KR0143068B1 - 산화물 자성재료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

산화물 자성재료의 제조방법

본 발명은 산화물 자성재료의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고밀도의 망간-아연 페라이트(Mn-Zn Ferrite)를 제조할 때 충전분말(Packing Powder)의 조성물을 조절함으로써, 자기특성 및 기계적 특성이 향상되도록한 산화물 자성재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

산화물 자성재료는 컴퓨터의 읽기/쓰기(Read/Write)용 헤드 및 오디오/비디오의 소거 헤드용에 많이 이용된다.

종래 산화물 자성재료로서 주로 사용되는 페라이트를 치밀화시키기 위해서는 진공소결법, Hot press법, 열간등방가압(Hot Isostatic Press ; H.I.P.로 약칭)법 등이 사용되고 있는데, 이중 진공소결법은 재료를 100% 치밀화시키기 곤란하며, Hot Press법은 압력이 낮아야 하고 양산성이 결여되기 때문에 최근에는 대부분 H.I.P.법으로 고밀도 페라이트를 제조하고 있다.

그러나 H.I.P.법은 압력매체로 주로 아르곤가스를 사용하기 때문에 페라이트와 같은 산화물 세라믹스는 산화/환원되어 제반물성이 저하되기 쉽다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 동질의 페라이트분말을 매몰하여 H.I.P.과정을 거치거나 압력매체로 미량의 산소와 같은 질소가 혼합된 혼합기체를 사용하여 표면의 환원을 방지하고 있다.

그렇지만 페라이트와 동질의 분말을 매몰하여도 충전분말과 예비소결체의 조성이 같으면 소결체로부터 산화아연(ZnO)등이 휘발하여 최종 제품의 조성이 불균일하게 되며, 크랙(Crack)이 발생하여 제물성이 저하된다. 또한, 산소 H.I.P.처리의 경우 각 단계별 분위기를 제어해야 하며, 분위기변화에 따른 로(furnace)구조물의 손상이 우려되고 대량생산이 곤란한 문제점이 있었다.

특히, 망간-아연 페라이트의 경우 1200℃ 이상의 고온에서 산소 1∼5 부피 % 를 함유한 질소가스로 소결을 하며 이때 온도가 높을수록, 산호분압이 낮을수록, 그리고 가스의 유속이 빠를수록 산화아연의 휘발은 강해진다. 더욱이 H.I.P.처리를 고온, 고압에서 아르곤가스에 의해서 행해지므로 이러한 현상은 더욱 심해지고 H.I.P.처리후 밀도는 향상되나 크랙(Crack)의 발생 등으로 인하여 자기특성이 떨어지며 풀림(annealing)을 실시하여도 특성이 회복되지는 않는다.

따라서, 본발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 충전분말을 사용하여 H.I.P.처리를 하되 충전분말중 산화아연과 삼산화제이철의 조성을 예비소결체중의 산화아연과 삼산화제이철의 조성에 비하여 비율을 높게하여 줌으로써, 조성의 불균일을 막아 H.I.P.처리후 열처리공정이 필요없게 하고 자기특성 및 기계적특성을 향상시키는 산화물 자성재료의 개선된 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 H.I.P.방법을 이용하여 고밀도의 망간-아연 페라이트로 이루어진 산화물 자성재료를 제조함에 있어서, H.I.P.처리시 사용되는 충전분말중의 산화아연의 조성을 예비소결체중의 산화아연의 조성보다 1∼5 몰% 과량으로 첨가하고, 충전분말중의 삼산화제이철의 조성을 예비소결체중의 삼산화제이철의 조성보다 0.5∼3 몰 % 과량으로 첨가하여서 제조함을 그 특징으로 한다.

이와같은 본발명은 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본발명은 고밀도의 망간-아연 페라이트 자성재료 제조시 H.I.P. 처리를 하되 H.I.P.처리시 사용되는 충전분말중의 산화아연과 삼산화제이철의 조성이 예비소결체중의 산화아연과 삼산화제이철의 조성보다 각각 과량으로 함유되도록 하는 것을 중요한 특징으로한다. 이때, 충전분말의 첨가는 Al₂O₃도가니내에 예비소결시편과 충전분말을 넣은후 이를 H.I.P.발열체 중간에 넣고 H.I.P.처리를 한다. 즉, 본발명에서는 충전분말중의 산화아연의 조성이 예비소결체중의 산화아연의 조성보다 1∼5 몰 % 과량이어야 하는데, 이때 1몰 % 보다 적으면 시편표며에서의 산화아연성분의 휘발을 막지 못하여 5몰% 이상이 되면 포화자속밀도 Bs(Saturation Magentic Flux Density) 및 강자성에서 상자서으로 변하는 임계온도 Tc(Curie Tenperature) 특성이 저하된다.

한편, 본발명에서 사용되는 충전분말중의 삼산화이철은 예비소결체중의 조성 보다 0.5∼3 몰% 과량이어야 하는데, 만일 0.5몰% 보다 적으면 표면이 환원방지효과가 적고 3% 이상이면 시편의 결정자기이방계수 K₁이 0이 안되어 투자율이 저하된다.

또한, ZnO는 휘발이 되기 쉬운데, 예를들어 예비소결체가 바깥의 충전분말보다 ZnO가 적을 경우에는 H.I.P.처리시 예비소결체에서 휘발되는 ZnO를 충전분말이 보상해주며, 휘발을 억제시켜 준다. 그리고, Fe₂O₃의 경우 충전분말이 예비소결체의 조성에 비해 과잉의 Fe₂O₃를 포함한 경우에 H.I.P.처리시 예비소결체에서 빠져나가는 산소를 충전분말의 과잉 Fe₂O₃가 갖고 있는 산소가 보상해 준다.

이와같이 본발명은 충전분말을 사용하여 H.I.P.처리를 하되, 충전분말중의 산화아연과 삼산화제이철의 조성을 예비 소결체중의 산화아연과 삼산화제이철의 조성 보다 과량으로 첨가하므로써, 아르곤가스에 의한 시편에서의 산화아연의 휘발과 이로인한 Fe²⁺이온변화 등과 같은 조성의 불균일을 막고 치밀화시켜서, H.I.P.처리후 열처리공정이 필요없게 하고 우수한 자기특성 및 기계적특성을 고밀도의 망간-아연 페라이트 소결체를 제조할 수 있는 것이다.

이하, 실시예에 의거 본발명은 더욱 상세히 설명하겠는 바, 실시예에 본발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예

삼산화제이철 53 몰%, 산화망간(MnO) 30.2몰%, 산화아연 16.8몰% 를 혼합하여 볼밀(Ball Mill)로 습식 분쇄하고 건조시킨 다음 875℃에서 3시간 동안 하고하고 다시 분쇄(Milling)한다.

분쇄후 폴리비닐 아세테이트(Polyvingl acetate, PVA)를 첨가하여 환형(ring形)의 시편을 성형하고 1% 산소와 99%의 질소혼합기체중에서 1300℃로 3시간동안 소결을 행한다.

H.I.P.처리는 1150℃, 1000 기압에서 1시간 실시하였다.

충전분말중의 산화아연의 조성이 예비소결체중의 산화아연의 조성보다 1.5몰% 과량 첨가하고, 충전분말중의 삼산화제이철의 조성이 예비소결체 중의 삼산화제이철의 조성보다 1몰% 과량 첨가하였다.

[비교예 1]

충전분말중의 산화아연의 조성이 예비소결체중의 산화아연의 조성부다 5.5몰% 과량 첨가하고 충전분말중의 삼산화제이철의 조성이 예비소결체중의 삼산화제이철의 조성보다 0.3몰% 과량 첨가한 이외의 모든 조건을 실시예와 동일하게 하여 실험하였다.

[비교예 2]

충전분말중의 산화아연과 삼산화제이철의 조성이 예비소결체중의 산화아연과 삼산화제이철의 조성과 동일하게 첨가한 것 이외의 모든 조건을 실시예와 동일하게 하여 실험하였다.

상기의 실험결과를 다음 표1에 나타내었다.

Claims (1)

1. H.I.P.(Hot Isostatic Press)방법을 이용하여 고밀도의 망간-아연 페라이트로 이루어진 자성재료를 제조함에 있어서, 상기 H.I.P.처리시 사용되는 충전분말중의 산화아연의 조성을 예비소결체중의 산화아연의 조성보다 1∼5 몰% 과량으로 첨가하고, 상기 충전분말중의 삼산화제이철의 조성을 예비소결체중의 삼산화제이철의 조성보다 0.5∼3몰% 과량으로 첨가하여서 제조함을 특징으로하는 산화물 자성재료의 제조방법.