KR0124981Y1 - 망간 아연 페라이트 단결정의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 망간 아연 페라이트 단결정의 제조장치에 관한 것으로 단결정 제조시 성장도가니 내부의 온도변화에 의해 발생되는 조성편차를 줄일 수 있도록 한 것이다.

종래에는 중심관과 발열체 사이에 설치된 1개의 열전대에 의해 발열체의 동작을 제어하면서 단결정을 제조하도록 되어 있었기 때문에 원료 초기 투입시와 단결정이 성장된 상태의 온도가 잠열로 인해 달라지게 되므로 초기 상태에서 단결정이 성장할수록 조성펀차가 심하게 발생되는 문제점이 있었다.

본 고안은 이를 개선하기 위해 중심관(5)과 발열체(6) 사이의 최고온부위에 설치된 제1온도 검출수단과, 용융도가니(2)와 성장도가니(3)사이에 설치된 제2온도 검출수단과, 상게 제1온도 검출수단 및 제2온도 검출수단과 연결되게 설치되어 이들을 제어하는 온도제어수단을 구비하여 상기 온도제어수단(7)이 원료의 용융개시시점 이전에 제1온도 검출수단에 접속되고, 용융개시시점 이후에는 제2온도 검출수단에 접속되어 상기 성장도가니(3)내의 가열온도를 제어하도록 됨을 특징으로 하여서 된 것이다.

Description

망간 아연 페라이트 단결정의 제조장치

제1도는 종래의 장치를 나타낸 개략도

제2도는 종래 장치에서 로내부의 온도분포를 나타낸 그래프

제3도는 단결정 성장시의 성장도가니 위치를 나타낸 그래프

제4도는 본 고안 장치를 나타낸 개략도

제5도는 망간 아연 페라이트의 2원계 상평형도

제6도는 성장길이에 따른 Fe₂O₃의 조성분포를 나타낸 그래프

제7도는 성장길이에 따른 초기 투자율을 나타낸 그래프

제8도는 성장길이에 따른 포화자속밀도를 나타낸 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2:용융도가니 3:성장도가니

4, 8:열전대 5:중심관

6:발열체 7:온도제어수단

본 고안은 망간 아연(Mn-Zn)페라이트 단결정의 제조장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 단결정 제조시 성장도가니 내부의 온도 변화에 의해 발생되는 조성 편차를 줄일 수 있도록 한 것이다.

종래에는 제1도에 도시한 바와 같이 산화철(Fe₂O₃), 산화망간(MnO), 산화아연(ZnO)등의 원료분말을 분말야금 공정에 의해 혼합, 분쇄, 건조, 성형, 소결등의 공정을 거쳐 일정한 모양의 단결정 성장용 공급원료를 제조하여 원료공급부(1)를 통해 용융도가니(2)로 일정하게 공급하도록 되어있고 단결정이 성장되는 성장도가니(3)는 열전대(4)에 의해 1650-1750℃를 유지하도록 되어 있으며 상기 성장도가니는 단결정이 성장됨에 따라 공급되는 원료의 양에 비례하여 연속적으로 하강하도록 되어 있다.

따라서, 분말야금 공정에 의해 준비된 일정한 형상의 공급원료를 원료공급부(1)에 충진한 다음 성장도가니(3)에 종자단결정과 일정량의 초기 원료를 넣고 열전대(4)에 의해 성장로의 온도를 1650-1750℃로 일정하게 유지시킨다.

이때 성장로내의 온도분포는 제2도의 (a)와 같다.

즉, 성장로의 양단부는 열이 외부로 방출되므로 온도가 낮고 중심부는 방출되는 열이 거의 없기 때문에 가장 높게 된다.

이와 같이 성장로의 내부를 일정하게 유지시키면 성장도가니(3)에 들어있는 초기 원료가 용융되어 액상이 된다.

이에따라 성장도가니(3)와 용융도가니(2)를 제3도의 (a)와 같이 성장개시 위치로 이동시킨 다음 원료공급부(1)를 통해 원료 공급을 시작한다.

상기 원료공급부(1)를 통해 공급된 원료가 고온부위에 위치되어 있는 용융도가니(2)에서 용융된 후 성장도가니(3)의 액상에 공급된다.

이때 용융되어 액상에 공급되는 양과 액상이 단결정으로 고화되는 양이 같도록 성장도가니(3)를 제3도(b)와 같이 성장 종료 위치까지 하강시키므로서 단결정이 성장된다.

그러나 이러한 종래의 장치는 성장로의 중심관과 발열체 사이에서 최고의 온도를 나타내는 부위에 열전대(4)를 설치하여 상기 최고온도를 기준으로 온도를 유지하면서 단결정을 성장시키도록 되어 있었기 때문에 단결정이 성장되기전에는 성장도가니(3)내의 초기용융 원료의 액면이 성장로내의 최고온도 부위보다 아래쪽에 위치하게 되고 성장도가니(3)상부의 벽이 최고온 부위에 위치하게 된다.

이때에는 고온 부위에서 성장도가니(3)내부의 용융원료로 열전달이 성장도가니벽에 의해 차단되므로 초기 상태의 용융원료 온도는 제2도의 (a)와 같지만, 단결정이 성장되어 성장도가니(3)가 하강하면 성장되는 단결정에 의해 잠열이 증가되어 성장도가니의 벽에 의해 차단되면 열이 성장도가니의 내부로 전달되어 제2도의 (b)와 같이된다.

이에따라 제4도에 도시한 바와 같이 초기에는 액상온도가 T₁으로 상평형도에 따라 M₁조성의 단결정으로 고화되나, 단결정이 성장되면서 잠열에 의해 성장도가니(3)의 내부 액상 온도가 T₂로 상승되면서 고화되는 단결정의 조성도 M₂로 변하게 된다.

따라서 이와 같이 성장된 단결정은 온도편차에 의해 제5도에 도시한 바와 같이 초기 상태에서 단결정이 성장할수록 1-2mo1%까지 조성편차가 심하게 발생되었으므로 수율 및 자기특성이 저하되는 문제점이 있었다.

종래 장치에서 성장된 단결정을 채취하여 조성분포, 초기투자율 그리고 포화자속 밀도를 측정한 결과를 제5도 내지 제8도에 점선으로 나타내었다.

본 고안은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 성장도가니 내의 단결정에 영향을 미치는 온도를 단결정이 성장되기 전부터 성장완료되는 시점까지 항상 일정하게 유지시켜 단결정이 성장됨에 따라 발생되는 조성편차를 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 중심관과 발열체 사이의 최고온 부위에 설치된 제1온도 검출수단과, 용융도가니와 성장도가니 사이에 설치된 제2온도 검출수단과, 상기 제1온도 검출수단 및 제2온도 검출수단의 단자와 연결되게 설치되어 이들을 제어하는 온도제어수단을 구비하여 상기 온도제어 수단이 원료의 용융개시 시점 이전에는 제1온도 검출수단에 접속되고, 용융개시 시점 이후에는 제2온도 검출수단에 접속되어 상기 성장도가니 내의 가열온도를 제어하도록 된 망간 아연 페라이트 단결정의 제조장치가 제공된다.

이하, 본 고안을 일실시예로 도시한 첨부된 도면 제4도를 참고로하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제4도는 본 고안 장치를 나타낸 개략도로서, 본 고안은 중심관(5)과 발열체(6)사이의 최고온 부위에 제1온도 검출수단이 설치되어 있고 용융도가니(2)와 성장도가니(3) 사이에는 제2온도 검출수단이 설치되어 있으며 성장로의 외측에는 상기 제1온도 검출수단 및 제2온도 검출수단의 단자와 연결되게 온도제어수단(7)이 설치되어 원료의 용융개시 시점 이전에는 제1온도 검출수단에 의해 발열체(6)의 동작을 제어하고 용융개시 시점 이후에는 제2온도 검출수단에 의해 발열체의 동작을 제어하도록 되어 있다.

이때 상기 제1, 2온도 검출수단은 각각 열전대(4)(8)로 되어 있다. 이는 고온에서도 잘 견디므로 근접되게 설치할 수 있기 때문이다. 이와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 종래의 단결정 제조시와 마찬가지로 산화철(Fe₂O₃), 산화망간(MnO), 산화아연(ZnO)이 일정한 비율로 혼합되어 제조된 공급원료를 원료공급부(1)에 넣고 백금(pt)이 주성분으로 된 성장도가니(3)에는 종자단결정과 초기원료를 넣어 성장도가니를 성장로 내부에 넣는다.

이와 같이 성장도가니(3)를 성장로내에 넣은 상태에서 중심관(5)과 발열체(6) 사이의 최고온도부위에 설치된 제1온도 검출수단인 열전대(4)에 의해 성장로 내의 온도를 제어하면서 1650-1750℃를 유지한다.

그후 성장도가니(3)를 내부에 있는 초기원료가 용융될 수 있는 위치로 이동시켜 초기원료를 용융시킴과 동시에 초기원료가 용융되면 성장도가니를 성장개시 위치로 이동시키고 용융도가니에 제2온도 검출수단인 열전대(8)를 설치하고 용융개시 위치로 이동시킨다.

그후 성장로의 온도제어수단(7)에 연결된 열전대(4)의 단자를 분리한 다음 용용도가니(2)와 성장도가니(3)사이에 설치된 제2온도 검출수단인 열전대(8)의 단자를 온도제어수단(7)과 연결시켜 상기 열전대(8)에 의해 성장로 내부의 온도를 제어한다.

이에따라 상기 열전대(8)로부터 성장도가니(3) 내의 온도를 일정하게 유지하면서 단결정을 성장시키게 된다.

이와 같은 장치에 의해 얻어진 단결정의 성장길이별로 그 특성을 분석한 결과를 제5도 내지 제7도의 실선으로 나타내었다.

이상에서 살펴본 바와 같이 제1, 2온도 검출수단인 열전대(4)(8)에 의해 공정에 따라 성장로 내의 온도를 일정하게 유지시키게 되므로 단결정 성장시 발생되는 조성변하를 0.5mo1%이내로 줄일 수 있게 된다.

따라서 균일한 조성의 가용부위가 많아지게 되므로 전체 수율이 종래에 비해, 20%정도 향상됨은 물론 자기적 특성도 전부위에 걸쳐 매우 균일하면서도 우수하게 나타났다.

Claims (2)

1. 중심관(5)과 발열체(6) 사이의 최고온부위에 설치된 제1온도 검출수단과, 용융도가니(2)와 성장도가니(3) 사이에 설치된 제2온도 검출수단과, 제1온도 검출수단 및 제2온도 검출수단과 연결되게 설치되어 이들을 제어하는 온도제어수단을 구비하여 온도제어수단(7)이 원료의 용융개시시점 이전에는 제1온도 검출수단에 접속되고, 용융개시시점 이후에는 제2온도 검출수단에 접속되어 성장도가니(3)내의 가열온도를 제어하도록 됨을 특징으로 하는 망간 아연 페라이트 단결정의 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 제1온도 검출수단 및 제2온도 검출수단을 각각 열전대(4)(8)로 함을 특징으로 하는 망간 아연 페라이트 단결정의 제조장치.