two-step 소결을 통해 제조된 Nd-Fe-B영구자석의 치밀화 거동

Abstract

Nd-Fe-B 소결 자석은 그 우수한 자기적 특성으로 인해 하이 브리드카의 구동모터 및 의료기기 등 산업 전반에 사용되는 대 표적인 영구자석이다. 현재 개발된 Nd-Fe-B 소결자석의 경우 최대자기에너지적은 이론치인 64MGOe에 거의 근접해져 있으나 Nd계 영구자석은 큐리온도가 낮고 높은 온도에서 자기적 성능 의 열화가 심하게 진행된다는 단점이 있기 새로운 합금설계 및 공정의 최적화에 통해 보자력을 향상 시킴으로써 사용온도를 200oC 정도로 높이는 연구가 활발히 진행되고 있다. 보자력은 미세구조 및 결정립의 크기와 밀접한 관계를 가지는데, 비자성 상인 Nd-rich상이 Nd2Fe14B상간의 경계면에 균일하게 분포되 면, Nd-rich상이 Nd2Fe14B상 사이에서 자장절연체의 역할을 하 여 보자력의 향상을 가져올 수 있기 때문이다. 또한 결정립의 크기가 커짐에 따라 Nd2Fe14B을 Nd-rich상이 균일하게 분포하 는 것이 어려워지기 때문에 소결 중 필연적으로 수반되는 입자 성장을 제어하면서 고밀도의 구조체를 얻는 것이 필요하다. 본 연구에서는 Nd-Fe-B 합금을 급속냉각방식인 스트립 캐스팅법을 이용하여 합금스트립을 제조하고 200oC의 온도, 2기압의 수소 분위기에서 2시간 동안 수소처리를 실시한 후, 다시 진공분위기 에서 500oC의 온도로 가열하여 수소를 완전히 제거함으로써 결 정립계에 미세크랙이 형성되도록 한 후, 3500 rpm의 분급조건 으로 젯밀링을 통해 평균 3~4 μm의 크기를 가지는 Nd-Fe-B 자성분말을 제조 하였다. 이 분말에 직교형자장성형기를 이용해 20 kOe의 자장 하에서 성형을 한 후 Two-step 소결을 적용하 여 평균 7 m 이하의 미세 결정립을 갖는 Nd-Fe-B 소결체를 제조하고 이를 일반소결법을 통하여 제조된 소결체와 비교하여 Two-step 소결이 입자성장을 제어하면서 높은 밀도에 이르기까 지 치밀화시킬 수 있는 매우 효과적인 소결법임을 확인하였다.