(Nd,Dy)-Fe-B 소결자석의 제조 및 열처리의 영향에 관한 연구

Abstract

Nd계 희토류 영구자석의 경우 매우 우수한 자기적 특성으로 인해 일본, 미국, 유럽을 중심으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히 최근 에너지 절감 및 환경친화형 산업이 세계적인 중요한 이슈로 부각 되면서 하이브리드/수소연료 자동차의 구동모터 및 발전기용으로 희토류계 영구자석에 대한 관심이 높아지고 있고, 그 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 현재 개발된 Nd-Fe-B계 소결자석의 경우 최대자기에너지적은 이론치인 64 MGOe에 거의 근접해져 있으나 큐리온도가 낮고 높은 온도에서 자기적 성능의 열화가 심하게 진행된다는 단점이 있기 때문에 다양한 분야로의 응용이 제한되어 왔다. 따라서 새로운 합금설계 및 공정의 최적화를 통해 보자력을 향상 시킴으로써 이러한 단점을 보완하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 높은 자성특성을 가지는 (Nd,Dy)-Fe-B 소결자석의 제조를 위하여 스트립 캐스팅(Strip Casting)과 젯 밀(Jet Mill) 공정을 통해 (Nd,Dy)-Fe-B 자성분말을 제조하였으며, 소결 및 열처리 변수의 제어를 통해 소결 자석 제조의 최적 조건을 확립하였다. 특히 소결 후 열처리를 통해 비자성상인 Nd-rich 상과 강자성상인 Nd2Fe14B 간의 미세구조 개선을 통해 (Nd,Dy)-Fe-B 소결 자석의 보자력을 향상시키는 연구와 반복 열처리를 통해 추가적인 미세구조 제어 및 자구벽 고정 효과를 위한 기지상 내에 전위를 형성시켜 보자력을 향상시키는 연구를 진행하였다. 이러한 연구를 통해 최종 33.4 kOe의 보자력을 가지는 (Nd,Dy)-Fe-B 소결자석을 제조하였다.; Nd-Fe-B sintered magnets based on the compound Nd2Fe14B have been widely studied due to its excellent magnetic properties. Especially, energy reduction and eco-friendly industry have been global issued, the use of Nd-Fe-B sintered magnets as driving motors and generators in hybrid/electrical vehicle has much intention and the needs has greatly increased. Despite recently developed maximum energy product of Nd-Fe-B sintered magnets showed 64 MGOe which is the theoretical value, wide applications are limited because of its relatively low Curie temperature and poor thermal stability. Therefore, many researchers have studied to compensate the faults by improving coercivity through alloy design and process optimization. In this study, (Nd,Dy)-Fe-B magnetic powder was fabricated by strip casting and jet-milling processes, and the optimum condition of sintering and heat treatment were established to produce (Nd,Dy)-Fe-B sintered magnets having high magnetic properties. Post sintering process was performed to increase coercivity through microstructure modification and form dislocations in matrix for domain wall pinning effect. Through these processes, coercivity of 33.4 kOe in (Nd,Dy)-Fe-B sintered magnet was successfully produced.