KR101340328B1 - Method for making nano scale grain metal powders having high permeability and method for making electromagnetic wave absorption sheet using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 1㎒ 이상의 고주파 대역에서도 높은 투자율을 갖는 나노 결정립 금속분말 및 이를 이용해 제작되어 1㎒ 이상 고주파 대역의 전자파에 대해서도 양호한 전자파 흡수성능을 발휘하는 전자파 흡수시트 제조방법에 관한 것으로서, 상기 나노 결정립 금속분말의 제조방법은 정형(定形)의 비정질금속을 열처리로 내에서 열처리하되, 전체 열처리 시간 중 일부 시간 동안은 상기 정형의 비정질금속에 자기장을 인가하는 자기장 열처리를 하여 상기 정형의 비정질 금속을 투자율이 높은 정형(定形)의 나노 결정립 금속으로 변환하는 단계와, 상기 정형의 나노 결정립 금속을 분쇄하여 나노 결정립 금속분말을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a nano-crystalline metal powder having a high permeability even in a high frequency band of 1MHz or more and to a method for manufacturing an electromagnetic wave absorbing sheet which exhibits good electromagnetic wave absorbing performance even for electromagnetic waves in the high frequency band of 1MHz or more. In the method of manufacturing a metal powder, a amorphous amorphous metal is heat-treated in a heat treatment furnace, and a magnetic field heat treatment is performed to apply a magnetic field to the amorphous amorphous metal for a part of the entire heat treatment time to permeate the amorphous amorphous metal. And converting the nanocrystalline metal into highly amorphous nanocrystalline metals, and pulverizing the nanocrystalline metals to form nanocrystalline metal powders.
Description
본 발명은 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조 방법 및 그 나노 결정립 금속분말을 이용한 전자파 흡수시트의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 1㎒ 이상의 고주파 대역에서도 높은 투자율을 갖는 나노 결정립 금속분말 및 이를 이용해 제작되어 1㎒ 이상 고주파 대역의 전자파에 대해서도 양호한 전자파 흡수성능을 발휘하는 전자파 흡수시트 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a nanocrystalline metal powder having a high permeability and a method for producing an electromagnetic wave absorption sheet using the nanocrystalline metal powder, in particular, a nanocrystalline metal powder having a high permeability even in a high frequency band of 1 MHz or more and manufactured using the same. The present invention relates to a method for producing an electromagnetic wave absorbing sheet, which exhibits good electromagnetic wave absorbing performance even for electromagnetic waves of 1 MHz or higher frequency band.
최근 들어 다양한 종류의 전자, 통신기기가 빠른 속도로 개발되어 보급되는 상황이며, 그 성능 면에서도 비약적인 발전이 진행됨에 따라, 이를 이용하는 사용자가 크게 증가하는 추세이다. 특히 테블릿 PC, 스마트폰 등 휴대용 통신기기가 널리 보급되고 있어, 고주파 대역에서 사용되는 전자기기의 사용이 광범위하게 증가하고 있다. 이때, 고주파 대역에서 사용되는 전자기기들은 일반적으로 심각한 전자파 장애 현상을 유발할 수 있으며, 따라서 이러한 전자파 장애 현상을 방지하기 위한 대책으로 전자파 흡수체가 널리 사용되고 있다.In recent years, various kinds of electronic and communication devices are rapidly developed and spread, and as the development is rapidly progressing, the number of users using them is increasing. In particular, portable communication devices such as tablet PCs and smart phones have become widespread, and the use of electronic devices used in high frequency bands has been widely increasing. At this time, the electronic devices used in the high frequency band can cause a serious electromagnetic interference phenomenon, and thus, electromagnetic wave absorbers are widely used as a countermeasure for preventing such electromagnetic interference.
상기 전자파 흡수체는 탄소, 페라이트, 금속과 같은 기본 재료만을 사용하는 것이 보편적이었고, 이에 따라 기존의 전자파 흡수체는 그 가공이 힘든 동시에 제품의 두께 조절이 어렵고, 또한 높은 제조 단가로 인해 상업적으로 경제성이 없으며, 적용 주파수 조절의 어려움 등 여러 문제점을 노출하였다.The electromagnetic wave absorber has been generally used only the basic materials such as carbon, ferrite, metal, and therefore, the conventional electromagnetic wave absorber is difficult to process and at the same time difficult to control the thickness of the product, and also due to the high manufacturing cost is not commercially economical In addition, various problems such as difficulty in adjusting the applied frequency are exposed.
상기 이유로, 기본 재료만을 사용하는 기존 전자파 흡수체의 단점들을 개선한 제품으로 전자파 가스켓이 보급되었는바, 이러한 전자파 가스켓은 휴대폰, PDA 등에 널리 사용되는 것으로서, 스폰지 외부에 도전성 금속코팅 섬유를 감싼 형태이며, 휴대폰이나 PDA의 내부 모듈 사이의 전자파 누출을 막는 기능을 한다.For this reason, electromagnetic wave gaskets have been widely used as products that improve the shortcomings of the existing electromagnetic wave absorbers using only basic materials. These electromagnetic gaskets are widely used in mobile phones, PDAs, etc., and have a conductive metal coated fiber wrapped around the sponge. It prevents electromagnetic leakage between internal modules of mobile phones or PDAs.
하지만, 상기 전자파 가스켓은 섬유 특성상 나타나는 문제점, 예를 들면 그 절단 부위의 실오라기에 의한 전기 쇼트 현상 및 그로 인한 기기 오작동 현상 등 여러 문제점을 발생한다.However, the electromagnetic gasket has various problems, such as a problem appearing in the characteristics of the fiber, for example, an electrical short due to the silage of the cut portion and the resulting device malfunction.
따라서, 근래에는 위의 여러 전자파 흡수 제품들이 갖는 단점들을 커버할 수 있는 제품으로서, 메탈 알로이(alloy) 재료를 이용한 전자파 흡수체가 개발되어 휴대폰, LCD, PDA 등에 많이 적용되고 있는 추세이다. 예를 들면, 전자파 흡수체로 사용하는 주요 원재료는 센더스트 합금(sendust alloy), 하이플럭스(High-Fluxe), 몰리퍼멀로이 분말(Molypermalloy powder:MPP), 순철(Fe-Si, Fe-Si-Cr), 비정질금속(Amorphose, Fe-Si-Al-Cr), Carbon coating Iron, 니켈-아연 페라이트(Ni-Zn ferrite), 망간-아연 페라이트(Mn-Zn ferrite) 분말 등이 있으며, 이를 페이스트화 또는 시트화한 전자파 흡수체가 제공되고 있다.Therefore, in recent years, as a product that can cover the disadvantages of the various electromagnetic wave absorbing products, the electromagnetic wave absorber using a metal alloy (alloy) has been developed and applied to a lot of mobile phones, LCDs, PDAs and the like. For example, the main raw material used as the electromagnetic wave absorber is senddust alloy, high-flux, molybmalloy powder (MPP), pure iron (Fe-Si, Fe-Si-Cr) , Amorphous metals (Amorphose, Fe-Si-Al-Cr), carbon coating Iron, nickel-zn ferrite (Ni-Zn ferrite), manganese-zinc ferrite (Mn-Zn ferrite) powder, etc. A sophisticated electromagnetic wave absorber is provided.
여기서, Fe계 비정질금속을 이용한 전자파 흡수체는 포화자속밀도(Bs)는 높은데 비해 투자율이 낮고 자기변형이 크며 고주파 특성이 나쁘다. 또한, Co계 비정질금속을 이용한 전자파 흡수체는 포화자속밀도(Bs)는 낮으나 원료 상의 제약으로 고가의 단점이 있다. 그리고, 페라이트를 이용한 전자파 흡수체는 고주파 손실은 적은데 비해 밀도가 작고 소형화가 어렵다. 다시 말해, 전자파 흡수체들은 그 원재료에 따라 서로 다른 장단점을 나타내며, 이에 따라 시트형 전자파 흡수체의 원재료는 가격, 투자율, 코아손실, 직류중첩 특성 등을 감안하여 그 용도별로 다양하게 채용되고 있는 현실이다.Here, the electromagnetic wave absorber using the Fe-based amorphous metal has a high saturation magnetic flux density (Bs), but has a low permeability, a large magnetostriction, and poor high frequency characteristics. In addition, the electromagnetic wave absorber using the Co-based amorphous metal has a low saturation magnetic flux density (Bs) but has a disadvantage of being expensive due to constraints on the raw material. In addition, the electromagnetic wave absorber using ferrite has a high frequency loss but a small density and difficult to miniaturize. In other words, the electromagnetic wave absorbers exhibit different advantages and disadvantages according to the raw materials, and accordingly, the raw material of the sheet-shaped electromagnetic wave absorbers is adopted in various ways in consideration of price, permeability, core loss, DC overlap characteristics, and the like.
그러나, 상기와 같은 종래의 시트형 전자파 흡수체는 1㎒ 이하 대역의 주파수에서 사용시, 분말과 분말 사이에 세라믹 절연층을 형성하여 에어갭(airgap)을 균일하게 분산시키며, 이를 통해 고주파에서 급격하게 증가하는 와전류손실(Eddycurrentloss)을 최소화하고, 전체적으로 에어갭을 유지시켜 대전류에서의 직류중첩 특성을 양호하게 하였으나, 1㎒ 이상의 고주파 대역에서는 투자율이 떨어지는 문제가 있다.However, the conventional sheet-like electromagnetic wave absorber as described above forms a ceramic insulating layer between the powder and the powder when used at a frequency of 1 MHz or less band to uniformly disperse the airgap, thereby rapidly increasing at high frequency Eddy current loss is minimized and the air gap is maintained as a whole to improve the DC overlapping characteristics at a large current, but the permeability is lowered in the high frequency band of 1 MHz or more.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 기존 시트형 전자파 흡수체의 장점인 분말과 분말 사이에 세라믹 절연층을 형성하여 에어갭(airgap)을 균일하게 분산시키며, 이를 통해 고주파에서 급격하게 증가하는 와전류손실(Eddycurrentloss)을 최소화하고, 전체적으로 에어갭을 유지시켜 대전류에서의 직류중첩 특성을 양호하게 하는 기능을 가지면서도 1㎒ 이상의 고주파 대역에서도 높은 투자율을 가질 수 있는 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems, by forming a ceramic insulating layer between the powder and the powder, which is an advantage of the existing sheet-like electromagnetic wave absorber to uniformly disperse the air gap (airgap) through High-permeability nano crystal grains that minimize the rapidly increasing eddy current loss and maintain the air gap as a whole to improve the DC overlapping characteristics at large currents, and have a high permeability even in the high frequency band of 1 MHz or more It is an object to provide a method for producing a metal powder.
또한, 본 발명은 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말로 제작되어 1㎒ 이상 고주파 대역의 전자파에 대해서도 양호한 전자파 흡수성능을 발휘하는 전자파 흡수시트의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing an electromagnetic wave absorbing sheet, which is made of nanocrystalline metal powder having high permeability and exhibits good electromagnetic wave absorbing performance even for electromagnetic waves in the high frequency band of 1 MHz or more.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조방법은, 정형(定形)의 비정질금속을 열처리로 내에서 열처리하되, 전체 열처리 시간 중 일부 시간 동안은 상기 비정질금속에 자기장을 인가하는 자기장 열처리를 하여 상기 비정질금속이 그 함유 성분의 결정화를 통해 상대적으로 높은 투자율의 나노 결정립 금속으로 변환되는 단계와, 상기 나노 결정립 금속을 분쇄하여 나노 결정립 금속분말을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, the method for producing a high permeability nano-crystalline metal powder according to the present invention, heat the amorphous amorphous metal in a heat treatment furnace, the amorphous metal during some time of the entire heat treatment time Magnetic field heat treatment applying a magnetic field to the amorphous metal to convert the amorphous metal into a relatively high permeability nanocrystalline metal through crystallization of a component thereof, and pulverizing the nanocrystalline metal to form a nanocrystalline metal powder. It is configured to include.
또한, 상기 자기장 열처리는 상기 열처리로 내에 질소(N)를 충진한 상태에서 상기 열처리로 내의 온도를 400~600(℃)로 유지시키는 동시에 상기 정형의 비정질금속에 30(A/m) 이상의 자기장을 인가하는 상태로 0.2~2시간 동안 진행되는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic field heat treatment maintains the temperature in the heat treatment furnace at 400-600 (° C.) while filling nitrogen (N) in the heat treatment furnace, and at least 30 (A / m) magnetic field is applied to the amorphous metal. It is characterized in that for 0.2 to 2 hours in the state of applying.
또한, 상기 열처리는 6~6.5시간 동안 0~500(℃)의 범위 내에서 진행되되, 열처리 시작 후 3시간이 경과된 시점으로부터 5.5시간이 되는 2.5시간의 범위 내에서 상기 열처리로 내에 질소가 충진되고 상기 열처리로 내의 온도가 300~450(℃)를 유지하며 상기 정형의 비정질금속에 30(A/m) 이상의 자기장을 인가하는 상태로 진행되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat treatment is carried out in the range of 0 ~ 500 (℃) for 6 to 6.5 hours, the nitrogen is filled in the heat treatment furnace within the range of 2.5 hours to be 5.5 hours from the time 3 hours after the start of heat treatment And maintaining the temperature in the heat treatment furnace at 300 to 450 ° C. and applying a magnetic field of 30 (A / m) or more to the amorphous metal.
또한, 본 발명에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말을 이용한 전자파 흡수시트의 제조방법은, 상기 정형(定形)의 비정질금속을 열처리로 내에서 열처리하되, 전체 열처리 시간 중 일부 시간 동안은 상기 비정질금속에 자기장을 인가하는 자기장 열처리를 하여 상기 비정질금속이 그 함유 성분의 결정화를 통해 상대적으로 높은 투자율의 나노 결정립 금속으로 변환되는 단계와, 상기 나노 결정립 금속을 분쇄하여 나노 결정립 금속분말을 형성하는 단계에 이어서, 상기 나노 결정립 금속분말을 분급(分級)하는 단계와, 상기 분급된 나노 결정립 금속분말을 입도별 그룹 단위로 구분하는 단계와, 상기 그룹 모두에 니켈(Ni)이 혼합된 금속분말을 혼합하는 단계와, 상기 나노 결정립 금속분말과 상기 니켈(Ni)이 혼합된 금속분말 간 혼합 금속분말에 바인더를 혼합하여 시트화하는 단계를 포함하여 구성된다.In addition, according to the present invention, a method for manufacturing an electromagnetic wave absorption sheet using nano-ferrous metal powder having a high permeability may be performed by heat treating the amorphous amorphous metal in a heat treatment furnace, and the amorphous metal may be used for a part of the entire heat treatment time. Magnetic field heat treatment applying a magnetic field to the amorphous metal to convert the amorphous metal into a relatively high permeability nanocrystalline metal through crystallization of a component thereof, and pulverizing the nanocrystalline metal to form a nanocrystalline metal powder. Subsequently, classifying the nanocrystalline metal powder, dividing the classified nanocrystalline metal powder into granular group units, and mixing metal powder mixed with nickel (Ni) in all of the groups. And a mixed metal powder between the nanocrystalline metal powder and the metal powder mixed with the nickel (Ni). It is configured to include the step of sheeted by mixing more.
또한, 상기 그룹에 포함되는 상기 나노 결정립 금속분말의 입도 분포는 500~800 메시(mesh)를 통과할 수 있는 분말 50~80(%) 및 200~500메시(mesh)를 통과할 수 있는 분말 20~50(%)의 비율인 것을 특징으로 한다.In addition, the particle size distribution of the nano-crystalline metal powder included in the group is a powder 50 to 80 (%) that can pass through 500 to 800 mesh (mesh) and a powder 20 to pass through 200 to 500 mesh (mesh) It is characterized by the ratio of -50 (%).
또한, 상기 그룹 모두에 니켈(Ni)이 혼합된 금속분말을 혼합하는 단계는, 니켈(Ni)이 함유된 하이플럭스(high flux) 또는 몰리퍼멀로이 분말((Molypermalloy powder:MPP)과 상기 나노 결정립 금속분말을 2:8의 비율로 혼합하는 과정인 것을 특징으로 한다.In addition, the step of mixing the metal powder mixed with nickel (Ni) in all of the groups, high flux (mol) containing molybdenum (Ni) or (Mlypermalloy powder (MPP)) and the nano-crystalline metal It is characterized in that the process of mixing the powder in a ratio of 2: 8.
본 발명에 따르면, 전자파 차폐 및 흡수를 위한 전자파 흡수시트가 기존 시트형 전자파 흡수체의 장점인 분말과 분말 사이에 세라믹 절연층을 형성하여 에어갭(airgap)을 균일하게 분산시키며, 이를 통해 고주파에서 급격하게 증가하는 와전류손실(Eddycurrentloss)을 최소화하고, 전체적으로 에어갭을 유지시켜 대전류에서의 직류중첩 특성을 양호하게 하는 기능을 가지면서도, 그 소재가 1㎒ 이상의 고주파 대역에서도 높은 투자율을 발휘하는 특성을 지녀, 1㎒ 이상 고주파 대역의 전자파에 대해서도 양호한 전자파 흡수성능을 발휘할 수 있게 된다.According to the present invention, the electromagnetic wave absorbing sheet for shielding and absorbing the electromagnetic waves forms a ceramic insulating layer between the powder and the powder, which is an advantage of the existing sheet-shaped electromagnetic wave absorber, thereby uniformly dispersing the air gap, thereby rapidly at high frequency. Minimize the increase of Eddycurrentloss and maintain the air gap as a whole to improve the DC overlapping characteristics at large currents, while the material exhibits a high permeability even in the high frequency band of 1MHz or more. It is possible to exhibit good electromagnetic wave absorption performance even for electromagnetic waves in the high frequency band of 1 MHz or more.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조 방법을 보인 흐름도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조 방법에서 열처리 장비를 개략적으로 보인 구성도
도 3은 도 2 중 지그 및 Fe계 비정질 금속리본의 평면도
도 4는 도 3에서 Fe계 비정질 금속리본에 형성되는 자기장 방향을 예시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조 방법 중 자기장 열처리 과정에서 시간에 따른 열처리 온도 변화 추이 및 자기장 열처리 시간 대를 예시한 그래프
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말을 이용한 전자파 흡수시트 제조방법을 보인 흐름도1 is a flow chart showing a method of manufacturing a high permeability nano grain metal powder according to an embodiment of the present invention
Figure 2 is a schematic diagram showing the heat treatment equipment in the method of manufacturing a high permeability nano grain metal powder according to an embodiment of the present invention
3 is a plan view of the jig and Fe-based amorphous metal ribbon in FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a magnetic field direction formed in an Fe-based amorphous metal ribbon in FIG. 3.
FIG. 5 is a graph illustrating trends of heat treatment temperature change and magnetic field heat treatment time versus time in a magnetic field heat treatment process in the method of manufacturing a high permeability nano grain metal powder according to an embodiment of the present invention.
6 is a flow chart showing a method for manufacturing an electromagnetic wave absorbing sheet using a nanocrystalline metal powder having a high permeability according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조방법 및 그 나노 결정립 금속분말을 이용한 전자파 흡수시트의 제조방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a method of manufacturing a high permeability nano-crystalline metal powder and a method for manufacturing an electromagnetic wave absorbing sheet using the nano-crystalline metal powder in accordance with an embodiment of the present invention.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조방법에 대해 설명한다.First, with reference to FIGS. 1 to 5 will be described a method for producing a high permeability nano grain metal powder according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조방법을 보인 흐름도이다.1 is a flow chart showing a method of manufacturing a high permeability nano grain metal powder according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조방법(이하 “나노 결정립 금속분말의 제조방법”이라 약칭 함)은 먼저 정형(定形)의 비정질금속(아몰퍼스 금속, amorphous metal)을 열처리로 내에서 열처리 시작한다.(S110)As shown, a method for producing a nano-ferrite metal powder having a high permeability according to an embodiment of the present invention (hereinafter, abbreviated as "method for preparing nano-crystalline metal powder") is a amorphous amorphous metal (amorphous metal). , and heat treatment of the amorphous metal in the heat treatment furnace. (S110)
그리고, 이렇게 소정 시간 열처리 후, 열처리로 내에 질소를 주입하는 동시에 비정질금속에 자기장을 인가하는 자기장 열처리를 한다.(S120) 이때, 자기장은 30(A/m) 또는 그 이상으로 인가할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 비정질 금속을 자기장 열처리하는 이유는 후술되는 정형(定形)의 나노 결정립 금속이 비교적 고투자율을 갖도록 하기 위함이다. 즉, 비정질금속의 열처리 이전 투자율은 5000~20000이나, 비정질금속을 자기장 열처리가 포함된 열처리 후 투자율은 최대 200000까지 높아지며, 이는 비정질금속에 함유된 성분이 열처리 공정을 통해 결정화되면서 나타나는 결과이다. After the heat treatment for a predetermined time, a magnetic field heat treatment is performed to inject nitrogen into the heat treatment furnace and apply a magnetic field to the amorphous metal. (S120) In this case, the magnetic field may be applied to 30 (A / m) or more. The present invention is not limited thereto. In addition, the reason why the magnetic field heat treatment of the amorphous metal is to ensure that the amorphous nanocrystalline metal described later has a relatively high permeability. That is, the permeability of the amorphous metal before heat treatment is 5000 ~ 20000, but the permeability of the amorphous metal after the heat treatment including the magnetic field heat treatment increases up to 200000, which is the result of the crystallization of the components contained in the amorphous metal through the heat treatment process.
따라서, 정형의 비정질금속이 자기장 열처리가 포함된 열처리 공정을 통해 결정화되어 나노 결정립 금속으로 전환된다.(S130) 이러한 나노 결정립 금속은 그 취성이 매우 강하여 잘 부서지고, 이때 나노 결정립 금속은 그 투자율이 최대 200000까지 높아진 상태이므로, 300mesh 내외의 입자로 분쇄되더라도 각 입자의 투자율이 140~150 범위를 유지할 수 있으며, 이는 1㎒ 이상의 대역에서 자기장 열처리를 하지 않은 분말 대비 40% 내외의 전자파 차폐 특성의 향상으로 이어진다.Therefore, the amorphous amorphous metal is crystallized through the heat treatment process including the magnetic field heat treatment to be converted into the nano grain metal. (S130) The nano grain metal is very brittle and breaks well, and the nano grain metal has a high permeability. As it is up to 200000, the permeability of each particle can be maintained in the range of 140 ~ 150 even when it is crushed into particles of 300mesh, which improves the electromagnetic shielding property of about 40% compared to the powder without magnetic field heat treatment in the band of 1MHz or more. Leads to.
그리고, 나노 결정립 금속의 강한 취성 및 그에 따라 잘 부서지는 특성을 활용하여 나노 결정립 금속분말을 얻을 수 있고, 따라서 나노 결정립 금속을 분쇄하는 공정이 진행된다.(S140)In addition, the nano-grain metal powder may be obtained by utilizing the strong brittleness of the nano-grain metal and thus brittle characteristics, and thus, the process of crushing the nano-grain metal is performed.
그리고, 이렇게 나노 결정립 금속을 분쇄하는 공정을 통해 나노 결정립 금속분말을 얻을 수 있다.(S150) 여기서, 나노 결정립 금속분말은 상기한 바와 같이 300mesh 내외의 입자 크기를 기준으로 각 입자의 투자율이 140~150 범위를 유지한다.In addition, nanocrystalline metal powder may be obtained through the process of pulverizing the nanocrystalline metal. (S150) Here, as described above, the nanocrystalline metal powder has a magnetic permeability of 140 to about 300 mesh based on the particle size. Maintain a range of 150.
정형(定形)의 비정질금속에 대한 자기장 열처리 공정을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하며, 이하의 설명에서 정형(定形)의 비정질금속은 급속응고방법(RSP: Rapid Solidification Process)으로 제조된 Fe계 비정질 금속리본을 예로 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 자기장 열처리가 가능한 동시에 자기장 열처리시 본 발명에서 요구하는 투자율 향상이 가능한 범위 내에서 다양한 종류의 정형(定形)화된 비정질금속이 사용될 수 잇다.The magnetic field heat treatment process for the amorphous amorphous metal will be described with reference to FIGS. 2 to 4, and in the following description, the amorphous amorphous metal is Fe prepared by Rapid Solidification Process (RSP). Although an amorphous metal ribbon is described as an example, the present invention is not limited thereto. In other words, various types of amorphous metals can be used within the range in which magnetic field heat treatment is possible and at the same time the magnetic permeability improvement required in the magnetic field heat treatment can be improved.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 결정립 금속분말의 제조 방법에서 열처리 장비를 개략적으로 보인 구성도이고, 도 3은 도 2에서 지그보드 및 지그에 Fe계 비정질 금속리본이 설치된 상태를 보인 평면도이다.Figure 2 is a schematic view showing the heat treatment equipment in the method for producing a nano-crystalline metal powder according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a jig board and
도시된 바와 같이 자기장 열처리 장치(100)는 열처리로(110), 지그받침대(120), 지그보드(131~133), 지그(140), 전원부(150), 동파이프(160)를 포함하여 구성된다.As shown, the magnetic field
열처리로(110)는 그 내부에 열처리 공간을 형성하는 것으로서, 즉 열처리로(110)의 내부에서 Fe계열 비정질 금속리본(170)의 열처리 및 자기장 열처리가 이루어진다.The
지그받침대(120)는 열처리로(110)의 내측 바닥 부분에 설치되며, 이러한 지그받침대(120)는 그 상면이 복수의 지그보드(131~133) 설치를 위한 지지면을 형성한다.The
지그보드(131~133)는 복수로써 지그받침대(120)의 상부에 순차적으로 적층 설치되며, 이때 복수의 지그보드(131~133)는 지지대(191,192)에 의해 소정 간격을 유지하며 순차적으로 적층된다. 본 실시예를 기준으로 부연 설명하면, 지그보드(131~133)는 3단으로 이루어지며, 최하측 지그보드(131)의 상면 외곽에 제1 지지대(191)의 하단이 지지되는 동시에 제1 지지대(191)의 상단에 중간 지그보드(131)의 상면 외곽이 지지된다. 그리고, 중간 지그보드(132)의 상면 외곽에 제2 지지대(192)의 하단이 지지되는 동시에 제2 지지대(192)의 상단에 최상측 지그보드(133)의 상면 외곽이 지지된다.Jig boards (131 ~ 133) is a plurality of sequentially installed on the top of the
지그(140)는 각 지그보드(131~133)의 상면에 각각 구비되는 것으로서, 다시 말해 본 실시예의 세 지그보드(131~133) 상면에 지그가 각각 구비된다. 그리고, 본 실시예에서는 지그(140)의 형상이 원형으로 권취된 Fe계 비정질 금속리본(170)과 대응되도록 원형인 것을 예로 하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 지그(140)는 자기장 열처리 대상인 정형(定形)의 비정질금속(본 실시예의 Fe계 비정질 금속리본) 형태에 대응되는 다양한 형태로 변형 실시될 수 있다.The
전원부(150: power supply)와 동파이프(160)는 지그(140)에 전원을 공급하여 지그(140) 주변에 형성되는 자기장에 의해 Fe계 비정질 금속리본(170)의 자기장 열처리가 이루어지도록 한다.The
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, Fe계 비정질 금속리본(170)은 스테인레스 재질의 서스링(180)에 권취된 상태이며, 이러한 Fe계 비정질 금속리본(170)이 그 서스링(180)에 지그(140)를 끼운 상태로 지그보드(131) 상면에 거치된다.In addition, as shown in FIG. 3, the Fe-based
도 4는 도 3의 Fe계 비정질 금속리본에 형성되는 자기장 방향을 예시한 도면으로서, 이러한 도 4를 참조하면, 도 3의 상태에서 전원부(150) 및 동파이프(160)에 의해 지그(140)에 전원이 인가되고, 이로 인해 도 4의 전류(i) 방향에 따라 Fe계 비정질 금속리본(170)에는 도면의 화살표 방향으로 자기장이 형성된다.4 is a view illustrating a magnetic field direction formed in the Fe-based amorphous metal ribbon of FIG. 3. Referring to FIG. 4, the
다시 도 1로 돌아가서, 자기장 열처리는 열처리로 내에 질소를 충진한 상태에서 400~600(℃)의 온도로 0.2~2시간 범위 내에서 진행되며, 이 과정에서 Fe계 비정질 금속리본에 30(A/m) 이상의 자기장을 인가하고, 이에 따라 Fe계 비정질 금속리본은 높은 투자율의 나노 결정립 금속리본으로 변환된다.Returning to FIG. 1, the magnetic field heat treatment is performed within a range of 0.2 to 2 hours at a temperature of 400 to 600 ° C. in a state where nitrogen is filled in the heat treatment furnace, and in the process, 30 (A / m) The above magnetic field is applied, whereby the Fe-based amorphous metal ribbon is converted into nanocrystalline metal ribbon of high permeability.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 결정립 금속분말의 제조 방법 중 자기장 열처리 과정에서 시간에 따른 열처리 온도 변화 추이 및 자기장 열처리 시간 대를 예시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a trend of heat treatment temperature change and magnetic field heat treatment time versus time in a magnetic field heat treatment process in a method of manufacturing nanocrystalline metal powder according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 0~500(℃) 범위 내에서 온도를 점차 올려가면서 6시간 정도 열처리를 진행하며, 열처리 시작 후 3시간이 경과된 상태에서 5,5시간 되는 2.5시간 동안 자기장 열처리를 진행하며, 이때 자기장 열처리가 진행되는 2.5시간 동안 열처리로 내의 온도는 300(℃)에서 450(℃) 까지 온도 상승 후 다시 300(℃)로 내려간다.As shown, the heat treatment proceeds for about 6 hours while gradually increasing the temperature within the range of 0 ~ 500 (℃), and proceeds with the magnetic field heat treatment for 2.5 hours, 5,5 hours in the state that 3 hours have passed after the start of heat treatment In this case, the temperature in the heat treatment furnace during the 2.5 hour magnetic field heat treatment proceeds to 300 (℃) after the temperature rise from 300 (℃) to 450 (℃).
아래의 [표 1]은 도 5에 도시된 조건으로 열처리 및 자기장 열처리 진행 후 형성된 Fe계 나노 결정립 금속리본을 분쇄하고, 이렇게 얻어진 나노 결정립 금속분말(입도 25(㎛) 기준)과 기타 다른 조건으로 열처리한 나노 결정립 금속분말 간 투자율을 비교한 표이다. [Table 1] below shows the pulverized Fe-based nanocrystalline metal ribbons formed after the heat treatment and magnetic field heat treatment under the conditions shown in FIG. 5, and the nanocrystalline metal powders (based on the particle size of 25 (μm)) and other conditions. This is a table comparing the magnetic permeability between heat-treated nanocrystalline metal powders.
구분
division
자기장 30(A)
3~3.5시간 구간
Magnetic field 30 (A)
3 ~ 3.5 hours
자기장 30(A)
1~3시간 구간
Magnetic field 30 (A)
1-3 hours section
자기장 30(A)
2~5시간 구간
Magnetic field 30 (A)
2-5 hours
자기장 30(A)
5~6시간 구간
Magnetic field 30 (A)
5 to 6 hour intervals
무자장
Armless
200000
200000
150000
150000
120000
120000
120000
120000
70000
70000
150
150
120
120
100
100
100
100
80
80
표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, Fe계 비정질 금속리본의 열처리 중 3시간이 경과한 시점부터 5.5시간이 경과되는 시점까지의 2.5시간 동안 30(A)의 자기장을 인가하는 동시에 열처리로 내의 온도를 300~450(℃) 범위 내로 유지하여 자기장 열처리를 할 경우, 그에 따라 형성되는 Fe계 나노 결정립 금속분말 중 입도 25(㎛)를 기준으로 한 나노 결정립 금속분말이 1.5배의 투자율 향상을 얻을 수 있음을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, during the heat treatment of the Fe-based amorphous metal ribbon, a magnetic field of 30 (A) was applied for 2.5 hours from 3 hours to 5.5 hours. When the magnetic field heat treatment is performed in the range of 300 to 450 (° C.), the nano-grain metal powder based on the particle size of 25 (µm) among the Fe-based nano grain metal powders formed therefrom can obtain a 1.5 times improvement in permeability. It can be seen.
다음은 도 6을 참조하여 도 1 내지 도 5의 실시예에서 형성되는 Fe계 나노 결정립 금속분말을 사용하여 전자파 흡수시트를 제작하는 과정에 대해 설명한다.Next, a process of fabricating an electromagnetic wave absorbing sheet using the Fe-based nanocrystalline metal powder formed in the embodiment of FIGS. 1 to 5 will be described with reference to FIG. 6.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말을 이용한 전자파 흡수시트 제조방법을 보인 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an electromagnetic wave absorption sheet using nanocrystalline metal powder having a high permeability according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말을 이용한 전자파 흡수시트의 제조방법(이하 “전자파 흡수시트 제조방법”이라 약칭 함)은 먼저 나노 결정립 금속분말을 입도(粒度) 기준으로 분급(分級)하는 과정이 진행된다.(S210) As shown, a method for manufacturing an electromagnetic wave absorbing sheet using nanocrystalline metal powder having a high permeability according to an embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as "electromagnetic wave absorbing sheet manufacturing method") is first referred to as a particle size ( The process of classifying on the basis of the degree of progression is carried out. (S210)
이어서, 분급된 나노 결정립 금속분말을 입도별 그룹 단위로 구분한다.(S220) 상기 과정은 분급된 나노 결정립 금속분말을 입도별 그룹 단위로 구분하되, 상기 입도별로 구분된 그룹 각각을 이루고 있는 입도가 오차없이 균일한 크기로 이루어질 수 있도록 구분하는 것이다. Subsequently, the classified nano grain metal powder is classified into group units by particle size (S220). The process divides the classified nano grain metal powder into group units by particle size, and the particle sizes forming each of the groups divided by the particle size are included. The distinction is made so that it can be made in a uniform size without error.
이어서, 각 그룹별로 니켈(Ni)이 함유된 금속분말을 혼합하는 과정이 진행된다.(S230)Subsequently, a process of mixing the metal powder containing nickel (Ni) for each group is performed.
마지막으로, 니켈이 혼합된 금속분말과 나노 결정립 금속분말의 혼합 금속분말에 바인더를 혼합하는 과정(S240)이 진행되고, 이렇게 바인더가 혼합된 재료를 사용하여 전자파 흡수시트를 제조하는 과정이 진행된다.(S250)Finally, a process of mixing a binder with the mixed metal powder of the metal powder mixed with nickel and the nanocrystalline metal powder (S240) is performed, and a process of manufacturing the electromagnetic wave absorbing sheet using the binder mixed material is performed. (S250)
그리고, 이러한 일련의 과정을 통해 전자파 흡수시트가 제조되며, 이렇게 제조된 전자파 흡수시트는 그 소재인 나노 결정립 금속분말의 특성상, 기존 시트형 전자파 흡수체의 장점인 분말과 분말 사이에 세라믹 절연층을 형성하여 에어갭(airgap)을 균일하게 분산시키며, 이를 통해 고주파에서 급격하게 증가하는 와전류손실(Eddycurrentloss)을 최소화하고, 전체적으로 에어갭을 유지시켜 대전류에서의 직류중첩 특성을 양호하게 하는 기능을 가지면서도, 1㎒ 이상 고주파 대역의 전자파에 대해서도 양호한 전자파 흡수성능을 발휘할 수 있다.In addition, an electromagnetic wave absorption sheet is manufactured through such a series of processes, and the electromagnetic wave absorption sheet thus formed forms a ceramic insulating layer between the powder and the powder, which are advantages of the conventional sheet type electromagnetic wave absorber, due to the characteristics of the nanocrystalline metal powder. Uniformly distributes the airgap, thereby minimizing the rapidly increasing eddy currentloss at high frequencies and maintaining the airgap as a whole to improve DC overlapping characteristics at high currents. Good electromagnetic wave absorption performance can be exhibited even for electromagnetic waves in the MHz or higher frequency band.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조 방법 및 그 나노 결정립 금속분말을 이용한 전자파 흡수시트의 제조 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for carrying out the method for producing a nanocrystalline metal powder having a high permeability according to the present invention and a method for producing an electromagnetic wave absorbing sheet using the nanocrystalline metal powder. Not limited to the examples, as claimed in the claims below, those skilled in the art to which the invention belongs without departing from the gist of the invention to the extent that various changes can be made It will be said to have a spirit.
100 : 자기장 열처리 장치 110 : 열처리로
120 : 지그받침대 131~133 : 지그보드
140 : 지그 150 : 전원부
160 : 동파이프 170 : Fe계 비정질 금속리본
180 : 서스링 191,192 : 지지대100: magnetic field heat treatment apparatus 110: heat treatment furnace
120:
140: jig 150: power supply
160: copper pipe 170: Fe-based amorphous metal ribbon
180: susring 191,192: support
Claims (6)
상기 나노 결정립 금속을 분쇄하여 나노 결정립 금속분말을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 열처리는 6~6.5시간 동안 0~500(℃)의 범위 내에서 진행되되, 열처리 시작 후 3시간이 경과된 시점으로부터 5.5시간이 되는 2.5시간의 범위 내에서 상기 열처리로 내에 질소가 충진되고 상기 열처리로 내의 온도가 300~450(℃)를 유지하며 상기 정형의 비정질금속에 30(A/m) 이상의 자기장을 인가하는 상태로 진행되는 것을 특징으로 하는 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조방법.Heat-treat the amorphous amorphous metal in a heat treatment furnace, and perform magnetic field heat treatment to apply the magnetic field to the amorphous metal for a part of the entire heat treatment time, so that the amorphous metal has a relatively high permeability through crystallization of its components. Converting to nanocrystalline metals;
Pulverizing the nanocrystalline metal to form nanocrystalline metal powder,
The heat treatment is performed in the range of 0 to 500 (° C.) for 6 to 6.5 hours, and nitrogen is filled in the heat treatment furnace within the range of 2.5 hours, which is 5.5 hours from the point of time 3 hours after the start of the heat treatment. The method of manufacturing a high permeability nano-crystalline metal powder, characterized in that the temperature in the heat treatment furnace is maintained at 300 ~ 450 (℃) while applying a magnetic field of 30 (A / m) or more to the amorphous metal of the amorphous form.
상기 자기장 열처리는 상기 열처리로 내에 질소(N)를 충진한 상태에서 상기 열처리로 내의 온도를 400~600(℃)로 유지시키는 동시에 상기 정형의 비정질금속에 30(A/m) 이상의 자기장을 인가하는 상태로 0.2~2시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말의 제조방법.The method of claim 1,
The magnetic field heat treatment maintains the temperature in the heat treatment furnace at 400 to 600 (° C.) while filling nitrogen (N) in the heat treatment furnace, and applies a magnetic field of 30 (A / m) or more to the amorphous metal. Method for producing a high permeability nano grain metal powder, characterized in that for 0.2 to 2 hours in the state.
상기 나노 결정립 금속을 분쇄하여 나노 결정립 금속분말을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 열처리는 6~6.5시간 동안 0~500(℃)의 범위 내에서 진행되되, 열처리 시작 후 3시간이 경과된 시점으로부터 5.5시간이 되는 2.5시간의 범위 내에서 상기 열처리로 내에 질소가 충진되고 상기 열처리로 내의 온도가 300~450(℃)를 유지하며 상기 정형의 비정질금속에 30(A/m) 이상의 자기장을 인가하는 상태로 진행되는 것을 특징으로 하고,
상기 나노 결정립 금속분말을 분급(分級)하는 단계;
상기 분급된 나노 결정립 금속분말을 입도별 그룹 단위로 구분하는 단계;
상기 그룹 모두에 니켈(Ni)이 혼합된 금속분말을 혼합하는 단계;
상기 나노 결정립 금속분말과 상기 니켈(Ni)이 혼합된 금속분말 간 혼합 금속분말에 바인더를 혼합하여 시트화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말을 이용한 전자파 흡수시트의 제조방법.Heat-treat the amorphous amorphous metal in a heat treatment furnace, and perform magnetic field heat treatment to apply the magnetic field to the amorphous metal for a part of the entire heat treatment time, so that the amorphous metal has a relatively high permeability through crystallization of its components. Converting to nanocrystalline metals;
And pulverizing the nanocrystalline metal to form nanocrystalline metal powder.
The heat treatment is performed in the range of 0 to 500 (° C.) for 6 to 6.5 hours, and nitrogen is filled in the heat treatment furnace within the range of 2.5 hours, which is 5.5 hours from the point of time 3 hours after the start of the heat treatment. The temperature in the heat treatment furnace is maintained at 300 ~ 450 (℃) characterized in that the progress in the state of applying a magnetic field of 30 (A / m) or more to the amorphous metal of the form,
Classifying the nanocrystalline metal powder;
Dividing the classified nano grain metal powder into group units for each particle size;
Mixing metal powder mixed with nickel (Ni) to all the groups;
Preparation of the electromagnetic wave absorption sheet using the high permeability nano-crystalline metal powder, comprising the step of forming a sheet by mixing a binder in the mixed metal powder between the nano-crystalline metal powder and the nickel (Ni) mixed metal powder Way.
상기 그룹에 포함되는 상기 나노 결정립 금속분말의 입도 분포는 500~800 메시(mesh)를 통과할 수 있는 분말 50~80(%) 및 200~500메시(mesh)를 통과할 수 있는 분말 20~50(%)의 비율인 것을 특징으로 하는 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말을 이용한 전자파 흡수시트의 제조방법.5. The method of claim 4,
The particle size distribution of the nano-grain metal powder included in the group is 50 to 80 (%) of powder that can pass through 500 to 800 mesh and 20 to 50 that can pass through 200 to 500 mesh. A method for producing an electromagnetic wave absorbing sheet using nanocrystalline metal powder having a high permeability, wherein the ratio is (%).
상기 그룹 모두에 니켈(Ni)이 혼합된 금속분말을 혼합하는 단계는, 니켈(Ni)이 함유된 하이플럭스(high flux) 또는 몰리퍼멀로이 분말((Molypermalloy powder:MPP)과 상기 나노 결정립 금속분말을 2:8의 비율로 혼합하는 과정인 것을 특징으로 하는 투자율이 높은 나노 결정립 금속분말을 이용한 전자파 흡수시트의 제조 방법.5. The method of claim 4,
Mixing the metal powder mixed with nickel (Ni) in all of the groups, the high flux or morphpermalloy powder (MPP) containing the nickel (Ni) and the nano-crystalline metal powder A method of manufacturing an electromagnetic wave absorbing sheet using nanocrystalline metal powder having a high permeability, which is a process of mixing at a ratio of 2: 8.
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