네오디뮴철비닐(NdFeB) (네오디뮴-철-붕소)는 현재 사용 가능한 가장 강력한 영구자석 소재입니다. 전기자동차(EV) 견인 모터, 풍력 터빈, 가전제품 등에 널리 사용됩니다. 제조 공정에서 분쇄 단계는 입자 크기 분포, 산소 함량 및 최종 자기 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다. 기존의 기계적 분쇄 방법(예: 볼밀 또는 턱 분쇄)는 NdFeB의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 제트밀 산업 표준이 되었습니다.
이 글에서는 재료 특성, 공정 요구 사항, 대체 솔루션의 실패 이유 등 다양한 측면에서 에어젯 밀의 필요성을 체계적으로 설명합니다.
NdFeB의 재료 특성으로 인해 분쇄가 매우 어렵습니다.
높은 경도와 취성
주상인 Nd₂Fe₁₄B는 모스 경도가 6~7이며, 매우 높은 취성을 보입니다. 그러나 소량의 Nd가 풍부한 연질상이 존재하여 기계적 파쇄 시 깨끗한 입계 파괴 대신 국부적인 소성 변형을 유발합니다.
매우 높은 화학 반응성
Nd는 표준 전극 전위가 -2.32V인 반응성이 매우 높은 희토류 원소로, 산소에 노출되면 즉시 산화됩니다. 분말 입자가 작을수록 산화 속도가 급격히 증가합니다. 연구에 따르면 10μm 미만의 NdFeB 분말은 공기에 노출될 때 30초 이내에 500~1000ppm의 산소를 얻을 수 있습니다.
자기적 특성은 결정립 방향에 매우 민감합니다.
소결된 NdFeB는 단결정 입자(일반적으로 3~5μm)를 필요로 합니다. 부적절한 분쇄로 인한 미세 균열이나 결정립계 손상은 자기 이방성을 저해하여 Br을 감소시킵니다. 5–10%.
기존 기계적 분쇄의 치명적인 한계
| 분쇄 방법 | 주요 문제 | NdFeB에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 턱/해머 크러셔 | 국소적 핫스팟(>200°C), 금속 오염 | Nd가 풍부한 상이 녹고 번짐; Fe 오염 >500ppm |
| 볼밀 (건조/습윤) | 미디어 마모, 산소 확산, 장시간 노출 | 산소 >3000 ppm, 입자 크기 시그마 >2 |
| 디스크/롤러밀 | 불균일한 전단, 열 축적 | 결함 밀도가 높을수록 HcJ는 15%만큼 감소합니다. |
기계적 분쇄는 필연적으로 마찰열과 금속 마모 파편을 발생시킵니다. NdFeB는 산화 역치가 매우 낮기 때문에(Nd₂O₃의 경우 ΔG ≈ –1700 kJ/mol), 약간의 온도 상승만으로도 비가역적인 산화가 발생할 수 있습니다.
의 독특한 장점 제트밀 NdFeB용
에이 제트밀 초음속 기류(마하수 > 2)를 사용하여 입자를 가속하고 자체 충돌을 일으켜 다음과 같은 탁월한 이점을 제공합니다.
매체 없음, 오염 없음
- 밀링 챔버에 기계적 이동 부품이 없으므로 Fe, Cr, Zr 오염이 없습니다.
- 일반적인 불순물 증가량은 기계식 분쇄기의 500~2000ppm과 비교했을 때 <50ppm입니다.
저온 작동
- 가스 팽창은 줄-톰슨 냉각 효과를 발생시켜 제분 공정을 거의 등온 상태로 유지합니다.
- 불활성 가스 보호 하에서 산소 증가량은 80~150ppm에 불과합니다.
이는 기존의 제분 기술로는 결코 달성할 수 없는 중요한 장점입니다.
고급 자석 소재에 적합한 좁은 입자 크기 분포
- 입자 상대 속도 >300 m/s는 깨끗한 결정립계 파괴를 보장합니다.
- 매우 좁은 PSD: D50 = 3.5 ± 0.5 μm, Span < 1.2, 단결정 비율 >95%.
- 제트밀 + 정밀 세라믹 분류기를 사용하면 D50 1~10μm이 가능하며, 형태가 우수하고 분포가 좁습니다.
이는 첨단 고보자력 NdFeB 자석의 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.
통합 탈산소화 및 분류
- 사이클론 + 백 수집기는 산소 함량을 유지합니다. <50ppm 온라인.
- 폐쇄 루프 질소 순환은 분말 노출 시간을 1초 미만으로 제한합니다.
높은 일관성을 갖춘 자동화된 연속 생산에 적합
NdFeB 자석은 매우 안정적이고 일관된 분말 품질을 요구합니다. 제트 밀 시스템은 다음을 지원합니다.
- 자동 공급
- 실시간 입자 크기 제어
- 지속적으로 안정적인 운영
- 폐쇄 루프 분쇄 + 분류
이를 통해 배치 전체에서 균일한 품질을 보장하여 대규모 산업 생산에 이상적입니다. 따라서 제트 밀은 고급 NdFeB 분말 제조업체의 표준 장비가 되었습니다.
산업 검증 데이터
- 위에 98% 세계 3대 NdFeB 생산업체 중 3곳은 제트 밀링 기술을 사용합니다.
- 제트밀링 분말: O 함량 = 900–1200 ppm → 소결 자석: Br = 14.2 kG, HcJ = 18 kOe
- 기계적으로 분쇄된 분말: O 함량 >3500 ppm → Br = 13.6 kG, HcJ = 14 kOe (동일한 공식)
결론
NdFeB 생산에 제트밀이 필요한 이유는 기술 독점의 결과가 아니라 고성능 영구자석의 본질적인 요구 때문입니다.
- 정밀한 입자 크기 균일성
- 초고온 화학적인 청정
- 낮은 산화 및 안전한 가공
- 높은 일관성과 비용 효율성
제트밀은 독특한 자체충격 메커니즘과 불활성가스 보호 기능을 통해 이러한 엄격한 요구 사항을 충족하는 가장 안정적이고 효과적인 산업 솔루션임이 입증되었습니다.
읽어주셔서 감사합니다. 제 글이 도움이 되셨으면 좋겠습니다. 아래에 댓글을 남겨주세요. 추가 문의 사항은 젤다 온라인 고객 담당자에게 연락하실 수도 있습니다.
— Jason Wang 게시