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열간가공법에 의한 디스프로슘 프리 자석의 개발동향

전문가 제언: ○ 영구자석 중에서도 Nd-Fe-B계계 소결자석은 최대 에너지적이 높기 때문에 하이브리드 자동차와 전기자동차의 모터용 자석으로 사용되어 수요가 크게 증가하고 있다.

○ 시판되고 있는 Nd-Fe-B계 소결자석은 보자력 향상을 위하여 중희토류 금속인 Dy를 첨가하여 제조되고 있다. 그러나 Dy는 희토류 광석 중에 함유량이 낮고 부존자원이 거의 중국에만 편재되어 있어 가격상승 우려가 크다. 따라서 Dy의 첨가량을 낮추고 보자력을 향상시킬 수 있는 Nd-Fe-B계 소결자석의 개발이 불가피하다.

○ 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 잔류자속밀도 저하를 초래한다.

○ 열간가공으로 Nd-Fe-B 자석을 제조하는 방법이 개발되었다. 이 자석은 소결자석과 다른 방법으로 제조되며, 제조된 자석재료는 미결정으로 고보자력을 가지고 있어 Dy 절감에 있어서 유효하다. Nd-Fe-B 소결자석 제조방법과 달리 원료는 롤 초급냉에 의해 제조된 플레이크 상의 Nd-Fe-B 분말을 사용한다. 분말의 결정입자는 20㎚ 정도의 나노결정이다. 실온에서 예비 성형한 후에 열간 프레스 하여 등방성 자석을 얻는다.

○ 국내에서는 Nd-Fe-B계 소결자석이 생산되고 있으며 Nd-Fe-B계 이방성본드자석의 연구도 진행되고 있다. 또한 중희토류 원소를 줄이기 위해 경희토류로 대체하는 연구도 각 대학의 연구소에서 진행하고 있으나 성과는 미흡한 실정이다. 따라서 우리도 희토류 자원의 수요증가에 대비해야 한다. 그 방안으로는 해외에서 희토류 금속자원을 확보, 희토류 금속의 대체 재료개발, 사용이 끝난 자석의 회수와 재생기술을 개발할 필요가 있다.

저자: Takahiko Iriyama
자료유형: 학술정보