimental Example 5 of the present invention.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 실험 예 5에 따른 MnBi 자성 분말을 SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영하여 나타낸다. 도 5 및 도 6에서 확인할 수 있듯이, 상기 실험 예 5에 따른 MnBi 자성 분말은 마이크론 크기 이하의 입자 형상을 갖는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIGS. 5 and 6 , the MnBi magnetic powder according to Experimental Example 5 is photographed using a scanning electron microscope (SEM). As can be seen in FIGS. 5 and 6 , it was confirmed that the MnBi magnetic powder according to Experimental Example 5 had a particle shape of a micron size or less.

도 7은 본 발명의 실험 예 5에 따른 MnBi 자성 분말의 제조 과정에서 사용된 Mn54Bi46 합금과 열처리된 상태의 Mn54Bi46 합금을 XRD 분석한 결과이다. 7 is an XRD analysis result of the Mn 54 Bi 46 alloy used in the manufacturing process of the MnBi magnetic powder according to Experimental Example 5 of the present invention and the Mn 54 Bi 46 alloy in a heat-treated state.

도 7을 참조하면, 상기 실험 예 5에 따른 MnBi 자성 분말의 제조 과정에서 사용된 Mn54Bi46 합금(As-atomized, Mn54Bi46)과 열처리된 상태의 Mn54Bi46 합금(As-annealed, Mn54Bi46)에 대한 XRD(X-ray diffraction) 분석 결과를 나타낸다. 도 7에서 확인할 수 있듯이, Mn54Bi46 합금이 열처리됨에 따라 Mn54Bi46-LTP상이 형성되는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 7, the Mn 54 Bi 46 alloy (As-atomized, Mn 54 Bi 46 ) used in the manufacturing process of the MnBi magnetic powder according to Experimental Example 5 and the Mn 54 Bi 46 alloy in a heat-treated state (As-annealed , Mn 54 Bi 46 ) shows the XRD (X-ray diffraction) analysis results. As can be seen in FIG. 7 , it was confirmed that the Mn 54 Bi 46 -LTP phase was formed as the Mn 54 Bi 46 alloy was heat-treated.

도 8은 본 발명의 실험 예들 및 비교 예에 따른 MnBi 자성 분말을 XRD 분석한 결과이다. 8 is a result of XRD analysis of MnBi magnetic powder according to experimental examples and comparative examples of the present invention.

도 8을 참조하면, 상기 비교 예에 따른 MnBi 자성 분말(SP=0.00), 실험 예 1에 따른 MnBi 자성 분말(SP=0.05), 실험 예 3에 따른 MnBi 자성 분말(SP=0.15), 실험 예 5에 따른 MnBi 자성 분말(SP=0.25), 및 실험 예 10에 따른 MnBi 자성 분말(SP=0.50) 각각에 대한 XRD(X-ray diffraction) 분석 결과를 나타낸다. 8, MnBi magnetic powder according to Comparative Example (SP=0.00), MnBi magnetic powder according to Experimental Example 1 (SP=0.05), MnBi magnetic powder according to Experimental Example 3 (SP=0.15), Experimental Example X-ray diffraction (XRD) analysis results for each of the MnBi magnetic powder according to Example 5 (SP = 0.25) and the MnBi magnetic powder according to Experimental Example 10 (SP = 0.50) are shown.

도 8에서 확인할 수 있듯이, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율(SP)이 증가함에 따라, 비스무트(Bi)의 피크(peak) 강도가 감소합과 동시에 MnBi의 자성상인 LTP의 피크(peak) 강도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 8, as the mass ratio (SP) of stearic acid to the mass of the MnBi alloy increases, the peak intensity of bismuth (Bi) decreases and at the same time the peak of LTP, the magnetic phase of MnBi An increase in strength was observed.

도 9는 본 발명의 실험 예들 및 비교 예에 따른 MnBi의 자성상 분율을 계산한 결과를 나타낸다. 9 shows the result of calculating the magnetic phase fraction of MnBi according to experimental examples and comparative examples of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 실험 예 1 내지 실험 예 10에 따른 자성 분말, 및 비교 예에 따른 자성 분말 각각에 대한 MnBi-LTP 분율(Fraction of MnBi-LTP, %) 계산 결과를 나타낸다. 보다 구체적으로, MnBi-LTP 분율은 XRD 분석 시 사용되는 상분율을 측정하는 방법인 RIR(Relative intensity ratio) 방법을 사용하였다. 도 9에서 확인할 수 있듯이, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율(SP)이 증가함에 따라 MnBi-LTP 분율이 증가하다가, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율(SP)이 0.25인 지점부터 MnBi-LTP 분율이 포화되는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 9 , calculation results of the fraction of MnBi-LTP (%) for the magnetic powder according to Experimental Examples 1 to 10 and the magnetic powder according to Comparative Example are shown. More specifically, the relative intensity ratio (RIR) method, which is a method for measuring the phase fraction used in XRD analysis, was used for the MnBi-LTP fraction. As can be seen in FIG. 9, as the mass ratio (SP) of stearic acid to the mass of the MnBi alloy increases, the MnBi-LTP fraction increases, and from the point where the mass ratio (SP) of stearic acid to the mass of the MnBi alloy is 0.25. It was confirmed that the MnBi-LTP fraction was saturated.

도 10은 본 발명의 비교 예들 및 실험 예들에 따른 MnBi 자성 분말의 자성 특성을 측정한 결과를 나타낸다. 10 shows the results of measuring magnetic properties of MnBi magnetic powder according to comparative examples and experimental examples of the present invention.

도 10을 참조하면, 상기 비교 예에 따른 자성 분말(S/P=0.00), 및 실험 예 1 내지 실험 예 10에 따른 자성 분말(S/P=0.05 ~ 0.50)을 준비한 후 각각에 대한 자성 특성을 측정하였다. 보다 구체적으로, Lakeshore사의 7410 모델의 진동 시편 자력계(VSM)을 이용하였으며, 2.5T의 인가 자장 조건에서 측정하였다. Referring to FIG. 10, after preparing the magnetic powder (S/P=0.00) according to Comparative Example and the magnetic powder (S/P=0.05 to 0.50) according to Experimental Examples 1 to 10, the magnetic characteristics of each was measured. More specifically, a vibrating specimen magnetometer (VSM) of Lakeshore's 7410 model was used and measured under the condition of an applied magnetic field of 2.5T.

도 10에서 확인할 수 있듯이, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율(S/P)이 증가함에 따라 포화자화(Magnetization)는 증가하는 반면, 보자력(Corecivity)은 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 측정된 포화자화 및 보자력을 통해 최대자기에너지적((BH)max)를 계산하였고, 그 결과는 아래의 <표 3>을 통해 정리된다. As can be seen in FIG. 10, it was confirmed that as the mass ratio (S/P) of stearic acid to the mass of the MnBi alloy increases, magnetization increases, while coercivity decreases. The maximum magnetic energy product ((BH) max ) was calculated through the measured saturation magnetization and coercive force, and the results are summarized in <Table 3> below.

구분division MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율 (S/P)Mass ratio of stearic acid to mass of MnBi alloy (S/P) 최대자기에너지적
((BH)max, MGOe)maximum magnetic energy
((BH) max , MGOe) 비교 예 comparison example 0.000.00 0.570.57 실험 예 1Experimental Example 1 0.050.05 6.526.52 실험 예 2Experimental Example 2 0.010.01 7.447.44 실험 예 3Experimental Example 3 0.150.15 7.787.78 실험 예 4Experimental Example 4 0.200.20 7.957.95 실험 예 5Experimental Example 5 0.250.25 9.259.25 실험 예 6Experimental Example 6 0.300.30 7.997.99 실험 예 7Example 7 0.350.35 7.957.95 실험 예 8Example 8 0.400.40 7.617.61 실험 예 9Experimental Example 9 0.450.45 6.236.23 실험 예 10Experimental Example 10 0.500.50 4.764.76

<표 3>을 통해 확인할 수 있듯이, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.00부터 0.25까지 점차적으로 증가함에 따라 최대자기에너지적 또한 0.57에서 9.25로 점차적으로 증가하지만, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.25부터 0.50까지 점차적으로 증가하는 경우 최대자기에너지적은 9.25에서 4.76으로 점차적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in <Table 3>, as the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy gradually increases from 0.00 to 0.25, the maximum magnetic energy gradually increases from 0.57 to 9.25, but the stearic acid to the mass of the MnBi alloy gradually increases. It was confirmed that the maximum magnetic energy product gradually decreased from 9.25 to 4.76 when the acid mass ratio gradually increased from 0.25 to 0.50.

즉, MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율 0.25에서 최대자기에너지적이 최대값을 갖는 것을 알 수 있었다. 또한, 최대자기에너지적이 최대값을 갖기 위한MnBi 합금의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율의 하한치는 0.20이고 상한치는 0.30인 것을 알 수 있다. That is, it was found that the maximum magnetic energy product had the maximum value at the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy of 0.25. In addition, it can be seen that the lower limit of the mass ratio of stearic acid to the mass of the MnBi alloy for having the maximum magnetic energy product is 0.20 and the upper limit is 0.30.

결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말(MnBi)을 제조하는 과정에서, 망간계 합금(MnBi)의 질량 대비 스테아르산의 질량 비율이 0.2 초과 3.0 미만으로 제어됨에 따라, 상기 망간계 자성 분말(MnBi)의 자성 특성이 향상될 수 있음을 알 수 있다. As a result, in the process of manufacturing manganese-based magnetic powder (MnBi) according to an embodiment of the present invention, as the mass ratio of stearic acid to the mass of manganese-based alloy (MnBi) is controlled to be greater than 0.2 and less than 3.0, the manganese-based magnetic powder (MnBi) is controlled to be less than 3.0. It can be seen that the magnetic properties of the magnetic powder (MnBi) can be improved.

또한, 상기 실험 예에 따른 MnBi 자성 분말의 제조 과정에서 사용되는 MnBi 합금의 조성에 따른 특성 변화를 확인하기 위해, 상기 실험 예 5, 및 실험 예 11 내지 16에 따른 MnBi 자성 분말의 자성 특성을 측정하였다. 측정 결과는 아래의 <표 4>를 통해 정리된다. In addition, in order to confirm the change in properties according to the composition of the MnBi alloy used in the manufacturing process of the MnBi magnetic powder according to the Experimental Example, the magnetic properties of the MnBi magnetic powder according to Experimental Example 5 and Experimental Examples 11 to 16 were measured. did The measurement results are summarized in <Table 4> below.

구분division Ms (emu/g)Ms (emu/g) Mr (emu/g)Mr (emu/g) Ms/Mr (%)Ms/Mr (%) Hc (kOe)Hc (kOe) 실험 예 11(Mn60Bi40)Experimental Example 11 (Mn 60 Bi 40 ) 50.450.4 14.914.9 29.629.6 0.910.91 실험 예 12(Mn58Bi42)Experimental Example 12 (Mn 58 Bi 42 ) 54.354.3 14.214.2 26.126.1 0.710.71 실험 예 13(Mn56Bi44)Experimental Example 13 (Mn 56 Bi 44 ) 57.357.3 12.812.8 22.422.4 0.720.72 실험 예 5(Mn54Bi46)Experimental Example 5 (Mn 54 Bi 46 ) 62.562.5 14.714.7 23.623.6 0.500.50 실험 예 14(Mn52Bi48)Experimental Example 14 (Mn 52 Bi 48 ) 61.761.7 13.713.7 22.322.3 0.530.53 실험 예 15(Mn50Bi50)Experimental Example 15 (Mn 50 Bi 50 ) 57.057.0 13.013.0 22.722.7 0.650.65 실험 예 16(Mn48Bi52)Experimental Example 16 (Mn 48 Bi 52 ) 55.055.0 15.715.7 28.628.6 0.830.83

<표 4>에서 확인할 수 있듯이 Mn54Bi46 합금이 사용된 상기 실험 예 5에 따른 자성 분말이 가장 높은 포화자화값(62.5 emu/g) 및 가장 낮은 보자력값(0.50 kOe)을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 망간계 자성 분말(MnBi)을 제조하는 과정에서, Mn54Bi46 합금을 사용함에 따라, 상기 망간계 자성 분말(MnBi)의 자성 특성이 향상될 수 있음을 알 수 있다. As can be seen in <Table 4>, it can be seen that the magnetic powder according to Experimental Example 5 using the Mn 54 Bi 46 alloy has the highest saturation magnetization value (62.5 emu/g) and the lowest coercive force value (0.50 kOe). there was. Accordingly, in the process of manufacturing the manganese-based magnetic powder (MnBi) according to an embodiment of the present invention, as the Mn 54 Bi 46 alloy is used, the magnetic properties of the manganese-based magnetic powder (MnBi) can be improved. Able to know.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

Claims (12)

망간(Mn)계 합금을 준비하는 단계;
상기 망간계 합금을 열처리하여, 자성상을 형성하는 단계; 및
자성상이 형성된 상기 망간계 합금을 고상의 계면 활성제와 혼합한 후 건식 파쇄하여 망간계 자성 분말을 제조하는 단계를 포함하되,
상기 망간계 자성 분말을 제조하는 단계에서, 상기 망간계 합금의 질량 대비 상기 계면 활성제의 질량 비율을 0.2 초과 0.3 미만으로 제어 제어하여, 상기 망간계 자성 분말의 자성 특성을 제어하는 것을 포함하는 망간계 자성 분말의 제조 방법.
Preparing a manganese (Mn)-based alloy;
heat-treating the manganese-based alloy to form a magnetic phase; and
Mixing the manganese-based alloy on which the magnetic phase is formed with a solid surfactant and then dry crushing to prepare a manganese-based magnetic powder,
In the step of preparing the manganese-based magnetic powder, the mass ratio of the surfactant to the mass of the manganese-based alloy is controlled to be greater than 0.2 and less than 0.3, thereby controlling the magnetic properties of the manganese-based magnetic powder. Method for producing magnetic powder.
 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 망간계 자성 분말은, 9.25 MGOe의 최대자기에너지적((BH)max)을 갖는 것을 포함하는 망간계 자성 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
The manganese-based magnetic powder has a maximum magnetic energy product ((BH) max ) of 9.25 MGOe.
 제1 항에 있어서,
상기 망간계 합금은, MnBi 또는 MnAl 중 어느 하나를 포함하는 망간계 자성 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
The manganese-based alloy is a method for producing a manganese-based magnetic powder containing any one of MnBi or MnAl.
 제1 항에 있어서,
상기 망간계 합금은, 망간(Mn):비스무트(Bi)의 원자비가 54:46인 MnBi를 포함하는 망간계 자성 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
The manganese-based alloy includes MnBi having an atomic ratio of manganese (Mn):bismuth (Bi) of 54:46.
 제1 항에 있어서,
상기 계면 활성제는, 스테아르산(stearic acid)을 포함하는 망간계 자성 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
The surfactant is a method for producing a manganese-based magnetic powder containing stearic acid.
 제1 항에 있어서,
상기 망간계 합금과 상기 계면 활성제를 혼합한 후 건식 파쇄하는 단계는, -196℃이하의 저온에서 수행되는 것을 포함하는 망간계 자성 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
The method of manufacturing a manganese-based magnetic powder comprising mixing the manganese-based alloy and the surfactant and then dry crushing the mixture at a low temperature of -196 ° C or less.
 제1 항에 있어서,
상기 망간계 자성 분말을 제조하는 단계 이후,
상기 망간계 자성 분말을 용매에 침지하여, 상기 망간계 자성 분말 내 상기 계면 활성제를 제거하는 단계; 및
상기 계면 활성제가 제거된 상기 망간계 자성 분말을 건조하는 단계를 더 포함하는 망간계 자성 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
After the step of preparing the manganese-based magnetic powder,
immersing the manganese-based magnetic powder in a solvent to remove the surfactant in the manganese-based magnetic powder; and
The manufacturing method of the manganese-based magnetic powder further comprising the step of drying the manganese-based magnetic powder from which the surfactant is removed.
 제1 항에 있어서,
상기 망간계 합금과 상기 계면 활성제를 혼합한 후 건식 파쇄하는 단계는, 볼 밀링(ball milling) 공정을 통해 수행되는 것을 포함하는 자성 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
The method of manufacturing magnetic powder comprising mixing the manganese-based alloy and the surfactant and then dry crushing the mixture through a ball milling process.
 챔버 내에 망간(Mn)계 합금, 고상의 계면 활성제, 및 볼(ball)을 장입하는 단계;
상기 챔버 내부를 냉각하는 단계; 및
상기 볼을 통해 상기 망간계 합금을 파쇄하는 단계를 포함하되,
상기 챔버 내에 장입되는 상기 망간계 합금의 질량 대비 상기 계면 활성제의 질량 비율을 0.2 초과 0.3 미만으로 제어 제어하여, 상기 망간계 합금이 파쇄되어 제조된 망간계 자성 분말의자성 특성을 제어하는 것을 포함하는 망간계 자성 분말의 제조 방법.
loading a manganese (Mn)-based alloy, a solid surfactant, and a ball into the chamber;
cooling the inside of the chamber; and
Crushing the manganese-based alloy through the ball,
Controlling the mass ratio of the surfactant to the mass of the manganese-based alloy charged into the chamber to greater than 0.2 and less than 0.3 to control the magnetic properties of the manganese-based magnetic powder prepared by crushing the manganese-based alloy. Method for producing manganese-based magnetic powder.
 삭제delete 제10 항에 있어서,
상기 챔버 내부를 냉각하는 단계, 및 상기 망간계 합금을 파쇄하는 단계는 복수회 반복 수행되는 것을 포함하는 망간계 자성 분말의 제조 방법.
According to claim 10,
Cooling the inside of the chamber and crushing the manganese-based alloy are repeatedly performed a plurality of times.
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