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소성가공에 의한 Nd자석의 개발과 응용

전문가 제언: ○ 현재 모터나 MRI, NMR 등의 첨단기기의 소형화, 고능력화 및 에너지 절약화를 위하여 희토류원소 RE(RE = La, Nd, Dy, Sm, Y, Gd)의 제련기술과 분석기술이 개발되면서 희토류원소를 이용한 영구자석, 초전도자석, 고체산화물 연료전지, LED, 리튬이온전지 등 각종 첨단기기가 발전하고 있다. 희토류원소 중의 Nd, Dy을 중심으로 한 자석의 성능 향상과 특성에 관한 본 내용은 자동차를 비롯한 각종 기기에 활용되는 자석의 제조에 대단히 필요한 기술이다.

○ Y, Sm 산화물계 초전도 자석과 금속계 영구자석의 용도는 모터나 각종 전기기기에 응용되지만 초전도자석과 영구자석의 사용방법이 다르다. 초전도 자석은 4∼90K 온도 범위에서 사용하기 때문에 전류손실이 거의 없지만 Nd-Fe-B계 영구자석은 페라이트자석, 알니코(Alnico)자석보다도 높은 온도에서 사용할 수 있는 특징이 있다.

○ Sm123계나 Nd123계의 초전도 자석의 제조방법은 QMG(Quench and melt-growth)법이나 MPMG(Melt-powder melt-growth)법으로 제조하는데 비하여 Nd-Fe-B계 자석은 소결법이나 기계적 열간가공법이므로 제조하기 용이하고 특히 Nd-Fe-B계 자석은 열간가공만으로 자석을 제조할 수 있으므로 가장 간단하면서도 임의의 자석형을 제조할 수 있는 특징이 있다.

○ Nd-Fe-B계 자석의 제조공정에서 가장 중요한 것은 합금공정에서 용해하여 급랭시켜서 150㎛ 정도의 박편을 제조하고 이 분체를 미세하게 분쇄할수록 자속밀도가 높은 자석을 제조할 수 있다. 그런데 취성이 있는 이 합금을 미분으로 제조하려면 1㎛ 이하의 고도의 밀링기술이 요구되는데 밀링에 대한 내용이 언급되지 않은 점이 아쉽다.

○ 우리나라의 경우 Nd-Fe-B계 자석을 중국이나 일본에서 수입하여 판매하는 회사는 정신상사(주), 오현스타(주) 등 중소회사는 많으나 합금제조부터 Nd계 자석을 제조하는 회사는 없는 실정이다. 앞으로 희토류자석의 원료로부터 자석을 제조하는 기술과 리사이클링 기술 개발에 정부나 기업이 적극 투자하기를 바라는 바이다.

저자: T.IRIYAMA
자료유형: 학술정보