[go: up one dir, main page]

KR102696554B1 - Manufacturing Method Of Anisotropic Rare Earth Bulk Magnet - Google Patents

Manufacturing Method Of Anisotropic Rare Earth Bulk Magnet Download PDF

Info

Publication number
KR102696554B1
KR102696554B1 KR1020220175650A KR20220175650A KR102696554B1 KR 102696554 B1 KR102696554 B1 KR 102696554B1 KR 1020220175650 A KR1020220175650 A KR 1020220175650A KR 20220175650 A KR20220175650 A KR 20220175650A KR 102696554 B1 KR102696554 B1 KR 102696554B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bulk magnet
hot
magnet
rare earth
isotropic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020220175650A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20240092866A (en
Inventor
강민석
배경훈
이상협
김동환
공군승
Original Assignee
성림첨단산업(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성림첨단산업(주) filed Critical 성림첨단산업(주)
Priority to KR1020220175650A priority Critical patent/KR102696554B1/en
Publication of KR20240092866A publication Critical patent/KR20240092866A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102696554B1 publication Critical patent/KR102696554B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0273Imparting anisotropy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0293Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets diffusion of rare earth elements, e.g. Tb, Dy or Ho, into permanent magnets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Abstract

본 발명은 Re-Fe-B(Re는 Nd를 포함하는 희토류원소 중 1종 이상)를 포함하는 비정질 자성 분말을 준비하는 단계; 상기 비정질 자성 분말을 가압소결하여 등방성 벌크자석을 제조하는 단계; 상기 등방성 벌크자석의 표면과 열간변형 금형의 내면에 흑연, BN, B2O3-SiO2 중 하나의 고상분말과 알콜이 혼합된 슬러리를 도포하는 단계; 상기 슬러리가 도포된 등방성 벌크자석을 상기 슬리리가 도포된 열간변형 금형의 내면에 장입하여, 진공 혹은 불활성기체 분위기에서 650 ~ 800℃ 에서 열간변형시켜 이방성 벌크자석을 제조하는 단계;로 이루어지는 이방성 희토류 벌크자석의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an anisotropic rare earth bulk magnet, comprising the steps of: preparing an amorphous magnetic powder including Re-Fe-B (Re is at least one rare earth element including Nd); sintering the amorphous magnetic powder under pressure to manufacture an isotropic bulk magnet; applying a slurry containing a solid powder of one of graphite, BN, and B2O3-SiO2 and alcohol to a surface of the isotropic bulk magnet and the inner surface of a hot deformation mold; loading the isotropic bulk magnet to which the slurry has been applied onto the inner surface of the hot deformation mold to which the slurry has been applied, and hot-deforming it at 650 to 800°C in a vacuum or inert gas atmosphere to manufacture an anisotropic bulk magnet.

Description

이방성 희토류 벌크자석의 제조방법 {Manufacturing Method Of Anisotropic Rare Earth Bulk Magnet}{Manufacturing Method Of Anisotropic Rare Earth Bulk Magnet}

본 발명은 이방성 희토류 벌크자석의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 이방성 희토류 벌크자석의 제조시 열간성형 공정이 수행된 후, 변형이 집중된 위치와 상대적으로 변형이 덜된 위치에서의 자기적 특성차가 낮은 이방성 희토류 벌크자석의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an anisotropic rare-earth bulk magnet, and more particularly, to a method for manufacturing an anisotropic rare-earth bulk magnet having a low difference in magnetic properties between a location where deformation is concentrated and a location where deformation is relatively less after a hot forming process is performed during the manufacturing of the anisotropic rare-earth bulk magnet.

가전이나 환경에 대응한 자동차 보급에 따라서 Nd-Fe-B계 자석의 수요가 확대되고 있다. 이 자석의 용도는 주로 내열성이 필요한 곳이다. Nd-Fe-B계 자석의 내열성을 높이기 위해서는 보자력을 향상시켜야 하며, 일반적으로 Nd의 일부를 Dy나 Tb 등으로 치환하고 있다. The demand for Nd-Fe-B magnets is increasing due to the spread of automobiles that respond to home appliances and the environment. The main applications of these magnets are places where heat resistance is required. In order to increase the heat resistance of Nd-Fe-B magnets, the coercivity must be improved, and generally, some of the Nd is replaced with Dy or Tb.

대부분의 희토류 원료는 중국에 의존하고 있어 가격 상승과 안정적인 공급이 어려워지고 있다. 특히 Nd에 비해 Dy와 Tb는 매장량이 적기 때문에 가격 상승이 심각하다. 따라서 Dy를 저감하기 위한 연구가 많이 이루어지고 있다. Most rare earth raw materials depend on China, making it difficult to increase prices and secure a stable supply. In particular, Dy and Tb have small reserves compared to Nd, so the price increase is serious. Therefore, much research is being conducted to reduce Dy.

이방성 희토류 벌크자석은 열간성형에 의해 Nd-Fe-B계 자석이 제조되고 있다. 이 자석은 소결자석과 다른 프로세스로 제조되며, 미결정으로 고보자력을 얻기가 용이하여 Dy 저감에 유효한 재료이다. 자동차 용도로 Dy-free 가능성을 가진 재료이다. Anisotropic rare earth bulk magnets are manufactured as Nd-Fe-B type magnets by hot forming. These magnets are manufactured by a different process from sintered magnets, and are effective materials for reducing Dy because they are easy to obtain high coercivity in microcrystals. They are materials with Dy-free potential for automotive use.

Nd-Fe-B계 열간성형자석은 MQ3 자석이라고 부른다. 이 자석은 소결자석과 다른 프로세스로 제조된다. 소결자석은 Nd-Fe-B계 원료합금을 슬립캐스팅으로 제조한 후에 조분쇄, 미분쇄에 의해 마이크로 수준의 단결정 미립자로 한다. 이 입자를 자계 중에서 특정 방향으로 결정을 정렬시켜 압축성형하고, 불활성 분위기에서 소결하여 이론밀도에 가깝게 고밀도화 한다. 이어서 절단·연마를 통하여 최종 형상으로 가공한다.Nd-Fe-B hot-formed magnets are called MQ3 magnets. These magnets are manufactured through a different process from sintered magnets. Sintered magnets are manufactured by slip casting Nd-Fe-B raw alloys, and then crushing and fine-grinding them into micro-level single crystal particles. These particles are compressed and sintered in an inert atmosphere by aligning the crystals in a specific direction in a magnetic field, and then densifying them to near theoretical density. Then, they are processed into the final shape through cutting and polishing.

이방성 희토류 벌크자석은 원료로 롤러에 의해 초급랭으로 제조된 얇은 판상의 Nd-Fe-B 분말을 사용한다. 이 분말은 결정입경이 20㎚ 정도의 나노입자이다. 분말 하나의 크기는 평균 150㎛ 정도이며, 하나의 분말 중에 무수한 결정이 존재한다. Anisotropic rare earth bulk magnets use thin plate-shaped Nd-Fe-B powders manufactured by rapid cooling using rollers as raw materials. This powder is a nanoparticle with a crystal grain size of about 20 nm. The average size of one powder is about 150 μm, and countless crystals exist in one powder.

이방성 희토류 벌크자석은 원료인 분말의 결정방향은 랜덤하기 때문에 원료분말은 자기적으로 등방성이다. 원료분말을 실온에서 예비 성형한 후에 HP(Hot Press)하여 고밀도의 등방성 자석을 얻는다. 이어 열간성형하면 이방성 희토류 벌크자석이 제조된다. Anisotropic rare earth bulk magnets are magnetically isotropic because the crystal orientation of the raw powder is random. After the raw powder is pre-formed at room temperature, it is hot pressed to obtain a high-density isotropic magnet. Then, hot forming is performed to produce anisotropic rare earth bulk magnets.

이 제조법의 특징은 랜덤하게 배향되었던 Nd-Fe-B 결정군이 열간성형 공정에서 응력방향과 결정의 c축 방향이 일치하도록 배향시켜 이방성을 갖도록 제조한다. The characteristic of this manufacturing method is that the randomly oriented Nd-Fe-B crystal group is oriented so that the stress direction and the c-axis direction of the crystal are aligned during the hot forming process, thereby manufacturing it to have anisotropy.

일반적으로 자석재료는 결정립이 미세할수록 높은 보자력을 얻을 수 있으며, 내열성이 향상된다. 이방성 희토류 벌크자석은 결정입자가 미세하기 때문에 높은 내열성을 얻는데 유리하다.In general, the finer the crystal grains of a magnetic material, the higher the coercive force and the better the heat resistance. Anisotropic rare earth bulk magnets are advantageous in obtaining high heat resistance because they have fine crystal grains.

이방성 희토류 벌크자석은 금형을 사용한 열간성형 공정이 수행된 후 변형이 집중된 위치와 상대적으로 변형이 덜된 위치에서의 자기특성의 차이가 발생하는 문제점이 있었다.Anisotropic rare earth bulk magnets have a problem in that there is a difference in magnetic properties between locations where deformation is concentrated and locations where deformation is relatively less after a hot forming process using a mold is performed.

열간성형된 이방성 희토류 벌크자석은 그 전체에 걸쳐 결정에 변형이 더해져 자화 용이 방향인 c축방향으로 배향되어 높은 잔류자속밀도를 얻을 수 있다.Hot-formed anisotropic rare-earth bulk magnets have a high residual flux density due to the addition of crystal strain throughout the entire magnetization, which is oriented along the c-axis, the easy magnetization direction.

그러나 이방성 희토류 벌크자석의 결정에 변형이 더해짐으로써 결정립이 성장해, 결정립의 성장에 따라 결정간의 자기 분단에 기여하는 입계상이 감소하게 되어, 결과적으로 보자력이 저하되는 것이다. However, as strain is added to the crystal of an anisotropic rare-earth bulk magnet, the crystal grains grow, and as the crystal grains grow, the grain boundary phase that contributes to the magnetic separation between crystals decreases, resulting in a decrease in coercivity.

[특허문헌 1] 일본특허공개공보 2018-505540호[Patent Document 1] Japanese Patent Publication No. 2018-505540 [특허문헌 2] 한국특허공개공보 10-2022-0115773호[Patent Document 2] Korean Patent Publication No. 10-2022-0115773

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 이방성 희토류 벌크자석의 제조시 열간성형 공정이 수행된 후 변형이 집중된 위치와 상대적으로 변형이 덜된 위치에서의 자기적 특성차가 낮은 이방성 희토류 벌크자석의 제조방법을 제공한다.In order to solve the problems of the prior art, the present invention provides a method for manufacturing an anisotropic rare-earth bulk magnet having a low difference in magnetic properties between a location where deformation is concentrated and a location where deformation is relatively less after a hot forming process is performed during the manufacturing of the anisotropic rare-earth bulk magnet.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이방성 희토류 벌크자석의 제조방법은 Re-Fe-B 를 포함하는 비정질 자성 분말을 준비하는 단계; 상기 비정질 자성 분말을 가압소결하여 등방성 벌크자석을 제조하는 단계; 열간변형 금형의 내면에 Carbon(탄소), Boron(붕소), Nitrogen(질소) 중 하나을 침투시켜 표면처리하는 단계; 상기 등방성 벌크자석을 상기 표면처리된 열간변형 금형의 내면에 장입하여, 진공 혹은 불활성기체 분위기에서 650 ~ 800℃ 에서 열간변형시켜 이방성 벌크자석을 제조하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, the method for manufacturing an anisotropic rare earth bulk magnet according to the present invention is characterized by comprising the steps of: preparing an amorphous magnetic powder containing Re-Fe-B; sintering the amorphous magnetic powder under pressure to manufacture an isotropic bulk magnet; performing surface treatment by infiltrating one of Carbon, Boron, and Nitrogen into the inner surface of a hot deformation mold; and loading the isotropic bulk magnet into the inner surface of the surface-treated hot deformation mold and performing hot deformation at 650 to 800°C in a vacuum or inert gas atmosphere to manufacture an anisotropic bulk magnet.

본 발명에 따른 이방성 희토류 벌크자석의 제조방법은 Re-Fe-B 를 포함하는 미세한 결정립 자성 분말을 준비하는 단계; 상기 비정질 자성 분말을 가압소결하여 등방성 벌크자석을 제조하는 단계; 상기 등방성 벌크자석의 표면과 열간변형 금형의 내면에 흑연, BN, B2O3-SiO2 중 하나의 고상분말과 알콜이 혼합된 슬러리를 도포하는 단계; 상기 슬러리가 도포된 등방성 벌크자석을 상기 슬리리가 도포된 열간변형 금형의 내면에 장입하여, 진공 혹은 불활성기체 분위기에서 650 ~ 800℃ 에서 열간변형시켜 이방성 벌크자석을 제조하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method for manufacturing an anisotropic rare earth bulk magnet according to the present invention comprises the steps of: preparing a fine-grained magnetic powder containing Re-Fe-B; sintering the amorphous magnetic powder under pressure to manufacture an isotropic bulk magnet; applying a slurry containing a solid powder of one of graphite, BN, and B2O3-SiO2 and alcohol to the surface of the isotropic bulk magnet and the inner surface of a hot deformation mold; loading the isotropic bulk magnet to which the slurry has been applied onto the inner surface of the hot deformation mold to which the slurry has been applied, and hot-deforming it at 650 to 800°C in a vacuum or inert gas atmosphere to manufacture the anisotropic bulk magnet.

상기 열간금형 표면에는 흑연, BN, B2O3-SiO2 중 하나의 슬러리를 0.1~0.3g/㎠ 스프레이 또는 붓을 이용하여 도포한다.A slurry of one of graphite, BN, and B2O3-SiO2 is applied to the surface of the hot mold at a rate of 0.1 to 0.3 g/cm2 using a spray or brush.

상기 등방성 벌크자석 표면에는 등방성 벌크자석 100중량%에 흑연, BN, B2O3-SiO2 중 하나의 슬러리를 0.15~2중량% 스프레이, 붓을 이용하여 도포하는 것을 특징으로 한다.Above The isotropic bulk magnet surface is characterized by applying 0.15 to 2 wt% of a slurry of one of graphite, BN, and B2O3-SiO2 to 100 wt% of the isotropic bulk magnet using a spray or brush.

상기 BN의 슬러리 도포 후 80 ~ 150 ℃ 에서 10 ~ 30분 가열한다.After applying the BN slurry above, heat at 80 to 150°C for 10 to 30 minutes.

상기 B2O3-SiO2은 알콜에 혼합하여 슬러리화하여 도포한다. The above B2O3-SiO2 is mixed in alcohol to form a slurry and applied.

본 발명에 따른 희토류 영구자석의 제조방법에 의하면, 이방성 희토류 벌크자석의 제조시 열간변형 공정이 수행된 후 변형이 집중된 위치와 상대적으로 변형이 덜된 위치에서의 자기적 특성차가 작아 품질이 균등화되는 효과가 있다.According to the method for manufacturing a rare earth permanent magnet according to the present invention, when manufacturing an anisotropic rare earth bulk magnet, after a hot deformation process is performed, the difference in magnetic characteristics between a location where deformation is concentrated and a location where deformation is relatively less is small, so that the quality is equalized.

도 1은 본 발명의 제조공정 순서도이고,
도 2는 본 발명의 제조공정 모시도이다.
Figure 1 is a manufacturing process flow chart of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of the manufacturing process of the present invention.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Hereinafter, “upper”, “lower”, “front”, “rear” and other directional terms are defined based on the state illustrated in the drawings.

[제조 방법][Manufacturing method]

(1) 희토류 합금 원료분말 준비단계(1) Rare earth alloy raw material powder preparation stage

Re-Fe-B 를 포함하는 합금 잉곳을 급냉하여 비정질 분말을 제조하는 방법으로 상기 비정질 자성 분말을 제조할 수 있고, 구체적으로는 멜트 스피닝, 가스분사법, 수분사법, 고에너지밀 등의 방법을 이용하여 비정질 자성 분말을 제조할 수 있으며, 특히 멜트 스피닝에 대한 예시는 다음과 같으나 이것으로 제한되지는 않는다. The amorphous magnetic powder can be manufactured by a method of manufacturing an amorphous powder by rapidly cooling an alloy ingot containing Re-Fe-B, and specifically, the amorphous magnetic powder can be manufactured using a method such as melt spinning, a gas injection method, a water injection method, a high-energy mill, etc., and in particular, examples of melt spinning are as follows, but are not limited thereto.

본 발명의 멜트 스피닝을 이용한 원료분말은 비정질 자성 분말을 준비하는 단계는, Re-Fe-B 를 포함하는 잉곳을 준비하는 단계; 상기 잉곳을 멜트 스피닝하여 리본으로 제조하는 단계; 상기 리본을 분쇄하여 분말 형상으로 제조하는 단계; 로 제조되는 것일 수 있다. The raw material powder using melt spinning of the present invention may be manufactured by the steps of preparing an amorphous magnetic powder, including: a step of preparing an ingot containing Re-Fe-B; a step of melt spinning the ingot to manufacture it into a ribbon; and a step of pulverizing the ribbon to manufacture it into a powder shape.

상기 Re-Fe-B 를 포함하는 잉곳은 해당 조성을 구성하는 원료 금속 벌크를 용융하여 혼합함으로써 제조되어 준비될 수 있다. 즉, Nd, Ce, Fe 및 B를 용융하고 혼합하여 잉곳으로 제조할 수 있다. 이 과정에서 다른 희토류 금속 및/또는 비희토류 금속이 첨가될 수 있으며, 제조되는 자석의 목적 및 필요에 따라 다른 Nd, Ce, Fe 및 B와 희토류 금속 및/또는 비희토류 금속의 함량이 조절될 수 있다. The ingot containing the above Re-Fe-B can be prepared by melting and mixing the raw material metal bulks constituting the corresponding composition. That is, Nd, Ce, Fe, and B can be melted and mixed to produce an ingot. In this process, other rare earth metals and/or non-rare earth metals can be added, and the contents of other Nd, Ce, Fe, and B and the rare earth metals and/or non-rare earth metals can be adjusted according to the purpose and needs of the magnet being manufactured.

구체적으로, 상기 Re는 Nd를 포함하는 희토류원소 중 1종 이상이고, 희토류원소는 Ce, Sc, Y, La, Pr, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu 이다. 또한 상기 열거된 원소 외에도 목적에 따라 비희토류 금속을 더 포함할 수 있고, 예를 들어 상기 비희토류 금속은 Ga, Co, Al, Cu, Nb, Ti, Si, Zr, Ta, V, Mo, Mn, Zn, Ni, Cr, Pb, Sn, In, Mg, Ag, Ge 와 같은 금속 원소일 수 있으며 약 10 at% 이하의 함량으로 포함될 수 있다. Specifically, the Re is at least one of rare earth elements including Nd, and the rare earth elements are Ce, Sc, Y, La, Pr, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu. In addition to the elements listed above, a non-rare earth metal may be further included depending on the purpose, and for example, the non-rare earth metal may be a metal element such as Ga, Co, Al, Cu, Nb, Ti, Si, Zr, Ta, V, Mo, Mn, Zn, Ni, Cr, Pb, Sn, In, Mg, Ag, Ge, and may be included in an amount of about 10 at% or less.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 잉곳을 25 m/s 내지 50 m/s, 35 m/s 내지 50 m/s 또는 35 m/s 내지 40 m/s의 휠 속도로 멜트 스피닝하여 리본으로 제조할 수 있다. 상기 휠 속도의 경우, 잉곳의 조성에 따라 조절될 수 있으며, 예를 들어 Ce 함량이 증가하는 경우 더 높은 휠 속도로 멜트 스피닝할 수 있다. 상기 범위 내의 휠 속도로 멜트 스피닝하여 잉곳을 제조하는 경우, 비정질 리본을 제조할 수 있고, 이를 분쇄하여 비정질도가 우수한 분말을 제공할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the ingot can be manufactured into a ribbon by melt spinning at a wheel speed of 25 m/s to 50 m/s, 35 m/s to 50 m/s, or 35 m/s to 40 m/s. The wheel speed can be adjusted depending on the composition of the ingot, and for example, when the Ce content increases, melt spinning can be performed at a higher wheel speed. When the ingot is manufactured by melt spinning at a wheel speed within the above range, an amorphous ribbon can be manufactured, and when the ribbon is pulverized, a powder having excellent amorphousness can be provided.

다음으로, 상기 리본을 분쇄하여 분말 형상으로 제조할 수 있다. 상기 분쇄는 해당 기술 분야에서 사용되는 방법으로 수행되는 것일 수 있다.Next, the ribbon may be pulverized to form a powder. The pulverization may be performed by a method used in the relevant technical field.

상기 비정질 자성 분말의 평균 직경은 50 μm 이상, 100 μm 이상 또는 200 μm 이상일 수 있으며, 상기 범위로 한정되지 않는다. 다만, 분말의 직경이 너무 작은 경우 표면적이 증가함에 따라 산화가 쉽게 진행될 수 있으므로 상기 범위 내의 직경을 갖는 비정질 자성 분말을 사용하는 것이 바람직하다. The average diameter of the above amorphous magnetic powder may be 50 μm or more, 100 μm or more, or 200 μm or more, and is not limited to the above range. However, if the diameter of the powder is too small, oxidation may easily occur as the surface area increases, so it is preferable to use an amorphous magnetic powder having a diameter within the above range.

(2) 가압소결단계(2) Pressure sintering stage

다음으로, 상기 비정질 자성 분말을 가압소결하여 등방성 벌크자석을 제조한다. 상기 가압소결은 상기 비정질 자성 분말을 성형틀에 넣고 압력을 가하는 것일 수 있고, 이렇게 제조된 성형체는 등방성 벌크자석일 수 있으며 가압소결 과정에서 결정립이 형성될 수 있다. Next, the amorphous magnetic powder is subjected to pressure sintering to manufacture an isotropic bulk magnet. The pressure sintering may be performed by putting the amorphous magnetic powder into a mold and applying pressure, and the molded body thus manufactured may be an isotropic bulk magnet, and crystal grains may be formed during the pressure sintering process.

상기 가압소결은 소결이 이루어질 수 있다면 특별히 그 방법에 있어서 제한사항은 없으나, 예를 들면 핫 프레스 소결, 열간정수압 소결, 방전 플라즈마 소결 및 마이크로파 소결로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의하여 수행되는 것일 수 있다. 상기 가압소결 공정은 자성분말을 조밀하게 결속시키는 단계로, 자석을 벌크화하는 단계라 할 수 있다. The above-mentioned pressure sintering is not particularly limited in its method as long as sintering can be performed, but may be performed by any one method selected from the group consisting of hot press sintering, hot isostatic pressing sintering, discharge plasma sintering, and microwave sintering, for example. The above-mentioned pressure sintering process is a step for densely binding magnetic powder, and can be said to be a step for bulking the magnet.

상기 가압소결은 예를 들어 핫프레스 장비를 이용하여 수행될 수 있으며, 구체적으로 챔버 내 몰드에 분말을 삽입한 후 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 특정 온도까지 승온한 후 분말에 압력을 가하여 소결하는 장치를 이용하는 것일 수 있다. The above-mentioned pressure sintering can be performed, for example, using a hot press device, and specifically, a device can be used that inserts powder into a mold in a chamber, heats the powder to a specific temperature in a vacuum or inert gas atmosphere, and then applies pressure to the powder to sinter it.

상기 가압소결은 500 ℃ 내지 900 ℃, 600 ℃ 내지 800 ℃, 500 ℃ 내지 700 ℃ 또는 600 ℃ 내지 700 ℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 온도 범위 내로 가압소결을 수행하는 경우, 비정질 자성 분말의 외표면이 적절하게 용융하며 소결되고, 내부에 크기가 작은 결정립이 형성될 수 있다. The above pressure sintering may be performed at a temperature of 500° C. to 900° C., 600° C. to 800° C., 500° C. to 700° C., or 600° C. to 700° C. When the pressure sintering is performed within the above temperature range, the outer surface of the amorphous magnetic powder can be appropriately melted and sintered, and small-sized crystal grains can be formed inside.

상기 가압소결은 50 MPa 내지 1000 MPa, 100 MPa 내지 500 MPa, 200 MPa 내지 500 MPa 또는 100 MPa 내지 300 MPa의 압력에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 압력 범위 내로 가압소결을 수행하는 경우, 비정질 자성 분말의 외표면이 적절하게 용융하며 소결되고, 내부에 크기가 작은 결정립이 형성될 수 있다.The above-mentioned pressure sintering may be performed at a pressure of 50 MPa to 1000 MPa, 100 MPa to 500 MPa, 200 MPa to 500 MPa, or 100 MPa to 300 MPa. When the pressure sintering is performed within the above-mentioned pressure range, the outer surface of the amorphous magnetic powder can be appropriately melted and sintered, and small-sized crystal grains can be formed inside.

(3) 등방성 벌크자석과 열간변형용 금형에 윤활재코팅/도포단계(3) Lubricant coating/application step for isotropic bulk magnets and hot deformation molds

상기 가압소결된 등방성 벌크자석이 삽입되어 열간변형용 금형에 열간변형 가압력에 의해 발생되는 결정에 변형이 더해짐으로써 결정립이 성장해, 결정립의 성장에 따라 결정간의 자기 분단에 기여하는 입계상이 감소하게 되어, 결과적으로 보자력이 저하되는 것을 억제하기 위하여 가압소결된 등방성 벌크자석의 표면과 열간변형용 금형내부에 유동성 있게 변형되도록 윤활재를 도포한다.In order to suppress the deterioration of coercivity as a result of the grain growth caused by the addition of deformation to the crystals generated by the hot deformation pressure applied to the hot deformation mold by inserting the above-mentioned pressurized isotropic bulk magnet, and the grain boundary phase contributing to the magnetic separation between crystals is reduced according to the grain growth, a lubricant is applied to the surface of the pressurized isotropic bulk magnet and the inside of the hot deformation mold so that the magnetization can be fluidly deformed.

열간변형용 금형의 내부 표면에 Carbon(탄소), Boron(붕소), Nitrogen(질소)중 하나를 침투시켜 표면처리한다.The inner surface of a hot deformation mold is surface treated by infiltrating it with one of Carbon, Boron, or Nitrogen.

Carbon(탄소)를 침투시키는 침탄깊이는 500~1200㎛이고, Boron(붕소)를 침투깊이는 10~ 50㎛이며, Nitrogen(질소)를 침투시키는 침질깊이는 50~300㎛이다.The carburizing depth for carbon penetration is 500 to 1200 μm, the boron penetration depth is 10 to 50 μm, and the nitrogen penetration depth is 50 to 300 μm.

다른 구현예는 흑연, BN, B2O3-SiO2 중 하나의 물질을 가압소결된 등방성 벌크자석 표면과 열간변형용 금형의 내부 표면에 도포한다.Another embodiment applies one of graphite, BN, and B2O3-SiO2 to the surface of a pressurized isotropic bulk magnet and the inner surface of a hot deformation mold.

상기 열간변형용 금형 표면에는 흑연, BN, B2O3-SiO2 중 하나의 슬러리를 0.1~0.3g/㎠를 스프레이, 붓을 이용하여 도포하고, 등방성 벌크자석 표면에는 등방성 벌크자석 100중량%에 흑연, BN, B2O3-SiO2 중 하나의 슬러리를 0.15~2중량% 를 스프레이, 붓을 이용하여 도포한다. On the surface of the above hot deformation mold, a slurry of one of graphite, BN, and B2O3-SiO2 is applied at 0.1 to 0.3 g/cm2 by spraying or brushing, and on the surface of the isotropic bulk magnet, a slurry of one of graphite, BN, and B2O3-SiO2 is applied at 0.15 to 2 wt% by spraying or brushing to 100 wt% of the isotropic bulk magnet.

상기 BN의 슬러리 도포시에는 80 ~ 150 ℃ 에서 10 ~ 30분 가열하고, 상기 B2O3-SiO2은 알콜에 혼합하여 슬러리화하여 도포한다.When applying the slurry of the above BN, heat at 80 to 150°C for 10 to 30 minutes, and apply the B2O3-SiO2 by mixing it in alcohol to form a slurry.

상기 B2O3-SiO2은 알콜에 혼합하여 슬러리는 B2O3와 SiO2를 8:2 비율로 혼합 후, 도가니에 담아 공기중에서 약 800℃로 가열하여 혼합물을 용융하고, 도가니 내부에 남아있는 물질을 hand Grinding 혹은 분쇄기를 사용하여 분말로 제작하여 알콜과 혼합하여 슬러리를 제조한다.The above B2O3-SiO2 is mixed with alcohol to produce a slurry by mixing B2O3 and SiO2 in a ratio of 8:2, placing it in a crucible and heating it in the air to about 800℃ to melt the mixture, and using hand grinding or a pulverizer to make the material remaining inside the crucible into powder, which is then mixed with alcohol to produce a slurry.

(3) 열간변형단계(3) Hot deformation stage

등방성 벌크자석과 열간변형용 금형에 윤활재 도포한 후. 상기 등방성 벌크자석을 열간변형하여 이방성 벌크자석을 제조한다. 열간변형 공정을 통해 상기 등방성 벌크자석에 포함된 결정립을 정렬할 수 있고, 이러한 이방화를 통해 이방성 벌크자석을 제조할 수 있다. After applying a lubricant to an isotropic bulk magnet and a hot deformation mold, the isotropic bulk magnet is hot deformed to produce an anisotropic bulk magnet. Through the hot deformation process, the crystal grains included in the isotropic bulk magnet can be aligned, and through this anisotropy, an anisotropic bulk magnet can be produced.

상기 열간변형은 진공 혹은 불활성기체 분위기에서 500 ℃ 내지 900 ℃, 600 ℃ 내지 800 ℃, 500 ℃ 내지 800 ℃ 또는 600 ℃ 내지 800 ℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 온도 범위 내로 열간변형을 수행하는 경우, 등방성 벌크자석의 결정립이 효율적으로 정렬될 수 있고, 이에 따라 이방성 벌크자석의 자기특성이 향상될 수 있다. The above hot deformation may be performed at a temperature of 500° C. to 900° C., 600° C. to 800° C., 500° C. to 800° C., or 600° C. to 800° C. in a vacuum or inert gas atmosphere. When the hot deformation is performed within the above temperature range, the crystal grains of the isotropic bulk magnet can be efficiently aligned, and thus the magnetic properties of the anisotropic bulk magnet can be improved.

상기 열간변형은 20 MPa 내지 1000 MPa, 100 MPa 내지 500 MPa, 200 MPa 내지 500 MPa 또는 100 MPa 내지 300 MPa 의 압력에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 온도 범위 내로 열간변형을 수행하는 경우, 등방성 벌크자석의 결정립이 효율적으로 정렬될 수 있고, 이에 따라 이방성 벌크자석의 자기특성이 향상될 수 있다.The above hot deformation may be performed at a pressure of 20 MPa to 1000 MPa, 100 MPa to 500 MPa, 200 MPa to 500 MPa, or 100 MPa to 300 MPa. When the hot deformation is performed within the above temperature range, the crystal grains of the isotropic bulk magnet can be efficiently aligned, and thus the magnetic properties of the anisotropic bulk magnet can be improved.

상기 열간변형은 변형률이 2 ~ 4가 되도록 수행되는 것일 수 있다. The above hot deformation may be performed so that the strain ratio is 2 to 4.

ε = h0/h (식 1)ε = h0/h (Equation 1)

상기 식 1에서, 상기 ε는 변형률을 의미하고, h0는 초기 시료의 높이이며, h는 변형 후 시료의 높이이다. In the above equation 1, ε represents the strain, h0 is the initial height of the sample, and h is the height of the sample after deformation.

변형률이 상기 범위 내의 값을 만족하는 경우, 결정립 이방화에 의해 잔류자속밀도가 증가될 수 있다. 구체적으로, 가압소결 및 열간변형 공정 중 내부 결정립은 판상의 형태로 성장될 수 있으며, 판상의 형태는 자화가 용이한 방향의 수직한 방향으로 늘어난 형태에 해당할 수 있다. 결정립계의 입계상의 융점은 공정온도보다 낮아 공정 중 입계상은 액상으로 존재하게 되는데 이 때 시료를 가압하면 내부 결정립이 회전하면서 각 결정립의 자화가 용이한 방향이 가압 방향에 수평하게 정렬되어 결정학적 이방화될 수 있다. When the strain satisfies a value within the above range, the residual magnetic flux density can be increased by grain anisotropy. Specifically, during the pressurized sintering and hot deformation processes, the internal grains can grow into a plate-like shape, and the plate-like shape can correspond to a shape that is elongated in a direction perpendicular to the direction in which magnetization is easy. The melting point of the grain boundary phase is lower than the process temperature, so that the grain boundary phase exists in a liquid phase during the process. When the sample is pressurized at this time, the internal grains rotate, and the direction in which magnetization is easy of each grain is aligned horizontally to the pressing direction, so that crystallographic anisotropy can occur.

상기 열간변형은 하기 식 2으로 표현되는 변형 속도가 0.001/s 내지 1.0/s이 되도록 수행되는 것일 수 있다. The above hot deformation may be performed so that the deformation rate expressed by Equation 2 below is 0.001/s to 1.0/s.

ν = ε/t (식 2)ν = ε/t (Equation 2)

상기 ν는 변형 속도이고, 상기 ε는 변형률이고, 상기 t는 시간이다. The above ν is the strain rate, the above ε is the strain, and the above t is time.

상기 변형속도는 비정질 자성 분말의 조성, 공정 수행 온도 및 제조되는 자석의 목적 및 필요에 따라 달라질 수 있다. The above transformation rate may vary depending on the composition of the amorphous magnetic powder, the process temperature, and the purpose and needs of the magnet being manufactured.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples in order to specifically explain the present invention. However, the examples according to the present invention may be modified in various different forms, and the scope of the present invention is not construed as being limited to the examples described below. The examples in this specification are provided to more completely explain the present invention to a person having average knowledge in the art.

본 시험에 사용된 영구자석 소재는 13.6Nd-72.6Fe-6.6B-0.6Ga-6.6Co (at%)조성의 합금본 시험에 사용된 영구자석 소재는 13.6Nd-72.6Fe-6.6B-0.6Ga-6.6Co (at%)조성의 합금잉곳을 고온에서 가열, 용융시키고 Melt-spinning 법에 의해 결정립도 30~ 80nm 크기의 미세 결정립을 함유하는 150~200㎛ 크기의 등방성 Flake 분말을 제조하였다.
상기 제조된 Nd-Fe-B 급속응고 자성분말을 가압소결 과정을 600℃ 이상에서 수행하여 일정 밀도 이상의 등방성 열간압축 자석을 제조하였다.
상기 등방성 열간압축 자석의 제조시, 600℃ 이상의 고온에서 수행되므로 자성 분말의 산화를 방지하기 위해 진공 분위기에서 수행하였다.
구체적으로, 자성 분말을 9×9 크기의 금형 내부에 균일하게 장입하고, 금형을 가열하여 600℃에 도달 시, 200MPa 압력을 수직방향으로 가하는 열간 가압과정을 실시하고, 700℃ 에서 압력을 제거하고 냉각시켜 열간압축 자석을 제조하였다. 이때 제조된 열간압축자석의 밀도는 7.5g/cc 이상으로 이론밀도에 충분히 도달하였으며, 미세구조는 자석을 구성하는 결정립의 방향성이 없는 등방성 구조를 형성하였다.
상기 제조된 등방성 가압소결자석을 이방성으로 변환시켜 자기특성을 향상시키기 위해 다음과 같은 과정으로 열간변형 공정을 실시하였다. 가압소결자석을 Carburizing(침탄), Nitriding(질화), Boronizing(붕화)처리를 각각 실시한 36×9 크기의 금형 내부에 각각 장입(실시예 1-1 내지 실시예 1-3)하고 진공 혹은 불활성기체 분위기에서 자석을 가열, 약 750℃에 도달한 후, 60초의 시간동안 일정한 속도로 Punch를 이동하여 자석의 높이가 75% 감소하여 금형 내부를 가득 채우도록 열간변형을 실시하였다.
상기와 같은 조건으로 이방성 열간변형 자석을 제조 시, 금형의 표면 상태에 따른 압력 및 자기특성의 차이를 표 1에 나타내었다.
열간변형 압력과 열간변형용 금형에 코팅여부에 따른 자기특성 변화 표면 코팅 조건 열간변형 압력(MPa) 자기적 특성 Br(kG) Hcj(kOe) (BH)max(MGOe) 비교예1 Not 680 11.63 13.80 34.45 실시예1-1 C 530 12.31 14.22 38.26 실시예1-2 B 582 12.26 14.17 37.95 실시예1-3 N 593 12.23 14.25 37.77
표 1에서 알수 있는 바와 같이 열간변형용 금형에 코팅하지 않은 비교예 1보다 열간변형용 금형에 코팅한 실시예 1-1 내지 실시예 1-3 의 자기특성이 모두 향상되는 것을 알 수 있다.이는 이방성 희토류 벌크자석의 결정에 변형이 더해짐으로써 결정립이 성장해, 결정립의 성장에 따라 결정간의 자기 분단에 기여하는 입계상이 감소하게 되어, 결과적으로 비교예 1과 같이 보자력이 저하되는데 열간변형용 금형에 윤활성능을 갖는 코팅층을 형성하여 열간변형시킨 실시예 1-1 내지 실시예 1-3 의 자기특성은 상태적으로 변형시 마찰을 저감하였기 때문에 보자력이 상승하였다고 판단된다.
The permanent magnet material used in this test was an alloy with a composition of 13.6Nd-72.6Fe-6.6B-0.6Ga-6.6Co (at%). The permanent magnet material used in this test was an alloy ingot with a composition of 13.6Nd-72.6Fe-6.6B-0.6Ga-6.6Co (at%). An isotropic flake powder with a size of 150–200 μm containing fine crystal grains with a grain size of 30–80 nm was manufactured by heating and melting it at high temperature using the melt-spinning method.
The Nd-Fe-B rapid solidification magnetic powder manufactured above was subjected to a pressure sintering process at 600°C or higher to manufacture an isotropic hot-pressed magnet having a certain density or higher.
When manufacturing the above isotropic hot-pressed magnet, it was performed at a high temperature of 600°C or higher, so it was performed in a vacuum atmosphere to prevent oxidation of the magnetic powder.
Specifically, magnetic powder was uniformly charged into a 9×9 mold, the mold was heated to 600°C, a hot pressing process was performed in which 200 MPa of pressure was applied vertically, and the pressure was removed at 700°C and the resulting hot-pressed magnet was cooled to manufacture a hot-pressed magnet. At this time, the density of the hot-pressed magnet thus manufactured was 7.5 g/cc or higher, which is sufficient to reach the theoretical density, and the microstructure formed an isotropic structure with no orientation of crystal grains constituting the magnet.
In order to improve the magnetic properties by converting the manufactured isotropic pressure-sintered magnet into anisotropic one, a hot deformation process was performed as follows. The pressure-sintered magnet was loaded into a 36×9 mold, which had been respectively subjected to carburizing, nitriding, and boronizing treatments (Examples 1-1 to 1-3), and the magnet was heated in a vacuum or inert gas atmosphere to reach approximately 750°C. Then, hot deformation was performed by moving the punch at a constant speed for 60 seconds so that the height of the magnet was reduced by 75% to fill the inside of the mold.
When manufacturing an anisotropic hot-deformed magnet under the above conditions, the differences in pressure and magnetic properties according to the surface condition of the mold are shown in Table 1.
Changes in magnetic properties according to hot deformation pressure and coating on hot deformation mold Surface coating conditions Hot deformation pressure (MPa) Magnetic properties Br(kG) Hcj(kOe) (BH)max(MGOe) Comparative Example 1 Not 680 11.63 13.80 34.45 Example 1-1 C 530 12.31 14.22 38.26 Example 1-2 B 582 12.26 14.17 37.95 Example 1-3 N 593 12.23 14.25 37.77
As can be seen in Table 1, it can be seen that the magnetic properties of Examples 1-1 to 1-3, which were coated on the hot deformation mold, are all improved compared to Comparative Example 1, which was not coated on the hot deformation mold. This is because when deformation is added to the crystal of the anisotropic rare earth bulk magnet, the crystal grains grow, and as the crystal grains grow, the grain boundary phase, which contributes to the magnetic separation between crystals, decreases, resulting in a decrease in the coercivity as in Comparative Example 1. However, it is judged that the magnetic properties of Examples 1-1 to 1-3, which were hot deformation molded by forming a coating layer having lubricating performance, increased the coercivity because friction was reduced during deformation.

본 시험에 사용된 영구자석 소재는 본 발명에서는 13.6Nd-72.6Fe-6.6B-0.6Ga-6.6Co (at%)조성의 합금잉곳을 고온에서 가열, 용융시키고 Melt-spinning 법에 의해 결정립도 30~ 80nm 크기의 미세 결정립을 함유하는 150~200㎛ 크기의 등방성 Flake 분말을 제조하였다. The permanent magnet material used in this test is an alloy ingot having a composition of 13.6Nd-72.6Fe-6.6B-0.6Ga-6.6Co (at%), which was heated and melted at a high temperature and an isotropic flake powder having a size of 150 to 200 μm containing fine crystal grains having a grain size of 30 to 80 nm was manufactured by the melt-spinning method.

상기 제조된 Nd-Fe-B 급속응고 자성분말을 가압소결 과정을 600℃ 이상에서 수행하여 일정 밀도 이상의 등방성 열간압축 자석을 제조하였다. The Nd-Fe-B rapid solidification magnetic powder manufactured above was subjected to a pressure sintering process at 600°C or higher to manufacture an isotropic hot-pressed magnet having a certain density or higher.

상기 등방성 열간압축 자석의 제조시, 600℃ 이상의 고온에서 수행되므로 자성 분말의 산화를 방지하기 위해 진공 분위기에서 수행하였다. When manufacturing the above isotropic hot-pressed magnet, it was performed at a high temperature of 600°C or higher, so it was performed in a vacuum atmosphere to prevent oxidation of the magnetic powder.

구체적으로, 자성 분말을 9×9 크기의 금형 내부에 균일하게 장입하고, 금형을 가열하여 600℃에 도달 시, 200MPa 압력을 수직방향으로 가하는 열간 가압과정을 실시하고, 700℃ 에서 압력을 제거하고 냉각시켜 열간압축 자석을 제조하였다. 이때 제조된 열간압축자석의 밀도는 7.5g/cc 이상으로 이론밀도에 충분히 도달하였으며, 미세구조는 자석을 구성하는 결정립의 방향성이 없는 등방성 구조를 형성하였다.Specifically, magnetic powder was uniformly charged into a 9×9 mold, the mold was heated to 600°C, a hot pressing process was performed in which 200 MPa of pressure was applied vertically, and the pressure was removed at 700°C and the resulting hot-pressed magnet was cooled to manufacture a hot-pressed magnet. At this time, the density of the hot-pressed magnet thus manufactured was 7.5 g/cc or higher, which is sufficient to reach the theoretical density, and the microstructure formed an isotropic structure with no orientation of crystal grains constituting the magnet.

상기 제작된 등방성 가압소결자석을 이방성으로 변환시켜 자기특성을 향상시키기 위해 진공 혹은 불활성기체 분위기에서 다음과 같은 과정으로 열간변형 공정을 실시하였다. In order to improve the magnetic properties by converting the above-mentioned isotropic pressure-sintered magnet into anisotropic one, a hot deformation process was performed in a vacuum or inert gas atmosphere as follows.

실시예 2-1은 열간변형 금형 36×9 크기의 금형 표면에 Boron Nitride(BN)를 0.2g/㎠를 붓을 이용하여 도포하고 및 가압소결자석 표면에 Boron Nitride(BN)를 등방성 벌크자석 100중량%에 0.15~2중량% 를 도포 후, 금형 내부에 장입하고, Boron Nitride는 붓으로 도포하고, 100도의 온도에서 20분간 가열한 후, 열간변형을 실시하였다.Example 2-1: Boron Nitride (BN) was applied at 0.2 g/cm2 to the surface of a hot deformation mold with a size of 36×9 using a brush, and 0.15 to 2 wt% of Boron Nitride (BN) was applied to the surface of a pressure-sintered magnet with 100 wt% of isotropic bulk magnet, and then placed inside the mold. Boron Nitride was applied using a brush, and heated at a temperature of 100 degrees for 20 minutes, after which hot deformation was performed.

실시예 2-2는 열간변형 금형 36×9 크기의 금형 표면에 B2O3와 SiO2를 8:2로 혼합 후, 알콜을 혼합시켜 슬러리를 제조한 후, 슬러리를 금형표면에 0.2g/㎠ 도포하고, 가압소결자석 표면에 상기 B2O3-SiO2와 알콜을 혼합한 슬러리를 등방성 벌크자석 100중량%에 0.15~2중량% 를 도포 후, 금형 내부에 장입하고, 열간변형을 실시하였다.Example 2-2: B2O3 and SiO2 were mixed in a ratio of 8:2 on the surface of a hot deformation mold of 36×9 size, and then alcohol was mixed to form a slurry. After manufacturing, apply 0.2 g/cm2 of slurry to the mold surface, A slurry containing the above B2O3-SiO2 and alcohol was applied at 0.15 to 2 wt% to 100 wt% of an isotropic bulk magnet on the surface of a pressurized sintered magnet, then placed inside a mold and hot deformation was performed.

실시예 2 - 3은 열간변형 금형 36×9 크기의 금형 표면에 흑연(Graphite)를 0.5g/㎠를 스프레이 방식으로 도포하고 및 가압소결자석 표면에 흑연(Graphite)를 등방성 벌크자석 100중량%에 0.15~2중량% 를 도포 후, 금형 내부에 장입하고, 열간변형을 실시하였다.Examples 2 to 3 were conducted by spraying 0.5 g/cm2 of graphite onto the surface of a 36×9 hot deformation mold, and then applying 0.15 to 2 wt% of graphite to 100 wt% of isotropic bulk magnet onto the surface of a pressure-sintered magnet, placing the magnet inside the mold, and performing hot deformation.

열간변형은 가압소결자석이 삽인된 금형을 불확성기체 분위기에서 가열, 약 750℃ 에 도달한 후, 60초의 시간동안 일정한 속도로 Punch를 이동하여 자석의 높이가 75% 감소하여 금형 내부를 가득 채우도록 열간변형을 실시하였다. Hot deformation was performed by heating a mold with a pressurized sintering magnet inserted in it in an inert gas atmosphere until it reached approximately 750°C, then moving the punch at a constant speed for 60 seconds to reduce the height of the magnet by 75% and fill the inside of the mold.

상기와 같은 조건으로 이방성 열간변형 자석을 제조 시, 가압소결자석 표면과 금형의 표면 상태에 따른 압력 및 자기특성의 차이를 표 2에 나타내었다.When manufacturing an anisotropic hot-deformed magnet under the above conditions, the difference in pressure and magnetic properties according to the surface condition of the pressure-sintered magnet and the mold is shown in Table 2.

열간변형 압력과 가압소결자석 표면과 금형에 코팅여부에 따른 자기특성 변화Changes in magnetic properties according to hot deformation pressure and coating on the surface and mold of a pressurized sintered magnet 표면 코팅 조건Surface coating conditions 열간변형 압력(MPa)Hot deformation pressure (MPa) 자기적 특성Magnetic properties Br(kG)Br(kG) Hcj(kOe)Hcj(kOe) (BH)max(MGOe)(BH)max(MGOe) 비교예2Comparative Example 2 NotNot 682682 11.6311.63 13.8013.80 34.4534.45 실시예2-1Example 2-1 BNBN 638638 12.1212.12 14.3114.31 37.0937.09 실시예2-2Example 2-2 B2O3
-SiO2
B2O3
-SiO2
624624 12.2512.25 14.1814.18 37.8937.89
실시예2-3Example 2-3 흑연black smoke 583583 12.3112.31 14.0114.01 38.2638.26

표 2에서 알수 있는 바와 같이 열간변형용 금형과 가압소결자석의 표면에 코팅하지 않은 비교예 2보다 열간변형용 금형에 코팅한 실시예 2-1 내지 실시예 2-3 의 자기특성이 모두 향상되는 것을 알 수 있다.As can be seen in Table 2, the magnetic properties of Examples 2-1 to 2-3, in which the hot deformation mold was coated, are all improved compared to Comparative Example 2, in which the surface of the hot deformation mold and the pressure-sintering magnet were not coated.

이는 이방성 희토류 벌크자석의 결정에 변형이 더해짐으로써 결정립이 성장해, 결정립의 성장에 따라 결정간의 자기 분단에 기여하는 입계상이 감소하게 되어, 결과적으로 비교예 2와 같이 보자력이 저하되는데 열간변형용 금형에 윤활성능을 갖는 코팅층을 형성하여 열간변형시킨 실시예 2-1 내지 실시예 2-3 의 자기특성은 상태적으로 변형시 마찰을 저감하였기 때문에 보자력이 상승하였다고 판단된다. This is because when deformation is added to the crystal of an anisotropic rare-earth bulk magnet, the crystal grains grow, and as the crystal grains grow, the grain boundary phase that contributes to the magnetic separation between crystals decreases, resulting in a decrease in the coercivity as in Comparative Example 2. However, it is judged that the magnetic properties of Examples 2-1 to 2-3, in which a coating layer having lubricating properties was formed on a hot deformation mold and hot deformation was performed, increased the coercivity because friction was reduced during deformation.

실시예 3은 실시예 2와 비교예 2와 동일한 제조방법으로 제조된 시편으로 열간변형의 중심부와 단부에서의 위치에 따른 자기적특성을 비교하기 위해 시험한 결과이다.Example 3 is the result of a test to compare the magnetic properties according to the location at the center and end of hot deformation using a specimen manufactured using the same manufacturing method as Example 2 and Comparative Example 2.

열간변형 중심부와 잔류자속밀도가 가장 높은 위치의 자기적특성비교Comparison of magnetic properties at the center of hot deformation and the location with the highest residual flux density 표면 코팅 조건Surface coating conditions 시편 중심부1Psalm Central 1 시편의 단부2Psalm 2 자기적특성 차이 |1/2|Difference in magnetic properties |1/2| Br(kG)Br(kG) Hcj(kOe)Hcj(kOe) Br(kG)Br(kG) Hcj(kOe)Hcj(kOe) Br(kG)Br(kG) Hcj(kOe)Hcj(kOe) 비교예3Comparative Example 3 NotNot 11.4311.43 14.2114.21 12.3312.33 13.5813.58 0.90.9 0.630.63 실시예3-1Example 3-1 BNBN 11.9311.93 14.5214.52 12.7512.75 13.9413.94 0.820.82 0.580.58 실시예3-2Example 3-2 B2O3
-SiO2
B2O3
-SiO2
12.0912.09 14.3314.33 12.5812.58 13.8713.87 0.490.49 0.460.46
실시예3-3Example 3-3 GraphiteGraphite 12.2812.28 14.5214.52 12.6512.65 14.2014.20 0.370.37 0.320.32

표 3에 나타난 결과를 살펴보면, 비교예 3은 열간변형의 중심부와 단부에서의 자기적특성 차이의 절대값이 잔류자속밀도(Br(kG))는 0.9kG의 차이가 있고, 보자력(Hcj(kOe))은 0.63kOe의 차이가 있는 반면, 실시예 3-1 내지 실시예 3-3은 열간변형의 중심부와 단부에서의 자기적특성 차이의 절대값이 잔류자속밀도(Br(kG))는 0.82, 0.49, 0.7kG의 차이가 있고, 보자력(Hcj(kOe))은 0.58, 046, 032kOe의 차이가 었다.Looking at the results shown in Table 3, Comparative Example 3 had an absolute difference of 0.9 kG in the residual flux density (Br (kG)) and a difference of 0.63 kOe in the coercive force (Hcj (kOe)) in the center and end of the hot deformation, whereas Examples 3-1 to 3-3 had an absolute difference of 0.82, 0.49, and 0.7 kG in the residual flux density (Br (kG)) and a difference of 0.58, 046, and 032 kOe in the coercive force (Hcj (kOe)).

결과적으로 열간변형용 금형과 가압소결자석의 표면에 코팅하는 것이 열간변형의 중심부와 단부에서의 자기특성 차이가 낮아진다는 것을 알 수 있었다.As a result, it was found that coating the surface of the hot deformation mold and the pressure-sintering magnet reduced the difference in magnetic properties between the center and end of the hot deformation.

이는 이방성 희토류 벌크자석의 제조시 열간변형 공정이 수행된 후 변형이 집중된 위치와 상대적으로 변형이 덜된 위치에서의 자기적 특성차가 낮아 품질이 균등화되는 효과가 있다.This has the effect of equalizing quality by reducing the difference in magnetic characteristics between a location where deformation is concentrated and a location where deformation is relatively less concentrated after the hot deformation process is performed during the manufacturing of anisotropic rare earth bulk magnets.

본 발명은, 전술한 실시형태의 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않게 적절하게 변경하는 것이 가능하다.The present invention is not limited to the form of the above-described embodiment, and it is possible to appropriately change it without departing from the gist of the present invention.

Claims (4)

삭제delete Re-Fe-B(Re는 Nd를 포함하는 희토류원소 중 1종 이상)를 포함하는 비정질 자성 분말을 준비하는 단계;
상기 비정질 자성 분말을 가압소결하여 등방성 벌크자석을 제조하는 단계;
상기 등방성 벌크자석의 표면과 열간변형 금형의 내면에 흑연, BN, B2O3-SiO2 중 하나의 고상분말과 알콜이 혼합된 슬러리를 도포하는 단계;
상기 슬러리가 도포된 등방성 벌크자석을 상기 슬러리가 도포된 열간변형 금형의 내면에 장입하여, 진공 혹은 불활성기체 분위기에서 650 ~ 800℃ 에서 열간변형시켜 이방성 벌크자석을 제조하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이방성 희토류 벌크자석의 제조방법.
A step of preparing an amorphous magnetic powder containing Re-Fe-B (Re is at least one rare earth element including Nd);
A step of manufacturing an isotropic bulk magnet by pressurizing and sintering the above amorphous magnetic powder;
A step of applying a slurry containing a solid powder of one of graphite, BN, and B2O3-SiO2 and alcohol to the surface of the above isotropic bulk magnet and the inner surface of a hot deformation mold;
A method for manufacturing an anisotropic rare earth bulk magnet, characterized by comprising the steps of: loading an isotropic bulk magnet coated with the above slurry into the inner surface of a hot deformation mold coated with the above slurry, and hot-deforming it at 650 to 800°C in a vacuum or inert gas atmosphere to manufacture an anisotropic bulk magnet.
삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 도포하는 단계는 BN의 슬러리 도포 후 80 ~ 150 ℃ 에서 10 ~ 30분 가열하는 것을 특징으로 하는 이방성 희토류 벌크자석의 제조방법.
In the second paragraph,
A method for manufacturing an anisotropic rare earth bulk magnet, characterized in that the above-mentioned coating step comprises heating at 80 to 150° C. for 10 to 30 minutes after coating the BN slurry.
KR1020220175650A 2022-12-15 2022-12-15 Manufacturing Method Of Anisotropic Rare Earth Bulk Magnet Active KR102696554B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220175650A KR102696554B1 (en) 2022-12-15 2022-12-15 Manufacturing Method Of Anisotropic Rare Earth Bulk Magnet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220175650A KR102696554B1 (en) 2022-12-15 2022-12-15 Manufacturing Method Of Anisotropic Rare Earth Bulk Magnet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20240092866A KR20240092866A (en) 2024-06-24
KR102696554B1 true KR102696554B1 (en) 2024-08-20

Family

ID=91712399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220175650A Active KR102696554B1 (en) 2022-12-15 2022-12-15 Manufacturing Method Of Anisotropic Rare Earth Bulk Magnet

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102696554B1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980043534A (en) * 1996-12-03 1998-09-05 오상수 Anisotropic Permanent Magnet Manufacturing Method
JP5790617B2 (en) * 2012-10-18 2015-10-07 トヨタ自動車株式会社 Rare earth magnet manufacturing method
US10950373B2 (en) 2014-12-08 2021-03-16 Lg Electronics Inc. Hot-pressed and deformed magnet comprising nonmagnetic alloy and method for manufacturing same
US20230282399A1 (en) 2021-02-08 2023-09-07 Korea Institute Of Materials Science Method for manufacturing anisotropic rare earth bulk magnet, and anisotropic rare earth bulk magnet manufactured thereby

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240092866A (en) 2024-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12205737B2 (en) Method for manufacturing rare earth permanent magnet
US5597425A (en) Rare earth cast alloy permanent magnets and methods of preparation
JP5532745B2 (en) Magnetic anisotropic magnet and manufacturing method thereof
JP2596835B2 (en) Rare earth anisotropic powder and rare earth anisotropic magnet
JP2007517414A (en) Nano composite permanent magnet
KR102605565B1 (en) Method of manufacturing anisotropic rare earth bulk magnet and anisotropic rare earth bulk magnet therefrom
CN112119475B (en) Method for producing rare earth sintered permanent magnet
JP5288276B2 (en) Manufacturing method of RTB-based permanent magnet
JP6691666B2 (en) Method for manufacturing RTB magnet
JPH04245403A (en) Rare earth-fe-co-b-based anisotropic magnet
CN109754970B (en) Rare earth magnet and preparation method thereof
KR101813427B1 (en) Method of manufacturing rare earth magnet
US5201963A (en) Rare earth magnets and method of producing same
KR102696554B1 (en) Manufacturing Method Of Anisotropic Rare Earth Bulk Magnet
CN111724955A (en) R-T-B permanent magnet
JP6691667B2 (en) Method for manufacturing RTB magnet
JPH0831386B2 (en) Method for manufacturing anisotropic rare earth permanent magnet
CN114388211A (en) Rare earth magnet and method for producing same
JPH023206A (en) Rare earth-iron system permanent magnet
JPH045739B2 (en)
CN111724961A (en) R-T-B permanent magnet
JPH02125402A (en) Magnetic powder and manufacture thereof
KR102769776B1 (en) Manufacturing method of rare earth sintered magnet
JP3427765B2 (en) Rare earth-Fe-Co-B based magnet powder, method for producing the same, and bonded magnet using the powder
JP2581179B2 (en) Method for producing rare earth-B-Fe sintered magnet with excellent corrosion resistance

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20221215

PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20221215

Comment text: Patent Application

PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20240614

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20240811

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20240814

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20240814

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration