HONWAY 희토류 소재

희토류 소재는 휴대폰, TV 화면, 오디오, 에너지 절약형 전구 등 일상생활과 밀접한 제품은 물론, 전기차, 자기부상열차, 원자력 산업, 초전도체 등 다양한 첨단 기술 제품의 생산에 필수적인 중요한 재료입니다. 따라서 소재 분야에서 희토류는 매우 중요한 위치를 차지하고 있습니다.

목차

Add a header to begin generating the table of contents

● 희토류 알아보기

희토류 원소(rare-earth element, REE)는 희토류 금속이라고도 하며, 주기율표 제III족에 속하는 스칸듐, 이트륨, 란타넘족 원소들로 구성되어 총 17종의 원소를 포함합니다. 희토류는 전자 구조가 특이하고 화학적 활성이 매우 크며 원자 반지름이 비교적 커서, 일반 금속 및 합금에 대해 다음과 같은 뛰어난 개질 가능성을 가집니다:

1. 변질 작용: 합금에 희토류 원소를 첨가하면 조직 구조가 뚜렷하게 미세화됩니다.

2. 정화 작용: 희토류 원소는 활성이 크고 결정면 흡착성이 있어 금속 내 불순물 원소와 반응하여 안정한 화합물을 생성해 결정립계에 분포시키며, 고용체 내 불순물 농도를 낮추고 금속의 기계적·물리적 성능을 향상시킵니다.

*고용체란 용질 원자가 용매의 결정 격자 내에 용해되어 여전히 용매의 구조를 유지하는 합금 상태를 의미합니다.

3. 강화 작용: 희토류는 금속 내에 일정한 고용도를 가지며, 고용도가 낮은 철, 코발트, 니켈 등의 금속에서는 합금화 작용을 하고, 결정립계에서의 편재로 결정립 성장을 억제해 금속 및 합금의 변형 저항과 파단 저항을 높입니다.

*고용도(solid solubility): 용질이 고체 상태에서 용매에 녹아 포화 고용체를 형성했을 때의 용질 농도를 의미합니다.

*결정립 성장은 본질적으로 결정립계의 이동 과정입니다.

4. 고온 기계적 성능 향상: 합금 조직을 미세화하여 가열 중 결정립 성장 억제를 통해 금속 합금의 고온 파단 저항을 향상시킵니다.

5. 고온 내식성 및 내산화성 향상: 희토류는 산화막 구조를 개선하고, 산화막과 기지 금속의 부착력을 높여 박리되지 않도록 하며 보호 성능을 강화해 산화 저항성을 현저히 향상시킵니다.

6. 표면 개질 작용: 금속 부품의 표면 처리 시 침투 속도와 침투 깊이를 증가시키고, 공동 침투 온도를 낮추어 에너지를 절약하며, 표면 침투층의 내마모성 및 내식성을 향상시킬 수 있습니다.

●희토류 소재의 응용

1.희토류 폴리싱 소재:희토류는 유리 부품의 폴리싱에 사용되며, 주로 CeO₂(산화세륨)를 중심으로 합니다. 최신 산화세륨 기반 희토류 폴리싱 파우더는 액정 디스플레이, 집적 유리, 저장용 광디스크, 정밀 광학 유리 등에 널리 사용됩니다.。

2.희토류 자성 소재:네오디뮴, 사마륨, 프라세오디뮴, 디스프로슘 등은 현대의 초강력 영구 자석의 주요 원료이며, 기존 자석보다 4~10배 강한 자성을 지닙니다. 텔레비전, 오디오, 의료 장비, 자기부상열차, 군수 산업 등 첨단 분야에 널리 활용되며, 사마륨-코발트, 네오디뮴-철-붕소 영구 자석은 전자 및 항공우주 산업에도 폭넓게 응용됩니다.

3.희토류 촉매/ 촉매 소재:희토류는 석유 분해 촉매 제조에 사용될 뿐 아니라 다양한 화학 반응에 널리 활용됩니다. 자동차 배기가스 정화에 사용 시 촉매 지지체의 기계적 강도를 높이고, 유독한 CO를 CO₂로 전환시키며, 촉매 활성도 역시 향상됩니다.

4.희토류 수소 저장 소재:희토류와 전이 금속 니켈의 화합물인 MMNi₅(MM은 혼합 희토류 금속)와 LaNi₅는 우수한 수소 흡장 소재로 “수소 스펀지”로 불립니다. 네덜란드 필립스사는 LaNi₅가 뛰어난 수소 저장 성능(즉, 에너지 저장 능력)을 지니며, 이론 용량은 372Watt-hr/kg에 달한다는 사실을 발견했습니다. LaNi₅는 가열 시 수소를 흡수하고, 냉각 시 수소를 방출하는 특성을 가지며, 그 반응식은 다음과 같습니다:LaNi₅ + 3H₂ → LaNi₅H₆

5.희토류 발광/광학 소재:희토류 원소는 독특한 전자 구조층을 통해 풍부한 에너지 준위와 발광 여기 상태를 가지며, 자외선부터 가시 적색광까지의 넓은 스펙트럼 범위에서 방사 흡수와 발광을 구현합니다. 이는 정보 디스플레이, 의료, 조명, 고에너지 입자 탐지, 광전자 통신, 군사 등 다양한 분야에 응용됩니다.

6.희토류 초전도 소재:전기 저항이 0이고 완전 반자성을 지닌 특성이 있습니다. 이트륨-바륨-구리 산화물을 개량한 초전도체는 액체 질소 온도인<-196℃(<77K°)에서도 초전도성을 발현하며, 초전도 소재 분야에 큰 돌파구를 마련했습니다.

7.야금 산업 분야:야금 분야는 전체 희토류 사용량의 1/3을 차지할 정도로 사용 비중이 높습니다. 희토류는 산소 및 황과 반응하여 고융점의 산화물, 황화물, 산황화합물을 형성하고, 이는 고온에서 연성이 적습니다. 용강에 희토류를 첨가하면 탈산, 탈황 효과가 있으며, 강재의 상온 및 저온 인성을 향상시키고, 열취성을 줄이며 가공성과 용접부의 강도를 높입니다.

8.국방 응용:희토류는 육상, 해상, 공중, 사이버·통신·전자전 분야에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 장갑강, 포신 구조 부품, 전차용 레이저 거리 측정기, 우주항공기 구조 부품, 전자전용 행파관 등 다양한 군수 장비에 활용됩니다.

● HONWAY

저희 회사는 다양한 희토류 원자재를 제공합니다. 많은 관심과 구매를 부탁드립니다.

관련하여 궁금하신 점이 있으시면 아래에 댓글을 남겨주시거나 메일로 문의해 주세요!