고성능 Nd-Fe-B 영구자석 제조를 위한 Nd-rich 삼중점상 및 입계상의 미세구조 제어 기술 (Microstructure Control of Nd-rich Triple Junction and Grain Boundary Phases for Development of High-Performance Nd-Fe-B Permanent Magnets)

서지정보

· 발행기관 : 한국자기학회
· 수록지 정보 : 한국자기학회지 / 32권 / 2호 / 59 ~ 71페이지
· 저자명 : 김태훈, 이정구

초록

본 논문에서는 고성능 Nd-Fe-B 자석 제조의 핵심인 Nd-rich 삼중점상 및 입계상의 미세구조 제어기술에 대해 보고한다. 열처리 동안에 Cu-첨가 자석에서 일어나는 Nd-rich 삼중점상 및 입계상의 결정구조 변화 분석을 통해, 보자력 향상에 필수적인 Nd- 산화물의 결정구조 및 이의 안정화 기구를 밝혔다. 그 결과, Cu-첨가 자석 내에 준안정 Nd-rich 상의 형성을 극대화할 수 있는열처리 공정을 개발함으로써 자석의 보자력을 더욱 향상시킬 수 있었다. 또한, SEM, EPMA 및 HR-TEM을 이용한 면밀한 미세구조 분석을 통해 Cu-첨가 자석의 구조/화학적 결점을 파악함으로써, 이를 효율적으로 보완할 수 있는 금속 원소 첨가 공정을 개발하였다. 그 결과, 잔류자화의 감소를 최소화하면서 Cu-첨가 자석의 보자력을 성공적으로 향상시켰다. 현재까지 축적된 미세구조 분석 결과를 토대로, 고가의 희토류 사용량을 최소화 하면서 Nd-Fe-B 영구자석의 보자력을 극대화할 수 있는 Nd-rich 삼중점상 및 입계상의 구조/화학적 제어기술의 개발 방향을 제시해 보고자 한다.

영어초록

We report on the technique for controlling the microstructure of Nd-rich triple junction and grain boundary phases, which is a key for developing the high-performance Nd-Fe-B permanent magnets. Through a systematic observation on the structural changes in the Nd-rich phases of the Cu-doped magnets during annealing, the structure of meta-stable Nd-oxide required to achieve high coercivity was revealed, and its formation mechanism was clarified. As a result, the annealing process that can stabilize the meta-stable Nd-oxide in the Cu-doped magnets could be developed, thereby improving the coercivity of the magnets further. In addition, by understanding the chemical and structural weak points of the Cu-doped magnets through SEM, EPMA, and HR-TEM analyses, the metal element doping process that can effectively complement the microstructural weakness of Cu-doped magnets could be developed. As a result, the coercivity of Cu-doped magnets was successfully improved with a slight remanence reduction. Based on the results from the current microstructure characterizations, a guideline for developing microstructure control technique on the structure and chemistry of the Nd-rich triple junction and grain boundary phases will be proposed to achieve high coercivity in Nd-Fe-B permanent magnets while minimizing the use of high-cost rare-earth elements.

참고자료

· 없음