합금 원소 치환에 의한 MnBi계 합금의 자기적 특성에 관한 연구

Abstract

비희토류 영구자석으로 주목받고 있는 MnBi합금의 합성공정 및 고특성화 방안에 대해 고찰하였다. 고순도 MnBi 잉곳을 확보하기 위해 induction melting 으로 원자재를 합성한 후 열처리를 진행하였다. 열처리된 잉곳을 분쇄하여 분말의 입도를 조절하기 위해 여러 mesh에 분쇄한 분말을 선별한 후 Low energy ball-milling(LEBM)으로 입도 조절을 하여 자기적특성을 최적화하기 위해 다양한 실험 조건을 탐색하였다. 일반적으로 LEBM을 하게 되면 Bi편석 혹은 비자성 상이 혼재되어 자기적 특성이 저하되는 문제가 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해, 비자성 상을 효과적으로 제거하고 높은 비율의 Low temperature phase-MnBi (LTP-MnBi)를 얻기 위한 자기 분리(Magnetic separation) 공정을 진행함으로써 높은 순도의 고특성 MnBi 분말을 제조하였다. 3원계 합금과 4원계 합금은 치환 조성의 증가에 의한 자기적 특성의 경향성과 상 형성 분석을 통해 제3원소로 Mg을 치환한 경우에는 보자력의 향상으로 최대 Hc 15.2 kOe와 (BH)max 13.3 MGOe가 조사되었다. Mn56Bi43.5Mg0.5 분말을 이용하여 소결자석 실험으로 (BH)max는 7.1 MGOe를 기록하였다. 본 연구를 통해 자기적 특성이 향상된 MnBi 분말과 소결자석의 제조 과정을 확립하고 비자성 원소를 치환함으로써 기존MnBi 합금 보다 높은 자기적 특성을 갖는 고특성 분말 및 소결자석을 제조하였다.