KR100542061B1 - 전파흡수체 및 전파흡수체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 수백 ㎒ ∼ 수 ㎓ 의 주파수 대역이 넓은 범위에서 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 높고 고주파 대역에서의 전자파 억제효과가 우수한 전파흡수체를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 이의 해결수단으로서, 식 ΔTx=Tx-Tg (단 Tx 는 결정화 개시온도이며, Tg 는 유리 천이온도임) 로 표시되는 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상인 Fe 기 비정질 연자성 합금과 수지가 혼합되어 고화 성형되어 이루어지고, 상기 수지가, 불소계 열가소성 엘라스토머, 불소화 폴리올레핀 수지, 퍼플루오로알콕시 수지, 불화 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전파흡수체를 채택한다.
전파흡수체, 전자파, 비정질, 연자성, 합금 분말

Description

전파흡수체 및 전파흡수체의 제조방법{WAVE ABSORBER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1 은 본 발명에서 사용하는 구상 입자를 함유하는 비정질 합금 분말을 제조할 때에 사용하기 바람직한 고압 가스분무장치 (아토마이즈 장치) 의 일 구조예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2 는 Fe77Al1P9.23C2.2B7.7Si2.87 인 조성의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 X 선 회절 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3 은 Fe77Al1P9.23C2.2B7.7Si2.87 인 조성의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 DSC 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 4 는 애터라이터 처리전의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 SEM 사진이다.
도 5 는 애터라이터 처리를 1 시간 실시한 후의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 SEM 사진이다.
도 6 은 애터라이터 처리를 2 시간 실시한 후의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 SEM 사진이다.
도 7 은 애터라이터 처리를 4 시간 실시한 후의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 SEM 사진이다.
도 8 은 애터라이터 처리를 8 시간 실시한 후의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 SEM 사진이다.
도 9 는 실시예 1 의 시트형상 시료의 허수투자율 (μ”) 의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10 은 실시예 4 의 실효투자율 (μ’) 및 허수투자율 (μ”) 의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11 은 실시예 5 의 실효투자율 (μ’) 및 허수투자율 (μ”) 의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 고압수 분무장치 2: 용탕 도가니
3: 수분무기 4: 챔버
5: 합금 용탕 6: 용탕 노즐
7: 수도입유로 8: 수분사노즐
10: 고압수 21,31,41: 압분 코어
g: 고압수류 p: 분무점
θ: 수분사각
본 발명은, 전파흡수체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 100㎒ ∼ 수 ㎓ 대역에서의 전파의 차폐에 유효한 전파흡수체에 관한 것이다.
휴대 전화나 노트형 퍼스널 컴퓨터 등으로 대표되는 휴대용 전자기기가 보급되고 있다. 최근에는, 항공기내 등에서의 휴대용 전자기기에 의한 것으로 생각되는 전자파 간섭의 문제가 보고되고 있어, 일부에서는 항공기내에서의 휴대용 전자기기의 사용이 금지되고 있다. 또, 휴대 전화에 의한 의료기기의 오작동이 보고되고 있어, 병원내에서의 휴대 전화의 사용이 규제되고 있는 상황이다.
항공기 경우이든 의료기기 경우이든, 오동작이 인명에 관계되는 중대한 영향을 미치기 때문에, 전자기기에서의 불필요한 전파의 복사나 발생의 방지가 중요해지고 있다. 특히, 휴대용 전자기기나 휴대 전화 등에서 발생하는 고주파의 불필요한 전파의 방지가 중대한 과제가 되고 있다.
불필요한 전파의 억제에는, 사용 주파수 대역에서의 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 큰 값을 나타내는 전파흡수체를 사용하는 것이 바람직하고, 이와 같은 전파흡수체로서, 연자성 합금 분말을 수지 등의 결착재와 함께 시트형상으로 고화 성형한 전파흡수체가 제안되어 있다.
상기 복소투자율의 허수부 (μ”) 는, 고주파 대역에서 수백 ㎒ ∼ 수 ㎓ 의 주파수 대역에서 극대를 나타내는 투자율로서, 전파흡수체의 전자간섭 억제효과의 지표가 되는 수치이며, 이 허수부 (μ”) 의 값이 높은 것일수록 전자간섭 억제효과가 우수해진다. 또한, 수백 ㎒ 이하의 주파수 대역에서는, 복소투자율의 실 수부 (μ’) 가 극대를 나타낸다.
즉, 동작 주파수를 증대시키면, 최초에 실수부 (μ’) 가 극대를 나타내고, 더욱 주파수가 향상되면 실수부 (μ’) 가 저하되는 동시에 허수부 (μ”) 가 향상되어, 수백 ㎒ ∼ 수 ㎓ 의 주파수 대역에서 허수부 (μ”) 가 극대를 나타내는 관계가 된다.
또, 실수부 (μ’) 및 허수부 (μ”) 의 극대 주파수는 각각, 재료에 고유한 값이며, 따라서 차폐하고자 하는 전파의 주파수에 따라 전파흡수체의 재료를 적절하게 선택해야 한다.
상기 연자성 합금 분말로 이루어지는 전파흡수체는, 얇게 형성할 수 있어 소형 기기에도 적용이 가능하지만, 수백 ㎒ ∼ 수 ㎓ 의 주파수 대역에서는 허수부 (μ”) 가 거의 5 이하, 높은 것이여도 10 이하로 작아, 전자간섭 억제효과를 충분히 얻을 수 없다는 문제가 있었다. 예컨대, 종래의 연자성 합금 분말로 이루어지는 전파흡수체로서, Fe-Al-Si 합금이나 Fe-Ni 합금 등의 연자성 합금 분말을 불소 수지 등의 결착재에 의해 시트형상으로 성형한 것이 알려져 있는데, 이들 전파흡수체에서는, 시트형상으로 성형한 후에 열처리를 전혀 실시하지 않기 때문에, 성형시에 연자성 합금 분말에 인가된 응력을 완화시킬 수 없어, 상기 복소투자율의 허수부 (μ”) 를 향상시킬 수 없었다.
연자성 합금 분말의 응력 완화를 충분히 실시하기 위해서는, 예컨대 Fe-Al-Si 합금에서는 800℃ 정도에서 열처리할 필요가 있으나, 이와 같은 고온하에서는 결착재인 불소 수지가 열분해되기 때문에, 열처리 자체가 불가능한 상황이었다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 수백 ㎒ ∼ 수 ㎓ 의 주파수 대역이 넓은 범위에서 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 높고, 고주파 대역에서의 전자파 억제효과가 우수한 전파흡수체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 1㎓ ∼ 10㎓ 의 고주파 대역에서의 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 높고, 이와 같은 고주파 대역에서의 전자파 억제효과가 우수한 전파흡수체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 채택하였다.
본 발명의 전파흡수체는, 식 ΔTx=Tx-Tg (단 Tx 는 결정화 개시온도이며, Tg 는 유리천이온도임) 로 표시되는 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상인 Fe 기 비정질 연자성 합금과 수지가 혼합되어 고화 성형되어 이루어지고, 상기 수지가, 불소계 열가소성 엘라스토머, 불소화 폴리올레핀 수지, 퍼플루오로알콕시 수지, 불화 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 수지는, 퍼옥사이드 가황형의 불소계 열가소성 엘라스토머인 것이 바람직하다.
온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상인 Fe 기 비정질 연자성 합금은, 우수한 연자기 특성을 갖고, 또 투자율이 높은 재료이므로, 양호한 전파흡수 능력이 발휘된다.
또, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말이 수지에 의해 절연되어 전파흡수체 자체의 임피던스가 높아지고, 이로써 와전류의 발생이 억제되어 수백 ㎒ ∼ 수 ㎓ 의 주파수 대역에서의 복소투자율의 허수부 (μ”) 를 폭넓은 범위에서 높게 할 수 있어, 고주파 대역에서의 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 수지가 불소계 열가소성 엘라스토머, 불소화 폴리올레핀 수지, 퍼플루오로알콕시 수지 또는 불화 에틸렌프로필렌 공중합체 중 어느 하나로 이루어지는 경우, 전파흡수체로서 연질인 것을 얻을 수 있다. 예컨대, 판고무형상의 연질인 것, 또는 얇은 납판과 같은 변형이 가능한 연질인 것을 얻을 수 있다. 이로 인해, 시트형상의 전파흡수체로서 이용하는 경우, 접착 장소를 선택할 필요가 없고, 접착 개소의 형상에 맞춰 간단하게 붙일 수 있어, 접착 작업이 용이해지고, 접착 작업 자체도 용이해지는 특징을 갖는다. 또, 절단하여 접착하는 경우에 가위 등으로 용이하게 절단할 수 있고, 절단한 것도 접착, 부착이 용이해진다. 따라서, 예컨대 작은 상자형상의 실드케이스, 작은 케이스의 내면에 장착 또는 접착하는 것이 용이해진다.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금이, Fe 와 천이금속과 B 를 함유하는 것을 특징으로 한다. 즉, 온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상인 Fe 기 비정질 연자성 합금으로서, Fe 와 천이금속과 B 를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금이, P, C, Si 중 적어도 1 종 이상의 반(半)금속 원소를 함유하는 것을 특징으로 한다. 즉, 온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상인 Fe 기 비정질 연자성 합금으로서, P, C, Si 중 적어도 1 종 이상의 반금속 원소를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금의 함유량이 40 ∼ 55 체적% 인 것을 특징으로 한다.
수지에 대해 상기 범위의 Fe 기 비정질 연자성 합금의 함유량으로 하면, 목적하는 고주파 영역에서 바람직한 전파흡수 특성을 얻을 수 있다.
본 발명에서, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금이, 천이금속으로서 Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Pt, Pd, Au 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 한다. 즉, 온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상인 Fe 기 비정질 연자성 합금으로서, 이들 천이원소 중 적어도 1 종 이상을 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금이 분말상태로 함유되고, 상기 분말의 평균입경이 1 ∼ 80㎛, 두께가 0.1 ∼ 5㎛ 로 되어 이루어지는 것이 바람직하다.
분말의 평균입경과 두께가 상기 범위로 설정되어 있으면, 고주파 영역에서의 전파흡수 특성에서 우수한 것을 얻기 쉽다.
또한, 편평형 분말 입자의 두께 및 평균입경이 상기 범위이면, 전파흡수체 자체의 임피던스 증대에 의해 와전류의 발생이 억제되고, 또 편평형 입자 자체의 반(反)자계가 과소하게 되지 않아 μ’가 억제되고, 이로써 ㎓ 대역에서의 μ”가 높아져, 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에서, 상기 분말의 애스펙트비 (aspect ratio) 가 1 이상, 800 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에서, 상기 분말의 애스펙트비가 5 이상, 300 이 하의 범위인 것이 보다 바람직하다.
관련되는 전파흡수체에 의하면, 상기 비정질 연자성 합금 분말이 애스펙트비가 높은 편평형 입자로 구성되므로, 애스펙트비가 작은 경우와 비교하여 전파흡수체 자체의 임피던스가 높아지고, 와전류의 발생이 억제되어 ㎓ 대역에서의 μ”가 높아져, 이 대역에서의 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
관련되는 전파흡수체에 의하면, 편평형 입자의 애스펙트비가 1 이상, 바람직하게는 5 이상이므로, 전파흡수체 자체의 임피던스가 증대되고, 와전류의 발생이 억제되어 ㎓ 대역에서의 μ”가 5 이상이 되므로, 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
또, 앞의 애스펙트비가 800 이하, 바람직하게는 300 이하이므로, 편평 입자 자체의 반자계가 과소하게 되지 않고, 이로써 저주파수 대역에서의 복소투자율의 실수부 (μ’) 가 억제되고, 한편으로 허수부 (μ”) 가 5 이상이 되므로, 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 전파흡수체는 앞에 기재한 전파흡수체로서, 1㎓ 에서의 복소 투과율의 허수부 (μ”) 가 5 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 1㎓ 에서의 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 10 이상인 것이 보다 바람직하다.
관련되는 전파흡수체에 의하면, 1㎓ 에서의 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 5 이상, 보다 바람직하게는 10 이상이므로, ㎓ 대역에서의 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 전파흡수체는, 앞에 기재한 전파흡수체로서, 밀도가 3.0g/ ㎤ 이상이며, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 함유율이 30 체적% 이상 80 체적% 이하인 것을 특징으로 한다.
관련되는 전파흡수체에 의하면, 밀도가 3.0g/㎤ 이상이기 때문에, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말이 촘촘하게 충전되어, 분말을 구성하는 편평 입자 끼리의 사이에 간극이 생기지 않고, 이로써 ㎓ 대역에서의 μ”가 높아져, 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 함유율이 30 체적% 이상이므로, 전자파 억제효과를 유효하게 발휘시킬 수 있고, 또 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 함유율이 80 체적% 이하이므로, 분말끼리의 과밀화에 의한 전파흡수체의 임피던스 저하를 방지하여, 전자파 억제효과를 유효하게 발휘시킬 수 있다.
본 발명의 전파흡수체는, 앞에 기재한 전파흡수체로서, 상기 편평형 분말 입자가 물유리에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.
관련되는 전파흡수체에 의하면, 편평형 분말 입자가 물유리로 피복되어 있으므로, 입자끼리의 절연성이 높아져 전파흡수체 자체의 임피던스가 더욱 향상되고, 고주파수 대역에서의 μ”를 더욱 높게 할 수 있어, 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 전파흡수체는, 앞에 기재한 전파흡수체로서, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금이, 식 ΔTx=Tx-Tg (단 Tx 는 결정화 개시온도이며, Tg 는 유리천이온도임) 로 표시되는 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상으로, P, C, Si, B 중 1 종 이상의 원소와, Fe 를 함유하고, 비정질상을 주상으로 하는 조직으 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
관련되는 전파흡수체에 의하면, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말이 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 을 갖는 금속유리 합금으로 이루어지고, 이 금속유리 합금은 종래의 연자성 합금과 비교하여 복소투자율의 실수부 (μ’) 가 높으므로, 이 합금을 분말화하고 결착재를 첨가하여 절연성을 향상시킴으로써, 당해 실수부 (μ’) 를 반영한 높은 허수부 (μ”) 가 발현되어, 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 전파흡수체는, 앞에 기재한 전파흡수체로서, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말과 상기 결착재가 혼합되어 고화 성형된 후, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금의 퀴리점온도 (Tc) 이상, 결정화 개시온도 (Tx) 이하의 범위에서 열처리되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
관련되는 전파흡수체에 의하면, 열처리에 의해 전파흡수체 자체의 변형이 완화되어 자왜 (磁歪) 의 영향이 작아지고, 이로써 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 높아져 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 본 발명에 관련되는 수지는 내열성을 가지므로, Fe 기 비정질 연자성 합금과 함께 고화 성형한 후에 열처리를 실시할 수 있고, 이로써 충분히 응력 완화가 이루어져, 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 향상되어 우수한 전파흡수 능력이 발휘된다.
상기 Fe 기 비정질 연자성 합금은, 하기의 조성식으로 표시되는 것이 바람직하다.
Fe100-x-y-z-w-tMxPyCzBwSit
단, M 은 Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Pt, Pd, Au 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이며, 조성비를 나타내는 x, y, z, w, t 는, 0.5 원자%≤x≤8 원자%, 2 원자%≤y≤15 원자%, 0 원자%＜z≤8 원자%, 1 원자%≤w≤12 원자%, 0 원자%≤t≤8 원자%, 70 원자%≤(100-x-y-z-w-t)≤79 원자% 이다.
또한, 상기 조성식에서, 상기 조성비를 나타내는 y, z, w, t 가, 17 원자%≤(y+z+w+t)≤29.5 원자% 인 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 조성식에서, 상기 조성비를 나타내는 x, y, z, w, t 가, 1 원자%≤x≤4 원자%, 4 원자%≤y≤14 원자%, 0 원자%＜z≤6 원자%, 2 원자%≤w≤10 원자%, 2 원자%≤t≤8 원자%, 72 원자%≤(100-x-y-z-w-t)≤79 원자% 인 관계를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 조성식에서, 상기 조성비를 나타내는 x, y, z, w, t 가, 1 원자%≤x≤3 원자%, 6 원자%≤y≤11 원자%, 1 원자%＜z≤4 원자%, 4 원자%≤w≤9 원자%, 2 원자%≤t≤7 원자%, 73 원자%≤(100-x-y-z-w-t)≤79 원자% 인 관계를 만족시키는 것이 더욱 바람직하다.
이어서, 본 발명의 전파흡수체의 제조방법은, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말과 불소계 열가소성 엘라스토머로 이루어지는 결착재를 혼합하여 고화 성형한 후, 573K 이상 773K 이하의 열처리온도에서 열처리하는 것을 특징으로 한다.
관련되는 전파흡수체의 제조방법에 의하면, 열처리에 의해 고화 성형시에 전 파흡수체에 인가된 변형이 완화되어 자왜의 영향이 작아지고, 이로써 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 높아져 전자파 억제효과가 우수한 전파흡수체로 할 수 있게 된다.
또, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말과 불소계 열가소성 엘라스토머로 이루어지는 결착재를 혼합한 후, 573K 이상 773K 이하의 온도에서 고화 성형하는 동시에 열처리해도 된다.
관련되는 전파흡수체의 제조방법에 의하면, 고화 성형과 동시에 열처리할 수 있어, 제조공정을 생략할 수 있는 동시에, 자왜를 작게 하여 복소투자율의 허수부 (μ”) 를 높임으로써, 전자파 억제효과가 우수한 전파흡수체로 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 전파흡수체의 제조방법은, 앞에 기재한 제조방법으로서, P, C, Si, B 중 1 종 이상의 원소와, Fe 를 함유하는 합금 용탕을 급랭시켜 구상의 입자를 함유하는 Fe 기 비정질 합금 분말로 하고, 이 Fe 기 비정질 합금 분말을 애터라이터에 투입하여 10 분 ∼ 16 시간의 범위에서 분쇄 혼합함으로써, 편평형 입자를 주로 함유하는 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 얻는 것을 특징으로 한다.
또한, 합금 용탕은 비정질 형성능의 향상이나 내식성을 향상시키기 위해, 각각, Al 이나 Ga 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 원소 X 나, Cr, Mo, V 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소로 이루어지는 원소 R 의 금속 원소를 적절하게 첨가하면 된다.
관련되는 전파흡수체의 제조방법에 의하면, Fe 기 비정질 합금 분말을 애터 라이터에 투입하여 상기 조건에서 분쇄 혼합함으로써, 적당한 애스펙트비를 갖는 편평형 입자를 주로 함유하는 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 얻을 수 있게 된다.
발명의 실시형태
이하, 본 발명의 전파흡수체의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 전파흡수체의 하나의 형태는, 식 ΔTx=Tx-Tg (단 Tx 는 결정화 개시온도이며, Tg 는 유리 천이온도임) 로 표시되는 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상인 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말과 수지를 혼합하여, 시트형상으로 고화 성형한 것이다. 여기에서 사용되는 수지란, 불소계 열가소성 엘라스토머, 불소화 폴리올레핀 수지, 퍼플루오로알콕시 수지, 불화 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지를 선택할 수 있고, 이들 수지 중에서도 퍼옥사이드 가황형의 불소계 열가소성 엘라스토머가 가공성의 관점에서 특히 바람직하다. 또, 실리콘 수지 등의 내열성이 우수한 수지를 사용해도 된다.
이 종류의 퍼옥사이드 가황형의 불소계 열가소성 엘라스토머는, 불소계 열가소성 엘라스토머를 가교제에 의해 가교시켜 이루어지는 것으로, 압축 영구 변형이 작고, 내열성이 우수하며, 비중으로는 예컨대 1.9 정도, 신장률로서 예컨대 190% 정도, 무니(Mooney) 점도 약 76 (ML1+10: 100℃) 등의 특성인 것을 사용할 수 있다.
또한, 앞의 전파흡수체에는, Fe 기 비정질 연자성 합금과 결착재로서의 수지 외에, 스테아린산 알루미늄으로 이루어지는 윤활제가 첨가되어 있어도 된다.
앞의 전파흡수체는, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말이 결착재로서의 수지와 함께 고화 성형되어 있으므로, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말이 수지 내부에서 분산된 구조로 되고, 또한 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 구성하는 개개의 입자가 수지에 의해 절연된 구조로 되어 있다.
이들과 같이, 비정질 연자성 합금 분말이 수지의 결착재에 의해 절연되어 있으므로, 전파흡수체 자체의 임피던스가 높아지고, 이로써 와전류의 발생이 억제되어 수백 ㎒ ∼ 수 ㎓ 의 주파수 대역에서의 복소투자율의 허수부 (μ”) (이하, 허수투자율 (μ”) 로 표기) 를 폭넓은 범위에서 높게 할 수 있어, 고주파 대역에서의 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있다.
앞의 전파흡수체에서, 상기 수지를 결착재로서 사용하여 이루어지는 것은, 1㎓ 에서의 허수투자율 (μ”) 이 5 이상, 보다 바람직하게는 10 이상이다. 허수투자율 (μ”) 이 5 이상 또는 10 이상이면, ㎓ 대역에서의 전자파 억제효과가 향상되고, 고주파의 전파를 효과적으로 차폐할 수 있어 바람직하다. 또, 수지가 연질인 것을 선택함으로써, 전파흡수체로서 연질인 것을 얻을 수 있고, 예컨대 판고무와 같이 자유롭게 손가락 끝의 힘으로 변형시킬 수 있는 형태의 것을 얻을 수 있다.
또한, 상기 수지는, 전파흡수체의 임피던스를 높이는 것 외에, 비정질 연자성 합금 분말을 결착하여 전파흡수체의 형상을 유지한다. 또한, 불소계 열가소성 엘라스토머는 전파흡수체 내부에서도 충분한 탄성을 나타내고, 예컨대 1 ×10-6 ∼ 50 ×10-6 의 자왜 정수를 나타내는 비정질 연자성 합금 분말을 사용한 경우에도, 변형을 완화시킬 수 있어, 전파흡수체의 내부 응력을 완화하여 허수투자율 (μ”) 을 높일 수 있다.
또한, 전술한 수지에 스테아린산 알루미늄으로 이루어지는 윤활제를 첨가하면, 비정질 연자성 합금 분말이 촘촘하게 충전되어 전파흡수체의 밀도가 향상된다. 이로써 허수투자율 (μ”) 이 높아진다.
Fe 기 비정질 연자성 합금 분말은, 편평형 입자를 주로 함유하는 것으로, 이 편평형 입자는, 애스펙트비 (장경/두께) 가 1 이상 800 이하의 범위이다. 구체적으로는, 입자의 두께가 0.1 ∼ 5㎛ 의 범위 (바람직하게는 1 ∼ 2㎛) 인 동시에, 장경이 1 ∼ 80㎛ (바람직하게는 2 ∼ 80㎛) 의 범위이다.
Fe 기 비정질 연자성 합금 분말이 비교적 애스펙트비가 높은 편평형 입자로 구성되므로, 애스펙트비가 작은 경우와 비교하여 전파흡수체 자체의 임피던스가 높아지고, 와전류의 발생이 억제되어 ㎓ 대역에서의 허수투자율 (μ”) 이 보다 높아져, 이 대역에서의 전자파 억제효과가 향상되기 때문이다.
구체적으로는, 편평형 입자의 애스펙트비가 1 이상이면, 와전류의 발생이 억제되어 전파흡수체 자체의 임피던스가 증대되고, ㎓ 대역에서의 허수투자율 (μ”) 이 6 이상이 되기 쉽고, 이로써 전파흡수체의 전자파 억제효과가 향상된다.
편평형 입자의 애스펙트비가 10 이상이면, 더욱 와전류의 발생이 억제되어 전파흡수체 자체의 임피던스가 증대하는 비율이 증가되고, ㎓ 대역에서의 허수투자 율 (μ”) 이 10 이상이 되기 쉬워, 전파흡수체의 전자파 억제효과가 향상된다.
애스펙트비의 상한은 800 이하로 하는 것이 바람직하다. 애스펙트비가 800 이하이면, 편평 입자와 수지의 밀착성이 유지되어, 편평 입자간의 간극이 적어지고, 또한 편평 입자간의 절연성도 확보할 수 있으므로, 허수투자율 (μ”) 이 6 이상이 되기 쉬워, 전자파 억제효과가 향상된다.
애스펙트비의 상한은 300 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 애스펙트비가 300 이하이면, 편평 입자와 수지의 밀착성이 유지되어, 편평 입자간의 간극이 적어지고, 또한 편평 입자간의 절연성도 확보할 수 있으므로, 허수투자율 (μ”) 이 10 이상이 되기 쉬워, 전자파 억제효과가 더욱 향상된다.
전파흡수체의 밀도는 3.0g/㎤ 이상인 것이 바람직하다. 밀도가 3.0g/㎤ 이상이면, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말이 촘촘하게 충전되어 편평 입자끼리의 간극이 적어지고, 이로써 ㎓ 대역에서의 허수투자율 (μ”) 이 10 이상이 되기 쉬워, 전파흡수체 억제효과가 향상된다.
전파흡수체의 밀도는 높을수록 바람직하지만, 너무 높아지면 편평형 입자가 지나치게 촘촘하게 충전되어 전파흡수체의 임피던스가 저감되고, 와전류가 발생하여 허수투자율 (μ”) 이 낮아진다. 따라서, 전파흡수체의 밀도의 상한을 6.5g/㎤ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
전파흡수체에서의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 함유율은, 30 체적% 이상 80 체적% 이하인 것이 바람직하다. Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 함유율이 30 체적% 이상이면, 자성체의 양이 충분해져, 전자파 억제효과를 효과적으로 발휘시킬 수 있다. 또, 함유율이 80 체적% 이하이면, 합금 분말끼리가 접촉하여 임피던스가 저하되지 않고, 허수투자율 (μ”) 을 확실하게 높게 유지하여 전자파 억제효과를 유효하게 발휘시킬 수 있다.
수지의 함유율은, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 제외한 잔부이다.
윤활제를 첨가하는 경우에는, 전파흡수체에 대해 0.1 중량% 이상, 5 중량% 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 편평형 입자를 물유리로 피복해도 된다. 편평형 입자를 물유리로 피복하면, 입자끼리의 절연성이 더욱 높아져 전파흡수체의 임피던스가 더욱 향상되고, 고주파수 대역에서의 허수투자율 (μ”) 을 보다 높게 할 수 있어, 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있다.
이어서, 본 발명에 관련되는 Fe 기 비정질 연자성 합금은, Fe 를 주성분으로 하고, P, C, B 를 적어도 함유하는 비정질상으로 이루어지는 것이다. 또한, 이 합금은, 식 ΔTx=Tx-Tg (단 Tx 는 결정화 개시온도이며, Tg 는 유리 천이온도를 나타냄) 로 표시되는 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상을 나타내는 것이다.
본 발명의 Fe 기 비정질 연자성 합금은, 비정질 분말을 만드는 데에 필요한 비정질 형성능을 충분히 유지하면서, 또한 종래의 Fe-Al-Ga-C-P-Si-B 계 합금보다도 자기 특성을 향상시킬 수 있고, 게다가 급랭법으로 수(水)아토마이즈법을 채택할 때 수아토마이즈법에 견딜 수 있는 내식성을 얻을 수 있는 것이다. 또, Ga 가 첨가되어 있지 않아도 비정질화시킬 수 있기 때문에, 저비용으로 할 수 있고, 나아가서는 높은 포화 자화와 낮은 코어 손실을 겸비할 수 있다.
본 발명의 Fe 기 비정질 연자성 합금은, 자성을 나타내는 Fe 와, 비정질 형성능을 갖는 P, C, B 와 같은 반금속 원소를 구비하고 있으므로, 비정질상을 주상으로 하는 동시에 우수한 연자기 특성을 나타낸다. 또, P, C, B 에 추가로 Si 를 첨가해도 된다.
또, M (Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Pt, Pd, Au 중 1 종 또는 2 종 이상의 원소) 을 첨가하여 내식성을 향상시켜도 된다.
이 비정질 연자성 합금은, 25K 이상의 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 을 나타내는 금속유리 합금으로, 조성에 따라서는 ΔTx 가 30K 이상, 나아가서는 50K 이상이라는 현저한 온도간격을 갖고, 또 연자성에 대해서도 실온에서 우수한 특성을 갖고 있다.
본 발명의 Fe 기 비정질 연자성 합금은, 종래의 Fe-Al-Ga-C-P-Si-B 계 합금보다도 강자성 원소인 Fe 를 많이 함유하기 때문에 높은 포화 자화를 나타낸다.
또, 본 발명의 Fe 기 비정질 연자성 합금은, 조직 전체가 완전한 비정질상이기 때문에, 알맞은 조건에서 열처리한 경우에 결정질상이 석출되지 않고 내부 응력을 완화시킬 있어, 연자기 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
또, 수아토마이즈법에 의해 급랭되어 얻어진 본 발명의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말은, 가스아토마이즈법에 의해 제작된 종래의 비정질 연자성 합금 분말과 동등하거나 그 이상의 포화 자화를 나타낼 수 있다.
Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 제조에 사용되는 합금 용탕 (용융상태의 합금) 은, Fe 기 비정질 연자성 합금과 동일 조성이거나 대략 동일한 조성의 것을 사용한다. 이 합금 용탕에는, 상기와 같이 P, C, B 비정질 형성능을 갖는 원소가 함유되어 있고, 또한 ΔTx 가 25K 이상으로 크게 되어 있다. 이로 인해, 수아토마이즈법에 의해 합금 용탕 (용융상태의 합금) 을 분쇄, 냉각할 때, 냉각속도를 가스아토마이즈법과 동일한 정도로 늦출 수 있다. 즉, 냉각속도를 늦춰도, 결정화되지 않아 비정질상을 용이하게 형성할 수 있다. 또, 합금 용탕을 냉각할 때의 냉각속도를, 합금 용탕에 충분히 표면 장력이 작용할 정도로 냉각속도를 제어함으로써, 대략 구상, 즉 비표면적이 작은 비정질 연자성 합금 분말을 얻을 수 있다. 이를 위해서는, 잘 산화되지 않고, 늦은 냉각속도에서도 비정질화시킬 수 있는 전술한 합금 조성이 필요해진다.
본 발명의 Fe 기 비정질 연자성 합금의 일례로서, 식 ΔTx=Tx-Tg 로 표시되는 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상이며, 하기의 조성식으로 나타내는 것을 들 수 있다.
Fe100-x-y-z-w-tMxPyCzBwSit
단, M 은 Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Pt, Pd, Au 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 천이원소이며, 조성비를 나타내는 x, y, z, w, t 는, 0.5 원자%≤x≤8 원자%, 2 원자%≤y≤15 원자%, 0 원자%＜z≤8 원자%, 1 원자%≤w≤12 원자%, 0 원자%≤t≤8 원자%, 70 원자%≤(100-x-y-z-w-t)≤79 원자% 이다.
또, 상기 조성식으로 표시되는 Fe 기 비정질 연자성 합금의 상기 조성식 중 조성비를 나타내는 y, z, w, t 는, 17 원자%≤(y+z+w+t)≤29.5 원자% 인 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.
이하에, 본 발명의 Fe 기 비정질 연자성 합금의 조성 한정이유에 대해 설명한다. 우선, Fe 는 자성을 담당하는 원소로서, 본 발명의 Fe 기 비정질 연자성 합금에 필수의 원소이다. Fe 의 조성비를 높게 하면, Fe 기 비정질 연자성 합금의 포화 자화 (σs) 를 향상시킬 수 있다.
Fe 의 첨가량은, 70 원자% 이상 79 원자% 이하인 것이 바람직하고, 72 원자% 이상 79 원자% 이하인 것이 보다 바람직하고, 73 원자% 이상 78 원자% 이하인 것이 더욱 바람직하다. Fe 의 첨가량이 70 원자% 미만이면, 포화 자화 (σs) 가 150 ×10-6Wbㆍm/㎏ 미만으로 저하되므로 바람직하지 않다. 또, Fe 의 첨가량이 79 원자% 를 초과하면, 합금의 비정질 형성능의 정도를 나타내는 Tg/Tm 이 0.57 미만이 되어, 비정질 형성능이 저하되므로 바람직하지 않다. 또한, Tm 은 합금의 융점이다.
또, Fe 의 첨가량이 76 원자% 이상이면 합금의 포화 자화 (σs) 를 170 ×10-6Wbㆍm/㎏ 이상으로 할 수 있고, 77 원자% 이상이면 합금의 포화 자화 (σs) 를 180 ×10-6Wbㆍm/㎏ 이상으로 할 수 있다.
또한, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf 는, 합금 분말의 표면에 부동태화 산화 피막을 형성할 수 있어, 합금 분말의 내식성을 향상시킬 수 있다. 이들 원소 중 내식성 향상에 가장 효과가 있는 것은 Cr 이다. 수아토마이즈법에서, 합금 용탕이 직접 물에 닿았을 때, 추가로 합금 분말의 건조공정에서 생기는 녹의 발생을 방지할 수 있다 (육안 레벨). 또, 이들 원소는 단독 첨가하거나, 또는 2 종 이상의 조합으로 복합 첨가해도 되고, 예컨대 Mo, V 와 Mo, Cr 과 V, Cr 및 Cr, Mo, V 등의 조합으로 복합 첨가해도 된다. 이들 원소 중, Mo, V 는 내식성이 Cr 보다 약간 떨어지지만 비정질 형성능이 향상되기 때문에, 필요에 따라 이들 원소를 선택한다. 또, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta 중에서 선택되는 원소의 첨가량이 8 원자% 를 초과하면, 자기 특성 (포화 자화) 이 저하된다.
또, 상기 조성식 중 원소 M 으로서 채택되는 원소 중 유리형성능은 Zr, Hf 가 가장 높다. Ti, Zr, Hf 는 산화성이 강하기 때문에, 이들 원소가 8 원자% 를 초과하여 첨가되어 있으면, 대기중에서 합금 분말 원료를 용해시키면 원료 용해중에 용탕이 산화되고, 또한 자기 특성 (포화 자화) 이 저하된다.
또, 합금의 내식성 향상 효과는, Pt, Pd, Au 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 귀금속 원소의 첨가에 의해 얻을 수도 있고, 이들 귀금속 원소를 합금 분말의 표면에 분산시킴으로써 내식성이 향상된다. 또, 이들 귀금속 원소는 단독 첨가하거나 상기 Cr 등의 내식성 향상 효과가 있는 원소와의 조합으로 복합 첨가해도 된다. 상기 귀금속 원소는 Fe 와 서로 혼합되지 않기 때문에, 8 원자% 를 초과하여 첨가되어 있으면 유리 형성능이 저하되고, 또한 자기 특성 (포화 자화) 도 저하된다. Fe 기 비정질 연자성 합금에 내식성을 갖게 하기 위해서는, 상기 M 의 첨가량을 0.5 원자% 이상으로 할 필요가 있다.
따라서, 조성식 중 M 은, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Pt, Pd, Au 에 서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이며, 특히 Cr, Mo, W, V, Nb, Ta 중 1 종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 M 의 조성비 x 는, 0.5 원자% 이상 8 원자% 이하인 것이 바람직하고, 1 원자% 이상 4 원자% 이하인 것이 보다 바람직하고, 1 원자% 이상 3 원자% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
C, P, B 및 Si 는, 비정질 형성능을 높이는 원소로, Fe 와 상기 M 에 이들 원소를 첨가하여 다원계로 함으로써, Fe 와 상기 M 만의 2 원계인 경우보다도 안정되게 비정질상이 형성된다. 특히 P 는 Fe 와 저온 (약 1050℃) 에서 공정(共晶)조성을 갖기 때문에, 조직 전체가 비정질상이 되는 동시에 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 이 발현되기 쉬워진다. 또, P 와 Si 를 동시에 첨가하면, 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 이 더욱 커져 비정질 형성능이 향상되고, 비정질 단상의 조직을 얻을 때 의 제조조건을 비교적 간단한 방향으로 완화시킬 수 있다.
Si 를 무첨가로 한 경우의 P 의 조성비 y 는, 2 원자% 이상 15 원자% 이하인 것이 바람직하고, 4 원자% 이상 14 원자% 이하인 것이 보다 바람직하고, 6 원자% 이상 11 원자% 이하인 것이 가장 바람직하다. P 의 첨가량이 2 원자% 미만이면, 비정질 연자성 합금을 얻을 수 없고, 15 원자% 를 초과하면, 포화 자화가 저하된다. P 의 조성비 y 가 상기 범위이면, 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 이 발현되어 합금의 비정질 형성능이 향상된다.
또, Si 를 첨가하면 열적 안정성이 향상되기 때문에, 2 원자% 이상 첨가되어 있는 것이 바람직하다. 또, Si 의 첨가량이 8 원자% 를 초과하면, 융점이 상승하게 된다. 따라서, Si 의 조성비 t 는, 0 원자% 이상 8 원자% 이하인 것이 바 람직하고, 2 원자% 이상 8 원자% 이하인 것이 보다 바람직하고, 2 원자% 이상 7 원자% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또, B 의 첨가량이 2 원자% 미만이면 Fe 기 비정질 연자성 합금을 얻기 어렵고, 12 원자% 를 초과하면 융점이 상승하게 된다. 따라서, B 의 조성비 w 는, 1 원자% 이상 12 원자% 이하인 것이 바람직하고, 2 원자% 이상 10 원자% 이하인 것이 보다 바람직하고, 4 원자% 이상 9 원자% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또, C 를 첨가하면 열적 안정성이 향상되기 때문에, 1 원자% 이상 첨가되어 있는 것이 바람직하다. 또, C 의 첨가량이 8 원자% 를 초과하면, 융점이 상승하게 된다. 따라서, C 의 조성비 z 는, 0 원자% 를 초과하고 8 원자% 이하인 것이 바람직하고, 0 원자% 를 초과하고 6 원자% 이하인 것이 보다 바람직하고, 1 원자% 이상 4 원자% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 이들 반금속 원소 C, P, B 및 Si 의 합계 조성비 (y+z+w+t) 는, 17 원자% 이상 29.5 원자% 이하인 것이 바람직하고, 18 원자% 이상 26 원자% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 18 원자% 이상 25 원자% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 반금속 원소의 합계 조성비가 29.5 원자%를 초과하면, 특히 Fe 의 조성비가 상대적으로 저하되고, 포화 자화 (σs) 가 저하되어 바람직하지 않다. 반금속 원소의 합계 조성비가 17 원자% 미만이면, 비정질 형성능이 저하되어 비정질상 단상 조직을 얻기 어렵다.
또, Fe 의 조성비가 76 원자% 이상일 때, 반금속 원소 C, P, B 및 Si 의 합계 조성비 (y+z+w+t) 를 18 원자% 이상 24 원자% 이하로 함으로써, 합금 분말의 포 화 자화 (σs) 를 170 ×10-6Wbㆍm/㎏ 이상으로 할 수 있다.
또한, Fe 의 조성비가 77 원자% 이상일 때, 반금속 원소 C, P, B 및 Si 의 합계 조성비 (y+z+w+t) 를 18 원자% 이상 23 원자% 이하로 함으로써, 합금 분말의 포화 자화 (σs) 를 180 ×10-6Wbㆍm/㎏ 이상으로 할 수 있다.
또, 본 발명의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말에서는, 상기 조성에, Ge 가 4 원자% 이하 함유되어 있어도 된다.
상기 어느 경우의 조성에서도, 본 발명에서는, 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 은 25K 이상, 조성에 따라서는 35K 이상을 얻을 수 있다.
또, 상기 조성으로 표시되는 원소 외에 불가피적 불순물이 함유되어 있어도 된다.
본 발명에 관련되는 Fe 기 비정질 연자성 합금은, 용제한 후 단일 롤 또는 쌍 롤에 의한 급랭법에 의해, 나아가서는 액중 방사법이나 용액 추출법에 의해, 또는 가스아토마이즈법 또는 수아토마이즈법에 의해, 또는 사출성형법에 의해, 벌크형상, 리본형상, 선형상체, 분말 등의 다양한 형상으로 제조된다.
특히, 종래 공지된 비정질 연자성 합금 박대를 분쇄하여 얻어진 박편형상의 입자로 이루어지는 분말에 대해, 본 발명에서는 상기 가스아토마이즈법 또는 수아토마이즈법에 의해, 형상이 대략 구상인 입자로 이루어지는 합금 분말을 얻을 수 있다.
수아토마이즈법에 의해 얻어진 상기 조성의 Fe 기 비정질 연자성 합금은, 실 온에서 자성을 갖고, 또 열처리에 의해 보다 양호한 자성을 나타낸다. 이로써, 우수한 Softmagnetic 특성 (연자기 특성) 을 갖는 재료로서 각종 응용에 유용한 것이 된다. 또한, 제조방법에 대해 덧붙여서 말하면, 합금의 조성, 그리고 제조를 위한 수단과 제품의 크기, 형상 등에 따라, 바람직한 냉각속도가 결정되는데, 통상은 1 ∼ 104K/s 정도의 범위를 기준으로 할 수 있다. 그리고, 실제로는, 유리상 (glassy phase) 에 결정상으로서의 Fe3B, Fe2B, Fe3P 등의 상이 석출되는지의 여부를 확인함으로써 결정할 수 있다.
본 발명의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 수아토마이즈법에 의해 제조하는 일례에 대해 설명한다. 수아토마이즈법은, 대기 분위기중에서 상기 서술한 Fe 기 비정질 연자성 합금과 동일 조성 또는 대략 동일한 조성으로 이루어지는 합금 용탕을 고압수와 함께 챔버 내부에 안개형상으로 분무하고, 상기 합금 용탕을 분쇄, 급랭시켜 대략 구상의 Fe 기 비정질 연자성 합금을 제조한다는 것이다.
도 1 은 수아토마이즈법에 의한 합금 분말의 제조에 바람직하게 사용되는 고압수 분무장치의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 이 고압수 분무장치 (1) 는, 용탕 도가니 (2) 와, 수분무기 (3) 와, 챔버 (4) 를 주체로 하여 구성되어 있다. 이 고압수 분무장치 (1) 는 대기 분위기중에 배치되어 있다. 용탕 도가니 (2) 의 내부에는 합금 용탕 (5) 이 충전되어 있다. 또, 용탕 도가니 (2) 에는 가열수단인 코일 (2a) 이 구비되어 있어, 합금 용탕 (5) 을 가열하여 용융상태로 유지하도록 구성되어 있다. 그리고, 용탕 도가니 (2) 의 바닥부에는 용탕 노즐 (6) 이 형성되어 있어, 합금 용탕 (5) 은 용탕 노즐 (6) 로부터 챔버 (4) 의 내부를 향해 적하된다.
수분무기 (3) 는 용탕 도가니 (2) 의 하측에 배치되어 있다. 이 수분무기 (3) 에는 수도입유로 (7) 와, 이 수도입유로 (7) 의 선단부인 수분사노즐 (8) 이 형성되어 있다.
도시하지 않은 액체 가압 펌프 (가압수단) 에 의해 가압된 고압수 (10) 는 수도입유로 (7) 를 통하여 수분사노즐 (8) 까지 안내되고, 이 수분사노즐 (8) 로부터 챔버 (4) 내부로 고압수류 (g) 가 되어 분무된다. 챔버 (4) 의 내부에는, 고압수 분무장치 (1) 의 주위 분위기와 동일한 대기 분위기로 되어 있다. 챔버 (4) 내부의 압력은 100kPa 정도로 유지되고 있고, 또 온도는 실온 정도로 유지되고 있다.
대략 구상인 입자를 함유하는 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 제조하기 위해서는, 우선, 용탕 도가니 (2) 에 충전된 합금 용탕 (5) 을 용탕 노즐 (6) 로부터 챔버 (4) 내에 적하한다. 동시에, 수분무기 (3) 의 수분사노즐 (8) 로부터 고압수 (10) 를 분사한다. 분사된 고압수 (10) 는, 고압수류 (g) 가 되어 상기 적하된 용탕까지 도달하고, 분무점 (p) 에서 용탕에 충돌하여 용탕을 안개화시키는 동시에 급랭 응고시켜, 앞에 서술한 조성의 비정질상으로 이루어지는 대략 구상인 분말이 형성된다. 이들 대략 구상인 분말은 물과 함께 챔버 (4) 의 바닥부에 저장된다.
여기에서 합금 용탕의 냉각속도는 합금 용탕에 충분히 표면장력이 작용할 정 도로 한다. 합금 용탕의 냉각속도는, 합금의 조성, 목적으로 하는 합금 분말의 입경 등에 따라, 바람직한 냉각속도가 결정되는데, 1 ∼ 104K/s 정도의 범위를 기준으로 할 수 있다. 그리고, 실제로는, 대략 구상에 가까운 것이 얻어지는지의 여부와, 유리상 (glassy phase) 에 결정상으로서의 Fe3B, Fe2B, Fe3P 등의 상이 석출되는지의 여부를 확인함으로써 결정할 수 있다.
이어서, 이들 대략 구상 분말을 대기 분위기중에서 건조시킨 후, 이들 분말을 분급하여, 소정의 평균입경을 갖는 구상 또는 구상에 가까운 비정질 연자성 합금 분말을 얻는다.
수아토마이즈법에 의해 대략 구상의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 제조할 때는, 물의 분사 압력, 분사 유량, 합금 용탕 유량 등을 컨트롤하여 합금 용탕의 냉각속도를 제어하고, 또한 수분사노즐 슬릿폭, 수분사노즐 경사각도, 수분사각, 합금 용탕의 온도나 점도, 아토마이징 포인트 (분화점 (粉化点) 거리) 등을 컨트롤하여 제조조건을 제어함으로써, 수 ㎛ ∼ 백수십 ㎛ 의 입경인 것을 얻을 수 있다.
그리고, 이렇게 하여 얻어진 비정질 합금 분말을 애터라이터에 투입하여 10 분 ∼ 16 시간의 범위에서 분쇄 혼합함으로써, 편평형 입자를 주로 함유하는 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 얻을 수 있다.
애터라이터에 의한 분쇄 혼합은 10 분 ∼ 16 시간의 범위에서 실시하는 것이 바람직하고, 4 ∼ 8 시간의 범위에서 실시하는 것이 보다 바람직하다.
분쇄 혼합 시간이 10 분 미만이면, 편평화가 불충분하기 때문에 편평형 입자의 애스펙트비를 1 이상, 예컨대 10 이상으로 할 수 없는 경향이 있고, 분쇄 혼합 시간이 16 시간을 초과하면, 편평형 입자의 애스펙트비가 800 이상을 초과하게 된다.
얻어진 합금 분말은 필요에 따라 열처리해도 된다. 열처리함으로써 합금의 내부 응력이 완화되어, Fe 기 비정질 연자성 합금의 연자기 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 열처리온도 (Ta) 는, 합금의 퀴리온도 (Tc) 이상, 유리천이온도 (Tg) 이하의 범위가 바람직하다. 열처리온도 (Ta) 가 퀴리온도 (Tc) 미만이면, 열처리에 의한 연자기 특성 향상의 효과가 얻어지지 않아 바람직하지 않다. 또, 열처리온도 (Ta) 가 유리천이온도 (Tg) 를 초과하면, 합금 조직중에 결정질상이 석출되기 쉬워져, 연자기 특성이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.
또, 열처리시간은, 합금의 내부 응력을 충분히 완화시키는 동시에 결정질상의 석출의 우려가 없는 범위가 바람직하고, 예컨대 30 ∼ 300 분의 범위가 바람직하다.
다음에, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말에 불소계 열가소성 엘라스토머 등의 수지를 첨가하여 혼합하고, 필요에 따라 윤활제를 첨가하고, 이 혼합물을 실온 이상의 온도나, 또는 323K 이상 573K 이하의 온도에서 고화 성형하여 시트형상으로 하고, 다시 573K 이상 773K 이하의 열처리온도에서 열처리함으로써, 본 발명에 관련되는 전파흡수체를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 관련되는 전파흡수체에 있어서는 시트형상으로 형성하는 것 이 이용형태로서 바람직하지만, 형상을 시트형상으로 한정하는 것은 아니며, 그물코형상, 주머니형상 등 다른 종류의 형상으로 가공해도 된다.
상기 방법에 따르면, 열처리에 의해 시트형상으로 성형하는 때에 전파흡수체에 인가된 변형이 완화되어, 자왜의 영향이 작아지고, 이로써 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 높아져 전자파 억제효과가 우수한 전파흡수체를 얻을 수 있다.
또한, 불소계 열가소성 엘라스토머를 결착재로서 사용하여 고화 성형할 때의 온도는, 실온 이상의 온도나, 또는 323K 이상 573K 이하의 범위가 바람직하다. 고화 성형시의 온도가 실온 미만이면, 온도가 불충분하기 때문에 상기 혼합물을 고화 성형할 수 없어 바람직하지 않고, 온도가 623K 를 초과하면, 고화 성형시에 불소계 열가소성 엘라스토머가 스며 나올 우려가 있어 바람직하지 않다. 또, 공정수를 단축시키기 위해서는 실온 부근의 온도에서 고화 성형하는 것이 바람직하지만, 보다 확실하게 고화 성형시키기 위해서는 323K 이상의 온도에서 고화 성형시키면 된다.
또, 불소계 열가소성 엘라스토머를 결착재로서 사용하는 경우의 열처리온도는 573K 이상 773K 이하의 범위가 바람직하고, 623K 이상 723K 이하의 범위가 보다 바람직하다. 특히, 금속유리 합금의 퀴리온도 (Tc) 이상, 결정화 개시온도 (Tx) 이하인 것이 보다 바람직하다.
열처리온도가 573K 미만이면 온도가 불충분하기 때문에 전파흡수체의 내부 응력을 완화시킬 수 없고, 허수투자율 (μ”) 을 향상시킬 수 없어 바람직하지 않다. 또, 열처리온도가 773K 를 초과하면, Fe 기 비정질 연자성 합금이 결정화될 우려가 있어 바람직하지 않다.
또한, 다른 방법으로서, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말에 불소계 열가소성 엘라스토머를 첨가하여 혼합하고, 필요에 따라 윤활제를 첨가하고, 이 혼합물을 573K 이상 623K 이하의 온도에서 고화 성형하는 동시에 열처리하는 것에 의해서도, 본 발명의 전파흡수체를 얻을 수 있다.
이 방법에 의하면, 시트형상으로의 성형과 동시에 열처리할 수 있으므로, 제조공정을 생략할 수 있는 동시에, 자왜를 작게 하여 투자율의 허수부 (μ”) 를 높일 수 있어, 전자파 억제효과가 우수한 전파흡수체를 얻을 수 있다.
또한, 불소계 열가소성 엘라스토머에 추가로 윤활제를 첨가하는 경우, 고화 성형 및 열처리온도는 573K 이상 623K 이하의 범위가 바람직하다. 온도가 573K 미만이면, 온도가 불충분하기 때문에 상기 혼합물을 고화 성형할 수 없는 동시에 전파흡수체의 내부 응력을 완화시킬 수 없고, 허수투자율 (μ”) 을 향상시킬 수 없어 바람직하지 않다. 또, 온도가 623K 를 초과하면, 불소계 열가소성 엘라스토머가 스며 나올 우려가 있는 동시에 금속유리 합금이 결정화될 우려가 있어 바람직하지 않다.
여기에서 사용되는 고화 성형수단의 일례로서 방전플라즈마 소결장치를 사용할 수 있다. 방전플라즈마 소결장치란, 상펀치와 하펀치 사이에 피성형물을 끼운 상태로 펄스전류를 흐르게 하면서 피성형물을 고화 성형할 수 있고, 또한 펄스전류를 계속 흐르게 함으로써 열처리를 동시에 실시할 수 있는 장치이며, 이 종류의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 고화 성형하는 경우에 본 발명자들이 적용해 온 장치로서, 그 구조의 일례는 일본 특허출원 2000-79062호 등의 명세서에 기재된 것이다.
이 방전플라즈마 소결장치는, 진공 배기가 가능하거나 또는 불활성 가스 분위기로 조정이 가능한 챔버의 내부에 배치되어 있고, 진공 분위기 또는 분위기가스 분위기에서 펄스전류를 인가하면서 상하의 펀치로 피성형물을 재빨리 목적하는 온도로 승온시켜 비정질 상태를 유지한 채 가압 성형할 수 있는 장치이다.
이상의 가압 성형처리에 의해, 편평형 입자를 함유하는 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말과, 수지가 고화 성형되어 이루어지는 전파흡수체를 얻을 수 있다. 또, 이들에 추가로 윤활제를 첨가하여 이루어지는 전파흡수체를 얻을 수 있다.
또 다른 방법으로서, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말과 수지와 용제를 혼합하여 페이스트로 하고, 이 페이스트를 기재 상에 도포한 후 건조시켜 박막을 형성하고, 다시 이 박막에 대해 페이스트 도포, 건조를 반복함으로써 다층체를 형성하고, 이 다층체를 열프레스하여 시트화하고, 다시 열처리하는 것에 의해서도, 본 발명의 전파흡수체를 얻을 수 있다.
또한, 수지로서 불소계 열가소성 엘라스토머를 사용하는 경우는 용제로서 테트라히드로푸란을 사용하는 것이 바람직하고, 불소계 열가소성 엘라스토머를 가교하기 위해 페이스트에 가교제를 첨가하는 것이 바람직하다. 또, 열프레스를 실시한 후에, 가교시키기 위한 열프레스를 추가로 실시해도 된다.
시트화를 위한 열프레스는 388K 이상 488K 이하의 온도에서 30㎫ 이상 50㎫ 이하 정도의 압력으로 실시하는 것이 바람직하고, 가교화를 위한 열프레스는 403K 이상 503K 이하의 온도에서 30㎫ 이상 50㎫ 이하 정도의 압력으로 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 시트화와 가교화의 열프레스를 동시에 실시해도 된다.
이 방법에 의하면, 박막의 적층회수를 조정함으로써 전파흡수체의 두께를 제어할 수 있어, 보다 박형의 전파흡수체를 얻을 수 있다. 또, 휴대 전자기기의 케이싱체에 직접 페이스트를 도포하여 전파흡수체를 형성할 수도 있으므로, 복잡한 형상의 휴대형 전자기기에 대해서도 전파흡수체를 간극없이 형성할 수 있어, 불필요한 전파의 누설을 방지할 수 있다.
상기와 같이 하여 얻어진 전파흡수체에서 수지로서 불소계 열가소성 엘라스토머를 사용한 것은, 1㎓ 에서의 허수투자율 (μ”) 이 5 이상으로, 전자파 억제효과가 우수한 것으로 된다.
실시예
[실험예 1: Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 특성]
Fe 와 Al 과, Fe-C 합금, Fe-P 합금, B 및 Si 를 원료로 하여, Fe77Al1P9.23C2.2B7.7Si2.87 의 조성비가 되도록 각각 소정량 칭량하고, 감압 Ar 분위기하에서 이들 원료를 고주파 유도가열장치로 용해시켜, 잉곳을 제작하였다.
이 잉곳을 가스아토마이즈용 고압 가스분무장치의 용탕 도가니 내에 넣고 1300℃ 로 가열하여 용해시키고, 용탕 도가니의 용탕 노즐로부터 합금 용탕을 적하하는 동시에, 가스분무기로부터 아르곤 가스류를 100㎏/㎠ 의 압력으로 분사하여 합금 용탕을 안개형상으로 하고, 챔버 내에서 안개형상의 합금 용탕을 급랭시키는 가스아토마이즈법에 의해, 입경이 62㎛ 이하인 구상 입자로 이루어지는 Fe 기 비정질 합금 분말 (아토마이즈 분(粉)) 을 얻었다. 여기에서 얻어지는 Fe 기 비정질 합금 분말은 입경이 62㎛ 이하의 것이므로, 실질적인 평균입경은 30㎛ 정도로, 30㎛ 보다도 더욱 세경 (細徑) 인 구상 입자를 함유하는 것이다. 또, 입경을 62㎛ 이하로 한 것은, 62㎛ 이하로 함으로써 비정질 합금 분말이 보다 쉽게 얻어지기 때문이다.
이어서, 상기 구상 입자를 함유하는 Fe 기 비정질 합금 분말을 애터라이터에 투입하고, 처리시간이 1, 2, 4, 8 시간인 조건에서 분쇄 혼합하여 구상 입자를 편평형 입자로 함으로써, 본 발명에 관련되는 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 얻었다.
애터라이터에 의한 처리시간이 4 시간인 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말에 대해, X 선 회절법에 의해 결정구조를 해석하는 동시에, DSC 측정 (Differential scanning caloriemetry: 시차 주사 열량측정) 에 의해 유리천이온도 (Tg) 및 결정화 개시온도 (Tx) 를 측정하였다. 앞의 X 선 회절의 결과를 도 2 에 나타내고, DSC 측정의 결과를 도 3 에 나타낸다.
또한, 합금 분말에 함유되는 입자의 외관을 주사형 전자현미경 (SEM) 에 의해 관찰하였다. 도 4 ∼ 도 8 에 SEM 사진을 나타낸다. 도 4 는 애터라이터 처리전, 도 5 는 처리시간이 1 시간, 도 6 은 처리시간이 2 시간, 도 7 은 처리시간이 4 시간, 도 8 은 처리시간이 8 시간인 것이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 얻어진 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 X 선 회절 패턴은 브로드한 패턴으로, 조직 전체가 비정질상을 주체로 하고 있음을 알 수 있다.
또, 도 3 에 나타내는 바와 같이 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 DSC 곡선에서는, 유리천이온도 (Tg) 가 774K (501℃) 이며, 결정화 개시온도 (Tx) 가 811K (538℃) 로, 이 결과로부터 ΔTx 를 구하면 37K 임을 알 수 있다.
이상의 결과에서, 얻어진 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말은, 25K 이상의 ΔTx 를 갖는 동시에 비정질상을 주체로 하는 금속유리 합금임을 알 수 있다.
이어서, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 애터라이터 처리전의 비정질 합금 분말 (아토마이즈분) 에 함유되는 입자는 애스펙트비가 거의 1 인 구상 입자이다. 이 구상 입자를 애터라이터로 분쇄 혼합하면 도 5 ∼ 도 8 에 나타내는 바와 같이, 처리시간의 경과에 따라 편평화가 진행되어 애스펙트비가 향상됨이 밝혀졌다. 즉, 도 8 에 나타내는 처리시간 8 시간후의 편평형 입자는, 두께가 1 ∼ 2㎛, 입자의 최장경이 20 ∼ 50㎛, 애스펙트비가 10 ∼ 50 의 범위인 것이었다.
[실험예 2: 전파흡수체의 특성 (그 1)]
(실시예 1 ∼ 3 의 시트형상 시료)
실험예 1 의 경우와 동일하게 하여, 가스아토마이즈법에 의해, Fe77Al1P9.23C2.2B7.7Si2.87 인 조성의 구상 입자로 이루어지는 비정질 합금 분말 (아토마이즈분) 을 얻었다.
이어서, 상기 구상 입자를 함유하는 비정질 합금 분말을 애터라이터에 투입하고, 처리시간이 4 시간인 조건에서 분쇄 혼합하여 구상 입자를 침상 입자 또는 편평형 입자로 하여 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 얻었다. 얻어진 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을, 입경 105㎛ 이하이며 애스펙트비가 50 인 침상 입자로 이루어지는 것과, 입경 63㎛ 이하이며 애스펙트비가 30 인 것과, 입경 63 ∼ 105㎛ 이며 애스펙트비가 200 ∼ 50 인 것으로 체를 사용하여 분별하였다.
이어서, 체로 분별된 후의 각 합금 분말을 68.9 중량부, 불소계 열가소성 엘라스토머 (다이킹공업사 제조 다이엘 G-912 (등록상표)) 를 25.0 중량부, 테트라히드로푸란 4.7 중량부, 가교제 (DCP 1.0 중량부, 트리알릴이소시아누레이트 1.0 중량부) 를 혼합하여 페이스트로 하였다.
이어서, 어플리케이터를 사용하여, 각 페이스트를 PET 필름 상에 도포하여 건조시킴으로써 박막을 형성하였다. 또한, 얻어진 박막에 대해 페이스트 도포, 건조를 반복 실시함으로써 다층체를 얻었다.
얻어진 다층체에 대해 433K, 압력 39㎫ 의 조건에서 열프레스를 실시하여 시트화하고, 다시 453K, 압력 39㎫ 의 조건에서 열프레스를 실시하여 가교화하였다. 이렇게 하여, 실시예 1 ∼ 3 의 열처리전의 시트형상 시료를 제조하였다.
또한, 열처리전의 시트형상 시료에 대하여, 적외선 이미지로에 투입하여 질소가스 플로 분위기중에서 40K/분의 비율로 승온시키고, 673K 에서 30 분간 가열하는 열처리를 실시하여, 실시예 1 ∼ 3 의 열처리후의 시트형상 시료를 제조하였다.
(실시예 4 의 시트형상 시료)
Fe 및 Cr 과, Fe-C 합금, Fe-P 합금, B 및 Si 를 원료로 하여, Fe74.43Cr1.96P9.04C2.16B7.54Si4.87 의 조성비가 되도록 각각 소정량 칭량하고, 감압 Ar 분위기하에서 이들 원료를 고주파 유도가열장치로 용해시켜, 잉곳을 제작하였다.
이 잉곳을 도 1 에 나타내는 수아토마이즈용 고압 가스분무장치의 용탕 도가니 내에 넣고 1300℃ 로 가열하여 용해시키고, 용탕 도가니의 용탕 노즐로부터 합금 용탕을 적하하는 동시에, 도 1 에 나타내는 수분무기로부터 고압수를 분사하여 합금 용탕을 안개형상으로 하고, 챔버 내에서 안개형상의 합금 용탕을 급랭시키는 수아토마이즈법에 의해, 입경이 62㎛ 이하인 구상 입자로 이루어지는 Fe 기 비정질 합금 분말 (아토마이즈분) 을 얻었다. 여기에서 얻어지는 Fe 기 비정질 합금 분말은 입경이 62㎛ 이하인 것이므로, 실질적인 평균입경은 12㎛ 정도로, 12㎛ 보다도 더욱 세경인 구상 입자를 함유하는 것이다. 또, 입경을 62㎛ 이하로 한 것은, 62㎛ 이하로 함으로써 비정질 합금 분말이 보다 쉽게 얻어지기 때문이다.
이어서, 상기 구상 입자를 함유하는 Fe 기 비정질 합금 분말에 스테아린산알루미늄을 첨가한 것을 애터라이터에 투입하고, 처리시간이 12 시간인 조건에서 분쇄 혼합하여 구상 입자를 편평형 입자로 함으로써, 본 발명에 관련되는 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 얻었다.
이어서, 얻어진 합금 분말에, 실리콘 수지 (GE 도시바 실리콘사 제조 XE14-B8951) 를 혼합하여 페이스트로 하였다.
이어서, 어플리케이터를 사용하여, 얻어진 페이스트를 PET 필름 상에 도포하 여 건조시킴으로써 박막을 형성하였다. 또한, 얻어진 박막에 대해 페이스트 도포, 건조를 반복 실시함으로써 시트를 얻었다.
얻어진 시트에 대해 423K, 압력 39㎫ 의 조건에서 열프레스를 실시하여 시트화하였다. 이렇게 하여, 실시예 4 의 시트형상 시료를 제조하였다.
(실시예 5 의 시트형상 시료)
실리콘 수지를 도레 다우코닝ㆍ실리콘사 제조의 SE9140 으로 한 것 이외는, 실시예 4 와 동일하게 하여 실시예 5 의 시트형상 시료를 제조하였다.
(비교예 1 및 2 의 시트형상 시료)
실험예 1 의 경우와 동일하게 하여, 가스아토마이즈법에 의해, Fe77Al1P9.23C2.2B7.7Si2.87 인 조성의 구상 입자로 이루어지는 비정질 합금 분말 (아토마이즈분) 을 얻었다.
이어서, 상기 구상 입자를 함유하는 비정질 합금 분말을 애터라이터에 투입하고, 처리시간이 4 시간인 조건에서 분쇄 혼합하여 구상 입자를 침상 입자 또는 편평형 입자로 하여 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 얻었다. 얻어진 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을, 입경 63㎛ 이하이며 애스펙트비가 30 인 것과, 입경 63 ∼ 105㎛ 이며 애스펙트비가 200 ∼ 50 인 것으로 체를 사용하여 분별하였다.
이어서, 체로 분별된 후의 각 합금 분말에 40 체적% 의 비율이 되도록 염소화 폴리에틸렌을 혼합하고, 다시 100℃ 에서 열프레스 성형하고, 냉프레스에 의해 고정시켜 비교예 1 및 2 의 시트형상 시료를 얻었다. 또한, 상기 염소화 폴리 에틸렌 중에는 20% 의 비율로 가소제인 염소화 파라핀이 함유되어 있는 것으로 하였다.
실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 에 대해, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 입경 및 애스펙트비, 시트형상 시료의 밀도, 1㎓ 에서의 허수투자율 (μ”) 을 각각 구하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 실시예 1 의 전파흡수체에 대해, 측정 주파수와 허수투자율 (μ”) 과의 관계를 도 9 에 나타낸다.
또한, 허수투자율 (μ”) 의 측정은, 각 시트형상 시료로부터 시험편을 잘라내어, 임피던스법 (머티어리얼 애널라이저 사용) 으로 1㎒ ∼ 1.8㎓ 의 대역에서 측정하였다.
또한, 실시예 4 및 5 에 대해, 시트밀도, 시트두께, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 함유율, 스테아린산알루미늄의 함유율, 및 1㎓ 에서의 실효투자율 (μ’) 및 허수투자율 (μ”) 을 구하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또, 실시예 4 및 5 의 전파흡수체에 대해, 측정 주파수와 실효투자율 (μ’) 및 허수투자율 (μ”) 과의 관계를 도 10 및 도 11 에 나타낸다.
Figure 112003026259124-pat00001
Figure 112003026259124-pat00002
표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 3 의 시트형상 시료에 대해서는, 열처리의 전후에서 허수투자율 (μ”) 이 증가하고 있다. 실시예 1 에서는 열처리에 의해 허수투자율 (μ”) 이 27% 증가하고, 실시예 2 및 실시예 3 에서는 각각 30% 증가하고 있다. 이와 같이, 시트화한 후에 열처리를 행함으로써, 허수투자율 (μ”) 을 2 ∼ 3 할 정도 높일 수 있어, 우수한 전파흡수체를 얻을 수 있 다.
한편, 비교예 1 및 2 에서는, 허수투자율 (μ”) 이 열처리전의 실시예 2 및 3 의 허수투자율 (μ”) 과 거의 동일한 값을 나타냈다. 그러나, 결착재로서 사용한 염소화폴리에틸렌은 120℃ 정도에서 소결되기 때문에, 비교예 1 및 2 의 시트형상 시료의 열처리는 불가능하여, 허수투자율 (μ”) 을 더 향상시킬 수 없었다.
또한, 표 2, 도 10 및 도 11 에 나타내는 바와 같이, 실시예 4 및 5 에 대해서는, 허수투자율 (μ”) 이 14.6 으로, 표 1 의 실시예 2 또는 3 의 열처리가 있는 것과 거의 동일한 정도의 허수투자율 (μ”) 이 얻어짐을 알 수 있다. 이것은, 사용된 실리콘 수지가 탄성을 갖기 때문에, 경화 응력이 작다는 특성이 있고, 이 특성에 의해 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말에 잔류하는 내부 응력이 작아지기 때문으로 생각된다. 즉, 합금 분말에 잔류하는 내부 응력이 작아져 자왜의 영향이 제거되고, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 연자기 특성을 향상시켜, 허수투자율 (μ”) 이 높아진 것으로 생각된다.
[실험예 3: 전파흡수체의 특성 (그 2)]
실험예 4 의 경우와 동일하게 하여, 수아토마이즈법에 의해, Fe-Cr-P-C-B(-Si) 계 비정질 합금 분말 (아토마이즈분) 을 얻었다.
이어서, 상기 구상 입자를 함유하는 비정질 합금 분말에 스테아린산알루미늄을 첨가한 것을 애터라이터에 투입하고, 처리시간이 12 시간인 조건에서 분쇄 혼합하여 구상 입자를 침상 입자 또는 편평형 입자로 하여 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 얻었다.
이어서, 각 합금 분말에, 실리콘 수지 (도레 다우코닝ㆍ실리콘사 제조 SE9140) 를 혼합하여 페이스트로 하였다.
이어서, 어플리케이터를 사용하여, 각 페이스트를 PET 필름 상에 도포하여 건조시킴으로써 박막을 형성하였다. 또한, 얻어진 박막에 대해 페이스트 도포, 건조를 반복 실시함으로써 시트를 얻었다.
얻어진 시트에 대해 423K, 압력 39㎫ 의 조건에서 열프레스를 실시하여 시트화하였다. 이렇게 하여, 시트형상 시료를 제조하였다.
또한, 시트형상 시료에 대해, 적외선 이미지로에 투입하여 질소가스 플로 분위기중에서 40K/분의 비율로 승온시키고, 673K 에서 30 분간 가열하는 열처리를 실시하여, 실시예 6 ∼ 13 의 열처리후의 전파흡수체를 제조하였다.
실시예 6 ∼ 13 에 대해, 애터라이터 처리후의 분말 입자의 형상치수, 시트중의 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 함유율 (체적%), 시트밀도, 시트두께 및 1㎓ 에서의 실효투자율 (μ’) 및 허수투자율 (μ”) 을 구하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
표 3 에 나타내는 바와 같이, 실시예 6 ∼ 13 에 대해서는, 실효투자율 (μ’) 이 14.2 ∼ 17.1 의 범위가 되고, 또 허수투자율 (μ”) 이 14.2 ∼ 14.9 의 범위가 되어, 모두 우수한 연자기 특성을 나타내고 있어, 우수한 전자파 억제효과를 갖고 있음을 알 수 있다. 이것은, 수지로서 탄성을 갖는 실리콘 수지를 사용하는 동시에, 충분한 열처리를 실시하였기 때문으로 생각된다.
Figure 112003026259124-pat00003
이상, 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 전파흡수체에 의하면, 온도간격 (ΔTx) 이 25K 이상인 Fe 기 비정질 연자성 합금을 구비하여 이루어지고, 관련 되는 합금은 투자율이 높은 재료이므로, 전파흡수 능력이 발휘된다.
또한, Fe 기 비정질 연자성 합금 분말이 수지에 의해 절연되어 전파흡수체 자체의 임피던스가 높아지고, 이로써 와전류의 발생이 억제되어 수백 ㎒ ∼ 수 ㎓ 의 주파수 대역에서의 복소투자율의 허수부 (μ”) 를 폭넓은 범위에서 높게 할 수 있어, 고주파 대역에서의 전자파 억제효과를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 수지가 불소계 열가소성 엘라스토머, 불소화 폴리올레핀 수지, 퍼플루오로알콕시 수지 또는 불화 에틸렌프로필렌 공중합체 중 어느 하나로 이루어지는 경우, 전파흡수체로서 연질인 것을 얻을 수 있다.
또한, 수지가 실리콘 수지인 경우에도 우수한 허수투자율을 얻을 수 있다.

Claims (21)

  1. 식 ΔTx=Tx-Tg (단 Tx 는 결정화 개시온도이며, Tg 는 유리 천이온도임) 로 표시되는 과냉각 액체의 온도간격 (ΔTx) 이 발현하는 Fe 기 비정질 연자성 합금과 수지가 혼합되어 고화 성형되어 이루어지고, 상기 수지가, 불소계 열가소성 엘라스토머, 불소화 폴리올레핀 수지, 퍼플루오로알콕시 수지, 불화 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 중 어느 하나이고, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금이 하기의 조성식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
    Fe100-x-y-z-w-tMxPyCzBwSit
    단, M 은 Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Pt, Pd, Au 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이며, 조성비를 나타내는 x, y, z, w, t 는 0.5 원자%≤x≤8 원자%, 2 원자%≤y≤15 원자%, 0 원자%＜z≤8 원자%, 1 원자%≤w≤12 원자%, 0 원자%≤t≤8 원자%, 70 원자%≤(100-x-y-z-w-t)≤79 원자% 임.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수지가, 퍼옥사이드 가황형의 불소계 열가소성 엘라스토머인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금의 함유량이 40 ∼ 55 체적% 인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금이 분말상태로 함유되고, 상기 분말의 평균입경이 1 ∼ 80㎛, 두께가 0.1 ∼ 5㎛ 로 되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 분말의 애스펙트비가 1 이상, 800 이하인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 분말의 애스펙트비가 5 이상, 300 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  10. 제 1 항에 있어서, 1㎓ 에서의 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 5 이상인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  11. 제 1 항에 있어서, 1㎓ 에서의 복소투자율의 허수부 (μ”) 가 10 이상인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  12. 제 1 항에 있어서, 밀도가 3.0g/㎤ 이상이며, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말의 함유율이 30 체적% 이상, 80 체적% 이하인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말 입자가 물유리에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말과 상기 결착재가 혼합되어 고화 성형된 후, 상기 비정질 연자성 합금의 퀴리점온도 (Tc) 이상, 결정화 개시온도 (Tx) 이하의 범위에서 열처리되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  16. 삭제
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 조성비를 나타내는 y, z, w, t 가 17 원자%≤(y+z+w+t)≤29.5 원자% 인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 조성비를 나타내는 x, y, z, w, t 가, 1 원자%≤x≤4 원자%, 4 원자%≤y≤14 원자%, 0 원자%＜z≤6 원자%, 2 원자%≤w≤10 원자%, 2 원자%≤t≤8 원자%, 72 원자%≤(100-x-y-z-w-t)≤79 원자% 인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 조성비를 나타내는 x, y, z, w, t 가, 1 원자%≤x≤3 원자%, 6 원자%≤y≤11 원자%, 1 원자%＜z≤4 원자%, 4 원자%≤w≤9 원자%, 2 원자%≤t≤7 원자%, 73 원자%≤(100-x-y-z-w-t)≤79 원자% 인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  20. Fe 기 비정질 연자성 합금 분말과 불소계 열가소성 엘라스토머로 이루어지는 결착재를 혼합하여 고화 성형한 후, 573K 이상 773K 이하의 열처리온도에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 전파흡수체의 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서, P, C, Si, B 중 1 종 이상의 원소와, Fe 를 함유하는 합금 용탕을 급랭시켜 구상의 입자를 함유하는 Fe 기 비정질 합금 분말로 하고, 이 Fe 기 비정질 합금 분말을 애터라이터에 투입하여 10 분 ∼ 16 시간의 범위에서 분쇄 혼합함으로써, 편평형 입자를 주로 함유하는 상기 Fe 기 비정질 연자성 합금 분말을 얻는 것을 특징으로 하는 전파흡수체의 제조방법.
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