KR100564784B1 - 전자 및 자기 실드용 연질자성 합금분말 및 이를 포함하는 실드부재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용이하게 편평화되며 고주파에서 우수한 성능을 나타내는 전자파 및 자시실드용 연질자성합금분말과, 이 분말을 고무나 플라스틱의 매트릭스에 분산시켜서 만든 실드성능이 우수한 실드부재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 연질자성합금분말은 중량비로 Cr: 0.5-20%, Si: 0.01-0.5%, Al: 0.01-20% 및 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지며, 볼밀에서 편평화되어 매트릭스재료에 30중량% 이상, 바람직하게는 가능하면 많이, 첨가되며, 시트나 기타 성형품으로 제조된다.
높은 난연성을 가지는 실드부재는 중량비로서, Cr: 5-14%, Si: 0.01-0.5%, Al: 0.5-20% 및 바람직하게는 희토류금속 : 0.5%와, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 연질자성합금분말을 편평화하고, 염소함유 난연성 고무 또는 플라스틱제 매트릭스재료에 다량 첨가하여 시트 기타 성형품으로 제조된다.

Description

전자 및 자기 실드용 연질자성 합금분말 및 이를 포함하는 실드부재
본 발명은 전자 및 자기실드용 연질자성 합금분말과, 이 합금분말을 포함하는 실드부재에 관한 것이다.
퍼스널컴퓨터, 워드프로세서, 팩시밀리, 휴대폰 등과 같은 전자기기관련기술의 급속한 발전에 따라서 전자파로 인한 문제가 관심을 끌고 있다. IC나 LSI와 같은 부품에서 발생하는 전자파는 전자기기의 오작동을 초래하고 무선통신에 장애가 되고 있다. 또한, 전력선의 케이블이나 전기모터 또는 초전도체 등에서 발생되는 자기장은 계측기기나 센서 및 전기전자회로에 영향을 미친다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다양한 자기실드 및 전자실드부재가 사용되며 이들 실드부재용 재료가 제안되고 있다.
전자파 및 자기장의 실드(이하에서 '전자파' 및 '실드'라고 약칭한다)를 위해 퍼말로이와 같은 높은 투자율과 포화자속밀도의 합금을 사용하는 것이 효과적이다.
그러나, 전자회로나 컴퓨터가 설치되는 공간을 전자파의 영향으로부터 피복하여 차단하거나 분리하기 위해 퍼말로이와 같은 압연판을 사용하는 경우에는 실드부재 자체가 상당히 무겁다. 또한, 종종 금속판을 절단하거나 절곡 또는 용접해야 한다. 이것은 실드작업을 번거롭게 하고 코스트의 상승을 초래한다.
대체로, 높은 투자율이나 포화자속밀도를 갖는 합금은 고가이다. 전술한 처리과정은 처리부분의 금속조직을 왜곡시켜서 실드특성의 저하를 초래한다. 따라서, 자성합금판은 자기실드용 재료로 잘 사용되지 않는다.
그래서, 처리가 용이하고 피복을 위해 사용되는 자기실드용 재료로서, 높은 투자율과 포화자속밀도를 가진 편평한(박형) 자성합금입자를 적당한 운반체 속에 분산시켜서 만든 도료나, 이러한 도료를 적당한 가요성(연질) 지지체 상에 도포하여 만든 도포재료나, 박형 입자를 유기질재료의 매트릭스 속에 분산시킨 시트를 사용하였다.
지금까지 알려진 연질자성합금을 사용하는 이러한 실드부재는 다음과 같은 것들이다. 먼저, 연질자성 아모퍼스합금을 분쇄하여 만든 박형 입자를 고분자재료와 혼합하여 만든 자성실드도료(일본특개소 59-201493)가 있고, 고분자재료에 고투자율을 갖는 박형 입자를 섞어서 만든 자기실드용 도료(일본특개소 58-59268)가 있다. 이들 도료는 연질 자성재료 분말이 가능하면 큰 종횡비를 갖거나 편평한 형상, 즉 박형을 가져야 한다. 실드효과는 입자들이 편평면이 전자파의 방향과 직각이 되도록 놓일 때에 효과가 크다. 이것은 실드효과와 함께 절연특성을 보장하게 된다.
공지된 또 다른 실드용 도료는 편평하지만 불균일한 Fe-Ni합금, Fe-Ni-Co합금, Fe-Si-Al합금 및 Fe-Ni-Mo합금, 또는 퍼말로이, 몰리브덴퍼말로이 및 센더스트의 입자가 고분자물질의 매트릭스에 분산된 것이다(일본특공소 62-58631). 이들 공보들은 퍼말로이를 사용하는 자성실드필름을 포함한다. 또 다른 제안으로서 실드보호를 위해 Cr: 0.5-20중량%, Si: 0.5-9중량% 및 Al: 0.5-15중량%을 포함하는 자화철 코팅필름을 사용한다.
또 다른 연질 자기실드용 자성분말은 편평하고 연질인 입자로서 Fe, Si 및 Cr의 아래와 같은 삼원금속으로 이루어지는 꼭지점 A,B,C,D 및 E로 정의되는 오각형구조에 속하는 합금조성을 가진다.
A : Fe78Si22Cr0
B : Fe70Si30Cr0
C : Fe60Si30Cr10
D : Fe63Si18Cr19
E : Fe76Si18Cr6
또한, 이러한 자성분말의 제조방법과 이러한 자성분말과 바인더를 포함하는 자기실드부재가 개시된다(일본특개평 3-295206).
또한, 전자파간섭의 억제재로서 전도성 지지체의 일면 또는 양면에 Fe-Al-Si 합금과 같은 연질자성재료의 편평한 미세분말과 유기질 바인더로 이루어지는 절연성 연질자성층을 코팅한 것이 개시된다(일본특개평7-212079).
이러한 공지의 기술에 사용되는 연질자성 아모퍼스합금, 퍼말로이 및 몰리브덴퍼말로이 분말의 편평화(박화)는 처리에 장시간을 요하며 생산성이 낮다. 또한, 처리과정에서 발생하는 왜곡이 커서 높은 자기실드효과를 달성하기 어렵다. 플레이크타입 센더스트합금은 0.3x10-6 이하이나 0은 아닌 포화자속상수를 가지므로, 자기실드재료로 사용되면 편평화공정중이나 사용 중에 자성이 약화되어 기대한 정도의 자기실드효과를 얻을 수 없다.
전술한 Fe-Si-Cr 합금과 같은 자기실드용 연질자성분말은 높은 변형저항성을 가져서 분말의 편평화를 위해 장시간의 처리를 요한다. 불충분한 내식성으로 인해 편평화공정중에 분말의 산소함유량은 도 6에 도시된 바와같이 증가되고, 산소함유량의 증가는 도 7에 도시된 바와같이 D.C.에서의 보자력의 증가와 투자율의 감소를 초래한다. 이로인해 전자파 및 자장에 대한 실드효과가 저하된다.
전술한 바와같은 Fe-Al-Si 합금의 편평한 미세분말과 유기질 바인더의 혼합으로 이루어지는 절연성 연질자성층을 코팅하여 제조되는 실드재료는 합금의 편평화의 어려움으로 인해 전자파실드효과를 높이기가 곤란하다.
본 발명자는 고무나 합성수지의 매트릭스 속에 연질 자성재료를 분산시켜서 만든 가요성의 전자파 실드재료를 제안한 바 있다. 근래에는 전자파 실드재료가 퍼스널컴퓨터의 클럭속도의 상승에 따라 필수적으로 요구되는 1GHz 이상의 고주파에서 실드효과를 가질 것이 요구된다. 그러므로, 연질 자성재료의 합금조성이나 분말의 형태와 크기의 선택이 중요해지고 있다.
한편, 용도에 따라서는 난연성이 전자파 실드재료에 요구되기도 한다. 퍼스널 컴퓨터와 같은 일반적인 전자기기에서는 실드재료가 난연성시험의 V1기준을 만족하면 충분하지만, 가정용 전기기기에서는 V0기준, 즉, 버너에 의해 야기된 화염이 버너를 제거하면 소화되는 정도의 난연성이 요구된다.
종래의 전자파 실드용 시트는 삼산화안티몬과 같은 난연화제를 혼합해서 만든 염소화폴리에틸렌을 메트릭스로 사용하더라도 V0 기준을 만족시킬 수 없다.
본 발명은 용이하게 편평화되는 전자 및 자기실드용 연질 자성합금분말을 제공하고자 하는 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 연질 자성합금분말을 사용하여 만든 전자 및 자기실드효과가 우수한 실드부재를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 그 성능을 저하시키지 않으면서도 1 GHz 이상의 고주파대역에서 사용될 수 있는 전자파실드용 연질 자성합금분말을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 이러한 연질 자성합금분말을 고도의 난연성을 보이는 고무 또는 합성수지 매트릭스에 분산시켜서 만든 성형품 또는 시트를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명자는 전술한 목적을 위한 Fe-Cr계 합금의 연구를 통해, Fe-Cr계 합금에 Si 및 Al을 첨가함으로써 Fe-Cr-Si 보다 낮고 Fe-Cr-Al과 거의 동등한 변형저항성을 나타내며, Fe-Cr-Si-Al의 합금분말은 Fe-Cr-Si합금보다 더 우수한 내식성을 가진다는 것을 발견하였다.
본 발명에 따른 전자파 및 자기실드용 연질 자성합금분말(이하에서 간단히'실드용 연질자성분말' 또는 '연질자성분말'이라고 약칭함)은 전술한 발견에 기초하며 대체로 기본적인 합금조성의 중량비로서, Cr: 0.5-20%, Si: 0.001-0.5%, Al: 0.01-20%와 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진다.
전술한 바와같은 목적을 달성하기 위한 실드용 연질자성분말의 바람직한 실시예의 기본적인 합금조성은 대체로 중량비로서, Cr: 5-14%, Si: 0.01-0.5%, Al: 0.5-20%이며, 여기서 Cr%+3Al%의 중량비는 30%이상이고, 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물이다. 이러한 범위 내에서 바람직한 합금조성은 Cr: 6-8%, Si: 0.01-0.2%, Al: 6-16% 이며 나머지는 Fe와 불가피한 불순물이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 또다른 바람직한 실시예의 합금조성은 중량비로서, Cr: 5-14%, Si: 0.01-0.5%, Al: 0.5-20% 및 REM: 0.5% 이하이며, 여기서 Cr%+3Al%의 중량비는 30% 이상이고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물이다. 여기서 REM이란 Y 및 La계열의 희토류금속이고, 이들은 종래와 같이 둘 또는 그 이상의 원소의 혼합물로서 사용된다.
본 발명에 따른 전자 및 자기실드용 실드부재(이하에서 간단히 '실드부재'라고 약칭함)는 전술한 바와같이 중량비로서 Cr: 0.5-20%, Si: 0.001-0.5%, Al: 0.01-20% 및 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 연질자성합금분말을 고무나 플라스틱의 가요성 매트릭스에 분산시켜서 소정 형상의 제품으로 성형하여 제조한다. 이러한 실드부재의 대표적인 형태는 시트이다(이하에서 '실드시트'라 칭함).
본 발명에 따른 실드시트는 그 표면의 전체 또는 일부에 접착제층을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 실드시트는 그 표면의 전체 또는 일부에 복수개의 돌기 또는 돌조를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 실드부재의 기본적인 실시예는 전형적으로는 시트형상의 난연성 실드부재이고, Cr: 5-14%, Si: 0.01-0.5%, Al: 0.5-20%이며, 여기서 Cr%+3Al%의 중량비는 30% 이상이고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 연질자성합금분말을 염소를 함유하는 고무나 플라스틱의 난연성 매트릭스에 분산시켜서 제조한다. 연질자성합금분말은 중량비로서 30% 이상 매트릭스에 혼합되는 것이 바람직하다. 매트릭스 재료로서는, 염소화 폴리에틸렌고무에 삼산화안티몬과 같은 난연화제가 첨가된 난연성재료가 바람직하다.
본 발명에 따른 실드부재는 사출형성에 의해 성형되는 다양한 형태, 즉, 판상, 로드상, 원통상이거나, 압출성형에 의해 제작되는 임의의 형태일 수 있다. 가장 폭넓게 사용되는 제품은 시트형상이다. 시트는 러버시트의 제조에 사용되는 칼렌다공정에 의해 제작될 수 있다. 잘 알려진 바와같이, 다량의 분말을 고무에 혼합할 수 있으므로, 칼렌다공정은 연질 자성재료분말이 가능하면 많이 포함되어야 하는 발명의 실드시트에 대해 유용하게 적용될 수 있다.
이하에서 합금조성의 첨가물의 목적과 조성비한정의 이유를 설명한다.
Cr은 주로 내식성을 개선하기 위해 첨가된 원소이다. 만일 Cr이 0.5%이하이면, 내식성이 낮다. 한편, 20%를 초과하면, 포화자속밀도가 낮아진다. 그러므로 Cr의 조성범위는 0.5-20%이고, 바람직하게는 5.0-14%이다.
Al은 합금분말입자의 편평화처리를 용이하게 하며, 전기저항과 내식성을 높인다. Al은 합금의 자성에 해로운 영향을 미치는 산소의 함유량을 감소시키는데 유용하며, 또한, 합금의 처리성을 개선한다. 그러나, 0.01% 미만의 첨가는 효과가 미약하고, 20%를 초과하는 첨가는 분말입자의 편평화처리성을 낮추게 된다. 따라서, Al의 함유량은 0.01-20%로 정해지며, 난연성시트로서 바람직하게는 0.5% 이상, 좀 더 바람직하게는 6-16%이다.
난연성 실드부재를 제조하기 위해서는 Cr%+3Al%의 함유량을 30중량%이상으로 하는 것이 요구된다. Cr과 Al은 공히 산소와의 결합성이 높으며, 이에 따라 Fe-Cr-Al합금의 표면은 산화물막으로 덮이게 된다. 본 발명자가 이해한 바에 따르면, 난연성과 관련하여, 산화물막 속의 산소의 형태 또는 산소와 금속원소와의 결합상태는 종래에 막연하게 중요시 되어온 산화물막 속의 산소의 양보다 더 큰 영향을 미친다. Cr%+3Al%의 중량비를 30%이상 가진 연질자성합금분말을 사용하면, 합금분말의 표면이 미세한 산화물막이 덮이며, 이것은 실드부재의 난연성을 높이는데 효과가 있는 것으로 사료된다. 만일 전술한 값이 30%중량% 보다 낮은 연질자성합금분말을 사용하면, 아래의 예에서와 같이 높은 난연성을 달성하기 곤란하다.
Si는 전기저항을 증대시키고 자성을 개선하기 위해 사용된다. 이러한 목적을 위해서 적어도 0.001% 이상의 Si의 첨가가 요구된다. 한편, 0.5%를 초과하면 입자의 편평화처리성이 낮아진다. 그러므로, Si의 범위는 0.001-0.5% 이고, 바람직한 범위는 0.01-0.4% , 더욱 바람직하게는 0.05-0.2%이다.
이하에서 본 발명에 따른 실드용 연질자성분말에 함유되는 불가피한 불순물에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 연질자성합금에 대체로 불가피한 불순물로는 카본, 망간 및 인이다.
카본함유량이 0.3%를 초과하면, 포화자속밀도의 저하를 초래하므로, 0.3%이하가 허용되는 상한치이다. 바람직한 함유량은 0.03%이하이다.
망간은 탈산화제로서 필수적인 원소이다. 그러나, 0.30% 이상의 함유량은 포화자속밀도를 저하시키므로, 바람직한 함유량은 0.30% 미만이다.
인이나 황은 각각의 함유량이 0.03%를 초과하면, 연질자성합금분말의 입자의 편평화 처리성이나 내식성이 저하되므로, 그 함유량은 0.03% 이하가 바람직하다.
또한, 종종 재료에 함유되어 문제를 초래할 수 있는 가능성 있는 불순물로는 구리, 니켈 및 몰리브덴이다. 이들 원소는 그 전체함유량이 0.10%를 초과하면, 연질자성합금의 포화자속밀도를 저하시킨다. 따라서, 전체 함유량은 0.05% 미만이 바람직하다.
선택적인 성분으로서, REM은 0.5% 이내로 첨가될 수 있다. 이들 REM은 난연성의 측면에서는 바람직한 성분이지만, 과다하게 첨가되면 입자의 편평화처리성이 저하된다.
본 발명에 사용되는 실드용 연질자성합금분말은 그 종횡비가 2 이상이어야 한다. 종횡비가 10이상이 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 것은 종횡비가 25이상인 것이다. 이것은 종횡비가 높을수록 실드효과가 높아지기 때문이다. 적당한 입자크기는 평균길이가 100㎛이고, 평균폭은 60㎛이며, 평균두께는 3㎛정도이다. 현재의 연질자성합금에서 종횡비가 2 이상인 분말을 입수하는 것은 용이하다. 본 발명에 따른 실드용 연질자성분말은 재료를 용융시켜서 소정 조성비의 용융합금을 만들고, 종래의 워터아토마이징, 가스아토마이징 또는 배큠아토마이징을 통해 미분화시켜서 만든다. 편평한 합금입자는 전술한 분말을 볼밀(attritor)에서 편평화시킴으로써 얻는다. 편평화공정은 종종 장시간을 요하므로, 편평한 입자를 단시간 내에 얻을 수 있는 조건을 선택하는 것이 바람직하다. 입수된 편평한 입자를 적절한 열처리, 예를들면, 500-1100℃에서 10-100분간 가열하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 실드시트는 전술한 실드용 연질자성분말을 가요성 절연재료나 경질 절연재료 속에 70중량%이상, 바람직하게는 80중량%이상 포함시키는 것이 바람직하다. 시트 제품은 도 1 내지 도 4에 도시된 형상과 구조를 가진다. 물론, 가능하면 많은 양의 연질자성합금분말을 매트릭스 속에 혼합시키는 것이 바람직하다. 적은 양이 함유되면 실드성능이 만족스럽지 못하게 된다. 일반적으로 요구되는 실드성능을 달성하기 위해서는, 전술한 바와같이 연질자성분말을 30중량%이상 첨가하는 것이 필요하다. 첨가량의 상한치는 연질자성합금분말의 형태나 크기, 매트릭스재료로 사용되는 고무나 플라스틱의 물성, 난연제가 사용되는 경우에는 그 종류나 사용량, 및 처리방법에 따라 달라진다. 그러나, 많은 경우에 치명적인 결함없이도 합금분말을 90중량% 만큼 포함시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실드시트(1)의 개념적인 횡단면도로서, 본 발명에 따른 분말(2)이 가요성 절연재료(3) 속에 균일하게 분산되어 있다. 이 실드시트(1)는 압연, 압출 또는 사출성형을 통해 제작될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실드시트를 보여주는데, 그 일표면에는 유기질 접착제층(4)이 피복되어 있다. 접착제층(4)의 도포는 시트(1)가 피차폐물의 표면에 부착되는 것을 촉진하며, 동시에 시트 자체가 코일상으로 저장되거나 운반될 수 있도록 한다. 접착제층은 일측면 또는 양측면에 도포될 수 있다. 접착제는 표면의 일부분에만, 예를들면, 일정간격의 스트립형태로 또는 시트의 주변부에만 도포될 수 있다.
도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시예의 횡단면도로서, 컴퓨터실이나 차폐실의 바닥면에 깔기에 적합하도록 된 것이다. 도 3에 도시된 시트는 그 표면에 미끄럼방지용 돌기가 다수 형성된 박판 필름 또는 시트(7)와, 본 발명에 따른 실드용 시트(1)를 적층하여 만든 것이다. 도 4에 도시된 시트는 실드시트(1)와 복수개의 돌조(6)를 동시에 일체로 압출성형한 것이다. 이들 실시예에서, 실드시트는 전술한 바와같은 접착제층이 시트 배면의 전체 또는 일부에 도포될 수 있다. 도 4에 도시된 실드시트(1)는 시트의 길이방향에 직각인 방향으로 절단한다면, 각각의 절단된 시트의 돌조(6)의 방향을 달리함으로써 바닥에 부설할 경우에 다양한 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 실드시트에 적합한 가요성 또는 경질 절연재료의 예로는, 천연고무; 클로로프렌고무, 폴리부타디엔고무, 폴리이소프렌고무, 에틸렌프로필렌고무, 부타디엔-아크릴로니트릴고무, 이소부틸렌-이소프렌고무, 스티렌-부타디엔고무 및 염소화폴리에틸렌고무와 같은 합성고무; 페놀수지, 에폭시수지, 다양한 폴레에스테르수지, 아크릴수지, 폴리비닐아세테이트수지,폴리스티렌수지, 폴리프로필렌수지, 폴리우레탄 및 폴리카보네이트수지와 같은 연질 또는 경질수지이다. 본 발명에 따른 연질자성합금분말은 고투자율을 갖는데, 이것은 양호한 내식성은 물론, 전자파 및 자기장에 대한 실드효과를 달성하는데 필요하다. 분말은 용이하게 편평화되어 종횡비 20 이상의 분말을 얻을 수 있다. 연질자기합금분말 속의 산소함유량은 원래부터 매우 낮아서 편평화공정 중의 산소의 증가도 작다. 그러므로, 보자력의 증가가 크지 않아서, 실드효과에 요구되는 투자율의 감소가 작다. 그러므로, 본 발명은 고주파대역에서 전자실드효과를 유지하는 Fe-Cr-Al연질자성합금분말을 제공하게 된다. 전술한 바와같은 연질자성분말을 사용하는 본 발명에 따른 실드부재는 전자파 및 자기장에 대한 높은 실드효과를 나타내면서 오히려 코스트는 낮다. 본 발명에 따른 실드시트 중에서 연질(가요성)제품은 차폐될 제품의 형상이나 크기 또는 주변공간에 따라 전자파나 그 발생원을 차단하기 위해 제품을 감싸거나 덮거나 깔아서 사용할 수 있다.
본 발명의 중요한 특징은 종래에는 실현하기 어려운 것으로 생각되었던 높은 난연성을 가진 전자파 실드부재를 제공하는 점이다. 난연제를 매트릭스에 극단적으로 증가시키지 않고, 즉, 조성물의 처리성을 현저하게 저하시키지 않고 용이하게 UL94-V1기준을 만족시킬 수 있다. 만일 충분한 난연제가 사용되면, V0기준을 만족시키는 것이 가능하다. 그러므로, 본 발명은 전자파실드를 요구하는 다양한 사무자동화장비나 가정용 전자기기의 일부로 사용되는 실드부재에 대한 엄격한 난연성요구를 충족시킬 수 있다.
(실예 1)
표 1에 나타난 조성비를 갖는 본 발명에 따른 연질자성합금분말과 비교예로서 종래의 연질자성분말이 용융합금을 워터아토마이징하여 준비되었다. 합금분말들이 내경 5mm, 깊이 5mm의 플라스틱용기에 충전되어 진동샘플자기계(VSM; Vibration sample magnetometer)로 자속과 투자율을 측정하였다.
[표 1]
분말의 내식성은 습도 40%의 항온실에 분말을 배치하여 100시간동안 경과시키면서 녹의 발생을 검사함으로써 측정하였다. 평균입자크기 약 10㎛의 분말을 전술한 분말로부터 분류하여 볼밀에서 편평화처리하였다. 종횡비 25 이상을 달성하는데 필요한 시간을 기록하였다. 이 결과는 표 2의 편평화시간에 기재된 바와같다.
이와같이 제작된 편평한 입자는 불활성가스 분위기 속에서 약 800℃에서 120분간 가열함으로써 소둔처리하였다. 콤파운드는 이들 분말(평균입자크기 10㎛, 평균소경 1㎛, 평균두께 1㎛, 종횡비 10 이상) 65체적%와, 염소화 폴리에틸렌 35체적%를 혼합하여 전자를 후자 속에 균일하게 분산시켰다. 이 콤파운드를 두께 1mm, 폭 150mm 및 길이 200mm의 실드시트로 성형되었다.
실드시트는 직경 50mm, 높이 150mm의 원통으로 롤성형되었다. 이 원통을 한쌍의 대향하는 헬름홀쯔 코일 사이에 배치하고, 50Hz의 교류가 하나의 코일에 가하여 1가우스의 교류자기장을 형성하였다. 자기계가 상기 실드용 시트로 만든 원통 속에 삽입되어 차폐율을 측정하였다. 그 결과는 표 2와 같다.
[표 2]
본 발명에 따른 연질자성분말은 비록 종래의 연질자성분말에 비해 동등하거나 약간 높은 포화자속밀도를 나타내었지만, 투자율은 종래의 것에 비해 현저하게 높았다. 본 발명의 실시예의 내식성은 합금조성에 따라 변하였으나 비교예에 비해서는 항상 우수하였다. 편평화시간은 비교예에 비해 반 이하로 단축되었다. 실드효과도 비교예에 비해 우수하였다.
이러한 결과에 기초하여, 본 발명에 따른 연질자성분말은 종래의 분말에 비해 모든 특성에서 동등하거나 우수하며, 이들 연질자성분말은 실드용으로 사용되기에 적합하다는 결론을 얻을 수 있다.
(실예 2)
전술한 실예1의 실시예7의 연질자성합금분말을 포함하는 실드시트로 만든 원통을 본 실험에 사용하였다. 헬름홀쯔 코일에 0.1-1,000 MHz의 서로 다른 주파수의 교류를 가하여 전자파에 대한 실드효과를 측정하였다.
비교를 위해, 평균입자크기 10㎛ 및 종횡비 5이상의 편평분말로 된 Fe-5%Al-9%Si합금 90중량%와, 폴리우레탄수지 8중량%, 경화제(이소시아나이트 콤파운드) 2중량% 및 용제가 혼합되고, 이렇게 만든 페인트가 OHP시트상에 도포되었다. 건조와 경화 후에 두께 1.2mm, 폭 150mm 및 길이 200mm의 실드시트를 얻었다.
시트는 직경 50mm, 높이 150mm의 원통으로 성형되고, 이것으로 전술한 방법과 동일한 방법으로 실드효과를 측정하였다. 그 결과는 도 5에 도시된 바와 같다.
도 5는 본 발명에 따른 연질자성분말을 사용하는 실드시트가 주파수가 160MHz에 도달할 때까지는 11db의 차폐율을 나타냈는데, 이것은 비교예에서 얻어진 5db의 차폐율의 2배이상이 된다. 비교예의 실드시트의 차폐율은 대략 80MHz에서부터 하강하기 시작해서 500MHz에서는 낮게 된다. 이와같이, 본 발명에 따른 실드시트는 고주파 전자파에 대해서도 높은 실드효과를 나타낸다.
(실예 3)
표 1의 실시예1 및 비교예9의 합금에 더하여, 또 다른 조성의 용융합금, Fe-13.12%Cr-0.48%Si(이하에서 '비교예11'이라 칭함)를 용융시키고, 이 용융합금을 워터아토마이징에 의해 미분화시켜서 평균입자크기 10㎛의 분말을 형성하였다. 이 분말이 볼밀에서 편평화되어 편평화시간과 편평화된 분말 속의 산소함유량의 관계를 측정하였다. 그 결과는 도 6에 도시된 바와같다.
도 6에 나타난 바에 따르면, 본 발명에 따른 분말은 비교예 9와 비교예 11보다 적은 산소함유량을 나타내었으며, 장시간의 편평화시간 경과 후에도 산소함유량의 증가율이 낮았다. 실시예1과 비교예9 및 11에 대하여, 편평화전후의 산소함유량과 보자력(Hc)을 측정하였다. 그 결과는 도 7에 나타난 바와같다. 도 7에 나타난 바와같이, 본 발명에 따른 실시예1의 분말은 동일한 산소함유량에서 비교예9 및 11 보다 더 낮은 보자력을 나타내었으며, 더 높은 산소함유량에서도 보자력의 증가율이 낮은 상태로 유지되었다.
요약하면, 본 발명의 실시예에 따른 연질자성합금분말은 비교예에 비해 더 짧은 시간 내에 편평화가 가능하며, 동일한 편평화시간에서 산소함유량이 낮으며, 동일한 산소함유량에서 보자력이 낮다. 또한, 동일한 종횡비에서 본 발명에 따른 연질자성분말의 보자력이 더 낮다(투자율이 더 높다). 그러므로, 본 발명에 따른 재료는 실드용 연질자성분말로 적합하다.
(실예 4)
표 3에 나타난 바와같은 합금조성을 가지는 4종의 연질자성합금이 준비되어 워터아토마이징에 의해 미분화처리하였다.
[표 3]
145메시의 채를 통과하는 분말이 수집되었다, 이들 분말의 D50은 10-22㎛이다.
이들 분말이 볼밀타입 어트리터(250rpm)에 충전되어 용매로서 나프테놀을 사용하여 습식 편평화를 진행하였다. 시간의 경과 후에 취해진 샘플을 80℃에서 5시간정도 건조된 후, 분말의 평군입자크기를 측정하였다. 그 결과는 도 8에 도시된 바와 같다.
도 8로부터, 두 종류의 Fe-Cr-Al합금의 평균입자크기는 급속하게 증대하다가 감소함을 알 수 있다. 평균입자크기의 증대는 구형입자의 편평화로 인한 것이고, 이어지는 평균입자크기의 감소는 일단 포일상으로 변형된 편평입자가 더 작은 입자로 작아지기 때문인 것으로 보인다. 한편, 종래에 전자파 실드용 연질자성합금으로 사용되었으며 경질재료로 알려진 Fe-Si-Al합금(센더스트)는 입자크기에 별다른 변화를 보이지 않는다. 이러한 것들로부터, 편평한 입자를 얻으려면, Fe-Cr-Al계열의 연질자성합금이 유리하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.
(실예 5)
전술한 4종의 연질자성합금분말(두종류의 Fe-Cr-Al합금에 대하여는 6시간의 편평화시간, Fe-Si-Al합금에 대하여는 20시간의 편평화시간을 적용함)이 염소화 폴리에틸렌고무에 혼합되고, 여기에 난연화제가 중량비로 7.5%, 9%, 11% 또는 12.5% 혼합되며, 전체혼합물에 대한 분말의 중량비는 90%가 되도록 하였다. 이 혼합물은 가압교반기에서 교반시키고, 믹싱롤러에서 롤가공하고, 칼렌다 롤러에서 미세하게 롤가공(파인롤링)함으로써 두께 0.5mm의 시트를 형성하였다.
Fe-7Cr-9Al의 연질자성합금을 포함하여 이렇게 제작된 실드시트를 투자율의 주파수특성을 측정하여 도 9와 같은 결과를 얻었다. 편평화시간은 6시간이고 분말은 수소분위 기하에서 700℃로 1시간 정도 열처리하였다. 도 9는 본 발명에 따른 전자파실드용 시트가 고주파대역에서도 높은 투자율을 나타내는 것을 보여준다.
시트의 난연성이 UL94방법에 따라 측정되었다. 그 결과는 도 10의 값 A=Cr%+3Al로 보여준다. 도 10에 나타난 바와같이, 높은 수준의 난연성은 높은 'A'값에서 용이하게 얻을 수 있다. 환언하면, 적은 양의 난연화제를 사용하더라도 소망하는 난연성을 얻을 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 용이하게 편평화되는 전자 및 자기실드용 연질자성합금분말과, 이러한 연질자성합금분말을 사용하여 만든 전자 및 자기실드효과가 우수한 실드부재를 얻을 수 있다. 또한, 그 성능을 저하시키지 않으면서도 1 GHz 이상의 고주파대역에서 사용될 수 있는 전자파실드용 연질 자성합금분말과, 이러한 연질 자성합금분말을 고도의 난연성을 보이는 고무 또는 합성수지 매트릭스에 분산시켜서 만든 성형품 또는 시트를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실드시트의 개념적인 횡단면도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실드시트의 개념적인 횡단면도
도 3은 본 발명의 또다른 실시예의 개념적인 횡단면도
도 4는 본 발명의 또다른 실시예의 개념적인 횡단면도
도 5는 본 발명의 실시예의 실드효과를 보여주는 그래프도
도 6은 종래의 합금과 비교하여 본 발명의 실시예의 산소함유량에 따른 편평화시간의 변화를 보여주는 그래프도
도 7은 종래의 합금과 비교하여 본 발명의 실시예의 산소함유량에 따른 보자력의 변화를 보여주는 그래프도
도 8은 편평화시간과 평균입자크기의 관계를 보여주는 그래프도
도 9는 본 발명에 따른 실드시트의 주파수특성을 보여주는 그래프도
도 10은 UL시험에 따라 염소화폴리에틸렌고무 매트릭스에 함유된 난연화제의 양에 따른 난연성을 보여주는 그래프도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1. 실드시트 2. 연질자성합금분말
3. 가요성절연재료 4. 접착제층
6. 돌조 7. 박막필름 또는 시트

Claims (8)

  1. 중량비로서, Cr: 5-14%, Si: 0.01-0.5%, Al: 0.5-20%이며, 여기서 Cr%+3Al%의 중량비는 30%이상이고, 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파 및 자기실드용 연질자성합금분말.
  2. 중량비로서, Cr: 5-14%, Si: 0.01-0.5%, Al: 0.5-20% 및 희토류금속: 0.5% 이하이며, 여기서 Cr%+3Al%의 중량비는 30% 이상이고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파 및 자기실드용 연질자성합금분말.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 분말의 종횡비는 2 이상인 것을 특징으로 하는 전자파 및 자기실드용 연질자성합금분말.
  4. 중량비로서, Cr: 5-14%, Si: 0.01-0.5%, Al: 0.5-20%이며, 여기서 Cr%+3Al%의 중량비는 30% 이상이고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 연질자성합금분말을 염소를 함유하는 고무나 플라스틱의 매트릭스에 분산시켜서 성형한 것을 특징으로 하는 전자파 및 자기 실드용 난연성 실드부재.
  5. 중량비로서, Cr: 5-14%, Si: 0.01-0.5%, Al: 0.5-20%, 희토류금속: 0.5% 이하이며, 여기서 Cr%+3Al%의 중량비는 30% 이상이고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 연질자성합금분말을 염소를 함유하는 고무나 플라스틱의 매트릭스에 분산시켜서 성형한 것을 특징으로 하는 전자파 및 자기 실드용 난연성 실드부재.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 연질자성합금분말은 편평하고, 중량비는 30%이상인 것을 특징으로 하는 전자파 및 자기 실드용 난연성 실드부재.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 매트릭스는 난연성의 염소화 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 전자파 및 자기실드용 난연성 실드부재.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 실드부재는 사출성형이나 압출성형에 의해 제조되는 성형품이거나 칼렌다가공에 의해 제조되는 시트인 것을 특징으로 하는 전자파 및 자기실드용 난연성 실드부재.
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