KR20150033528A - Hot-deformed magnet comprising nonmagnetic alloys and fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 결정립 경계면에 분포된 비자성 합금을 포함하는 열간가압변형 자석에 관한 것으로, 기존의 공정에 의한 영구 자석과 달리 자기차폐를 효과적으로 달성함으로써 영구 자석의 보자력을 향상시키고, 자장의 부여가 필요 없이 잔류 자속밀도를 향상시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hot press-deformed magnet including a non-magnetic alloy distributed on a crystal grain boundary surface. Unlike a permanent magnet by a conventional process, the present invention effectively improves the coercive force of the permanent magnet, To a method for improving the residual magnetic flux density.
최근, 신재생 에너지 등 친환경 에너지 산업이 크게 주목받고 있지만, 에너지 생산방식의 전환과 동시에 에너지 소비 측면에서 에너지를 소비하는 기기의 효율을 향상시키는 것 또한 매우 중요하다 할 수 있다. 이러한 에너지 소비와 관련한 가장 중요한 기기는 모터이고, 이 모터의 핵심소재는 희토류 영구자석이다. 이러한 희토류 영구자석이 다양한 응용 분야에서 우수한 소재로 사용되기 위해서는 높은 잔류자속밀도(Br)와 안정적인 보자력(iHc)이 동시에 요구된다. Recently, the eco-friendly energy industry such as renewable energy has attracted much attention, but it is also very important to improve the efficiency of energy consuming devices in terms of energy consumption as well as the conversion of energy production methods. The most important device related to this energy consumption is the motor, and the core material of this motor is rare earth permanent magnet. In order to use these rare earth permanent magnets as excellent materials in various applications, a high residual magnetic flux density (Br) and a stable coercive force (iHc) are simultaneously required.
자성분말의 높은 보자력을 확보하는 방법 중 하나로 Dy와 같은 중희토류를 첨가하여 실온에서의 보자력을 높여 사용하는 방법이 있다. 하지만, 최근 Dy와 같은 중희토류 금속의 희소성과 이로 인한 가격급등으로 향후 소재로의 이용에 제한이 있을 것으로 보인다. 또한, Dy를 첨가하면 보자력은 향상되지만 잔류자화가 저하되어 결국 자석의 세기는 약해지는 단점이 있다.One of the methods for ensuring high coercive force of magnetic powders is to add heavy rare earth such as Dy to increase the coercive force at room temperature. However, with the recent scarcity of heavy rare earth metals such as Dy and soaring prices, it is likely that there will be restrictions on the use of these materials in the future. Further, when Dy is added, the coercive force is improved, but the residual magnetization is lowered and the strength of the magnet is weakened.
한편, 이방성 네오디뮴계 영구자석을 제조하는 방법은, 통상 금속 용융, 급속냉각, 밀링을 통해 자성분말을 제조하고, 자기장을 인가하면서 성형한 후, 고온(1000℃ 이상)에서 소결하고 후열처리하는 단계를 통해 제조된다. 이 과정에서, 자성분말의 높은 보자력을 확보하는 방법 중 다른 하나로 결정립의 크기를 단자구 크기까지 미세화하는 방법이 있다. Meanwhile, a method of manufacturing an anisotropic neodymium-based permanent magnet includes: preparing a magnetic powder through metal melting, rapid cooling, and milling, forming the magnetic powder while applying a magnetic field, sintering at a high temperature (1000 캜 or higher) ≪ / RTI > In this process, another method of ensuring high coercive force of magnetic powder is to miniaturize the size of the crystal grains to the size of the terminal spheres.
즉, 자성분말의 결정립을 물리적인 방법으로 작게 분쇄하여 미세화하는 것인데, 이 경우 자성분말의 결정립을 미세하게 하기 위해 상기 제조방법의 단계 중 소결 전에 자성분말 자체의 입경도 미세하게 할 필요가 있지만, 이 미세한 결정립의 자성분말을 최종제품 생성까지 유지시켜야 할 필요도 동시에 존재한다.In this case, it is necessary to make the grain size of the magnetic powder itself small before sintering in the step of the above-mentioned manufacturing method in order to make the grain size of the magnetic powder finer. However, There is also a need to maintain the magnetic powder of this fine grain until the final product is produced.
그러나, 미세한 입경을 갖는 미분쇄된 자성분말을 자석으로 제조하는 과정에서 1000℃가 넘는 고열처리로 인해 결정립의 성장이 일어나고, 이러한 결정립 조대화로 인해 다자구 형태가 되며, 입자 내 역자구가 쉽게 형성되어 보자력이 현저히 저하된다. However, in the process of manufacturing a fine powdered magnetic powder having a fine particle size by a magnet, the crystal growth is caused by the high temperature treatment exceeding 1000 캜, and due to such crystal grain coarsening, it becomes a multilayered form, And the coercive force is remarkably lowered.
한편, 높은 보자력을 확보하기 위한 방법 중, 또 다른 하나로서 결정립들간에 서로 고립(isolate)을 유도하여 자기차폐 함으로써 역자구의 전이를 막아 보자력을 증가시킬 수 있다. 이를 위해, 종래에는 자석의 표면에 비자성상을 도포하거나 코팅하여 그 내부로 확산시키는 방법을 사용하였다 ([1], [2] 및 [3]).On the other hand, among the methods for securing a high coercive force, another method is to induce isolation between the crystal grains, thereby shielding the transition of the crystal grains by magnetic shielding, thereby increasing the coercive force. To this end, a method has been used in which a non-magnetic phase is coated on the surface of a magnet or is coated and diffused into the magnet ([1], [2] and [3]).
그러나, 이 방법은 자석의 표면에만 상기 비자성상이 풍부하고 확산이 잘 일어나지 않아 그 내부에는 부족하게 되어 균일하게 결정립을 고립시키지 못한다. 따라서, 이 경우는 크기가 큰 자석에 적용하기가 어려우며, 내부와 외부의 자기적 특성이 달라 균일하지 못한 자석이 될 우려가 있다.However, in this method, the non-magnetic phase is abundant only on the surface of the magnet and diffusion is not performed well, so that it is insufficient to insulate the crystal grains uniformly. Therefore, in this case, it is difficult to apply to a large-sized magnet, and there is a fear that the magnetism of the inside and the outside may be unequal because the magnetic characteristics are different.
본 발명은 비자성 합금이 결정립의 경계면에 균일하게 분포되어 자기차폐의 효과로써 보자력이 향상되고, 열간가압변형 공정으로 인해 자화방향이 한 방향으로 정렬되어 잔류자속밀도가 향상된 열간가압변형 자석과, 비자성 합금을 자석의 제조 공정 중에 혼합함으로써 비자성 합금이 결정립의 경계면에 균일하게 분포된 열간가압변형 자석의 제조방법을 제공하고자 함이다.The present invention relates to a hot press deformed magnet in which a nonmagnetic alloy is uniformly distributed on an interface of crystal grains to improve the coercive force by the effect of magnetic shielding and to improve the residual magnetic flux density by aligning the magnetization direction in one direction by the hot press- And a nonmagnetic alloy is uniformly distributed on the interface of the crystal grains by mixing the nonmagnetic alloy during the manufacturing process of the magnet.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 따른 R-TM-B 열간가압변형 자석의 제조방법은, (a) R-TM-B (R은 Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 희토류 금속이고, TM은 전이금속을 의미함) 합금으로부터 자성분말을 준비하는 단계; (b) 상기 자성분말을 가압소결하여 소결체를 제조하는 단계; 및 (c) 열과 압력을 가하여 상기 소결체를 열간가압변형 (hot deformation) 하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (a)의 R-TM-B 합금의 제조시, 또는 상기 단계 (b)의 가압소결 전에 비자성 합금을 첨가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a R-TM-B hot pressed deformed magnet according to the present invention comprises the steps of: (a) forming a magnet layer of R-TM-B (R is Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, , Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu, and combinations thereof, and TM is a transition metal); preparing a magnetic powder from the alloy; (b) press-sintering the magnetic powder to produce a sintered body; And (c) subjecting the sintered body to hot deformation by applying heat and pressure, wherein, during the production of the R-TM-B alloy of step (a) or before the pressure sintering of step (b) And adding a non-magnetic alloy.
상기 단계 (a)의 자성분말은 R-TM-B계 조성을 가지는 합금 잉곳을 분쇄하여 제조될 수 있고, 상기 R-TM-B계 합금 잉곳은, 예컨대 HDDR 공정, 용융방사 공정, 또는 급속고화 공정 등에 의하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 합금 잉곳을 용융하고, 고속 롤링을 통하여 용융합금을 급속으로 냉각하는 방식을 통하여 리본형상을 가지는 잉곳을 제조하는 것일 수 있다. The magnetic powder of the step (a) may be prepared by grinding an alloy ingot having an R-TM-B-based composition, and the R-TM-B-based alloy ingot may be produced by, for example, an HDDR process, a melt spinning process, And the like. Specifically, the ingot having a ribbon shape may be produced by melting the alloy ingot and rapidly cooling the molten alloy through high-speed rolling.
상기 리본형상의 잉곳은 밀링을 수행하는 장치 등으로 분쇄될 수 있으며, 이렇게 분쇄된 분말이 상기 단계 (a)의 자성분말일 수 있다. 상기 HDDR 공정은 수소화, 불균화, 탈수소화 및 재결합 공정을 통해 자성분말이 제조되는 공정이다.The ribbon-shaped ingot may be pulverized by a milling device or the like, and the pulverized powder may be the magnetic powder of the step (a). The HDDR process is a process in which a magnetic powder is produced through hydrogenation, disproportionation, dehydrogenation, and recombination processes.
상기 자성분말은 그 내부에 결정립이 복수 개가 포함된 다결정립 입자일 수 있고, 자성분말의 평균 입자크기는 100 내지 500 ㎛인 것일 수 있으며, 상기 다결정립 입자는 일반적으로는 자구가 여러 개 포함된 다자구 (multi domain) 입자일 수 있다. The magnetic powder may be a polycrystalline particle having a plurality of crystal grains therein, and the magnetic powder may have an average particle size of 100 to 500 탆. The polycrystalline grains are generally composed of a plurality of magnetic grains And may be multi domain particles.
기존의 소결자석을 제조할 때에는, 소결 공정을 수행하기 전에, 자성분말의 입자 크기가 단결정이 되어 자장 정렬이 용이하게 되도록 분말입경이 약 3 ㎛까지 분쇄되어야 한다. 따라서, 자성분말 제조시 strip caster 냉각휠의 롤링은 저속으로 수행되어야 하고, 밀링 역시도 조분쇄 및 미분쇄 과정을 모두 거쳐야 한다. 이에 반하여, 본 발명의 자성분말은, 그 입자 내에 결정립이 다수 존재하는 다결정립 또는 비정질입자이면서 평균 분말크기는 100 내지 500 ㎛이면 되기 때문에, 분쇄 공정에 대한 비용 및 에너지가 절감되는 효과를 가져올 수 있다.In the conventional sintered magnet, before the sintering process is performed, the particle size of the magnetic powder should be monocrystalized and the powder particle size should be pulverized to about 3 탆 so as to facilitate magnetic field alignment. Therefore, rolling of the strip caster cooling wheel during magnetic powder manufacturing should be performed at low speed, and milling must also go through both coarse grinding and milling processes. On the contrary, since the magnetic powder of the present invention is a polycrystalline or amorphous particle having a large number of crystal grains in the particle and an average powder size of 100 to 500 탆, the cost and energy for the pulverizing step can be reduced have.
상기 단계 (b)는 상기 단계 (a)에서 준비된 자성분말을 가압소결 하는 단계일 수 있다.The step (b) may be a step of pressure-sintering the magnetic powder prepared in the step (a).
상기 가압소결하는 단계는, 소결이 수행될 수 있는 방법이라면 적용될 수 있고, 특별히 그 방법을 제한하는 것은 아니지만, 예를 들면, 핫 프레스 소결, 열간 정수압 소결, 방전 플라즈마 소결, 로 소결, 마이크로파 소결, 또는 이들을 조합한 방법 등이 적용될 수 있다. The pressurizing and sintering step can be applied as long as the sintering can be performed, and the method is not particularly limited. For example, hot press sintering, hot isostatic sintering, discharge plasma sintering, sintering, microwave sintering, Or a combination thereof may be applied.
상기 가압소결하는 단계는 온도 300 내지 800℃, 압력 30 내지 1000 MPa의 조건에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 온도에서 가압소결을 수행할 경우, 상기 비자성 합금이 1차적으로 자성분말 내의 결정립 경계면에 분포될 수 있고, 각각의 자성분말들이 밀집하여 치밀한 구조를 갖는 소결체를 얻을 수 있다. 다만, 이 경우에도, 상기 소결체 내부의 분말 입자 형태는 여전히 구형 또는 기타 불규칙한 형태일 수 있으며, 단지 분말 입자들이 조밀하게 압착된 구조일 수 있으므로, 각각의 분말 내 자구 (domain)들의 자화 방향이 일치되지 못하여 전체적으로 자기 특성이 발현되지 않은 상태일 수 있다. 이 경우, 자성분말 입자 내 결정립의 크기는 약 30 내지 100 nm 정도일 수 있다.The pressing and sintering may be performed at a temperature of 300 to 800 DEG C and a pressure of 30 to 1000 MPa. When the pressure sintering is performed at the above-mentioned temperature, the non-magnetic alloy can be distributed primarily on the grain boundary surface in the magnetic powder, and each of the magnetic powders is dense to obtain a sintered body having a dense structure. In this case, however, the shape of the powder particles inside the sintered body may still be spherical or other irregular shapes, and since the powder particles may be densely pressed, the magnetization directions of the domains in the respective powders coincide with each other So that the magnetic properties can not be entirely expressed. In this case, the size of the crystal grains in the magnetic powder particles may be about 30 to 100 nm.
상기 단계 (c)는 단계 (b)에서 성형한 소결체를 일정 온도 및 일정 압력 조건에서 열간가압변형 하는 단계일 수 있다.The step (c) may be a step of hot press-deforming the sintered body formed in step (b) at a constant temperature and a constant pressure.
상기 단계 (c)는, 상기 가압소결에서 보다 높은 온도 및 압력에서 수행될 수 있는 단계로서, 치밀하게 성형된 자석을 압축시키는 단계일 수 있으므로, 소결체 내부에 밀집된 상태의 입자들이 압력방향과 동일한 방향으로 자화용이축이 회전하며, 압력방향의 수직방향으로 대부분이 성장하여 너비가 커지는 단계로 사방이 개방되거나 막혀있는 장치에서 수행될 수 있다. 그 소결체의 두께는 축소되고, 너비는 커질 수 있도록 압력이 가해지는 방향에 수직인 사방이 개방된 장치에서 수행될 수 있다.The step (c) may be performed at a higher temperature and pressure in the pressure sintering, and may be a step of compressing the compactly-formed magnet. Therefore, the particles in a state of being densely packed in the sintered body may flow in the same direction The magnetization easy axis is rotated, and the magnetization direction is increased in the direction perpendicular to the pressure direction, thereby increasing the width. The thickness of the sintered body can be reduced and the width can be increased so that the apparatus can be operated in a four-sided opening device perpendicular to the direction in which the pressure is applied.
상기 가압소결 공정에서는, 자성분말들이 치밀화 된 소결체가 형성되고, 열간가압변형 공정에서 높은 압력으로 인해 강하게 압축되어, 자성분말 입자와 그 내부에 존재하는 30 내지 100 nm 정도 크기의 결정립들은 판상 형태로 변형되며, 이러한 형상으로 변형된 결정립들은 결정학적 특성상 자화방향이 한 방향으로 정렬되어 이방성을 갖게 되어 자기 특성이 발현될 수 있다.In the pressure sintering process, a sintered body in which magnetic powders are densified is formed and is strongly compressed due to a high pressure in the hot press-deforming step. The magnetic powder particles and the crystal grains having a size of about 30 to 100 nm therein are in a plate- And the crystal grains deformed by such a shape are aligned in one direction in the crystallization direction due to their crystallographic characteristics, so that they have anisotropy and thus magnetic properties can be expressed.
상기 열간가압변형 하는 단계는, 온도 500 내지 1000℃, 압력 50 내지 1000 MPa의 조건에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 열간가압변형의 변형률은 약 50 내지 80%로 맞추어 수행할 수 있는데, 이 변형률은 상기한 온도 및 압력의 범위에서 달성될 수 있다. 즉, 온도가 500℃ 미만이거나, 압력이 50 MPa 미만이어서 변형률이 30% 미만이면, 입자 및 결정립이 결정학적인 특성상 자화방향이 정렬될 수 있는 정도의 판상으로 변형되지 않을 수 있고, 온도가 1000℃를 초과하게 되면 급격한 입자성장이 발생하게 된다. The step of hot press-deforming may be performed at a temperature of 500 to 1000 占 폚 and a pressure of 50 to 1000 MPa. The strain of the hot pressing strain can be adjusted to about 50 to 80%, and this strain can be achieved in the range of the above-mentioned temperature and pressure. That is, if the temperature is less than 500 占 폚 or the pressure is less than 50 MPa and the strain is less than 30%, the particles and the crystal grains may not be deformed to a plate shape so that the magnetization direction can be aligned by the crystallographic characteristics, , Rapid particle growth occurs.
이와 같이 상기 방법은, 외부자장을 인가하는 자장 성형 단계를 포함하지 않는 것일 수 있다. 본 발명과 같이 열간가압변형으로 계속적인 압축을 통해 결정립을 판상으로 변형시킬 경우, 외부자장을 인가하여 자석에 자장을 부여하지 않더라도, 결정학적으로 판상의 결정립은 자화방향이 한 방향으로 정렬되기 때문에, 우수한 잔류자속밀도를 갖게 할 수 있다. 이에 따라, 자장부여 장치나, 자장 성형과 같은 단계가 필요가 없어 공정 비용 및 장치 비용을 절감할 수 있는 효과를 가져온다.Thus, the method may not include a magnetic field shaping step for applying an external magnetic field. When the crystal grains are deformed to a plate shape by continuous compression under the hot compression deformation as in the present invention, even if a magnetic field is not applied to the magnets by applying an external magnetic field, the crystal grains in the plate form are aligned in one direction , An excellent residual magnetic flux density can be obtained. This eliminates the need for steps such as the magnetic field applying device and the magnetic field shaping, thereby reducing the process cost and the device cost.
또한, 본 발명의 제조방법에서는, 융점이 0℃를 초과하고 850℃ 이하인 비자성 합금이, 상기 단계 (a)의 R-TM-B 합금의 제조시, 또는 상기 단계 (b)의 가압소결 전에 첨가될 수 있다.Further, in the production method of the present invention, it is preferable that the nonmagnetic alloy having a melting point of more than 0 ° C and not more than 850 ° C is used at the time of producing the R-TM-B alloy of the step (a) or before the pressure sintering of the step Can be added.
상기 비자성 합금은 상기 결정립의 경계면에 포함될 수 있는 것으로, 첨가 시점에 대하여 특별한 제한 사항은 없으나, 열간가압변형이 수행되기 전에 첨가되면 족할 수 있고, 가압소결이 이루어지기 이전에 첨가되면 바람직할 수 있다.The non-magnetic alloy can be included in the interface of the crystal grains. There is no particular limitation on the time of addition, but it may be added before the hot pressing deformation is performed, and it may be preferable if it is added before the pressure sintering have.
상기 비자성 합금으로는, 주상인 R-TM-B계 자성분말에 대하여 고용도가 낮아 결정립의 내부로 침투되지 않고, 결정립의 경계면에 고르게 분포되기 용이한 것이라면 제한 없이 적용할 수 있다.The non-magnetic alloy can be applied without limitation as long as it has a low solubility in the main phase R-TM-B type magnetic powder and is not easily penetrated into the inside of the crystal grain and is easily distributed evenly on the grain boundary surface.
상기 비자성 합금은 저융점 합금으로서 융점이 0℃를 초과하고 850℃ 이하인 것일 수 있고, 좋기로는 융점이 400 내지 700℃인 것일 수 있다.The nonmagnetic alloy may be a low melting point alloy having a melting point of more than 0 ° C and not more than 850 ° C, and preferably a melting point of 400 to 700 ° C.
비자성 합금의 융점이 상기 온도 범위에 존재할 경우, 상기 단계 (b)의 가압소결 공정 중 또는 상기 단계 (c)의 열간가압변형 공정 중의 온도 범위보다 낮은 경우가 대부분일 수 있고, 그에 따라 확산이 용이할 수 있으며, 결과적으로는 자성분말 입자의 표면에 코팅된 비자성 합금이 상기와 같은 확산을 통해 내부의 결정립 경계면에 균일하게 분포될 수가 있다.When the melting point of the nonmagnetic alloy is in the above-mentioned temperature range, it may be most likely to be lower than the temperature range during the pressure sintering process of the step (b) or the hot press-deforming process of the step (c) And as a result, the non-magnetic alloy coated on the surface of the magnetic powder particles can be uniformly distributed on the inner crystal grain boundary surface through the diffusion as described above.
상기 비자성 합금은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다:The non-magnetic alloy may be represented by the following formula (2)
[화학식 2](2)
TaM1 -a T a M 1 -a
(여기서, T는 Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb 및 Lu로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 원소이며, M은 Cu, Al, Sb, Bi, Ga, Zn, Ni, Mg, Ba, B, Co, Fe, In, Pt, Ta 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속원소이고, a는 0 < a < 1인 실수이다.)(Where T is any element selected from the group consisting of Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Is any one metal element selected from the group consisting of Cu, Al, Sb, Bi, Ga, Zn, Ni, Mg, Ba, B, Co, Fe, In, Pt, Ta, a <1 is a real number.)
상기 비자성 합금의 적용 가능성을 제한하는 것은 아니지만, 사용빈도나, 기타의 사정 등을 고려하였을 때, 예를 들면, 이들 합금의 공융점이 일반적으로 400 내지 700℃의 사이에 위치되는 Nd계 합금, 또는 Pr계 합금 등을 적용하는 것이 바람직할 수 있다. The Nd-based alloy in which the eutectic point of these alloys is generally located in the range of 400 to 700 占 폚, for example, in consideration of the frequency of use and other circumstances, Or a Pr-based alloy may be preferably applied.
구체적으로, 상기 비자성 합금은, Nd0 .84Cu0 .16, Nd0 .7Cu0 .3, Nd0 .85Al0 .15, Nd0.08Al0.92, Nd0 .03Sb0 .97, Nd0 .8Ga0 .2, Nd0 .769Zn0 .231, Nd0 .07Mg0 .93, Pr0 .84 Cu0 .16, Pr0 .7Cu0 .3, Pr0.85Al0.15, Pr0 .08Al0 .92, Pr0 .03Sb0 .97, Pr0 .8Ga0 .2, Pr0 .769Zn0 .231, Pr0 .07Mg0 .93, Bi, Ga, Ni, Co 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 것일 수 있고, 예컨대 융점이 520℃인 Nd0 .7Cu0 .3, 635℃인 Nd0 .85Al0 .15, 640℃인 Nd0 .08Al0 .92, 626℃인 Nd0 .03Sb0 .97, 651℃인 Nd0 .8Ga0 .2, 632℃인 Nd0 .769Zn0 .231, 545℃인 Nd0 .07Mg0 . 93를 적용할 수 있으며, 바람직하게는 Nd-rich상의 융점인 655℃ 보다 낮은 융점을 갖는 합금을 적용할 수 있다.Specifically, the non-magnetic alloys, Cu 0 .16 0 .84 Nd, Nd 0 0 .3 .7 Cu, Al 0 .15 0 .85 Nd, Nd 0.08 Al 0.92, Nd 0 .03 0 .97 Sb, Nd 0 .8 Ga 0 .2, Nd 0 .769 Zn 0 .231, Nd 0 .07 Mg 0 .93, Pr 0 .84 Cu 0 .16, Pr 0 .7 Cu 0 .3, Pr 0.85 Al 0.15, Pr 0 .08 Al 0 .92 , Pr 0 .03 Sb 0 .97 , Pr 0 .8 Ga 0 .2 , Pr 0 .769 Zn 0 .231 , Pr 0 .07 Mg 0 .93 , Bi, Ga, Ni , Co, and combinations thereof. For example, Nd 0 .7 Cu 0 .3 at a melting point of 520 ° C, Nd 0 .85 Al 0 .15 at a temperature of 635 ° C, the Nd 0 .08 Al 0 .92, 626 ℃ of Nd 0 .03 Sb 0 .97, 651 ℃ of Nd 0 .8 Ga 0 .2, 632 ℃ of Nd 0 .769 Zn 0 .231, 545 ℃ of Nd 0 .07 Mg 0. 93 , preferably an alloy having a melting point lower than 655 DEG C, which is a melting point of Nd-rich phase, can be applied.
이처럼, 상기 비자성 합금을 첨가하여 열간가압변형 자석을 제조할 경우, 가압소결 공정과 열간가압변형 공정의 고온 및 고압에 의해 액상이 된 Nd-rich상 들을 통해 Nd-TM-B 결정이 확산되어 Nd-TM-B 결정의 a축을 통해 성장하게 되는데, Nd-rich상에 Nd와 공융점에서 존재하는 상기한 비자성 합금을 첨가하면 전술한 바와 같이, 기존의 가압소결 및 열간가압보다 약 100 내지 200℃가 낮은 상대적인 저온에서 가압소결 및 열간가압변형 공정의 수행이 가능하다. As described above, when the non-magnetic alloy is added to produce the hot press-deformed magnet, the Nd-TM-B crystal is diffused through the Nd-rich phases that have become liquid at high temperature and high pressure in the pressure sintering process and hot press- Axis direction of the Nd-TM-B crystal. When the above-mentioned non-magnetic alloy existing at the eutectic point and Nd in the Nd-rich phase is added, as described above, It is possible to carry out the pressure sintering and hot pressing and deforming processes at a relatively low temperature of 200 占 폚.
즉, Nd-rich상에 Nd와 공융점에서 존재하는 상기한 비자성 합금을 첨가하면, 기존의 단독 Nd-rich상의 융점인 655℃보다 융점을 더욱 낮출 수 있고, 융점이 낮아짐에 따라 상기 주상인 Nd-TM-B 결정상이 분해되고, 확산되며, 성장하는 과정이 보다 낮은 온도에서 수행되는 것이 가능하여, 이러한 낮은 온도에서 저융점 금속 화합물이 주상인 Nd-TM-B 결정의 표면 결함을 없애주는 동시에, 결정립의 조대화도 덜 일어나게 되어 종국적으로는 보자력의 향상을 더욱 꾀할 수 있는 것이다.That is, the addition of the non-magnetic alloy existing at the eutectic point and Nd in the Nd-rich phase can further lower the melting point than the melting point of the existing Nd-rich phase of the existing Nd-rich phase, and as the melting point becomes lower, It is possible that the Nd-TM-B crystal phase is decomposed, diffused and grown at a lower temperature, so that at such a low temperature, the low melting point metal compound eliminates the surface defects of the Nd-TM- At the same time, the coarsening of the crystal grains is less likely to occur, and ultimately, the coercive force can be further improved.
상기 단계 (b)의 가압소결 전에 비자성 합금을 첨가할 경우, 상기 비자성 합금의 분말과 자성분말은 건식 또는 습식 등 어느 방법으로 혼합하여도 무방하고, 비자성 합금이 자성분말의 표면에 고르게 도포될 수 있다면, 특별한 제한 없이 혼합 방법을 선택할 수 있다. When the nonmagnetic alloy is added before the pressure sintering in the step (b), the powder of the nonmagnetic alloy and the magnetic powder may be mixed by any method such as dry or wet, and the nonmagnetic alloy may be uniformly dispersed on the surface of the magnetic powder If it can be applied, the mixing method can be selected without any particular limitation.
또한, 습식의 경우에는 용매에 두 분말을 첨가하고 균일하게 분산시킨 후에 용매를 건조시키는 방법을 적용할 수 있다. 이 때에 상기 용매는 수분 또는 탄소를 포함하지 않은 것으로서, 자성분말의 산화와 자기특성의 열화를 최소화 할 수 있는 것을 선택할 수 있고, 이와 같은 조건을 만족하는 용매라면 특별한 제한 없이 적용될 수 있다. In case of wet type, a method of adding two powders to a solvent, uniformly dispersing the same, and then drying the solvent can be applied. At this time, the solvent does not contain water or carbon and can be selected so as to minimize oxidation and deterioration of magnetic properties of the magnetic powder, and any solvent that satisfies such conditions can be used without any particular limitation.
기존과 같이, 제조된 자석에 비자성 합금을 표면 코팅하여 내부로 비자성 합금의 확산을 유도하는 경우, 자석 표면에서부터 확산이 이루어지기 때문에, 내부의 결정립 경계면, 즉 자석의 중심부까지 비자성 합금이 충분하게 분포되지 못하여 자기차폐의 효과를 크게 보지 못할 수 있다.In the case where the non-magnetic alloy is surface-coated with the nonmagnetic alloy to induce diffusion of the nonmagnetic alloy into the inside of the magnet, diffusion of the nonmagnetic alloy from the surface of the magnet is performed, They may not be sufficiently distributed so that the effect of magnetic shielding may not be seen.
반면에, 본 발명에서는 상기 비자성 합금을 자성분말과 혼합함으로써 비자성 합금이 각각의 자성분말 표면에 분포될 수 있으므로, 가압소결시에는 1차적으로 각각의 자성분말 표면에 분포된 비자성 합금이 자성분말 내부로 침투 확산을 하여 결정립의 경계면에 분포될 수 있다. 즉, 자성분말 표면에서부터 비자성 합금이 확산을 시작하기 때문에, 자석의 내외부 모두 균일하게 완전한 자기차폐가 이루어질 수 있고, 따라서 보자력의 향상을 도모할 수 있다.On the other hand, in the present invention, since the non-magnetic alloy can be distributed on the surfaces of the respective magnetic powders by mixing the non-magnetic alloy with the magnetic powder, the non-magnetic alloy distributed on the surfaces of the respective magnetic powders It can be diffused into the magnetic powder and distributed at the interface of the crystal grains. That is, since the nonmagnetic alloy begins to diffuse from the surface of the magnetic powder, magnetic shielding can be uniformly performed both inside and outside of the magnet, and therefore, the coercive force can be improved.
상기 비자성 합금은, 상기 자성분말의 중량을 기준으로 0.01 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 비자성 합금이 0.01 중량% 미만으로 포함되어 그 양이 너무 적으면, 자성분말 내에 포함된 결정립의 경계면에 충분하게 분포되기에 적은 양일 수 있고, 그에 따라 결정립의 자기차폐가 정상적으로 이루어지지 않을 수 있으며, 10 중량%를 초과하여 포함될 경우, 과량 첨가로 인해 비자성합금만 응집되어 불필요한 비자성상이 자석내에 존재하게 되어 자기특성에 악영향을 줄 우려가 있다.The non-magnetic alloy may be included in an amount of 0.01 to 10% by weight based on the weight of the magnetic powder. If the amount of the nonmagnetic alloy is less than 0.01 wt% and the amount thereof is too small, it may be a small amount to be sufficiently distributed at the interface of the crystal grains contained in the magnetic powder, and magnetic shielding of the crystal grains may not be normally performed , If it is contained in an amount exceeding 10% by weight, only the nonmagnetic alloy is aggregated due to excessive addition, and unnecessary nonmagnetic phases are present in the magnet, which may adversely affect magnetic properties.
본 발명의 열간가압변형 자석의 제조방법에서 단계 (b)에서 비자성 합금을 첨가한 경우에는, 상기 단계 (b) 및 (c) 사이에, 상기 소결체에 추가열처리를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 단계에서의 열처리는 온도 400 내지 800℃에서 수행될 수 있으며, 열처리가 24 시간 이하로 수행되는 것일 수 있다. 상기 열처리의 온도 및 처리 시간은 첨가되는 비자성 합금의 융점에 따라 조절될 수 있고, 800℃를 초과하게 되면, 결정립의 경계면에 분포된 비자성 합금의 존재로 인해 결정립 간의 성장이 일어나, 결정립이 조대화 될 우려가 있기 때문에, 상기 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.When the nonmagnetic alloy is added in the step (b) in the method of manufacturing a hot press-deformed magnet of the present invention, further comprising the step of performing additional heat treatment to the sintered body between the steps (b) and (c) . The heat treatment at this stage may be performed at a temperature of 400 to 800 占 폚, and the heat treatment may be performed for 24 hours or less. The temperature and the treatment time of the heat treatment can be controlled according to the melting point of the nonmagnetic alloy to be added. When the temperature exceeds 800 ° C, the growth of intergranular grains occurs due to the presence of the nonmagnetic alloy distributed at the interface of the crystal grains, It is preferable to perform the above temperature range.
이러한 추가의 열처리는 비자성 합금이 자석의 내외부의 결정립 경계면 모두에 균일하게 분포될 수 있도록 하는 단계일 수 있고, 균일하게 분포시킴으로써 더 완전한 자기차폐의 효과를 유도하는 것이며, 이와 같은 열처리를 통해, 최종적으로 제조되는 자석의 보자력을 보다 향상시킬 수 있다. This additional heat treatment may be a step that allows the non-magnetic alloy to be uniformly distributed on both the inner and outer crystal grain boundaries of the magnet, and uniform distribution of the non-magnetic alloy induces a more complete magnetic shielding effect, The coercive force of the finally produced magnet can be further improved.
전술한 바와 같이, 비자성 합금의 결정립 경계면으로의 침투 확산은 가압소결시 1차적으로 일어날 수 있으며, 열간가압변형시 자성분말의 표면에 분포되어 있던 비자성 합금이 그 내부의 결정립 경계면으로 2차적인 침투 확산이 일어날 수 있어, 비자성 합금이 보다 균일하게 결정립의 경계면에 분포될 수 있다.As described above, the penetration diffusion of the non-magnetic alloy into the grain boundary surface can occur primarily in the pressure sintering, and the non-magnetic alloy distributed on the surface of the magnetic powder at the time of the hot press deformation, The penetration diffusion can occur, and the nonmagnetic alloy can be distributed more uniformly at the interface of the grain boundaries.
한편, 자석의 보자력을 향상시키기 위해서는 자석 내부에 존재하는 입자의 크기를 단자구의 크기까지 축소시킨 후 제조 과정에서 결정립간의 성장에 의한 결정립의 조대화를 방지하거나, 또는 분말 입자의 경계면 뿐만 아니라 분말 입자 내부에 포함된 결정립의 경계면에도 비자성상을 분포시켜 분말 입자나 결정립을 고립(isolate)시켜 자기차폐의 효과를 유도하는 방법이 있을 수 있다.On the other hand, in order to improve the coercive force of the magnet, it is necessary to reduce the size of the particles existing inside the magnet to the size of the terminal sphere, to prevent coarsening of crystal grains due to growth of intergranular grains in the manufacturing process, There may be a method of distributing a non-magnetic phase to the interface of the crystal grains contained therein to isolate powder particles or crystal grains to induce the magnetic shielding effect.
본 발명에서는, 상기 비자성 합금과 자성분말을 사전에 혼합하고 수 차례 분말 입자 내부로의 침투 확산을 유도함으로써, 소결체 내부에 비자성 합금이 분말 입자의 경계면 뿐만 아니라, 그 내부의 결정립 경계면에도 분포되어 있으므로, 비자성 합금에 의해 입자간 또는 결정립간에 고립이 이루어지기 때문에, 보자력이 상당히 향상될 수 있다. In the present invention, the non-magnetic alloy and the magnetic powder are mixed in advance and the penetration diffusion into the powder particles is induced several times so that the non-magnetic alloy is distributed not only on the interface of the powder particles but also on the crystal grain boundary surface Therefore, the coercive force can be considerably improved because the non-magnetic alloy isolates the particles or between the crystal grains.
또한, 보자력과 함께 자석의 성능을 평가하는 척도로서, 각 결정립 또는 자구의 자화방향 정렬도라고 할 수 있는 잔류자속밀도에 영향을 미칠 수 있고, 이와 같은 열간가압변형으로 결정학적 특성을 이용하여 각각의 자구 자화방향을 한 방향으로 정렬시킬 수 있어, 우수한 잔류자속밀도를 가질 수 있다.In addition, as a measure for evaluating the performance of the magnets together with the coercive force, it is possible to influence the residual magnetic flux density, which is the magnetization direction alignment degree of each crystal grain or the magnetic domain, Can be aligned in one direction, and an excellent residual magnetic flux density can be obtained.
또한, Nd-rich상의 융점을 낮추어 가압소결 및 열간가압 공정의 온도를 저하시킴으로써 결정립의 조대화 또는 용이한 비자성 합금의 확산을 통해 보자력이 향상될 수도 있고, 비자성 합금을 자성분말과 혼합하여 제조할 경우에는, 자석의 표면이 아닌 자성분말의 표면에 위치시켜 분말 입자 내부의 결정립 경계면에 용이하게 확산될 수 있도록 하여 결정립을 완전히 둘러쌈으로써, 확고한 자기차폐를 달성하여 보자력이 향상될 수 있다.Further, by lowering the melting point of the Nd-rich phase and lowering the temperature of the pressure sintering and hot pressing process, the coercive force may be improved by coarsening of crystal grains or diffusion of an easily nonmagnetic alloy, or by mixing a nonmagnetic alloy with a magnetic powder When the magnetic powder is produced, it is positioned on the surface of the magnetic powder rather than on the surface of the magnet so that it can be easily diffused into the grain boundary surface inside the powder particle to completely enclose the crystal grains, thereby achieving firm magnetic shielding and improving the coercive force .
본 발명의 다른 실시예에 따른 R-TM-B계 (R은 Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 희토류 금속이고, TM은 전이금속을 의미함) 열간가압변형 자석은, 이방화된 판상형의 결정립; 및 상기 결정립의 경계면에 분포된 비자성 합금을 포함한다.In the R-TM-B system (R is Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu And combinations thereof, and TM is a transition metal.) The hot press-deformed magnet is anisotropically shaped plate-like crystal grains; And a nonmagnetic alloy distributed on the interface of the crystal grains.
상기 R-TM-B계 열간가압변형 자석은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The R-TM-B system hot pressing deformed magnet may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(R'1 - xR"x)2TM14B(R ' 1 - x R " x ) 2 TM 14 B
여기서, R' 및 R"은 Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 희토류 금속이고, x는 0≤ x ≤ 1.0인 실수이다).Here, R 'and R "are selected from the group consisting of Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu, And x is a real number satisfying 0? X? 1.0).
상기 입자 내부에 존재하는 이방화된 판상 결정립은 그 장축이 100 내지 1000 nm인 것일 수 있다. The anisotropic plate-like crystal grains present in the particles may have a major axis of 100 to 1000 nm.
상기 비자성 합금에 대한 일체의 내용, 이방화된 결정립에 대한 내용 및 이를 포함하는 판상 입자에 대한 내용은 전술한 열간가압변형 자석의 제조방법에서 설명한 바와 중복되므로 그 기재를 생략한다.The content of the nonmagnetic alloy, the content of the anisotropic crystal grains, and the content of the plate-like particles containing the same are the same as those described in the above-described method of producing a hot press-deformed magnet.
본 발명의 열간가압변형 자석의 제조방법은 비자성 합금을 가압소결을 수행하기 전에 첨가하고, 열간가압변형 단계를 도입함으로써, 자성분말 입자 내부의 결정립의 경계면까지 상기 비자성 합금을 분포시킬 수 있게 되었으며, 그 결과 비자성 합금에 의해 입자간 또는 결정립간에 고립이 이루어지기 때문에, 보다 경제적인 공정으로 보자력 및 잔류자속밀도가 향상된 열간가압변형 자석을 제조할 수 있다.The method of manufacturing a hot press-deformed magnet according to the present invention is characterized in that a non-magnetic alloy is added before performing pressure sintering and a hot press-deforming step is introduced so that the non-magnetic alloy can be distributed to the interface of crystal grains inside the magnetic powder particles As a result, since the non-magnetic alloy isolates the particles or between the crystal grains, it is possible to manufacture a hot press-deformed magnet having a coercive force and a remanent magnetic flux density improved by a more economical process.
도 1은 (a) 비교예 1, (b) 실시예 2 및 (c) 실시예 3에서 제조된 영구자석의 결정립계 TEM 관찰 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 (a) 실시예 2 및 (b) 실시예 3에서 제조된 영구자석의 EDS-mapping 분석 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 4-3의 (a) 열처리 전 및 (b) 열처리 후의 SEM 관찰 사진을 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a TEM image of a permanent magnet prepared in (a) Comparative Example 1, (b) Example 2 and (c) Example 3.
FIG. 2 is a photograph of an EDS-mapping analysis of the permanent magnets prepared in (a) Example 2 and (b) Example 3. FIG.
Fig. 3 shows SEM observation photographs of (a) before and after (b) heat treatment in Example 4-3.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
실시예Example
실시예Example 1: 자성분말의 제조 1: Preparation of magnetic powder
원재료인 Nd-Fe-B계 분말(Nd30B0 .9Co4 .1Ga0 .5FeBal .)을 용융시키고, 상기 용융액을 고속으로 회전하는 냉각롤에 주입하여 리본형태의 합금을 제조하였다 (용융방사 공정). 상기 롤링 공정으로 생성된 리본형태의 잉곳을 스탬프 밀로 밀링하여 약 200 ㎛ 정도의 크기로 분쇄하여, 자성분말을 제조하였다.The Nd-Fe-B powder (Nd 30 B 0 .9 Co 4 .1 Ga 0 .5 Fe Bal . ) As a raw material is melted and the melt is injected into a cooling roll rotating at a high speed to produce a ribbon- (Melt spinning process). The ribbon-shaped ingot produced by the rolling process was milled with a stamp mill and pulverized to a size of about 200 탆 to prepare a magnetic powder.
실시예Example 2: 비자성 합금을 포함하는 2: Including non-magnetic alloy 열간가압변형Hot pressing strain 자석의 제조 Manufacturing of magnets
비자성 합금으로 Nd0 .84Cu0 .16을 자성분말의 중량을 기준으로 각각 0.5 중량%(실시예 2-1), 1.0 중량%(실시예 2-2) 및 1.5 중량%(실시예 2-3)을 첨가하여, 이 분말들을 각각의 자성분말(상기 실시예 1에서 제조한 것)과 건식으로 혼합하였다.Each of the Cu 0 .16 Nd 0 .84 of non-magnetic alloys, based on the weight of the magnetic powder is 0.5% by weight (Example 2-1), 1.0 wt% (Examples 2-2) and 1.5 wt% (Example 2 -3) were added, and these powders were dry-mixed with respective magnetic powders (those prepared in Example 1 above).
그 후 성형(가압소결)을 위해 압출 몰드에 상기 혼합된 분말들을 주입하고, 약 150 MPa의 압력과 약 700℃ 정도의 온도로 가압하여 99%의 상대밀도가 되도록 핫 프레스(hot press)를 이용하여 가압소결을 수행하였다. Thereafter, the mixed powders are injected into an extrusion mold for molding (pressure sintering), and pressed at a pressure of about 150 MPa and a temperature of about 700 DEG C to make a relative density of 99% using a hot press Thereby performing pressure sintering.
이어서, 상기 몰드에서 압출되어 성형된 소결체를, 사방이 개방된 프레스 장치를 이용하여 약 750℃에서 압력을 가하여, 상기 자성분말 내 결정립이 판상이 되도록 약 70% 정도의 변형률로 열간가압변형을 수행하였다. 상기 가압으로 인해, 각 분말 입자 내에 포함된 결정립의 자화방향이 한 방향으로 정렬되었고, 이로써 비자성 합금이 각각 0.5, 1.0 및 1.5 중량% 포함된 이방성 열간가압변형 자석 (각각 실시예 2-1 내지 2-3)을 제조하였다.Subsequently, the sintered compact extruded from the mold was subjected to hot pressing at a strain of about 70% such that the crystal grains in the magnetic powder were in the form of a plate by applying a pressure at about 750 ° C using a four-way open press apparatus Respectively. Due to the above pressing, the magnetization directions of the crystal grains contained in each powder particle were aligned in one direction, whereby anisotropic hot press deformed magnets each containing 0.5, 1.0 and 1.5 wt% of nonmagnetic alloy (Examples 2-1 to 2- 2-3).
실시예Example 3: 비자성 합금을 포함하는 3: Including non-magnetic alloy 열간가압변형Hot pressing strain 자석의 제조 Manufacturing of magnets
비자성 합금으로 Nd0 .84Cu0 .16 (중량%) 대신 Pr0 .84Cu0 .16을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로, 이방성 열간가압변형 자석을 제조하였다.A non-magnetic alloy in the same manner as Example 2, except that instead of using Cu 0 .16 Pr 0 .84 Nd 0 .84 Cu 0 .16 ( wt.%), To prepare a hot-pressed anisotropic magnet strain.
실시예Example 4: 추가 열처리를 수행한 4: Perform additional heat treatment 열간가압변형Hot pressing strain 자석의 제조 Manufacturing of magnets
상기 실시예 2(실시예 2-1, 2-2 및 2-3)에서 가압소결을 수행한 소결체를 약 575℃의 온도로 약 2시간 동안 추가적인 열처리를 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 열간가압변형 자석을 제조하였다(각각 실시예 4-1 내지 4-3).In Example 2 (Examples 2-1, 2-2 and 2-3), the sintered body subjected to the pressure sintering was subjected to additional heat treatment at a temperature of about 575 캜 for about 2 hours, (Examples 4-1 to 4-3, respectively). ≪ tb > < TABLE >
비교예Comparative Example 1: 비자성 합금을 첨가하지 않은 1: Non-magnetic alloy not added 열간가압변형Hot pressing strain 자석의 제조 Manufacturing of magnets
상기 실시예 1에서 제조한 자성분말에 비자성 합금을 첨가하지 않은 것 이외에는 상기 실시예 2와 동일하게 제조하였다.A non-magnetic alloy was not added to the magnetic powder prepared in Example 1, and the same procedure as in Example 2 was conducted.
평가예Evaluation example
1) 전자현미경을 이용한 내부 구조 관찰1) Observation of internal structure using electron microscope
상기 실시예 2 및 3의 열간가압변형 자석, 그리고 비교예 1에 대하여, 투과전자현미경(TEM)을 이용하여, 그 내부 구조를 촬영한 사진을 도 1에 나타내었다. 이를 통해, 비교예 1의 자석은 결정립을 둘러싸고 있는 형상을 관찰할 수 없었지만, 실시예 2 및 3의 자석은 결정립 경계면에 Nd-rich 상이 존재하고 있음을 확인할 수 있었다.The hot pressed deformed magnets of Examples 2 and 3 and Comparative Example 1 were photographed with a transmission electron microscope (TEM), and their photographs were taken in FIG. As a result, the magnet of Comparative Example 1 could not observe the shape surrounding the crystal grains, but it was confirmed that the magnets of Examples 2 and 3 had an Nd-rich phase at the crystal grain boundary surface.
2) 조성분석2) Composition analysis
상기 실시예 2 및 3의 열간가압변형 자석에 대하여, EDS-mapping 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2을 통하여, 상기 실시예 2 및 3의 열간가압변형 자석의 내부에 저융점 금속 화합물인 Nd계 화합물 또는 Pr계 화합물이 함유되어 있음을 확인할 수 있었다. EDS-mapping analysis was performed on the hot press-deformed magnets of Examples 2 and 3, and the results are shown in FIG. 2, it was confirmed that the Nd-based compound or the Pr-based compound, which is a low-melting-point metal compound, was contained in the hot-press deformed magnets of Examples 2 and 3.
3) 자기특성 평가3) Evaluation of magnetic properties
상기 실시예 2 내지 4의 열간가압변형 자석, 그리고 비교예 1 및 2의 소결자석에 대하여, 자석의 성능 척도인 보자력 및 잔류자속밀도를 VSM(vibrating sample magnetometer, Lake Shore #7410 USA)을 이용하여 평가하였고, 그 결과 값을 하기 표 1에 나타내었다.The coercive force and residual magnetic flux density, which are measures of the performance of the magnets, were measured using a VSM (vibrating sample magnetometer, Lake Shore # 7410 USA) for the hot press-deformed magnets of Examples 2 to 4 and the sintered magnets of Comparative Examples 1 and 2 And the results are shown in Table 1 below.
(중량%)Amount of non-magnetic alloy added
(weight%)
(실시예 2)Before heat treatment (kOe)
(Example 2)
(실시예 4)After heat treatment (kOe)
(Example 4)
상기 표 1을 보면, 실시예 4와 같이 추가 열처리를 한 경우에는 상기 비자성 합금이 결정립의 경계면에 더욱 균일하게 분포됨으로써, 보자력이 실시예 2 및 3의 자석 보다 약 10 내지 15% 가량 향상되었음을 확인할 수 있었다.Table 1 shows that when the additional heat treatment is performed as in Example 4, the non-magnetic alloy is more uniformly distributed on the interface of the crystal grains, so that the coercive force is improved by about 10 to 15% as compared with the magnets of Examples 2 and 3 I could confirm.
또한, 도 3을 통해, 열처리 전에 비하여 열처리 후 첨가물이 보다 더 분말내부의 결정립 계면으로 확산되었음을 확인할 수 있었다. Also, FIG. 3 shows that the additive after heat treatment diffuses to the grain boundary inside the powder more than before the heat treatment.
이를 통해, 비자성 합금으로 결정립의 경계면을 감싸지 않은 비교예 1의 자석은 자기차폐가 완전히 이루어지지 않아, Nd-rich 상이 결정립 외부로 유출된 결과 보자력이 낮게 나타났음을 확인할 수 있었던 반면에, 비자성 합금을 첨가함으로써 결정립의 경계면을 감싸서, 자기차폐를 완전하게 이루어 낸 실시예 2 내지 4는 보자력이 향상되었음을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that the magnet of Comparative Example 1 in which the interface of the crystal grains was not surrounded by the nonmagnetic alloy was not completely magnetic shielded, and that the coercive force was low due to the outflow of the Nd-rich phase out of the crystal grain, It was confirmed that the coercive force was improved in Examples 2 to 4 in which magnetic shielding was completely performed by covering the interface of crystal grains by adding an alloy.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.
Claims (15)
(ii) 상기 결정립의 경계면에 분포된 비자성 합금
을 포함하는 R-TM-B (여기서, R은 Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 희토류 금속이고, TM은 전이금속을 의미함) 열간가압변형 자석.(i) anisotropic plate-like crystal grains; And
(ii) a nonmagnetic alloy distributed on the interface of the crystal grains
R-TM-B, wherein R is Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu, And TM is a transition metal.) Hot press-deformed magnets.
상기 R-TM-B 열간가압변형 자석은 하기 화학식 1로 표시되는 것인 자석:
[화학식 1]
(R'1 - xR"x)2TM14B
(여기서, R' 및 R"은 각각 Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 희토류 금속이고, x는 0≤ x ≤ 1.0인 실수이다).The method according to claim 1,
Wherein the R-TM-B hot pressing deformed magnet is represented by the following Formula 1:
[Chemical Formula 1]
(R ' 1 - x R " x ) 2 TM 14 B
Wherein R and R are each independently selected from the group consisting of Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu, And x is a real number of 0? X? 1.0).
상기 비자성 합금은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 자석:
[화학식 2]
TaM1 -a
(여기서, T는 Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 원소이며, M은 Cu, Al, Sb, Bi, Ga, Zn, Ni, Mg, Ba, B, Co, Fe, In, Pt, Ta 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속원소이고, a는 0 < a < 1인 실수이다).The method according to claim 1,
Wherein the non-magnetic alloy is represented by the following formula (2):
(2)
T a M 1 -a
(Where T is at least one selected from the group consisting of Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu, And M is at least one metal element selected from the group consisting of Cu, Al, Sb, Bi, Ga, Zn, Ni, Mg, Ba, B, Co, Fe, In, Pt, Ta, a is a real number with 0 < a < 1).
상기 비자성 합금은 Nd0 .84Cu0 .16, Nd0 .7Cu0 .3, Nd0 .85Al0 .15, Nd0 .08Al0 .92, Nd0 .03Sb0 .97, Nd0.8Ga0.2, Nd0 .769Zn0 .231, Nd0 .07Mg0 .93, Pr0 .84 Cu0 .16, Pr0 .7Cu0 .3, Pr0 .85Al0 .15, Pr0 .08Al0 .92, Pr0.03Sb0.97, Pr0 .8Ga0 .2, Pr0 .769Zn0 .231, Pr0 .07Mg0 .93, Bi, Ga, Ni, Co 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 것인 자석.The method according to claim 1,
The non-magnetic alloy is Cu 0 .16 Nd 0 .84, Nd 0 .7 Cu 0 .3, Nd 0 .85 Al 0 .15, Nd 0 .08 Al 0 .92, Nd 0 .03 Sb 0 .97, Nd 0.8 Ga 0.2 , Nd 0 .769 Zn 0 .231 , Nd 0 .07 Mg 0 .93 , Pr 0 .84 Cu 0 .16 , Pr 0 .7 Cu 0 .3 , Pr 0 .85 Al 0 .15 , Pr 0 .08 Al 0 .92 , Pr 0.03 Sb 0.97 , Pr 0 .8 Ga 0 .2 , Pr 0 .769 Zn 0 .231 , Pr 0 .07 Mg 0 .93 , Bi, Ga, Ni, Or a combination thereof.
상기 비자성 합금은 융점이 400 내지 700℃인 것을 특징으로 하는 자석.The method according to claim 1,
Wherein the non-magnetic alloy has a melting point of 400 to 700 占 폚.
(b) 상기 자성분말을 가압소결하여 소결체를 제조하는 단계; 및
(c) 열과 압력을 가하여 상기 소결체를 열간가압변형 (hot deformation) 하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (a)의 R-TM-B 합금의 제조시, 또는 상기 단계 (b)의 가압소결 전에 비자성 합금을 첨가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 R-TM-B 열간가압변형 자석의 제조방법.(a) R-TM-B wherein R is Nd, Dy, Pr, Tb, Ho, Sm, Sc, Y, La, Ce, Pm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb, Lu, And TM is a transition metal); preparing a magnetic powder from the alloy;
(b) press-sintering the magnetic powder to produce a sintered body; And
(c) hot deformation of the sintered body by applying heat and pressure,
A process for producing a R-TM-B hot pressurized deformed magnet, which comprises adding a non-magnetic alloy at the time of producing the R-TM-B alloy of the step (a) or before the pressure sintering of the step (b) Way.
상기 자성분말은 HDDR (Hydrogenation Disproportionation Desorption and Recombination) 공정, 용융방사 (melt spinning) 공정, 급속고형화 (rapid solidification) 공정 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 공정에 의해 제조된 자성분말을 포함하는 것인 제조방법.In the seventh aspect,
The magnetic powder may include a magnetic powder prepared by any one process selected from the group consisting of an HDDR (Hydrogenation Disupportionation Desorption and Recombination) process, a melt spinning process, a rapid solidification process, and a combination thereof ≪ / RTI >
상기 단계 (b)는 온도 300 내지 800℃에서 수행되는 것인 제조방법. 8. The method of claim 7,
Wherein step (b) is carried out at a temperature of 300 to 800 占 폚.
상기 단계 (c)는 온도 500 내지 1000℃에서 수행되는 것인 제조방법. 8. The method of claim 7,
Wherein the step (c) is carried out at a temperature of 500 to 1000 占 폚.
상기 비자성 합금은 상기 단계 (b)의 가압소결 전에 첨가되어 자성분말과 혼합되는 것인 제조방법.8. The method of claim 7,
Wherein the non-magnetic alloy is added to the magnetic powder before the pressure sintering in the step (b).
상기 단계 (b) 및 (c)의 사이에, 상기 소결체에 추가열처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 것인 제조방법.13. The method of claim 12,
Further comprising performing an additional heat treatment on the sintered body between the steps (b) and (c).
상기 추가열처리는 온도 400 내지 800℃에서 수행되는 것인 제조방법.14. The method of claim 13,
Wherein the additional heat treatment is performed at a temperature of 400 to 800 占 폚.
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