이방성 희토류 본드자석은 자성분말과 유기 바인더로 구성되며 본드자석 내에서 유기 바인더는 분말의 배향을 유리하게 하는 역할을 한다. 유기 바인더는 고분자 수지, 활제, 경화제, 커플링제 등으로 구성되며 자성분말에 적합한 유기 바인더를 제조하기 위해 본 연구에서는 다양한 성분을 선정하여 유기 바인더를 제조하였고 구성비 및 첨가량을 조절하여 이를 본드자석에 적용하였다. 특성평가를 통해 자기특성 및 기계적 특성을 측정하였고 이로부터 본드자석에 적합한 유기 바인더의 성분 및 비율을 확인하였다.
이방성 희토류 본드자석은 자성분말과 유기 바인더로 구성되며 본드자석 내에서 유기 바인더는 분말의 배향을 유리하게 하는 역할을 한다. 유기 바인더는 고분자 수지, 활제, 경화제, 커플링제 등으로 구성되며 자성분말에 적합한 유기 바인더를 제조하기 위해 본 연구에서는 다양한 성분을 선정하여 유기 바인더를 제조하였고 구성비 및 첨가량을 조절하여 이를 본드자석에 적용하였다. 특성평가를 통해 자기특성 및 기계적 특성을 측정하였고 이로부터 본드자석에 적합한 유기 바인더의 성분 및 비율을 확인하였다.
Anisotropic bonded magnet is composed of magnetic powder and organic binder. organic binder in bonded magnet, serves to orientation of the powder. organic binder is composed of polymer resin, lubricant, hardener and coupling agent, etc.in this study, selection of the various components to producing ...
Anisotropic bonded magnet is composed of magnetic powder and organic binder. organic binder in bonded magnet, serves to orientation of the powder. organic binder is composed of polymer resin, lubricant, hardener and coupling agent, etc.in this study, selection of the various components to producing an organic binder and by adjusting the composition ratio and concentrate, apply to bonded magnet for producing an organic binder that suitable for magnetic powder. so evaluation of magnetic properties and mechanical properties, the organic binder ratio and component was confirmed to suitable for bonded magnet.
Anisotropic bonded magnet is composed of magnetic powder and organic binder. organic binder in bonded magnet, serves to orientation of the powder. organic binder is composed of polymer resin, lubricant, hardener and coupling agent, etc.in this study, selection of the various components to producing an organic binder and by adjusting the composition ratio and concentrate, apply to bonded magnet for producing an organic binder that suitable for magnetic powder. so evaluation of magnetic properties and mechanical properties, the organic binder ratio and component was confirmed to suitable for bonded magnet.
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문제 정의
자성분말 자체의 자기특성이 우수하더라도 본드자석을 제조하는 과정에서 고밀도화 및 고이방화를 실현하지 못한다면 분말 자체의 특성을 구현할 수 없으므로 이에 있어 유기 바인더의 적합 성분 및 최적의 비율을 선정하는 것이 관건이다. 이러한 이점을 극대화하고 고밀도 및 고이방화를 실현하기 위해 본 연구에서는 이방성 희토류 자성분말에 적합한 유기 바인더 성분들을 선정하여 이를 다양한 조성비로 유기 바인더를 제조하였다. 그런 다음 자성분말에다양한 혼합비 및 혼합 방법으로 혼합하여 얻어진 컴파운드로 본드자석을 제조하였으며 제조된 이방성 본드자석의 미세구조 관찰로 분말간의 빈틈을 유기 바인더 성분이 채워주는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 이방성 희토류 본드자석에 적합한 유기 바인더 성분 및 비율을 선정하기 위해 다양한 구성으로 유기바인더를 제조하였으며 이로부터 제조된 이방성 본드자석 시편의 특성평가를 통해 성능을 확인하였다. 유기 바인더-2는 열가소성 수지를 주성분으로 하여 제조 공정에 있어서 열경화 과정을 거치지 않아 비용이나 시간적인 부분에서 이점을 가진다.
제안 방법
Table I의 유기 바인더-3, 4의 경우 열경화성 수지인 에폭시 수지가 첨가되었기 때문에 시편 성형 후 150 °C의 온도에서 30분 동안 열경화시켜 최종적으로 이방성 본드자석을 제조하였다.
자장성형기에 컴파운드를 장입하고 2T의 인가자장, 10 ton/cm2의 압력, 유기 바인더-1, 2의 경우 190 °C의 성형온도, 유기 바인더-3, 4의 경우 80 °C의 성형온도에서 압축성형하여 이방성 본드자석을 제조하였다.
그런 다음 자성분말에다양한 혼합비 및 혼합 방법으로 혼합하여 얻어진 컴파운드로 본드자석을 제조하였으며 제조된 이방성 본드자석의 미세구조 관찰로 분말간의 빈틈을 유기 바인더 성분이 채워주는 것을 확인하였다. 또한 기계적 특성 및 자기적 특성 평가로부터 본드자석에 적합한 유기 바인더의 성분 및 비율을 확인하였다.
HDDR(수소화/Hydrogenation-상분해/Disproportionation-수소방출/Desorption-재결합/Recombination)공법으로 제조된 약30 µm의 입도를 갖는 이방성 희토류 NdFeB계 자성분말을준비하였다. 자성분말 기준으로 유기 바인더 성분들을 선정하여 혼합하였다. 유기 바인더 혼합물은 Table I에 게재하였다.
제조된 이방성 본드자석을 B-H tracer을 이용하여 자기특성을 확인하였으며 기계적 특성을 평가하기 위해 압축강도 및유기 바인더와 자성분말을 혼합한 컴파운드의 경시효과를 보기 위해 30일 동안 하루 간격으로 밀도를 측정하였다. 또한 주사전자현미경(SEM)을 통해 미세구조를 확인하였다.
제조된 이방성 본드자석을 B-H tracer을 이용하여 자기특성을 확인하였으며 기계적 특성을 평가하기 위해 압축강도 및유기 바인더와 자성분말을 혼합한 컴파운드의 경시효과를 보기 위해 30일 동안 하루 간격으로 밀도를 측정하였다. 또한 주사전자현미경(SEM)을 통해 미세구조를 확인하였다.
유기 바인더 혼합물의 종류에 따른 자기적 특성을 고찰하기 위해서 종류별로 제조한 시편의 자기적 특성을 측정하여 최대자기에너지적((BH)max) 및 잔류자속밀도(Br) 값을 확인하였으며 이를 Fig. 1 및 Fig. 2에 나타내었다.
유기 바인더 혼합물의 종류에 따른 기계적 특성을 고찰하기 위해서 Fig. 4와 같이 종류별로 제조한 시편의 압축강도를 측정하였다. 시편의 압축강도는 Fig.
압축강도로부터 열경화성 수지의 성능에는 미치지 못하나 그와 유사한 성능을 보이면서 우수한 밀도를 갖는 것을 확인한 열가소성 수지를 적용한 유기 바인더-2 및 유기 바인더-2와 3의 혼합물을 이용하여 제조된 시편의 밀도와 밀도의 경시효과를 확인하기 위해 30일 동안의 밀도 변화를 측정하였다. 전체적으로 밀도의 변화 경향은 보이지 않았으며 대략적으로 6.
출발물질인 자성분말 및 제조된 본드자석의 미세구조를 주사전자현미경(SEM)을 통해 확인하였다.
대상 데이터
HDDR(수소화/Hydrogenation-상분해/Disproportionation-수소방출/Desorption-재결합/Recombination)공법으로 제조된 약30 µm의 입도를 갖는 이방성 희토류 NdFeB계 자성분말을준비하였다.
성능/효과
이러한 이점을 극대화하고 고밀도 및 고이방화를 실현하기 위해 본 연구에서는 이방성 희토류 자성분말에 적합한 유기 바인더 성분들을 선정하여 이를 다양한 조성비로 유기 바인더를 제조하였다. 그런 다음 자성분말에다양한 혼합비 및 혼합 방법으로 혼합하여 얻어진 컴파운드로 본드자석을 제조하였으며 제조된 이방성 본드자석의 미세구조 관찰로 분말간의 빈틈을 유기 바인더 성분이 채워주는 것을 확인하였다. 또한 기계적 특성 및 자기적 특성 평가로부터 본드자석에 적합한 유기 바인더의 성분 및 비율을 확인하였다.
유기 바인더-2 혼합물이 가장 높은 최대자기에너지적((BH)max)값인 19.39 MGOe를 갖는 것을 확인할 수 있었으며 열가소성 수지를 적용한 유기 바인더-1, 2가 열경화성 수지를 적용한 유기 바인더-3, 4보다 높은 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 유기 바인더-2로 제조된 시편의 이방화율을 측정 한 결과 분말정렬도가 94.
39 MGOe를 갖는 것을 확인할 수 있었으며 열가소성 수지를 적용한 유기 바인더-1, 2가 열경화성 수지를 적용한 유기 바인더-3, 4보다 높은 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 유기 바인더-2로 제조된 시편의 이방화율을 측정 한 결과 분말정렬도가 94.5 %의 높은 값을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 본드자석의 잔류자속밀도 역시 유기 바인더-2가 가장 우수한 값을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
5 %의 높은 값을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 본드자석의 잔류자속밀도 역시 유기 바인더-2가 가장 우수한 값을 가지는 것을 확인할 수 있었다.자기적 특성을 기준으로 보았을 때 열경화성 수지를 적용한 유기 바인더-3, 4보다 열가소성 수지를 적용한 유기 바인더-1, 2가 더 유리함을 확인할 수 있었다.
본드자석의 잔류자속밀도 역시 유기 바인더-2가 가장 우수한 값을 가지는 것을 확인할 수 있었다.자기적 특성을 기준으로 보았을 때 열경화성 수지를 적용한 유기 바인더-3, 4보다 열가소성 수지를 적용한 유기 바인더-1, 2가 더 유리함을 확인할 수 있었다.
Fig. 2에서 바인더 종류별 압축강도는 유기 바인더-3을 첨가한 시편이 86.9 MPa로 가장 높은 값을 보였고 유기 바인더-4도 이와 비슷한 86.7 MPa의 값을 확인할 수 있었다. 그뒤를 이어서 유기 바인더-2를 첨가하여 제조한 시편은 74.
7 MPa의 값을 확인할 수 있었다. 그뒤를 이어서 유기 바인더-2를 첨가하여 제조한 시편은 74.7 MPa로 유기 바인더-3, 4를 첨가한 시편의 강도에는 미치지 못하나 그에 못지않게 우수한 값을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 Fig.
7 MPa로 유기 바인더-3, 4를 첨가한 시편의 강도에는 미치지 못하나 그에 못지않게 우수한 값을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 Fig. 2에서 열경화성 수지를 적용한 유기 바인더가 열가소성 수지를 적용한 유기 바인더보다 더 우수한 강도를 가지는 것을 확인할 수 있었다.
압축강도로부터 열경화성 수지의 성능에는 미치지 못하나 그와 유사한 성능을 보이면서 우수한 밀도를 갖는 것을 확인한 열가소성 수지를 적용한 유기 바인더-2 및 유기 바인더-2와 3의 혼합물을 이용하여 제조된 시편의 밀도와 밀도의 경시효과를 확인하기 위해 30일 동안의 밀도 변화를 측정하였다. 전체적으로 밀도의 변화 경향은 보이지 않았으며 대략적으로 6.0~6.6 g/cc의 범위 내에서 밀도 값이 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 유기 바인더-2를 자성분말 기준 1wt% 넣었을 때 30일 동안의 밀도 평균은 6.
6 g/cc의 범위 내에서 밀도 값이 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 유기 바인더-2를 자성분말 기준 1wt% 넣었을 때 30일 동안의 밀도 평균은 6.43 g/cc로 유기 바인더-4를 자성분말 기준 0.1 wt%, 0.2 wt%를 첨가한 각각 시편의 밀도 6.37 g/cc, 6.23 g/cc보다 높으며 유기 바인더-4의 첨가량이 증가할수록 밀도의 값이 감소하는 경향을 보이는 것을 확인하였다.
3의 제조된 시편의 미세구조 파단면 주사전자현미경(SEM) 사진을 보았을 때, 자성분말간의 빈 틈 사이에 유기바인더로 보이는 물질이 위치하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한 유기 바인더로 보이는 성분에서 보이는 표면이 울퉁불퉁한 것으로 보아 자성분말이 떨어져 나간 것으로 볼 수 있으며 이로부터 유기 바인더가 자성분말 간에 존재하여 유동성을 부여하여 분말배향에 유리하게 작용함과 동시에 분말을 잡아주는 결착제 역할을 하는 것을 확인할 수 있었다.
유기 바인더-2는 열가소성 수지를 주성분으로 하여 제조 공정에 있어서 열경화 과정을 거치지 않아 비용이나 시간적인 부분에서 이점을 가진다. 그러나 열경화성 수지를 첨가하여 제조된 시편과 압축강도를 비교했을 때 그에 미치지 못하지만 유사한 수치를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한 열경화성 수지를 첨가하였을 때 보다 높은 밀도를 보이는 것을 확인할 수 있었으며 자기적 특성이 가장 우수함을 확인할 수 있었다.
그러나 열경화성 수지를 첨가하여 제조된 시편과 압축강도를 비교했을 때 그에 미치지 못하지만 유사한 수치를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한 열경화성 수지를 첨가하였을 때 보다 높은 밀도를 보이는 것을 확인할 수 있었으며 자기적 특성이 가장 우수함을 확인할 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
희토류 본드자석은 어떤 장점을 가지고 있는가?
희토류 본드자석은 자성분말 및 유기 바인더로 구성된 자석으로 일반 소결자석에 비해 자기특성이 떨어지나 치수정밀도가 우수하고 원하는 형태로의 가공이 용이한 장점을 가지고 있다[1]. 이러한 본드자석은 최근 자동차용 모터, 전기자동차 등의 자동차 분야에서 그 쓰임새가 확대되고 있으나 본드자석용 유기 바인더는 자성분말에 혼합된 상태로 전량 해외에서 수입되어 쓰이고 있는 실정이다[1, 2].
이방성 희토류 본드자석은 어떤 역할을 하는가?
이방성 희토류 본드자석은 자성분말과 유기 바인더로 구성되며 본드자석 내에서 유기 바인더는 분말의 배향을 유리하게 하는 역할을 한다. 유기 바인더는 고분자 수지, 활제, 경화제, 커플링제 등으로 구성되며 자성분말에 적합한 유기 바인더를 제조하기 위해 본 연구에서는 다양한 성분을 선정하여 유기 바인더를 제조하였고 구성비 및 첨가량을 조절하여 이를 본드자석에 적용하였다.
본드자석 제조 시에 성형온도에서 유기 바인더는 흐름성을 가지는데 이는 무엇에 유리한가?
본드자석 제조 시에 성형 온도는 유기 바인더의 용융온도에서 성형하며 이 때 용융점에 도달한 유기 바인더는 액체상태가 되어 흐름성을 가지게 된다. 이는 자장 성형 시에 분말배향에 유리하게 작용하며 자성분말간의 빈틈을 채워 주어 밀도를 향상시키며 가공성이 좋아져 분말정렬도 및 치수정밀도가 우수하게 된다[4]. 자성분말 자체의 자기특성이 우수하더라도 본드자석을 제조하는 과정에서 고밀도화 및 고이방화를 실현하지 못한다면 분말 자체의 특성을 구현할 수 없으므로 이에 있어 유기 바인더의 적합 성분 및 최적의 비율을 선정하는 것이 관건이다.
참고문헌 (4)
H. J. Kim and S. M Kim, J. KIEEME 22, 109 (2012).
J. P. Yang, J. KIEEME 21, 147 (2011).
T. S. Cho and W. Y. Jeong, J. Kor. Polymer. Soc. 26, 98 (2002).
Y. B. Kim, W. S. Jeong, and W. Y. Jeong, J. KIEEME 9, 71 (1999).
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