[논문]열처리 조건에 따른 Tb이온의 확산 및 Nd-Fe-B 자석의 자기적 특성

오성욱; 김동환; 공군승; 허영우; 김정주; 이준형

doi:10.4313/jkem.2017.30.1.27

열처리 조건에 따른 Tb이온의 확산 및 Nd-Fe-B 자석의 자기적 특성
Inward Diffusion of Tb Ions and the Magnetic Properties of the Nd-Fe-B Magnets 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.30 no.1, 2017년, pp.27 - 31

오성욱 (경북대학교 신소재공학부) , 김동환 (성림첨단산업 (주)) , 공군승 (성림첨단산업 (주)) , 허영우 (경북대학교 신소재공학부) , 김정주 (경북대학교 신소재공학부) , 이준형 (경북대학교 신소재공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the effect of Tb inward diffusion on the magnetic properties of the Nd-Fe-B sintered magnets was studied. After sintering of the magnets, $TbF_3$ slurries were dip-coated on the surface of the samples, then heat-treatment was followed for $TbF_3$ diffusion. The element distribution in the magnets and the diffusion profiles of Tb ions were analyzed by an EPMA (electron probe micro-analyzer). Prolonged heat treatment resulted in a deeper diffusion length of Tb ions. Coercivity of the $1^{st}$ heat-treated sample showed 21.86 kOe, while that of the $1^{st}$, $2^{nd}$ heat-treated and annealed sample revealed 34 kOe.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또, Tb의 확산에는 기여하지 않고 입계에 분포하는 Nd-rich상 결정구조에 변화를 줄 수 있는 온도를 500℃로 설정하고, 후열처리에 따른 자기적 특성변화를 조사하였다. 이를 통하여 Tb 입계확산공정과 후열처리가 Nd2Fe14B 자석의 자기적 특성 변화에 미치는 영향을 조사하였다.

제안 방법

따라서 본 연구에서는 Nd2Fe14B 자석을 제작함에 있어 소결 후 Tb 희토 원소의 입계확산공정을 진행 하였으며, 후열처리조건에 따른 Tb의 확산깊이와 이에 따른 자기적 특성 변화를 비교하였다. 또, Tb의 확산에는 기여하지 않고 입계에 분포하는 Nd-rich상 결정구조에 변화를 줄 수 있는 온도를 500℃로 설정하고, 후열처리에 따른 자기적 특성변화를 조사하였다.
따라서 본 연구에서는 Nd2Fe14B 자석을 제작함에 있어 소결 후 Tb 희토 원소의 입계확산공정을 진행 하였으며, 후열처리조건에 따른 Tb의 확산깊이와 이에 따른 자기적 특성 변화를 비교하였다. 또, Tb의 확산에는 기여하지 않고 입계에 분포하는 Nd-rich상 결정구조에 변화를 줄 수 있는 온도를 500℃로 설정하고, 후열처리에 따른 자기적 특성변화를 조사하였다. 이를 통하여 Tb 입계확산공정과 후열처리가 Nd2Fe14B 자석의 자기적 특성 변화에 미치는 영향을 조사하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 Nd-Fe-B계 자석의 조성은 Nd₂₁Pr_5.3Dy_2.0Tb_0.9B_0.9TM_1.9Fe_bal (wt%, TM = Cu, Co, Al and Nd, bal=balance)이다. 원료는 용해후 급속 냉각하여 두께가 약 0.
9Fe_bal (wt%, TM = Cu, Co, Al and Nd, bal=balance)이다. 원료는 용해후 급속 냉각하여 두께가 약 0.3 mm인 스트립 상태의 상업용 분말을 사용하였다. 스트립은 수소와 반응시켜 조분으로분쇄하였으며, 이를 진공분위기에서 열을 가하여 탈수소처리를 하였다.

이론/모형

그림 6과 표 1에 확산 열처리 공정에 따른 Nd-Fe-B계 소결자석의 자기특성을 나타내었다. B-Hcurve에서 얻은 보자력 값은 분석범위인 30 kOe를 벗어나 외삽법을 통하여 구하였다. 측정된 시편 A의 보자력 값은 21.
소결한 자석내부로 Tb 원소를 입계 확산시키기 위하여 TbF₃ (99.99%)를 소결체 표면에 dip-coating 방법을 이용하여 도포하였다. TbF3 분말과 에탄올을 50:50의 비율로 혼합하여 슬러리를 제조하였으며, 소결체 자석을 dip-coating 한 후 건조하였다.

성능/효과

9 Febal 자석을 소결 한 후 열처리 과정을 변화시켜 Tb의 확산 깊이를 달리하였으며, 500℃에서의 후열처리(annealing) 공정도 수행하였다. 2차 확산공정을 거쳐 Tb의 확산이 더 깊게 분포된 시편의 경우 1차 확산공정만을 거친 시편에 비하여 더 우수한 자기적 특성을 나타내었으며, 이것은 입계로 확산된 Tb 중희토원소가 자기적 결함을 감소 시켰기 때문인 것으로 설명하였다.
한편 1차 혹은 2차 확산 열처리공정을 거친 시편을 Tb 확산에 거의 영향을 미치지 않는 저온 (500℃)에서 annealing 한 경우 역시 자기적 특성이 증대되었는데 이것은 annealing 공정이 Nd-rich상을 입계에 균일게 분포시키고 Nd-rich상의 결정구조를 HCP에서 FCC로 바꿔주어 입내와 입계의 격자불일치를 감소시킴으로써 자기적 특성이 증가한 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	희토류 자석이란?	가속되는 산업의 고도화 흐름은 더욱 에너지 밀도가 높은 강력한 영구자석 재료의 개발을 절실히 요구하였으며, 1980년대 희토-철-보론계 금속간화합물을 주성분으로 하는 희토류 자석이 개발되었다. 희토류 자석은 희토류금속과 전이금속 과의 금속간 화합물을 이용한 영구자석으로 자기 에너지적(magnetic energyproduct; (BH)max)이 기존의 알니코(Alnico) 및 페라이트(Ferrite) 영구자석에 비하여 매우 크다는 기능상의 이점으로 인해 여러 산업분야에서 응용되고 있으며, 특히 에너지 절감을 주요 이슈로 하는 미래형 자동차, 가전, IT분야에서 사용량이 증가하는 추세이다 [1].
	희토류 자석의 장점은?	가속되는 산업의 고도화 흐름은 더욱 에너지 밀도가 높은 강력한 영구자석 재료의 개발을 절실히 요구하였으며, 1980년대 희토-철-보론계 금속간화합물을 주성분으로 하는 희토류 자석이 개발되었다. 희토류 자석은 희토류금속과 전이금속 과의 금속간 화합물을 이용한 영구자석으로 자기 에너지적(magnetic energyproduct; (BH)max)이 기존의 알니코(Alnico) 및 페라이트(Ferrite) 영구자석에 비하여 매우 크다는 기능상의 이점으로 인해 여러 산업분야에서 응용되고 있으며, 특히 에너지 절감을 주요 이슈로 하는 미래형 자동차, 가전, IT분야에서 사용량이 증가하는 추세이다 [1].
	Nd-Fe-B 소결자석에서 중희토류 원소를 첨가하지 않고도 소결 후 후열처리 공정을 조절하여 자석의 보자력을 증대시킬 수 있는 이유는?	한편 Nd-Fe-B 소결자석에서 중희토류 원소를 첨가하지 않고도 소결 후 후열처리 공정을 조절하여 자석의 보자력을 증대시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 보자력증가는 미세구조의 개선 및 결정구조 변화를 유도하여 역자구가 생성될 수 있는 요인을 억제함으로써 가능한 것으로 알려져 있다. 특히 소결 후약 500℃의 온도에서 진행하는 후열처리는 Nd-rich상을 입계에 균일한 두께로 분포시키고 Nd-rich상의 결정구조를 HCP에서 FCC로 변화시킴으로써 입내와 입계의 격자 불일치(lattice mismatch)가 감소하게 되어 보자력이 증가한다고 보고되고 있다 [8-11].

참고문헌 (11)

J. G. Lee, J. H. Yu, H. J. Kim, and T. S. Jang, J. Kor. Mag. Soc., 22, 58 (2012). [DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2012.22.2.058]

원문보기 상세보기
B. M. Ma, IEEE Trans. Magn., 22, 916 (1986). [DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.1986.1064527]

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S. Namkung, M. W. Lee, D. R. Dhakal, T. H. Lim, T. H. Kim, S. R. Lee, and T. S. Jang, J. Kor. Powd. Met. Inst., 19, 247 (2012). [DOI: https://doi.org/10.4150/KPMI.2012.19.4.247]

원문보기 상세보기
K. Hirota, H. Nakamura, T. Minowa, and M. Honshima, IEEE Trans. Magn., 42, 2909 (2006). [DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2006.879906]

상세보기
M. Komuro, Y. Satsu, and H. Suzuki, IEEE Trans. Magn., 46, 3831 (2010). [DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2010.2064780]

상세보기
H. Nakamura, K. Hirota, M. Shimao, T. Minowam, and M. Honshima, IEEE Trans. Magn., 41, 3844 (2005). [DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2005.854874]

상세보기
G. Yan, P. J. McGuiness, J.P.G. Farr, and I. R. Harris, J. Alloys Compd., 491, L20 (2010). [DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.10.202]

상세보기
M. Sagawa, S. Fujimura, H. Yamamoto, and Y. Matsuura, IEEE Trans. Magn., 20, 1584 (1984). [DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.1984.1063214]

상세보기
F. Viala, F. Joly, E. Nevalainen, M. Sagawa, K. Hiraga, and K. T. Park, J. Magn. Magn. Mater., 242, 1329 (2002). [DOI: https://doi.org/10.1016/S0304-8853(01)00967-2]

상세보기
W. Mo, L. Zhang, Q. Liu, A. Shan, J. Wu, and M. Komuro, Scripta Materialia, 59, 179 (2008). [DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2008.03.004]

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W. F. Li, T. Ohkubo, and K. Hono, Acta Materialia, 57, 1337 (2009). [DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2008.11.019]

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