열화학공정으로 제조된 나노결정형 Nd-Fe-B 분말의 특성에 미치는 Ca환원 공정의 영향

Abstract

기존의 환원확산법(Reduction-Diffusion process) 에 분무건조법(Spray-dry)을 적용한 새로운 열화학적 공정으로 나노결정형 Nd-Fe-B 분말을 제조할 때, Ca 환원공정은 각종 산화물들이 Ca에 의해 환원되어 강자성 <TEX>$Nd_{2}Fe_{14}B$</TEX> 상이 형성되는 중요한 공정이므로 이 과정에서 나타나는 분발의 형태, 조성, 크기 등이 최종 분말의 자기특성에 중대한 영향을 미친다. 기존의 분말과 Ca 을 cake 형태로 성형하여 환원하던 방법에서 단순히 분말과 Ca 을 적정 비율로 혼합만하여 환원을 실시한 결과, 비교적 낮은 환원온도 (<TEX>$800^{\circ}C$</TEX>) 에서도 <TEX>$Nd_{2}Fe_{14}B$</TEX> 상이 주상으로 나타났으며, <TEX>$1100^{\circ}C$</TEX> 에서 환원한 분말을 제외하고는 모두 <TEX>$1{\mu}m$</TEX> 이내의 미세한 입자크기 분포를 보였다. 또한 TEM 관찰결과, 이 분말들은 기존의 cake 형태의 환원법으로 제조한 분말에 비해 모서리 부분이 더욱 부드러우면서도 Ca 산화물들은 크게 줄어들어 높은 자기특성이 기대되었다. 변화된 Ca 환원방법에 의해 제조된 분말들은 <TEX>$_iH_c$</TEX> = 5.9 kOe, <TEX>$B_r$</TEX> = 5.5 kG, <TEX>$_iH_c</TEX> = 5.9 kOe, (BH)max = 6 MGOe 의 자기특성을 기록하였다. 그러나 이와 같은 분말을 최종 수세 및 건조한 결과, 수세시 발생한 높은 발열반응으로 인한 분말표면의 산화와 <TEX>$Nd_{2}Fe_{14}B{\to}Nd_{2}Fe_{17}B_x$</TEX> 으로서 재분해로 인해 자기특성은 기대치에 미치지 못하였다. Nanocrystalline Nd-Fe-B powder was synthesized by a new thermochemical process that combined with past reduction-diffusion process and spray-dry process. In this process, Ca reduction process is vary important due to formation of hard magnetic<TEX>$Nd_{2}Fe_{14}B$</TEX> phase from various oxides by Ca powder. Therefore, the final products are essentially affected a shape, size, and composition etc. of the Ca reduced powders. Ca reduction was performed to way that raw powders just mixed with Ca powder in proper ratio unlike to compress into compact. The powders after mixture-type Ca reduction mainly composited with <TEX>$Nd_{2}Fe_{14}B$</TEX> phase even relativily low reaction temperature (<TEX>$800^{\circ}C$</TEX>) and all particle size of powder were distributed less than 1 <TEX>${\mu}m$</TEX> except for powder after Ca oxides as magnetic properties of powders after cake-type Ca reduction, with the consequence that high magnetic properties has been expected. The magnetic properties of powders prepared by mixture-type Ca ruduction, with the conseqence that high magnatic properties has been expected. The magnetic properties of powders prepared by mixture-type Ca reduction process showed <TEX>$_iH_c$</TEX> = 5.9 kOe, <TEX>$B_r$</TEX> = 5.5 kG, (BH)max = <TEX>$Nd_{2}Fe_{14}B{\to}Nd_{2}Fe_{17}B$</TEX> decomposition by violent exothermic reaction during washing.