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회주철에서의 폐 영구자석 스크랩을 활용한 희토류 원소 첨가 영향 연구
A Study on Addition of Rare Earth Element in the Spent Permanent Magnet Scrap to Gray Cast Iron 원문보기

資源리싸이클링 = Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, v.27 no.3, 2018년, pp.48 - 57  

박승연 (한국생산기술연구원 희소금속산업기술센터) ,  노정현 (한국생산기술연구원 희소금속산업기술센터) ,  김효중 (한국생산기술연구원 희소금속산업기술센터) ,  임경묵 (한국생산기술연구원 희소금속산업기술센터)

초록
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본 연구에서는 폐 영구자석 스크랩에 함유된 희토류원소(Rare Earth Element, R.E.)를 첨가하여 고강도 회주철의 제조 방법을 검토하였다. 폐 영구자석 스크랩에 함유되어있는 희토류원소가 회주철의 응고 시 복합유화물 및 A형 흑연 형성을 촉진하여 조직 및 기계적 특성 향상에 효과적으로 작용한 것으로 나타났다. 폐 영구자석 스크랩을 접종제로 활용하여 주조인장강도는 306 MPa의 우수한 특성으로 나타났으며, 고가의 희토류원소를 사용하여 접종한 실험의 인장강도와 비슷한 수준의 특성이다. 연구결과를 토대로 고특성의 회주철 제조에 있어서 폐 영구자석 스크랩을 활용한 R.E. 첨가가 효과적인 접종방안임을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we developed a method for manufacturing high strength gray cast irons by adding a rare earth element (R.E.) included in a spent permanent magnet scrap to gray cast irons. The improvement of the mechanical properties of gray cast irons is attributed to A-type graphite formation promote...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 의 재활용이 적극적으로 이루어지지 못하는 실정이다12). 본 연구에서는 폐 영구자석 스크랩을 주철의 접종공정에 활용함으로써 고특성의 회주철 개발을 위한 연구를 하였으며, 또한 희토류계 영구자석 부산물 및 폐기물의 재활용을 위한 기술 개발에도 활용하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
세계적으로 모든 산업분야에 떠오른 환경 키워드는? 세계적으로 모든 산업분야에서는 미세먼지 및 CO2 저감이 화두로 떠오르면서 자동차산업 또한 강화되고 있는 환경 규제에 대응하기 위해 선진국들은 수년 전부터 자동차 핵심부품의 경량 및 고특성화를 위한 기술 개발에 집중하고 있다. 자동차 엔진 및 차량 핵심부품 소재로써 회주철(Gray Cast Iron)은 가격이 싸고, 주조성, 가공성 및 진동감쇠성 등이 매우 우수한 소재이다1-5).
회주철 소재의 박육화가 기술적으로 어려운 부분은? 회주철 소재의 박육화에는 많은 기술적 어려움이 존재한다. 주물의 두께가 얇아질수록 냉각속도가 빨라져 흑연 형성이 억제되고 칠(Chill) 조직이 형성되어 취약해진다. 따라서 주물의 두께가 얇아질수록 더 높은 강도와 유동성이 요구되어 제조에 어려움이 있다.
희토류계 영구자석 부산물 및 폐 영구자석을 재활용하는 방안의 현재 상태는? E.를 분리, 추출하여 재활용하는 기술이 개발되고 있으나, 현재까지는 경제적인 측면에서 R.E.의 재활용이 적극적으로 이루어지지 못하는 실정이다12). 본 연구에서는 폐 영구자석 스크랩을 주철의 접종공정에 활용함으로써 고특성의 회주철 개발을 위한 연구를 하였으며, 또한 희토류계 영구자석 부산물 및 폐기물의 재활용을 위한 기술 개발에도 활용하고자 한다.
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참고문헌 (16)

  1. E. A. Loria, 1953 : How Machinable are the Cast Irons, Iron Age, 172, pp.158-161. 

  2. J. F. Janowak and R. B. Gundlach, 1985 : Improved Machinability of High Strength Gray Iron, AFS Trans, 93, pp.961-968. 

  3. P. Millet, R. Schaller, and W. Benoit, 1985 : High Damping in Grey Cast Iron, J. Phys. Colloques, 46, pp.405-408. 

  4. R. O'Rourke and M. Grander, 1999 : Cast Iron: A Solid Choice for Reducing Gear Noise, Gear Tech, 16, pp.46-49. 

  5. T. Murakami, et al., 2006 : Damping and Tribological Properties of Fe-Si-C Cast Iron Prepared Using Various Heat Treatments, Mater. Sci. Eng. A, 432, pp.113-119. 

  6. L. Collini, G. Nicoletto, and R. Konecna, 2008 : Microstructure and mechanical properties of pearlitic gray cast iron, Mater. Sci. Eng. A, 488, pp.529-539. 

  7. H. Nakae and K. Fujimoto, 2011 : Influence of Ti on Graphite Morphological Transition in Flake Graphite Cast Iron, Key Eng. Mater, 457, pp.25-30. 

  8. T. Kanno, et al., 2001 : Effects of S, Mn and R.E. on Eutectic Temperature of Cast Iron, J. Jpn. Foundry Eng. Soc, 73, pp.441-446. 

  9. S. H. Lee, et al., 2002 : Effect of Rare Earth/Sulfur Ratio on Graphite Morphology and Chill Depth in Flake Graphite Cast Iron, J. Jpn. Foundry Eng. Soc, 74, pp.285-290. 

  10. I. Riposan, et al., 2003 : Graphite nucleant (microinsclusions) characterization in ca/sr inoculated irons. Int. J. Cast Metal Res, 16, pp.105-111. 

  11. I. Riposan, et al., 2001 : Analyses of Possible Nucleation Sites in Ca/Sr. Over-Inoculated Gray Irons, AFS Transactions, 109, pp.1151-1162. 

  12. J. W. Lyman and G. R. Palmer, 1993 : Investigating the recycling of nickel hydride battery scrap, J. Met, 45, pp.32-35. 

  13. Toshinori Kowata, et al., 2002 : Effect of Sulfide Shape on Graphitization of Flake Graphite Cast Iron, J. Jpn. Foundry Eng. Soc, 74, pp.578-583. 

  14. V. Z. Turkevich, et al., 2016 : Phase diagram of the B- $B_2O_3$ system at pressures to 24 GPa, J. Superhard Mater, 38(3), pp.216-218. 

  15. Hiroshi Horie, et al., 1991 : Effect of Rare Earth Elements and Sulfur on Chilling Tendency and Tensile Strength in Flake Graphite Cast Iron, J. Jpn. Foundry Eng. Soc, 63, pp.143-148. 

  16. Hong-Bum Kim, et al., 2000 : Effect of Various Steel Scrap on the Microstructures and Mechanical Properties of Ductile Cast Iron, J. of Korean Inst. of Resources Recycling, 9(1), pp.15-20. 

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