디스크 자석은 무엇으로 만들어지나요? 전체 가이드

원형 자석 또는 원통형 자석이라고도 하는 디스크 자석은 다양한 용도에 매우 유용합니다. 하지만 이 강력한 자석은 정확히 무엇으로 만들어졌을까요?

이 종합 가이드에서는 전문가로서 디스크 자석 제조업체에서 최신 디스크 자석의 구성과 제조에 대해 알아야 할 모든 것을 다룹니다.

디스크 자석 재료 개요

오늘날 가장 일반적인 디스크 자석은 다음과 같이 만들어집니다. 네오디뮴 철 붕소(NdFeB). 네오디뮴 자석 또는 네오 마그넷이라고도 하는 NdFeB는 영구 자석 재료 중 단위 부피당 가장 높은 자기 강도를 제공합니다.

네오디뮴, 철, 붕소를 주요 성분으로 하는 NdFeB 디스크 자석은 네오디뮴, 철, 붕소로 구성됩니다. 특정 특성을 향상시키기 위해 디스프로슘, 프라세오디뮴, 코발트, 니켈, 니오븀 및 알루미늄과 같은 다른 원소가 미량 첨가될 수 있습니다.

예를 들어 디스프로슘과 프라세오디뮴은 내식성을 개선하는 데 도움이 됩니다. 코발트는 퀴리 온도를 높여줍니다. 니켈과 구리 코팅은 산화를 방지합니다.

사마륨 코발트(SmCo) 는 고온 안정성이 필요할 때 디스크 자석에 사용되는 또 다른 주요 희토류 자석 소재입니다. SmCo는 NdFeB에 비해 자기 강도는 낮지만 자화에 대한 저항성이 뛰어납니다.

또한 세라믹 또는 페라이트 자석는 탄산 스트론튬과 산화철 화합물로 구성되어 있습니다. 세라믹 디스크 자석은 희토류 자석보다 강력하지는 않지만 저렴한 비용과 내식성이라는 장점이 있습니다.

NdFeB 디스크 자석의 제조 공정

강력한 NdFeB 자석을 제조하려면 복잡한 다단계 정밀 공정을 세심하게 제어해야 합니다:

1. 합금 형성

순수한 네오디뮴, 철, 붕소 및 기타 원소를 먼저 유도 용해로를 사용하여 합금 혼합물로 녹입니다. 그런 다음 액체 합금 혼합물을 주조하여 잉곳으로 만듭니다.

2. 노후화 및 제트 밀링

부서지기 쉬운 합금 잉곳은 수소 가스를 사용하여 분해하여 자성 분말로 만듭니다. 그런 다음 이 분말을 제트 밀에서 평균 입자 크기인 약 3마이크론으로 미세하게 분쇄합니다.

3. 3.

극축, 횡축 또는 등압 방법을 사용하여 NdFeB 분말을 다이 금형에 압착합니다. 정렬 자기장이 적용되어 파우더 입자의 방향이 정해집니다.

4. 소결

압축된 "녹색" 자석 본체는 녹는점에 가까운 온도에서 소결되어 입자가 서로 융합됩니다. 이 과정에서 자석은 수축하고 밀도가 높아집니다.

5. 어닐링 및 담금질

소결된 자석을 빠르게 가열, 침지, 냉각(담금질)하여 최적의 야금학적 미세 구조와 결정 정렬을 형성합니다.

6. 가공

부서지기 쉬운 소결 자석 블록을 최종 치수로 절단하고 연마하려면 다이아몬드 커팅 공구가 필요합니다. 구멍 및 기타 복잡한 모양은 EDM 기계를 사용하여 와이어로 절단할 수 있습니다.

7. 코팅 및 도금

부식제로부터 보호하기 위해 니켈-구리-니켈과 같은 보호 코팅을 적용합니다. 다른 기능성 코팅도 추가할 수 있습니다.

8. 자화

완성된 자석은 마그네타이저에서 강한 포화 펄스를 받아 자기 영역의 방향을 조정하여 최적의 자기 성능을 발휘합니다.

이것이 바로 최신 네오디뮴 디스크 자석을 제작하는 핵심 단계입니다! 다음으로 본딩 자석과 세라믹 자석의 제조 공정을 살펴보겠습니다.

본딩 디스크 자석의 제작 방법

보세 자석은 생산에 다른 접근 방식을 취합니다:

1. 제트 밀링

소결 자석과 마찬가지로 결합 자석은 노후화된 NdFeB 합금에서 시작하여 자성 분말로 미세하게 분쇄됩니다. 제트 밀에 결합 폴리머를 추가하여 혼합물을 균질화합니다.

2. 폴리머와 혼합

파우더는 윤활제 및 경화제와 함께 플라스틱 또는 엘라스토머 결합 폴리머와 추가로 혼합됩니다. 목표는 각 파우더 입자를 고르게 코팅하는 것입니다.

3. 누르기 및 경화

공급 원료 혼합물은 압축 또는 사출 성형을 통해 디스크 자석 모양으로 압착됩니다. 고온에서 경화되어 폴리머가 분말 입자 주위로 굳어집니다.

4. 자화

경화된 본딩 자석 본체는 소결된 부품처럼 자화할 수 있습니다. 그러나 비자성 바인더가 부피를 차지하기 때문에 같은 크기당 자기 강도는 더 낮습니다.

5. 코팅(선택 사항)

자화 후 보호 코팅을 적용하여 부식과 긁힘에 대한 저항력을 높일 수 있습니다.

요약하자면, 결합 디스크 자석은 소결 단계를 분산 폴리머 매트릭스로 대체하여 자성 입자를 함께 고정합니다.

바인더를 사용하면 더 복잡한 모양을 만들 수 있지만 열 및 자기 성능이 제한됩니다. 이제 기존의 세라믹 자석 생산 방식을 살펴보겠습니다.

세라믹 디스크 자석 구성 및 제작

1. 분말 준비

디스크 자석은 분말 준비로 시작됩니다. 산화철은 철 전구체에서 환원되어 약 2미크론의 미세한 입자 크기로 볼 밀링됩니다. 탈산 및 건조 후 생성된 철 분말은 부드러운 강자성 거동을 나타냅니다.

탄산 스트론튬 분말도 선택한 화학량론에 맞게 무게가 측정되고 분쇄됩니다.

2. 혼합 및 소성

철분과 탄산 스트론튬 분말을 완전히 혼합하여 배치 전체에 균일성을 보장합니다. 혼합된 분말은 900-1000°C에서 소성 과정을 거쳐 다음과 같은 휘발성 화합물을 제거합니다. CO2 를 사용하여 파우더 표면 화학을 조정합니다.

3. 압축

볼 밀링 및 바인더 첨가 후 세라믹 분말은 NdFeB와 마찬가지로 자기장을 가하여 디스크 자석 그린 컴팩트로 압축됩니다. 필요한 그린 밀도를 달성하려면 약 100-300MPa의 압력이 필요합니다.

4. 소결

압축된 페라이트 디스크는 산화도가 높은 가마 분위기에서 약 1200°C의 장시간 소성 과정을 거쳐 완전히 치밀화되지만 산화철 함량이 감소하지 않도록 합니다.

5. 가공 및 테스트

소결된 페라이트 자석은 자기 강도 및 저항률과 같은 최종 특성 검사 전에 허용 오차에 따라 연마될 수 있습니다. 페라이트는 압축 단계에서 이미 자화되어 있기 때문에 추가 자화는 수행되지 않습니다.

요약하자면, 기존의 분말 야금 방식은 간단한 원시 전구체와 복잡하지 않은 공정, 무거운 희토류가 없는 이점을 활용하여 세라믹 페라이트 자석을 경제적으로 제조할 수 있습니다.

올바른 디스크 자석 구성 선택

주요 디스크 자석 유형의 제조 공정을 살펴보았으니 이제 애플리케이션에 가장 적합한 소재를 어떻게 선택해야 할까요?

다음은 상대적인 비교 차트입니다. 자기 강도, 온도 제한, 내식성 및 비용 일반적인 디스크 자석 재료의 경우

네오디뮴(NdFeB) 디스크 자석은 단위 부피당 가장 강력한 자기 성능을 제공하지만 80°C 이상에서는 산화에 취약하고 자성이 손실됩니다.

사마륨 코발트(SmCo) 는 네오디뮴의 자기 강도 일부를 상쇄하여 훨씬 더 높은 내열성과 내식성을 제공하는 대신 원자재 비용을 높입니다.

본딩 네오디뮴 는 NdFeB 분말의 탁월한 성능을 유지하면서 최대 사용 온도를 낮추는 성형하기 쉬운 폴리머 매트릭스에 결합합니다.

마지막으로, 세라믹(페라이트) 자석 바륨 또는 스트론튬 페라이트로 구성된 제품은 자기 출력은 가장 낮지만 내식성과 내열성이 가장 뛰어나고 비용이 매우 저렴합니다.

디스크 마그넷 구성에 대한 핵심 사항

이것으로 현대 사회에서 현대의 디스크 자석 의 구성 요소와 주요 제작 프로세스가 어떻게 작동하는지 알아보세요. 다음은 몇 가지 핵심 사항입니다:

• 디스크 자석은 주로 네오디뮴철 붕소(NdFeB), 사마륨 코발트(SmCo), 결합된 NdFeB 또는 세라믹/페라이트가 자성 재료로 사용됩니다.
• 네오디뮴 자석은 강도는 가장 높지만 내열성과 내식성이 낮습니다. SmCo는 열 안정성과 부식 임피던스를 획기적으로 개선하기 위해 일부 자기 성능을 희생합니다.
• 본딩 자석은 중간 정도의 자기 강도와 편리한 형성을 제공하지만 온도 제한이 낮습니다. 세라믹/페라이트 자석은 열 및 화학적 내구성이 뛰어나면서 출력이 가장 낮습니다.
• 유도 용융, 제트 밀링, 프레스, 소결, 기계 가공, 코팅, 자화 등의 제조 기술을 통해 이러한 합금을 정밀 디스크 자석으로 변환합니다.
• 최적의 디스크 자석 구성을 선택하는 것은 애플리케이션별 요인 중 자기 강도, 작동 온도 범위, 환경 저항, 기계적 요구 사항, 기하학적 제약 및 예산 고려 사항에 대한 요구 사항에 따라 달라집니다.

이 가이드가 현대 디스크 자석의 재료 과학과 공학에 대한 날카로운 통찰력을 얻으셨기를 바랍니다. 다른 질문이 있으시면 댓글로 알려주세요!