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Nd-Fe-B계 소결자석의 Dy절약기술

전문가 제언: ○ 네오디뮴 자석으로 통칭되는 Nd-Fe-B계 자석은 Sm-Co자석과 함께 대표적인 희토류 지석으로서 현존하는 영구자석 중에서 보자력이 가장 큰 자석이다. 자성을 갖는 주상은 Nd2Fe14B화합물이며 자기적 성질과 온도 특성을 개선하기 위해 Co, Al, Ga 등의 미량 원소를 첨가하기도 하며 주로 소결법(소결 자석)과 응고법(수지 자석)으로 제조된다.

○ Nd-Fe-B계 자석은 모터용을 위시하여 하드디스크용 VCM, 휴대전화용 스피커, DVD, 산업용 로봇, MRI 등 각종 첨단산업용 기기에 사용된다. 특히 최근 주목되고 있는 용도는 하이브리드 자동차(HEV)와 전기자동차(EV)의 구동용 모터이다. 자동차용 모터는 냉각기구가 없으므로 200℃정도의 작동온도에서 높은 보자력과 함께 내열성을 가져야 한다.

○ Nd-Fe-B계 자석이 갖는 최대의 결점은 온도상승에 따라 보자력이 크게 저하하는 점으로 이를 개선하기 위해서는 Dy의 첨가가 필요하다. 자동차 모터용 자석의 경우 Dy의 필요량은 상온용 자석의 약 3배에 달한다. 그러나 Dy의 과잉 첨가는 잔류자속밀도의 저하를 초래한다. 또 중희토 원소인 Dy는 세계적으로 부존자원이 희소하고 대부분이 중국에 편재되어 자원의 안정적인 확보가 불확실한 상태에 있다.

○ 따라서 Dy의 첨가량을 감소시키고 양호한 보자력을 갖는 희토류 자석의 개발이 세계적으로 활발히 연구되고 있다. 본고에서 소개하고 있는 방법에서는 원료분말의 미립화, 결정립 미세화, 자장열처리 등을 통하여 Dy의 절감효과를 달성하고 있으나 보자력의 향상에는 한계가 있다. 최근 펄스통전 소결법에 의하여 가압상태에서 소결하는 Sm-Fe-N계 자석이 Nd-Fe-B계에 필적하는 자석으로 주목되고 있다.

○ 국내에서도 자성재료에 관한 연구개발은 많이 이루어지고 있다. 그러나 영구자석 보다는 정보통신용 연자성 박막재료와 이의 응용소자 연구에 치중되고 있다. 국내에서도 HEV와 EV의 개발이 본격화 하고 있고 성에너지 기기에도 영구자석의 용도가 많은 만큼 Dy절약 또는 무첨가 고보자력 영구자석에 대한 개발연구가 요망된다.

저자: Satoshi Sugimoto
자료유형: 학술정보