KR20140035019A - 염 함유 페라이트 자성체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 페라이트 40 내지 99.9 중량% 및 염 0.1 내지 60 중량%를 포함하며, 상기 염은 상기 페라이트의 합성온도보다 낮은 융점을 갖고, 상기 염은 용융되어 상기 페라이트 입자의 사이에서 매트릭스를 이루는 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 일반적인 페라이트 자성체에 비해 낮은 온도에서 합성 반응이 빠르게 일어나 공정조건상 유리하며, 고결정성의 나노 크기의 입자를 손쉽게 얻을 수 있으며, 용융염에 의해 입자 간의 응집 및 입자 성장을 방지해 주며, 합성된 염 함유 페라이트 자성분말은 염 함유 페라이트 자성체를 만드는 성형 및 소결 과정에서 통상의 온도보다 낮은 온도에서 소결이 가능하여 입자 성장에 의한 자성 특성의 저하를 방지할 수 있고, 자화용이 축방향으로 정렬이 가능하여 보다 높은 자성 특성을 얻을 수 있다.

Description

염 함유 페라이트 자성체 및 그 제조방법{Ferrite magnet with salt and manufacturing method of the same}
본 발명은 페라이트 자성체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 포화자화 및 보자력을 가지며 페라이트 입자 간의 응집이 적은 염 함유 페라이트 자성체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
소프트 페라이트는 자기장을 약간만 걸어도 자화되는 속도가 빨라 물질의 자화도가 금방 포화되며 잔류 자기를 지우거나 반전시킬 때도 약한 자기장만으로도 충분한 것을 말하며, 이러한 특성으로 인해 신호(signal)를 걸러주거나 증폭하는 소자(device)에 많이 사용된다.
하드 페라이트는 보통 페라이트로 만들어진 영구 자석을 말하는 것으로, 잔류 자기를 없애거나 반전시킬 때도 강한 역방향의 자기장이 필요하고 전압을 가해줄 필요가 없으며 자체적으로 열을 발생하지 않으면서 일정한 자기장을 발생할 수 있기 때문에 많은 용도로 사용된다.
페라이트의 응용은 성형 및 소결을 통해 만들어지는 것으로 다양한 형상이 가능하며 비용이 적게 든다는 점에서 넓은 분야에 사용되고 있다.
소프트 페라이트는 브라운관 부품인 편향요크(deflection yoke; DY)와 고압변성기(fly back transformer; FBT)에 사용되어 전자 편향이나 전원 공급 장치의 기능을 향상시키는데 쓰인다. 요즘에는 평면 텔레비젼(TV), 디지탈(Digital) 텔레비젼(TV) 등의 가전산업용 외에 아이엠티(IMT) 관련 통신용 코어(Core) 및 전자파 흡수와 노이즈 제거를 위한 EMI(electro magnetic interference)(전자파장애대응) 코어(Core) 분야가 주를 이루고 있다.
하드 페라이트는 스피커, 영구자석 모터, 가동 코일형 장치, 자석발전기, 마이크 등의 전기-기계적 에너지의 전환에 많이 응용이 되고, 저장매체 등에도 사용된다.
이와 같이 페라이트 자성체를 다양한 분야에 적용하기 위해서는 뛰어난 분산성을 갖는 미세한 단자구 분말을 얻는 것이 중요하다.
염을 첨가하여 단결정의 미세한 페라이트 자성분말을 얻고자하는 시도가 있었는데, 고상반응법을 기본으로 하여 다량의 염화나트륨이나 염화칼륨을 첨가하여 바륨페라이트(Ba-ferrite)를 합성하고자 하는 기술이 대한민국 등록특허공보 제10-0554500호에 개시되어 있다.
상기에 서술한 방법은 목적으로 하는 물질 및 특성에 따라 출발원료를 염과 함께 화학양론비에 맞추어 혼합하여 페라이트 전구분말을 합성하게 되고, 결정화를 위해서 열처리를 수행한 후 염을 제거하는 공정으로 구성되어 있다.
이와 같은 방법은 100nm 이하의 작은 입자를 제조할 수 있으나, 염을 제거하는 공정에서 페라이트 자성 입자의 특성상 입자의 응집이 일어나기가 쉽다.
또한, 상기의 복잡한 공정을 통해 미세한 입자들을 제조한다 해도 자성체 제조를 위한 소결 과정에서의 입자성장을 막을 수 없다. 이러한 제조 방법의 문제들은 공정비용의 상승과 함께 자성 특성의 저하를 초래하게 된다.
염화나트륨이나 염화칼륨을 첨가하여 페라이트 자성분말 합성을 시도하여 미세한 입자를 얻을 수 있으나, 자성체를 형성하기 위해서는 용융염이 수세되어 제거된 후에 성형 및 소결 공정이 진행되게 되므로 페라이트 자성입자의 성장을 억제하기 힘들며, 자성을 극대화하기 위해 필요한 자성 나노입자의 정렬이 어려운 문제점이 남아 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0554500호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 포화자화 및 보자력을 가지며 페라이트 입자 간의 응집이 적은 염 함유 페라이트 자성체를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 일반적인 페라이트 자성체에 비해 낮은 온도에서 합성 반응이 빠르게 일어나 공정조건상 유리하며, 고결정성의 나노 크기의 입자를 손쉽게 얻을 수 있으며, 용융염에 의해 입자 간의 응집 및 입자 성장을 방지해 주며, 합성된 염 함유 페라이트 자성분말은 염 함유 페라이트 자성체를 만드는 성형 및 소결 과정에서 통상의 온도보다 낮은 온도에서 소결이 가능하여 입자 성장에 의한 자성 특성의 저하를 방지할 수 있고, 자화용이 축방향으로 정렬이 가능하여 보다 높은 자성 특성을 얻을 수 있는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 페라이트 40～99.9중량% 및 염 0.1～60중량%를 포함하며, 상기 염은 상기 페라이트의 합성온도 보다 낮은 융점을 갖고, 상기 염은 용융되어 상기 페라이트 입자의 사이에서 매트릭스를 이루는 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체를 제공한다.
상기 염 함유 페라이트 자성체는 복수의 페라이트가 염 내에 균일하게 분산되어 있는 구조를 이루며, 상기 페라이트는 2차 입자로 이루어지고, 상기 2차 입자는 2차 입자 보다 작은 복수 개의 1차 입자들이 염과 함께 뭉쳐있는 형태를 이룰 수 있다.
상기 2차 입자는 0.1～20㎛ 입경의 구형 입자 또는 0.1～1000㎛ 크기의 비구형 입자로 이루어지고, 상기 1차 입자는 5～1000㎚ 크기의 입자로 이루어질 수 있다.
상기 염 함유 페라이트 자성체는 포화자화(Ms)에 대한 잔류자화(Mr)의 비(Mr/Ms)가 50% 보다 높다.
상기 염은 염화금속염, 질산금속염 및 황산금속염 중에서 선택된 1종 이상의 염으로 이루어질 수 있고, 상기 염화금속염은 NaCl, KCl, LiCl, CaCl2 및 MgCl2 중에서 선택된 1종 이상의 염이고, 상기 질산금속염은 NaNO3, KNO3, LiNO3, Ca(NO3)2 및 Mg(NO3)2 중에서 선택된 1종 이상의 염이며, 상기 황산금속염은 Na2SO4, K2SO4, Li2SO4, CaSO4 및 MgSO4 중에서 선택된 1종 이상의 염일 수 있다.
상기 페라이트는 육방정 페라이트일 수 있고, 상기 육방정 페라이트는 MT12O19의 형태를 가지며, 상기 M은 Ba, Sr 및 La 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있고, 상기 T는 Fe 및 Co 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있다.
상기 페라이트는 스피넬 페라이트일 수 있고, 상기 스피넬 페라이트는 M3O4의 형태를 가지며, 상기 M은 Fe, Co, Mg, Mn, Zn 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은, 합성하려는 페라이트의 소스물질을 준비하는 단계와, 합성하려는 페라이트의 합성온도 보다 낮은 융점을 갖는 염을 준비하는 단계와, 상기 페라이트의 소스물질과 상기 염을 혼합하는 단계와, 상기 염이 용융되게 하면서 염 함유 페라이트 자성분말을 합성하는 단계와, 상기 염 함유 페라이트 자성분말을 원하는 형태로 성형하고 소결하여 염 함유 페라이트 자성체를 얻는 단계를 포함하며, 상기 염 함유 페라이트 자성체는 페라이트 40～99.9중량% 및 염 0.1～60중량%를 포함하고, 상기 염은 용융되어 상기 페라이트 입자의 사이에서 매트릭스를 이루는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법을 제공한다.
상기 염은 상기 염 함유 페라이트 자성분말을 합성하는 온도 보다 낮은 융점을 갖는 염을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 소결은 상기 염이 용융되는 온도 조건 또는 상기 염이 용융되는 온도 및 압력 조건에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 염 함유 페라이트 자성체는 복수의 페라이트가 염 내에 균일하게 분산되어 있는 구조를 이루며, 상기 페라이트는 2차 입자로 이루어지고, 상기 2차 입자는 2차 입자 보다 작은 복수 개의 1차 입자들이 염과 함께 뭉쳐있는 형태를 이룰 수 있다.
상기 2차 입자는 0.1～20㎛ 입경의 구형 입자 또는 0.1～1000㎛ 크기의 비구형 입자로 이루어지고, 상기 1차 입자는 5～1000㎚ 크기의 입자로 이루어질 수 있다.
상기 염 함유 페라이트 자성체는 포화자화(Ms)에 대한 잔류자화(Mr)의 비(Mr/Ms)가 50% 보다 높다.
상기 염은 염화금속염, 질산금속염 및 황산금속염 중에서 선택된 1종 이상의 염으로 이루어질 수 있고, 상기 염화금속염은 NaCl, KCl, LiCl, CaCl2 및 MgCl2 중에서 선택된 1종 이상의 염이고, 상기 질산금속염은 NaNO3, KNO3, LiNO3, Ca(NO3)2 및 Mg(NO3)2 중에서 선택된 1종 이상의 염이며, 상기 황산금속염은 Na2SO4, K2SO4, Li2SO4, CaSO4 및 MgSO4 중에서 선택된 1종 이상의 염일 수 있다.
상기 페라이트의 소스물질은 Ba(NO3)2, BaCO3, BaCl2, BaSO4, BaO2, Sr(NO3)2, SrCO3, SrCl2, SrSO4, Sr(OH)2 La(NO3)3, LaCl3 La2(SO4)3 및 La(OH)3 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 Fe(NO3)3, FeCO3, FeCl3 , Fe2O3, FeCl2, Fe(OH)3, Co(NO3)2, CoCO3, CoCl2 및 CoSO4 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있고, 상기 페라이트는 육방정 페라이트일 수 있으며, 상기 육방정 페라이트는 MT12O19의 형태를 가지며, 상기 M은 Ba, Sr 및 La 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있고, 상기 T는 Fe 및 Co 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있다.
상기 페라이트의 소스물질은 Fe(NO3)3, FeCO3, FeCl3 , Fe2O3, FeCl2 , Fe(OH)3, Co(NO3)2, CoCO3, CoCl2, CoSO4, Mn(NO3)2, MnCO3, MnCl2, MnSO4, MnO2, Mg(NO3)2, MgCO3, MgCl2, MgSO4, Ni(NO3)2, NiCO3, NiCl2, NiSO4, Zn(NO3)2, ZnCl2, ZnSO4 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있고, 상기 페라이트는 스피넬 페라이트일 수 있으며, 상기 스피넬 페라이트는 M3O4의 형태를 가지며, 상기 M은 Fe, Co, Mg, Mn, Zn 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있다.
상기 페라이트의 소스물질은 Ba(NO3)2, BaCO3, BaCl2, BaSO4, BaO2, Sr(NO3)2, SrCO3, SrCl2, SrSO4, Sr(OH)2 La(NO3)3, LaCl3 La2(SO4)3 및 La(OH)3 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 Fe(NO3)3, FeCO3, FeCl3 , Fe2O3, FeCl2, Fe(OH)3, Co(NO3)2, CoCO3, CoCl2 및 CoSO4 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있고, 상기 염 함유 페라이트 자성분말을 합성하는 단계는, 분무열분해 장치의 반응챔버 둘레를 감싸고 있는 가열수단에 전원을 공급하고 상기 반응챔버를 가열하여 상기 염의 융점 보다 높은 온도로 일정하게 유지하는 단계와, 상기 페라이트의 소스물질과 상기 염의 혼합물이 담긴 분무기에 운반가스를 공급하는 단계와, 상기 분무기 내에 담긴 상기 혼합물이 초음파 진동자에 의해 진동되어 상기 분무기 내에서 액적으로 발생되는 단계 및 상기 액적이 상기 운반가스에 의해 상기 반응챔버로 유입되고, 상기 반응챔버로 유입된 액적이 열분해 및 산화 반응을 거쳐 염 함유 페라이트 자성분말로 합성되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 염 함유 페라이트 자성체 제조방법은, 일반적인 페라이트 자성체에 비해 낮은 온도에서 합성 반응이 빠르게 일어나 공정조건상 유리하며, 고결정성의 나노 크기의 입자를 손쉽게 얻을 수 있으며, 용융염에 의해 입자 간의 응집 및 입자 성장을 방지해 주며, 합성된 염 함유 페라이트 자성분말은 염 함유 페라이트 자성체를 만드는 성형 및 소결 과정에서 통상의 온도보다 낮은 온도에서 소결이 가능하여 입자 성장에 의한 자성 특성의 저하를 방지할 수 있고, 자화용이 축방향으로 정렬이 가능하여 보다 높은 자성 특성을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 페라이트 자성분말의 합성이 용융염 내에서 진행되어 액상소결의 기제가 적용되며, 일반적인 고상에서의 합성 보다 입자의 확산속도가 월등하여 합성속도가 보다 빠르게 진행되며, 보다 낮은 온도에서 고결정성 분말을 얻을 수 있을 뿐 아니라 용융염 내에서 자성 입자 간의 응집 또한 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 잔류 염에 의한 유동성 확보로 인해 소결시 자성체 입자의 정렬을 유도하여 더 높은 자성 특성을 발현하게 한다.
또한, 기존 소결 공정은 페라이트의 입자 성장이 일어나는 온도 이상에서 진행되어 자성 특성에 영향을 주는 단점이 존재하였으나, 본 발명에서는 페라이트의 입자성장이 일어나지 않는 온도(예컨대, 염의 용융온도이거나 그 이상의 온도)에서 소결이 가능하여 페라이트 자성체의 자성 특성에 영향을 주지 않는 장점이 있다.
본 발명의 염 함유 페라이트 자성체는 소프트나 하드 페라이트 자성체를 사용하는 모든 전자기기 및 부품에 사용가능하다.
도 1은 염 함유 페라이트 자성분말의 모식도이다.
도 2는 염 함유 페라이트 자성체의 제조 공정에 대한 모식도를 보여준다.
도 3은 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 4 및 도 5는 실시예 1에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 6 및 도 7은 실시예 2에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 8 및 도 9는 실시예 3에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 10은 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 11 및 도 12는 실시예 4에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 13 및 도 14는 실시예 5에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 15 및 도 16은 실시예 6에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 17은 비교예 1 내지 비교예 3에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 18 및 도 19는 비교예 1에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 20 및 도 21은 비교예 2에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 22 및 도 23은 비교예 3에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 24는 실시예 7 내지 실시예 9에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 25 및 도 26은 실시예 7에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 27 및 도 28은 실시예 8에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 29 및 도 30은 실시예 9에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 31은 실시예 10 내지 실시예 12에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 32 및 도 33은 실시예 10에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 34 및 도 35는 실시예 11에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 36 및 도 37은 실시예 12에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 38은 실시예 13 및 실시예 14에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 39 및 도 40은 실시예 13에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 41 및 도 42는 실시예 14에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 43은 실시예 15에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 44는 실시예 15 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 45 및 도 46은 실시예 15에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 47은 실시예 16에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 48은 실시예 16에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 49 및 도 50은 실시예 16에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 51은 실시예 17에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 52는 실시예 17에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 53 및 도 54는 실시예 17에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 55는 실시예 18에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 56은 실시예 18에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 57 및 도 58은 실시예 18에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 59는 실시예 19에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 60은 실시예 19에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 61 및 도 62는 실시예 19에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 63은 실시예 20에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 64는 실시예 20에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 65 및 도 66은 실시예 20에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 염 함유 페라이트 자성체는, 페라이트 40～99.9중량% 및 염 0.1～60중량%를 포함하며, 상기 염은 상기 페라이트의 합성온도 보다 낮은 융점을 갖고, 상기 염은 용융되어 상기 페라이트 입자의 사이에서 매트릭스를 이룬다. 본 발명의 염 함유 페라이트 자성체에서 상기 페라이트는 40～99.9중량%, 바람직하게는 65～99.9중량% 함유되고, 상기 염은 0.1～60중량%, 바람직하게는 0.1～35중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 염 함유 페라이트 자성체는 복수의 페라이트가 균일하게 염 내에 분산되어 있는 구조를 이루며, 상기 페라이트는 2차 입자로 이루어지고, 상기 2차 입자는 2차 입자 보다 작은 복수 개의 1차 입자들이 염과 함께 뭉쳐있는 형태를 이룰 수 있다.
상기 2차 입자는 입경이 0.1～20㎛ 크기인 구형 입자로 이루어지고, 상기 1차 입자는 5～1000㎚ 크기의 입자로 이루어질 수 있다. 상기 2차 입자는 0.1~1000㎛ 크기인 구형이 아닌 입자로 이루어질 수도 있다. 상기 1차 입자는 육각판상형이나 막대형 입자로 이루어질 수 있다.
상기 염 함유 페라이트 자성체는 포화자화(Ms)에 대한 잔류자화(Mr)의 비(Mr/Ms)가 50% 보다 높다. Mr/Ms 값은 50% 보다 높은데, 예컨대 50% 보다 높고 99.9% 이하일 수 있다.
상기 염은 염화금속염, 질산금속염 및 황산금속염 중에서 선택된 1종 이상의 염으로 이루어질 수 있고, 상기 염화금속염은 NaCl, KCl, LiCl, CaCl2 및 MgCl2 중에서 선택된 1종 이상의 염이고, 상기 질산금속염은 NaNO3, KNO3, LiNO3, Ca(NO3)2 및 Mg(NO3)2 중에서 선택된 1종 이상의 염이며, 상기 황산금속염은 Na2SO4, K2SO4, Li2SO4, CaSO4 및 MgSO4 중에서 선택된 1종 이상의 염일 수 있다.
상기 페라이트는 육방정 페라이트일 수 있고, 상기 육방정 페라이트는 MT12O19의 형태를 가지며, 상기 M은 Ba, Sr 및 La 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있고, 상기 T는 Fe 및 Co 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있다.
상기 페라이트는 스피넬 페라이트일 수 있고, 상기 스피넬 페라이트는 M3O4의 형태를 가지며, 상기 M은 Fe, Co, Mg, Mn, Zn 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법은, 합성하려는 페라이트의 소스물질을 준비하는 단계와, 합성하려는 페라이트의 합성온도 보다 낮은 융점을 갖는 염을 준비하는 단계와, 상기 페라이트의 소스물질과 상기 염을 혼합하는 단계와, 상기 염이 용융되게 하면서 염 함유 페라이트 자성분말을 합성하는 단계와, 상기 염 함유 페라이트 자성분말을 원하는 형태로 성형하고 소결하여 염 함유 페라이트 자성체를 얻는 단계를 포함하며, 상기 염 함유 페라이트 자성체는 페라이트 40～99.9중량% 및 염 0.1～60중량%를 포함하고, 상기 염은 용융되어 상기 페라이트 입자의 사이에서 매트릭스를 이룬다.
이하에서, 상기 페라이트의 합성온도라 함은 페라이트 자성분말을 합성하는 온도를 의미하는 것으로 사용한다. 페라이트 자성분말의 합성은 분무열분해법과 같은 다양한 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들어 분무열분해법을 이용하는 경우에 상기 페라이트의 합성온도는 액적이 반응챔버를 통과하여 페라이트 자성분말이 합성되는 온도로서 반응챔버의 입구 및 출구 중에서 가장 높은 온도를 의미한다.
상기 염은 상기 염 함유 페라이트 자성분말을 합성하는 온도 보다 낮은 융점을 갖는 염을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 소결은 상기 염이 용융되는 온도 조건 또는 상기 염이 용융되는 온도 및 압력 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 소결 동안에 가압이 이루어지는 않는 경우에는 상기 염의 융점(NaCl의 경우 800℃, KCl의 경우 776℃) 보다 높은 온도에서 소결이 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 소결 동안에 가압이 이루어지는 경우에는 상기 염의 융점 보다 낮은 온도에서도 염의 용융이 이루어질 수 있으므로 가능하다. 소결 동안의 가압은 20～200MPa 정도의 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 염은 염화금속염, 질산금속염 및 황산금속염 중에서 선택된 1종 이상의 염으로 이루어질 수 있고, 상기 염화금속염은 NaCl, KCl, LiCl, CaCl2 및 MgCl2 중에서 선택된 1종 이상의 염이고, 상기 질산금속염은 NaNO3, KNO3, LiNO3, Ca(NO3)2 및 Mg(NO3)2 중에서 선택된 1종 이상의 염이며, 상기 황산금속염은 Na2SO4, K2SO4, Li2SO4, CaSO4 및 MgSO4 중에서 선택된 1종 이상의 염일 수 있다.
본 발명에서는 페라이트의 소스물질과 함께 페라이트의 소결 조건(소결 온도 및 압력)에서 액체 상태로 존재할 수 있는 염을 첨가하여 소결 시 액상의 염 내에서 페라이트 자성체가 합성될 수 있도록 유도하며, 소결 전에 용융염을 수세하지 않고 그대로 이용한다.
본 발명의 경우에 페라이트 자성분말의 합성이 용융염 내에서 진행되어 액상소결의 기제(mechanism)가 적용되며, 일반적인 고상에서의 합성 보다 입자의 확산속도가 월등하여 합성속도가 보다 빠르게 진행되며, 보다 낮은 온도에서 고결정성 분말을 얻을 수 있을 뿐 아니라 용융염 내에서 자성 입자 간의 응집 또한 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 잔류 염에 의한 유동성 확보로 인해 소결시 자성체 입자의 정렬을 유도하여 더 높은 자성 특성을 발현하게 한다.
또한, 기존 소결 공정은 페라이트의 입자 성장이 일어나는 온도 이상에서 진행되어 자성 특성에 영향을 주는 단점이 존재하였으나, 본 발명에서는 페라이트의 입자성장이 일어나지 않는 온도(예컨대, 염의 용융온도이거나 그 이상의 온도)에서 소결이 가능하여 페라이트 자성체의 자성 특성에 영향을 주지 않는 장점이 있다.
본 발명에서는 염 함유 페라이트 자성분말을 합성한 후 염을 수세하여 제거하지 않고 그대로 염이 함유된 상태로 염 함유 페라이트 자성분말을 성형 및 소결하여 염 함유 페라이트 자성체를 합성하고 용융염을 자성체에 그대로 이용한다.
페라이트 자성분말을 얻기 위해 사용될 수 있는 방법으로는 고상반응법, 공침법, 졸겔법, 유리결정화법, 수열합성법, 에어로졸법 등이 있다.
고상반응법은 출발물질을 탈 이온수와 함께 금속이온의 몰비로 혼합 및 분쇄한 후 건조 과정을 거치고 다시 분쇄과정을 거쳐 소결하여 분말을 얻는 방법이다.
공침법은 출발물질을 금속이온의 조성비로 탈 이온수에 용해시켜 혼합 후 침전제로 침전시킨 다음에 세척과정을 반복하고 pH 조절 후 여과 및 건조를 거쳐 소결하여 분말을 얻는 방법이다.
졸겔법은 출발물질을 용매에 용해시킨 후 첨가제를 넣어 졸상태로 만들고, 건조를 통해 분말 시료를 얻은 다음 소결하여 분말을 얻는 방법이다.
유리결정화법은 출발물질을 금속이온의 조성비에 맞추어 혼합 후 고온에서 용융시켜 수중으로 투입하여 급냉시킴으로 비정질체를 얻고, 비정질체를 소결하여 분쇄하고 유리질 성분 및 잉여원소를 녹여낸 후 건조를 통해서 분말을 얻는 방법이다.
수열합성법은 고압반응용기 내에 출발물질을 넣고 온도와 압력을 주어 반응시켜 분말을 얻는 방법이다.
에어로졸법은 출발물질을 기체의 형태로 만들어 관상로를 통과하면서 연소 또는 하소에 의해 분말을 제조하는 방법이다.
염 함유 페라이트 자성체의 제조는 페라이트 자성 분말을 합성하는 종래의 다양한 방법을 그대로 이용할 수 있어 목적과 재료의 특성에 맞게 방법의 선택이 가능하며, 페라이트 종류에도 제한받지 않고 합성이 가능하다.
예를 들면, 상기 페라이트의 소스물질로는 Ba(NO3)2, BaCO3, BaCl2, BaSO4, BaO2, Sr(NO3)2, SrCO3, SrCl2, SrSO4, Sr(OH)2 La(NO3)3, LaCl3 La2(SO4)3 및 La(OH)3 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 Fe(NO3)3, FeCO3, FeCl3 , Fe2O3, FeCl2, Fe(OH)3, Co(NO3)2, CoCO3, CoCl2 및 CoSO4 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있고, 상기 페라이트는 육방정 페라이트트(hexagonal ferrites)일 수 있으며, 상기 육방정 페라이트는 MT12O19의 형태를 가지며, 상기 M은 Ba, Sr 및 La 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있고, 상기 T는 Fe 및 Co 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 페라이트의 소스물질로는 Fe(NO3)3, FeCO3, FeCl3 , Fe2O3, FeCl2 , Fe(OH)3, Co(NO3)2, CoCO3, CoCl2, CoSO4, Mn(NO3)2, MnCO3, MnCl2, MnSO4, MnO2, Mg(NO3)2, MgCO3, MgCl2, MgSO4, Ni(NO3)2, NiCO3, NiCl2, NiSO4, Zn(NO3)2, ZnCl2, ZnSO4 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있고, 상기 페라이트는 스피넬 페라이트(spinel ferrites)일 수 있으며, 상기 스피넬 페라이트는 M3O4의 형태를 가지며, 상기 M은 Fe, Co, Mg, Mn, Zn 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어질 수 있다.
염 함유 페라이트 자성분말을 소결하는 방법으로는 상압소결, 열간프레싱(Hot Pressing), 열간 정수압 소결법(Hot Isostatic Pressing, HIP), 가스압 소결법(Gas Pressure Sintering, GPS), 스파크 플라즈마 소결법(Spark Plasma Sintering, SPS) 등이 있고, 목적과 재료의 특성에 맞게 방법의 선택이 가능하며, 페라이트 종류에도 제한받지 않고 소결이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따라 합성된 염 함유 페라이트 자성분말의 모식도를 보여준다. 도 1에서 '10'은 1차 페라이트 자성입자이며, '20'은 용융염을 나타내며, 염 함유 페라이트 자성분말은 용융염으로 이루어진 기지(matrix)에 페라이트 자성입자가 입자끼리 응집하지 않고 분포해 있는 복합분말의 형태로 이루어진다.
염 함유 페라이트 자성체를 제조하기 위해 염을 함유한 자성분말 형태 그대로 사용하게 된다. 분말 소결시 염의 융점 이상의 가압가열 조건일 때 잔류한 염의 용융으로 인한 유동성 상승으로 자성 입자 간의 배열을 유도할 수 있을 뿐 아니라 성형밀도 또한 향상시킬 수 있다. 자성 입자들의 정렬은 잔류자기값(Br)과 보자력(Hc)을 상승시키고 이로 인하여 전체 자성 특성의 향상을 이룰 수 있다.
상기 페라이트의 소스물질로는 Ba(NO3)2, BaCO3, BaCl2, BaSO4, BaO2, Sr(NO3)2, SrCO3, SrCl2, SrSO4, Sr(OH)2 La(NO3)3, LaCl3 La2(SO4)3 및 La(OH)3 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 Fe(NO3)3, FeCO3, FeCl3 , Fe2O3, FeCl2, Fe(OH)3, Co(NO3)2, CoCO3, CoCl2 및 CoSO4 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있고, 염 함유 페라이트 자성분말을 합성하는 단계는, 분무열분해 장치의 반응챔버 둘레를 감싸고 있는 가열수단에 전원을 공급하고 상기 반응챔버를 가열하여 상기 염의 융점 보다 높은 온도로 일정하게 유지하는 단계와, 상기 페라이트의 소스물질과 상기 염의 혼합물이 담긴 분무기에 운반가스를 공급하는 단계와, 상기 분무기 내에 담긴 상기 혼합물이 초음파 진동자에 의해 진동되어 상기 분무기 내에서 액적으로 발생되는 단계 및 상기 액적이 상기 운반가스에 의해 상기 반응챔버로 유입되고, 상기 반응챔버로 유입된 액적이 열분해 및 산화 반응을 거쳐 염 함유 페라이트 자성분말로 합성되는 단계를 포함할 수 있다.
도 2는 염 함유 페라이트 자성체의 제조 공정에 대한 모식도를 보여준다. 도 2에서 '30'은 성형 전의 염 함유 페라이트 자성 분말이고 '40'은 성형과 소결 후의 소결체이며, 도 2에서 최우측의 도면은 소결체의 미세조직을 확대한 도면으로서 '50'과 '60'은 각각 페라이트 자성입자와 용융염을 나타낸 것이다. 상기 소결체는 용융염 매트릭스 상에서 페라이트 자성입자가 배열되어 있음을 보여준다.
염 함유 페라이트 자성체는 복수의 페라이트가 염 내에 균일하게 분산되어 있는 구조를 이루며, 상기 페라이트는 2차 입자로 이루어지고, 상기 2차 입자는 2차 입자 보다 작은 복수 개의 1차 입자들이 염과 함께 뭉쳐있는 형태를 이룰 수 있다. 상기 2차 입자는 입경이 0.1～20㎛ 크기인 구형 입자로 이루어지고, 상기 1차 입자는 5～1000㎚ 크기의 입자로 이루어질 수 있다. 상기 2차 입자는 0.1～1000㎛ 크기인 구형이 아닌 입자로 이루어질 수도 있다. 상기 1차 입자는 육각판상형이나 막대형 입자로 이루어질 수 있다. 이러한 구조의 염 함유 페라이트 자성체는 포화자화(Ms)에 대한 잔류자화(Mr)의 비(Mr/Ms)가 50% 보다 높다. Mr/Ms 값은 50% 보다 높은데, 예컨대 50% 보다 높고 99.9% 이하일 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 실시예 들에서는 염 함유 페라이트 자성체를 제조하기 위해 에어로졸법 중에서 액체 전구체를 분무하여 사용하는 분무열분해법(spray pyrolysis)을 사용하는 경우로 예로 들었으며, 본 발명의 염 함유 페라이트 자성체 제조방법은 이에 국한되는 것은 아니다.
분무열분해법은 짧은 시간 안에 복잡한 후열처리 공정 없이 한 번에 입자를 합성할 수 있으나, 분무된 액적 내에서 형성되는 1차 입자들이 2차 입자의 형태로 강하게 응집되는 문제가 발생한다. 하지만 페라이트의 소스물질 외에 부가적으로 염을 첨가함으로써 상술한 바와 같이 1차 입자 간의 응집을 방지할 수 있고, 고결정성의 입자들이 용융염과 혼합된 형태의 2차 입자들을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예로서 페라이트 자성체 중 하나인 바륨페라이트(BaFe12O19)를 예시물로 하여 제조하였고, 부가적으로 첨가한 염은 염화나트륨(NaCl) 또는 염화칼슘(KCl)을 사용하였다.
상기 페라이트 자성체는 바륨페라이트에 한정하지 않으며, 스피넬 페라이트, 육방정 페라이트일 수 있으며, 목적에 맞게 임의 선택가능하다.
스피넬 페라이트는 M3O4의 기본 형태를 가지며, M의 사이트(site)에는 Fe, Co, Mg, Mn, Zn, Ni 등의 원소가 1종류 들어가거나 두 종류 이상이 복합되어 들어갈 수 있다. 이러한 스피넬 페라이트에는 코발트 페라이트(Co ferrite), 니켈 페라이트(Ni ferrite), 망간 페라이트(Mn ferrite), 마그네슘 페라이트(Mg ferrite), 아연 페라이트(Zn ferrite), 망간아연 페라이트(MnZn ferrite), 니켈아연 페라이트(NiZn ferrite) 등이 있다.
육방정 페라이트는 MT12O19의 형태를 가지며, 상기 M의 사이트에는 Ba, Sr, La 등의 원소가 한 종류 들어가거나 두 종류 이상이 복합되어 들어갈 수 있고, 상기 T의 사이트에는 Fe, Co 등의 원소가 한 종류 들어가거나 두 종류 이상이 복합되어 들어갈 수 있다. 이러한 육방정 페라이트에는 바륨페라이트(Ba ferrite), 스트론튬 페라이트(Sr ferrite), 란타늄 페라이트 (La ferrite), 바륨스트론튬 페라이트(BaSr ferrite), 바륨란타늄 페라이트 (BaLa ferrite), 스트론튬란타늄 페라이트 (SrLa ferrite) 등이 있다.
상기 페라이트는 종류에 따라 각각의 금속원소에 맞는 원료를 사용할 수 있다. 페라이트의 소스물질로서 바륨의 소스원료는 Ba(NO3)2, BaCO3, BaCl2, BaSO4 또는 BaO2 일 수 있고, 스트론튬의 소스원료는 Sr(NO3)2, SrCO3, SrCl2, SrSO4 또는 Sr(OH)2 일 수 있으며, 란타늄의 소스원료는 La(NO3)3, LaCl3 La2(SO4)3 또는 La(OH)3 일 수 있고, 철의 소스원료는 Fe(NO3)3, FeCO3, FeCl3 , Fe2O3, FeCl2 또는 Fe(OH)3 일 수 있고, 코발트의 소스원료는 Co(NO3)2, CoCO3, CoCl2 또는 CoSO4 일 수 있으며, 망간의 소스원료는 Mn(NO3)2, MnCO3, MnCl2, MnSO4 또는 MnO2 일 수 있고, 마그네슘의 소스원료는 Mg(NO3)2, MgCO3, MgCl2 또는 MgSO4 일 수 있으며, 니켈의 소스원료는 Ni(NO3)2, NiCO3, NiCl2 또는 NiSO4 일 수 있고, 아연의 소스원료는 Zn(NO3)2, ZnCl2, ZnSO4 또는 ZnO 일 수 있다.
상기 염은 염화금속염(NaCl, KCl, LiCl, CaCl2, MgCl2 등), 질산금속염(NaNO3, KNO3, LiNO3, Ca(NO3)2, Mg(NO3)2 등) 또는 황산금속염(Na2SO4, K2SO4, Li2SO4, CaSO4, MgSO4 등) 일수 있으며, 단일 또는 혼합염의 형태로 이루어진 것 일 수도 있으며, 소결온도에서 용융된 상태로 존재할 수 있는 염을 임의 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는 합성된 염 함유 페라이트 자성분말을 성형한 후 소결하기 위하여 스파크플라즈마소결(spark plasma sintering; 이하 'SPS'라 함)를 이용하였다. SPS는 진공고온 압축법 중 DC 펄스(pulse)를 이용한 통전가압 방식으로 스파크 플라즈마(spark plasma)를 사용하여 순간적인 가열과 냉각이 가능하여 기 생성된 결정상에 주는 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 실시예들에서는 700℃, 800℃의 목표 소결 온도와 100MPa의 압력으로 2분간 성형을 실시하였고, 이때 승온 속도는 100℃/min로 하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
바륨페라이트의 소스물질로 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O를 사용하였다. 상기 바륨페라이트의 소스물질은 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O가 1:12의 몰비를 이루게 혼합된 것을 사용하였다. 구체적으로는 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O를 탈이온수(deionized water)에 첨가하고 1시간 가량 교반하여 Ba(NO3)2가 0.05M의 몰농도를 이루고 Fe(NO3)3·9H2O가 0.6M의 몰농도를 이루는 바륨페라이트의 소스물질을 준비하였다.
상기 바람페라이트의 소스물질에 염화나트륨(NaCl)을 첨가하여 출발물질을 준비하였다. 상기 염화나트륨은 염 함유 페라이트 자성분말 대비 19%의 중량비(염 함유 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 19중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
이하에서, 분무열분해법을 이용하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 형성한 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
분무열분해 장치의 반응챔버 둘레를 감싸고 있는 가열수단에 전원을 공급하고 상기 반응챔버를 가열하여 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 일정하게 유지하였다.
상기 출발물질이 담긴 분무기에 운반가스를 공급하였다. 운반가스로는 산소(O2) 가스를 사용하였다. 상기 운반가스의 공급 유량은 1.5ℓ/분 정도로 설정하였다.
상기 분무기 내에 담긴 출발물질은 초음파 진동자에 의해 진동되어 상기 분무기 내에서 액적이 발생되고, 상기 운반가스에 의해 상기 액적이 상기 반응챔버로 유입되어 열분해 및 산화 반응을 거쳐 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말이 합성되었다. 열분해 및 산화 반응을 거쳐 형성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말은 페이퍼 필터로 이루어진 포집기에서 포집이 이루어졌다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 바륨페라이트의 소스물질과 염화나트륨을 사용하여 출발물질을 준비하였으며, 다만 염화나트륨은 염 함유 페라이트 자성분말 대비 31%의 중량비(염 함유 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 31중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 실시예 1과 동일하게 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 바륨페라이트의 소스물질과 염화나트륨을 사용하여 출발물질을 준비하였으며, 다만 염화나트륨은 염 함유 페라이트 자성분말 대비 53%의 중량비(염 함유 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 53중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 실시예 1과 동일하게 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
도 3은 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다. 도 3에서 (a)는 실시예 1에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주고, (b)는 실시예 2에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주며, (c)는 실시예 3에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여준다.
도 3을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 3 모두에서 염화나트륨(NaCl)과 바륨페라이트(BaFe12O19) 결정상이 나타났으며, 실시예 2 및 실시예 3의 경우에는 헤마타이트(hematite, α-Fe2O3) 결정상이 나타났다. 염화나트륨의 첨가량에 비례하여 염화나트륨의 피크가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 과량의 염화나트륨이 첨가된 경우(실시예 2 및 실시예 3의 경우)에는 헤마타이트(hematite, α-Fe2O3) 상이 나타났는데, 이는 바륨페라이트의 생성에 있어 중간상에 해당하고 반응이 완벽히 일어나지 못하였음을 의미한다. 염화나트륨이 과량이 들어간 경우에는 용융된 염화나트륨 기지 내에서 바륨페라이트 전구체 입자 간의 확산경로가 길어져 반응시간이 오래 걸리므로 상기와 같은 결과를 초래하게 되는 것으로 판단된다.
도 4 및 도 5는 실시예 1에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이고, 도 6 및 도 7은 실시예 2에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 8 및 도 9는 실시예 3에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 염화나트륨이 함유된 바륨페라이트 자성분말이 잘 만들어졌음을 확인할 수 있고, 형성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 입자는 100nm 이하의 1차 입자 크기를 보였고 1차 입자가 뭉쳐져 있는 2차 입자크기는 5㎛ 이하 였다. 도 5, 도 7 및 도 9에 나타난 바와 같이 확대된 사진 상에서는 염화나트륨의 함량이 증가할수록 1차 입자의 크기가 감소하는 경향을 보였다.
<실시예 4>
바륨페라이트의 소스물질로 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3?9H2O를 사용하였다. 상기 바륨페라이트의 소스물질은 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O가 1:12의 몰비를 이루게 혼합된 것을 사용하였다. 구체적으로는 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3?9H2O를 탈이온수(deionized water)에 첨가하고 1시간 가량 교반하여 Ba(NO3)2가 0.05M의 몰농도를 이루고 Fe(NO3)3·9H2O가 0.6M의 몰농도를 이루는 바륨페라이트의 소스물질을 준비하였다.
상기 바람페라이트의 소스물질에 염화칼륨(KCl)을 첨가하여 출발물질을 준비하였다. 상기 염화칼륨은 염화칼륨 페라이트 자성분말 대비 19%의 중량비(염화칼륨 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 19중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염화칼륨 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
이하에서, 분무열분해법을 이용하여 염화칼륨 바륨페라이트 자성분말을 형성한 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
분무열분해 장치의 반응챔버 둘레를 감싸고 있는 가열수단에 전원을 공급하고 상기 반응챔버를 가열하여 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 일정하게 유지하였다.
상기 출발물질이 담긴 분무기에 운반가스를 공급하였다. 운반가스로는 산소(O2) 가스를 사용하였다. 상기 운반가스의 공급 유량은 1.5ℓ/분 정도로 설정하였다.
상기 분무기 내에 담긴 출발물질은 초음파 진동자에 의해 진동되어 상기 분무기 내에서 액적이 발생되고, 상기 운반가스에 의해 상기 액적이 상기 반응챔버로 유입되어 열분해 및 산화 반응을 거쳐 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말이 합성되었다. 열분해 및 산화 반응을 거쳐 형성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말은 페이퍼 필터로 이루어진 포집기에서 포집이 이루어졌다.
<실시예 5>
상기 실시예 4와 동일하게 바륨페라이트의 소스물질과 염화칼륨을 사용하여 출발물질을 준비하였으며, 다만 염화칼륨은 염화칼륨 페라이트 자성분말 대비 31%의 중량비(염화칼륨 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 31중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 실시예 4와 동일하게 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염화칼륨 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
<실시예 6>
상기 실시예 4와 동일하게 바륨페라이트의 소스물질과 염화칼륨을 사용하여 출발물질을 준비하였으며, 다만 염화칼륨은 염화칼륨 페라이트 자성분말 대비 53%의 중량비(염화칼륨 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 53중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 실시예 4와 동일하게 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염화칼륨 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
도 10은 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다. 도 10에서 (a)는 실시예 4에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주고, (b)는 실시예 5에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주며, (c)는 실시예 6에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여준다.
도 10을 참조하면, 실시예 4 내지 실시예 6 모두에서 염화칼륨(KCl)과 바륨페라이트(BaFe12O19) 결정상이 나타났으며, 실시예 5의 경우에는 헤마타이트(α-Fe2O3) 결정상이 나타났다. 염의 첨가량이 증가함에 따라 염화칼륨의 피크가 증가하는 것으로 나타났다. 다만 염의 첨가량이 적은 실시예 4에서는 바륨페라이트 상이 관찰되지 않았다.
도 11 및 도 12는 실시예 4에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이고, 도 13 및 도 14는 실시예 5에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 15 및 도 16은 실시예 6에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 11 내지 도 16을 참조하면, 염화칼륨이 함유된 바륨페라이트 자성분말이 잘 만들어졌음을 확인할 수 있고, 형성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 입자는 100nm 이하의 1차 입자 크기를 보였고 1차 입자가 뭉쳐져 있는 2차 입자크기는 5㎛ 이하 였다. 도 12의 고배율 사진에서 입자들이 매우 작게 보였고, 이는 X-선회절 결과를 종합적으로 보았을 때 무정형의 입자들로 바륨페라이트 상이 생성되기 전의 상태로 판단된다. 이 결과로 볼 때 850℃의 합성온도에서는 염화칼륨을 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 19% 이하로 첨가하였을 경우 바륨페라이트의 상이 형성되지 않았음을 알 수 있다.
상기 실시예 1 내지 실시예 6의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시한다. 후술하는 비교예 1 내지 비교예 3은 실시예들의 특성과 단순히 비교하기 위하여 제시하는 것으로 본 발명의 선행기술이 아님을 밝혀둔다.
<비교예 1>
이하의 비교예들에서는 염을 첨가하지 않고 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
바륨페라이트의 소스물질로 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O를 사용하였다. 상기 바륨페라이트의 소스물질은 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O가 1:12의 몰비를 이루게 혼합된 것을 사용하였다. 구체적으로는 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O를 탈이온수(deionized water)에 첨가하고 1시간 가량 교반하여 Ba(NO3)2가 0.05M의 몰농도를 이루고 Fe(NO3)3·9H2O가 0.6M의 몰농도를 이루는 바륨페라이트의 소스물질을 준비하였다.
상기 바륨페라이트의 소스물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
이하에서, 분무열분해법을 이용하여 바륨페라이트 자성분말을 형성한 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
분무열분해 장치의 반응챔버 둘레를 감싸고 있는 가열수단에 전원을 공급하고 상기 반응챔버를 가열하여 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 일정하게 유지하였다.
상기 바륨페라이트의 소스물질이 담긴 분무기에 운반가스를 공급하였다. 운반가스로는 산소(O2) 가스를 사용하였다. 상기 운반가스의 공급 유량은 1.5ℓ/분 정도로 설정하였다.
상기 분무기 내에 담긴 바륨페라이트의 소스물질은 초음파 진동자에 의해 진동되어 상기 분무기 내에서 액적이 발생되고, 상기 운반가스에 의해 상기 액적이 상기 반응챔버로 유입되어 열분해 및 산화 반응을 거쳐 바륨페라이트 자성분말이 합성되었다. 열분해 및 산화 반응을 거쳐 형성된 바륨페라이트 자성분말은 페이퍼 필터로 이루어진 포집기에서 포집이 이루어졌다.
<비교예 2>
상기 비교예 1과 동일하게 바륨페라이트의 소스물질을 사용하였다.
상기 비교예 1과 동일하게 바륨페라이트의 소스물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 900℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
<비교예 3>
상기 비교예 1과 동일하게 바륨페라이트의 소스물질을 사용하였다.
상기 비교예 1과 동일하게 바륨페라이트의 소스물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 950℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
도 17은 비교예 1 내지 비교예 3에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다. 도 17에서 (a)는 비교예 1에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주고, (b)는 비교예 2에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주며, (c)는 비교예 3에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여준다.
도 17을 참조하면, 비교예 1 내지 비교예 3 모두에서 바륨페라이트(BaFe12O19) 상이 나타났으며, 1 내지 비교예 3 모두에서 헤마타이트(α-Fe2O3) 결정상이 나타났다.
도 18 및 도 19는 비교예 1에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이고, 도 20 및 도 21은 비교예 2에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 22 및 도 23은 비교예 3에 따라 합성된 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 18 내지 도 23을 참조하면, 반응챔버 내의 온도가 올라갈수록 입자가 커지는 것을 확인할 수 있었으며, 850℃에서는 입자가 너무 작아서 확인하기가 힘드나 X-선회절 결과로 바륨페라이트 상이 만들어진 것을 확인하였다.
비교예들에서와 같이 염을 첨가하지 않은 경우에는 고온인 950℃에서도 중간상인 헤마타이트가 발견되었으나, 염을 첨가한 경우(실시예 3 및 실시예 6의 경우)에는 850℃에서도 중간상이 없는 결정성이 좋은 바륨페라이트 상을 얻을 수 있었다. 이는 비교예들에서 사용된 분무열분해법과 같은 초(sec) 단위의 짧은 시간의 반응 시간에서도 고결정성의 페라이트 자성체의 합성이 가능함을 보여준다.
또한, 바륨페라이트의 단결정은 판상형과 막대 형태의 입자가 존재하는데, 염을 첨가하지 않은 샘플은 입자가 성장하면서 단결정의 형태로 성장하는 것이 아니라 결정끼리 붙어서 성장하여 자성 특성의 저하를 일으킨다. 하지만 염을 첨가한 경우에는 입자들끼리 붙어서 성장하지 않고 단결정 형태로 남아있어 결정끼리 배열이 가능할 경우에 자성 특성의 향상을 이룰 수 있음을 보여준다.
<실시예 7>
염 함유 바륨페라이트 제조 후 성형조건을 고려하여 실시예 1 내지 실시예 3의 경우 보다 낮은 온도에서 실험을 실시하였고, 염 첨가량 역시 더 적은 조건을 사용하였다.
바륨페라이트의 소스물질로 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O를 사용하였다. 상기 바륨페라이트의 소스물질은 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O가 1:12의 몰비를 이루게 혼합된 것을 사용하였다. 구체적으로는 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O를 탈이온수(deionized water)에 첨가하고 1시간 가량 교반하여 Ba(NO3)2가 0.05M의 몰농도를 이루고 Fe(NO3)3·9H2O가 0.6M의 몰농도를 이루는 바륨페라이트의 소스물질을 준비하였다.
상기 바람페라이트의 소스물질에 염화나트륨(NaCl)을 첨가하여 출발물질을 준비하였다. 상기 염화나트륨은 염 함유 페라이트 자성분말 대비 5%의 중량비(염 함유 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 5중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 800℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
이하에서, 분무열분해법을 이용하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 형성한 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
분무열분해 장치의 반응챔버 둘레를 감싸고 있는 가열수단에 전원을 공급하고 상기 반응챔버를 가열하여 입구 400℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 일정하게 유지하였다.
상기 출발물질이 담긴 분무기에 운반가스를 공급하였다. 운반가스로는 산소(O2) 가스를 사용하였다. 상기 운반가스의 공급 유량은 1.5ℓ/분 정도로 설정하였다.
상기 분무기 내에 담긴 출발물질은 초음파 진동자에 의해 진동되어 상기 분무기 내에서 액적이 발생되고, 상기 운반가스에 의해 상기 액적이 상기 반응챔버로 유입되어 열분해 및 산화 반응을 거쳐 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말이 합성되었다. 열분해 및 산화 반응을 거쳐 형성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말은 페이퍼 필터로 이루어진 포집기에서 포집이 이루어졌다.
<실시예 8>
상기 실시예 7과 동일하게 바륨페라이트의 소스물질과 염화나트륨을 사용하여 출발물질을 준비하였으며, 다만 염화나트륨은 염 함유 페라이트 자성분말 대비 19%의 중량비(염 함유 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 19중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 실시예 7과 동일하게 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 800℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
<실시예 9>
상기 실시예 7과 동일하게 바륨페라이트의 소스물질과 염화나트륨을 사용하여 출발물질을 준비하였으며, 다만 염화나트륨은 염 함유 페라이트 자성분말 대비 31%의 중량비(염 함유 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 31중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 실시예 7과 동일하게 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 800℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
도 24는 실시예 7 내지 실시예 9에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다. 도 24에서 (a)는 실시예 7에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주고, (b)는 실시예 8에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주며, (c)는 실시예 9에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여준다.
도 24를 참조하면, 실시예 7 내지 실시예 9 모두에서 바륨페라이트 결정상이 나타났으며, 실시예 9의 경우에는 헤마타이트(α-Fe2O3) 결정상이 나타났으나, 염 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 19% 이하의 중량비로 염을 첨가하는 실시예 7 및 실시예 8의 경우에는 헤마타이트 결정상이 나타나지 않았다.
도 25 및 도 26은 실시예 7에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이고, 도 27 및 도 28은 실시예 8에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 29 및 도 30은 실시예 9에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 25 내지 도 30을 참조하면, 염화나트륨이 함유된 바륨페라이트 자성분말이 잘 만들어졌음을 확인할 수 있고, 형성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 입자는 100nm 이하의 1차 입자 크기를 보였고 1차 입자가 뭉쳐져 있는 2차 입자크기는 5㎛ 이하 였다. 염 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 19%의 중량비로 염이 첨가된 경우(실시예 8의 경우)와 31%의 중량비로 염이 첨가된 경우(실시예 9의 경우)에는 입자의 크기가 거의 비슷하게 나타났다. 하지만 5%의 중량비로 염이 첨가된 경우(실시예 7의 경우)는 보다 많은 염이 첨가된 경우(실시예 8 및 실시예 9의 경우) 보다 입자의 성장이 일어나지 않아 입자 크기가 작았다.
<실시예 10>
염 함유 바륨페라이트 제조 후 성형조건을 고려하여 실시예 4 내지 실시예 6의 경우 보다 낮은 온도에서 실험을 실시하였고, 염 첨가량 역시 더 적은 조건을 사용하였다.
바륨페라이트의 소스물질로 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O를 사용하였다. 상기 바륨페라이트의 소스물질은 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O가 1:12의 몰비를 이루게 혼합된 것을 사용하였다. 구체적으로는 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O를 탈이온수(deionized water)에 첨가하고 1시간 가량 교반하여 Ba(NO3)2가 0.05M의 몰농도를 이루고 Fe(NO3)3·9H2O가 0.6M의 몰농도를 이루는 바륨페라이트의 소스물질을 준비하였다.
상기 바람페라이트의 소스물질에 염화칼륨(KCl)을 첨가하여 출발물질을 준비하였다. 상기 염화칼륨은 염 함유 페라이트 자성분말 대비 5%의 중량비(염 함유 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 5중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 800℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
이하에서, 분무열분해법을 이용하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 형성한 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
분무열분해 장치의 반응챔버 둘레를 감싸고 있는 가열수단에 전원을 공급하고 상기 반응챔버를 가열하여 입구 400℃, 출구 800℃ 정도의 온도로 일정하게 유지하였다.
상기 출발물질이 담긴 분무기에 운반가스를 공급하였다. 운반가스로는 산소(O2) 가스를 사용하였다. 상기 운반가스의 공급 유량은 1.5ℓ/분 정도로 설정하였다.
상기 분무기 내에 담긴 출발물질은 초음파 진동자에 의해 진동되어 상기 분무기 내에서 액적이 발생되고, 상기 운반가스에 의해 상기 액적이 상기 반응챔버로 유입되어 열분해 및 산화 반응을 거쳐 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말이 합성되었다. 열분해 및 산화 반응을 거쳐 형성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말은 페이퍼 필터로 이루어진 포집기에서 포집이 이루어졌다.
<실시예 11>
상기 실시예 10과 동일하게 바륨페라이트의 소스물질과 염화칼륨을 사용하여 출발물질을 준비하였으며, 다만 염화칼륨은 염 함유 페라이트 자성분말 대비 19%의 중량비(염 함유 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 19중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 실시예 10과 동일하게 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 800℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
<실시예 12>
상기 실시예 10과 동일하게 바륨페라이트의 소스물질과 염화칼륨을 사용하여 출발물질을 준비하였으며, 다만 염화칼륨은 염 함유 페라이트 자성분말 대비 31%의 중량비(염 함유 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 31중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 실시예 10과 동일하게 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 400℃, 출구 800℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
도 31은 실시예 10 내지 실시예 12에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다. 도 31에서 (a)는 실시예 10에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주고, (b)는 실시예 11에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주며, (c)는 실시예 12에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여준다.
도 31을 참조하면, 실시예 12에서 바륨페라이트 결정상이 나타났으며, 염 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 31%의 중량비로 염이 첨가된 경우(실시예 12의 경우)를 제외한 실시예 10 및 실시예 11에서는 바륨페라이트 결정상이 관찰되지 않았다. 실시예 10 내지 실시예 12 모두에서 염화칼륨 상이 관찰되었다.
도 32 및 도 33은 실시예 10에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이고, 도 34 및 도 35는 실시예 11에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 36 및 도 37은 실시예 12에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 32 내지 도 37을 참조하면, 염 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 31%의 중량비로 염이 첨가된 경우(실시예 12의 경우)를 제외하고는 바륨페라이트 입자의 형태가 명확히 관찰되지 않았다. 실시예 10 및 실시예 10의 경우에는 X-선회절에서 바륨페라이트 상이 나타나지 않은 것을 종합적으로 고려할 때 바륨페라이트 결정상이 형성되지 않고 무정형의 상태를 이루는 것으로 보인다.
<실시예 13>
염 함유 바륨페라이트 제조 후 성형조건을 고려하여 실시예 7 내지 실시예 9의 경우 보다 낮은 입구 온도에서 실험을 실시하였고, 염 첨가량 역시 더 적은 조건을 사용하였다.
바륨페라이트의 소스물질로 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O를 사용하였다. 상기 바륨페라이트의 소스물질은 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O가 1:12의 몰비를 이루게 혼합된 것을 사용하였다. 구체적으로는 Ba(NO3)2와 Fe(NO3)3·9H2O를 탈이온수(deionized water)에 첨가하고 1시간 가량 교반하여 Ba(NO3)2가 0.05M의 몰농도를 이루고 Fe(NO3)3·9H2O가 0.6M의 몰농도를 이루는 바륨페라이트의 소스물질을 준비하였다.
상기 바람페라이트의 소스물질에 염화나트륨(NaCl)을 첨가하여 출발물질을 준비하였다. 염화나트륨은 염 함유 페라이트 자성분말 대비 5%의 중량비(염 함유 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 5중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 실시예 1과 동일하게 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 250℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
이하에서, 분무열분해법을 이용하여 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 형성한 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
분무열분해 장치의 반응챔버 둘레를 감싸고 있는 가열수단에 전원을 공급하고 상기 반응챔버를 가열하여 입구 250℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 일정하게 유지하였다.
상기 출발물질이 담긴 분무기에 운반가스를 공급하였다. 운반가스로는 산소(O2) 가스를 사용하였다. 상기 운반가스의 공급 유량은 1.5ℓ/분 정도로 설정하였다.
상기 분무기 내에 담긴 출발물질은 초음파 진동자에 의해 진동되어 상기 분무기 내에서 액적이 발생되고, 상기 운반가스에 의해 상기 액적이 상기 반응챔버로 유입되어 열분해 및 산화 반응을 거쳐 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말이 합성되었다. 열분해 및 산화 반응을 거쳐 형성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말은 페이퍼 필터로 이루어진 포집기에서 포집이 이루어졌다.
<실시예 14>
상기 실시예 13와 동일하게 바륨페라이트의 소스물질과 염화칼륨을 사용하여 출발물질을 준비하였으며, 다만 염화칼륨은 염화칼륨 페라이트 자성분말 대비 3%의 중량비(염화칼륨 페라이트 자성분말 100중량%에 대하여 3중량%)를 갖도록 칭량하여 첨가하였다.
상기 실시예 13와 동일하게 출발물질을 분무(spray)하여 액적을 형성하고 운반가스(O2)와 함께 입구 250℃, 출구 850℃ 정도의 온도로 가열된 반응챔버를 통과하도록 하여 염화나트륨 바륨페라이트 자성분말을 합성하였다.
도 38는 실시예 13 및 실시예 14에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다. 도 28에서 (a)는 실시예 13에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여주고, (b)는 실시예 14에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 보여준다.
도 38를 참조하면, 실시예 13 및 실시예 14 모두에서 바륨페라이트 결정상이 나타나지 않았고 약하게 염화나트륨의 상이 관찰되었다.
도 39 및 도 40은 실시예 13에 따라 합성된 염화나트륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이고, 도 41 및 도 42는 실시예 14에 따라 합성된 염화칼륨 함유 바륨페라이트 자성분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 39 내지 도 42을 참조하면, 실시예 13 및 실시예 14 모두에서 바륨페라이트 입자의 형태가 명확히 관찰되지 않았다. X-선회절에서 바륨페라이트 상이 나타나지 않은 것을 종합적으로 고려할 때 바륨페라이트 결정상이 형성되지 않고 무정형의 상태를 이루는 것으로 보인다.
<실시예 15>
실시예 7(염 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 5%의 중량비로 염화나트륨을 첨가하고 800℃의 온도에서 합성한 경우)에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 성형 및 소결(스파크 플라즈마 소결)하여 만들어진 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)로 자성 특성을 평가하였다.
성형 및 소결 조건은 다음과 같다. 실시예 7에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 카본 재질의 성형틀에 충진한 뒤, 아르콘(Ar) 분위기에서 700℃를 목표로 분당 100℃의 승온 속도로 승온하였다. 700℃로 승온된 성형틀을 100MPa의 압력으로 2분간 유지한 뒤 냉각하여 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)를 얻었다. 제조한 소결체는 디스크 타입이며 디스크 높이가 직경의 1/2 이상이 되도록 제조하였다.
도 43은 실시예 15에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 43을 참조하면, 인플레인(In plane)은 디스크의 수평방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 59.436 emu/g, 잔류자화(Mr) 32,397 emu/g, 보자력(Hc) 4954 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 54.51%로 나타났다.
아웃오브플레인(Out of plane)은 디스크의 수직방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 53.986 emu/g, 잔류자화(Mr) 30.634 emu/g, 보자력(Hc) 5001 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 56.74%로 나타났다.
Mr/Ms가 50%일 때 자성입자는 완전히 정렬되지 않음을 의미하고, 100%일 때 완벽히 정렬됨을 의미한다. 디스크에 수직방향으로 측정한 값의 경우 56.74%로, Mr/Ms 값이 수평으로 측정한 경우보다 약간 더 높게 나타났다.
도 44는 실시예 15에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 44를 참조하면, 바륨페라이트 상이 잘 형성되어 있으나, 실시예 7에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선회절 그래프에서는 나타나지 않았던 γ-Fe2O3 상이 나타났다. 이는 스파크 플라즈마 소결(SPS)시 사용하는 카본 재질의 몰드(성형틀)에서 나오는 카본 성분에 의해 바륨페라이트 역반응이 일어나 성형체 표면의 바륨페라이트가 γ-Fe2O3로 분해된 것으로 보인다.
도 45 및 도 46은 실시예 15에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 45 및 도 46을 참조하면, 전체적으로 자성 입자의 형태가 구형의 2차입자 형태를 유지하고 있으며, 파단면 이미지에서 부분적으로 용융되었던 부분이 관찰된다. 2차 입자가 파괴된 부분에서 1차 입자는 대략 100nm 전후의 크기를 보였다.
<실시예 16>
실시예 7(염 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 5%의 중량비로 염화나트륨을 첨가하고 800℃의 온도에서 합성한 경우)에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 성형 및 소결(스파크 플라즈마 소결)하여 만들어진 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)로 자성 특성을 평가하였다.
성형 및 소결 조건은 다음과 같다. 실시예 7에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 카본 재질의 성형틀에 충진한 뒤, 아르곤(Ar) 분위기에서 800℃를 목표로 분당 100℃의 승온 속도로 승온하였다. 800℃로 승온된 성형틀을 100MPa의 압력으로 2분간 유지한 뒤 냉각하여 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)를 얻었다. 제조한 소결체는 디스크 타입이며 디스크 높이가 직경의 1/2 이상이 되도록 제조하였다.
도 47은 실시예 16에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 47을 참조하면, 인플레인(In plane)은 디스크의 수평방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 62.765 emu/g, 잔류자화(Mr) 32.233 emu/g, 보자력(Hc) 4437 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 51.36%로 나타났다.
아웃오브플레인(Out of plane)은 디스크의 수직방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 53.609 emu/g, 잔류자화(Mr) 33.902 emu/g, 보자력(Hc) 4495 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 63.24%로 나타났다.
디스크에 수직방향으로 측정한 값의 경우 63.24%로 Mr/Ms값이 수평으로 측정한 경우보다 더 높게 나타났다. 이는 성형시 바륨페라이트의 자화용이 축이 디스크에 수직한 방향으로 정렬이 일어났음을 의미한다.
도 48은 실시예 16에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 48을 참조하면, 바륨페라이트 상이 잘 형성되어 있으나, 실시예 7에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말의 X-선 회절 그래프에서는 나타나지 않았던 γ-Fe2O3 상이 나타났다.
도 49 및 도 50은 실시예 16에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 49 및 도 50을 참조하면, 전반적으로 원래의 구형 2차 입자의 형태는 찾아보기가 어려웠고 첨가된 염화나트륨이 잘 용융되어 있음이 관찰된다. 비교적 잘 용융된 염은 바륨페라이트 입자의 정렬에 기여했을 것으로 추측되고, 용융염 함유 페라이트 분말의 제조 조건 및 소결 시의 조건을 최적화하는 경우에는 더 높은 정렬도를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
<실시예 17>
실시예 10(염 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 5%의 중량비로 염화칼륨을 첨가하고 800℃의 온도에서 합성한 경우)에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 성형 및 소결(스파크 플라즈마 소결)하여 만들어진 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)로 자성 특성을 평가하였다.
성형 및 소결 조건은 다음과 같다. 실시예 10에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 카본 재질의 성형틀에 충진한 뒤, 아르콘(Ar) 분위기에서 700℃를 목표로 분당 100℃의 승온 속도로 승온하였다. 700℃로 승온된 성형틀을 100MPa의 압력으로 2분간 유지한 뒤 냉각하여 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)를 얻었다. 제조한 소결체는 디스크 타입이며 디스크 높이가 직경의 1/2 이상이 되도록 제조하였다.
도 51은 실시예 17에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 51을 참조하면, 인플레인(In plane)은 디스크의 수평방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 57.930 emu/g, 잔류자화(Mr) 31.407 emu/g, 보자력(Hc) 4662 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 54.22%로 나타났다.
아웃오브플레인(Out of plane)은 디스크의 수직방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 53.573 emu/g, 잔류자화(Mr) 33.902 emu/g, 보자력(Hc) 4738 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 56.75%로 나타났다.
디스크에 수직방향으로 Mr/Ms의 값을 측정한 경우 56.75%로 Mr/Ms 값이 수평으로 측정한 경우보다 약간 더 높게 나타났다.
도 52는 실시예 17에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 52를 참조하면, 실시예 10에서는 바륨페라이트에 대한 결정성 피크가 나타나지 않았던 반면 성형 및 소결 후 바륨페라이트 상이 잘 형성되어 있음이 확인된다. 이는 성형 및 소결 과정에서의 열과 압력으로 인하여 바륨페라이트 상이 형성되었을 것으로 생각할 수 있다. 또한 γ-Fe2O3 상도 실시예 15 및 실시예 16과 마찬가지로 관찰되었다.
도 53 및 도 54는 실시예 17에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 53 및 도 54를 참조하면, 전체적으로 자성입자의 형태가 구형의 2차 입자 형태를 유지하고 있고, 용융된 부분은 관찰하기가 힘들다. 또한 2차 입자가 파괴된 부분에서 실시예 10에서는 관찰할 수 없었던 1차 입자가 대략 100nm 전후의 크기로 관찰되었다.
<실시예 18>
실시예 10(염 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 5%의 중량비로 염화칼륨을 첨가하고 800℃에서 합성한 경우)에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 성형 및 소결(스파크 플라즈마 소결)하여 만들어진 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)로 자성 특성을 평가하였다. 다른 성형 조건은 실시예 17과 같으며 소결 온도만 800℃로 높게 실험하였다.
성형 및 소결 조건은 다음과 같다. 실시예 10에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 카본 재질의 성형틀에 충진한 뒤, 아르곤(Ar) 분위기에서 800℃를 목표로 분당 100℃의 승온 속도로 승온하였다. 800℃로 승온된 성형틀을 100MPa의 압력으로 2분간 유지한 뒤 냉각하여 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)를 얻었다. 제조한 소결체는 디스크 타입이며 디스크 높이가 직경의 1/2 이상이 되도록 제조하였다.
도 55는 실시예 18에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 55를 참조하면, 인플레인(In plane)은 디스크의 수평방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 62.131 emu/g, 잔류자화(Mr) 32.747 emu/g, 보자력(Hc) 4803 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 52.71%로 나타났다.
아웃오브플레인(Out of plane)은 디스크의 수직방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 53.372 emu/g, 잔류자화(Mr) 32.811 emu/g, 보자력(Hc) 4859 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 61.48%로 나타났다.
디스크에 수직방향으로 Mr/Ms의 값을 측정한 경우 61.48%로 Mr/Ms 값이 수평으로 측정한 경우보다 더 높게 나타났고 이는 디스크에 수직방향으로 자화용이 축방향으로 바륨페라이트 입자들의 정렬이 일어났음을 의미한다.
도 56은 실시예 18에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 56을 참조하면, 실시예 10에서는 바륨페라이트에 대한 결정성 피크가 나타나지 않았던 반면, 성형 및 소결 후 바륨페라이트 상이 잘 형성되어 있음이 확인된다. 이는 성형 및 소결 과정에서의 열과 압력으로 인하여 바륨페라이트 상이 형성되었을 것으로 생각할 수 있다. 또한, 카본 역반응에 의해 Fe3O4 상도 실시예 15 내지 실시예 17과 마찬가지로 관찰되었다.
도 57 및 도 58은 실시예 18에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 57 및 도 58을 참조하면, 첨가된 염화칼륨의 용융이 진행되어 입자의 경계면이 사라지는 중간 단계로 염화칼륨이 완전히 용융된 상태는 아닌 것으로 보인다. 파단면 상의 내부에서는 어느 정도 용융이 일어났음을 관찰할 수 있다.
<실시예 19>
실시예 13(염 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 5%의 중량비로 염화나트륨을 첨가하고 입구 250℃, 출구 850℃의 온도에서 합성한 경우)에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 성형 및 소결(스파크 플라즈마 소결)하여 만들어진 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)로 자성 특성을 평가하였다.
성형 및 소결 조건은 다음과 같다. 실시예 13에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 카본 재질의 성형틀에 충진한 뒤, 아르곤(Ar) 분위기에서 800℃를 목표로 분당 100℃의 승온 속도로 승온하였다. 800℃로 승온된 성형틀을 100MPa의 압력으로 5분간 유지한 뒤 냉각하여 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)를 얻었다. 제조한 소결체는 디스크 타입이며 디스크 높이가 직경의 1/2 이상이 되도록 제조하였다.
도 59는 실시예 19에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 59를 참조하면, 인플레인(In plane)은 디스크의 수평방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 55.384 emu/g, 잔류자화(Mr) 28.458 emu/g, 보자력(Hc) 4526 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 51.77%로 나타났다.
아웃오브플레인(Out of plane)은 디스크의 수직방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 56.751 emu/g, 잔류자화(Mr) 40.068 emu/g, 보자력(Hc) 4558 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 70.21%로 나타났다.
디스크에 수직방향으로 측정한 값의 경우 70.21%로 Mr/Ms값이 수평으로 측정한 경우보다 더 높게 나타났다. 이는 성형시 바륨페라이트의 자화용이 축이 디스크에 수직한 방향으로 정렬이 일어났음을 의미한다.
도 60은 실시예 19에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 60을 참조하면, 실시예 13에서는 바륨페라이트에 대한 결정성 피크가 나타나지 않았던 반면, 성형 및 소결 후 바륨페라이트 상이 잘 형성되어 있음이 확인된다. 이는 성형 및 소결 과정에서의 열과 압력으로 인하여 바륨페라이트 상이 형성되었을 것으로 생각할 수 있다.
도 61 및 도 62는 실시예 19에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 61 및 도 62을 참조하면, 전반적으로 원래의 구형 2차 입자의 형태는 찾아보기가 어려웠고 첨가된 염화나트륨이 잘 용융되어 있음이 관찰된다. 비교적 잘 용융된 염은 바륨페라이트 입자의 정렬에 기여했을 것으로 추측되고, 용융염 함유 페라이트 분말의 제조 조건 및 소결 시의 조건을 최적화하는 경우에는 더 높은 정렬도를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
<실시예 20>
실시예 14(염 함유 바륨페라이트 자성분말 대비 3%의 중량비로 염화나트륨을 첨가하고 입구 250℃, 출구 850℃의 온도에서 합성한 경우)에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 성형 및 소결(스파크 플라즈마 소결)하여 만들어진 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)로 자성 특성을 평가하였다.
성형 및 소결 조건은 다음과 같다. 실시예 14에 따라 합성된 염 함유 바륨페라이트 자성분말을 카본 재질의 성형틀에 충진한 뒤, 아르곤(Ar) 분위기에서 800℃를 목표로 분당 100℃의 승온 속도로 승온하였다. 800℃로 승온된 성형틀을 100MPa의 압력으로 5분간 유지한 뒤 냉각하여 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)를 얻었다. 제조한 소결체는 디스크 타입이며 디스크 높이가 직경의 1/2 이상이 되도록 제조하였다.
도 63은 실시예 20에 따라 제조된 염 함유 바륨페라이트 자성체에 대하여 VSM(Vibrating sample magnetometer)를 이용하여 자성 특성을 평가한 그래프이다.
도 63을 참조하면, 인플레인(In plane)은 디스크의 수평방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 55.928 emu/g, 잔류자화(Mr) 29.289 emu/g, 보자력(Hc) 4319 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 52.37%로 나타났다.
아웃오브플레인(Out of plane)은 디스크의 수직방향으로 자성 특성을 측정한 결과이고, 각 값은 포화자화(Ms) 58.443 emu/g, 잔류자화(Mr) 40.319 emu/g, 보자력(Hc) 4307 Oe로 나타났으며, Mr/Ms는 68.99%로 나타났다.
디스크에 수직방향으로 측정한 값의 경우 68.99%로 Mr/Ms값이 수평으로 측정한 경우보다 더 높게 나타났다. 이는 성형시 바륨페라이트의 자화용이 축이 디스크에 수직한 방향으로 정렬이 일어났음을 의미한다.
도 64는 실시예 20에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)에 대한 X-선회절 그래프이다.
도 64를 참조하면, 실시예 14에서는 바륨페라이트에 대한 결정성 피크가 나타나지 않았던 반면, 성형 및 소결 후 바륨페라이트 상이 잘 형성되어 있음이 확인된다. 이는 성형 및 소결 과정에서의 열과 압력으로 인하여 바륨페라이트 상이 형성되었을 것으로 생각할 수 있다.
도 65 및 도 66은 실시예 19에 따라 제조된 소결체(염 함유 바륨페라이트 자성체)의 파단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 65 및 도 66을 참조하면, 용융된 부분과 되지 않은 부분이 혼재하여 나타났고 이는 같은 소결조건인 실시예 19와 비교시 용융염의 함량이 낮음으로 인해 나타난 현상으로 추측된다. 그럼에도 비교적 높은 Mr/Ms 값(68.99%)을 보여 용융염 함유 페라이트 분말의 제조 조건 및 소결 시의 조건을 최적화하는 경우에는 더 높은 정렬도를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
염 함유 페라이트 자성분말의 합성 공정에서 페라이트의 상이 완벽히는 형성되지 않은 샘플도 실시예 17 내지 실시예 20에서와 같이 소결 단계에서 페라이트 상이 나타나서 응용될 수 있음을 보여준다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10: 페라이트 자성입자
20: 용융염
30: 염 함유 페라이트 자성분말
40: 소결체
50: 페라이트 자성입자
60: 용융염

Claims (16)

  1. 페라이트 40 내지 99.9 중량% 및 염 0.1 내지 60 중량%를 포함하며,
    상기 염은 상기 페라이트의 합성온도 보다 낮은 융점을 갖고,
    상기 염은 용융되어 상기 페라이트 입자의 사이에서 매트릭스를 이루는 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 염 함유 페라이트 자성체는 복수의 페라이트가 염 내에 균일하게 분산되어 있는 구조를 이루며,
    상기 페라이트는 2차 입자로 이루어지고,
    상기 2차 입자는 2차 입자 보다 작은 복수 개의 1차 입자들이 염과 함께 뭉쳐있는 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 2차 입자는 0.1 내지 20㎛ 입경의 구형 입자 또는 0.1 내지 1000 ㎛ 크기의 비구형 입자로 이루어지고, 상기 1차 입자는 5 내지 1000 ㎚ 크기의 입자로 이루어진 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 염 함유 페라이트 자성체는 포화자화(Ms)에 대한 잔류자화(Mr)의 비(Mr/Ms)가 50% 보다 높은 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 염은 염화금속염, 질산금속염 및 황산금속염 중에서 선택된 1종 이상의 염으로 이루어지고,
    상기 염화금속염은 NaCl, KCl, LiCl, CaCl2 및 MgCl2 중에서 선택된 1종 이상의 염이고,
    상기 질산금속염은 NaNO3, KNO3, LiNO3, Ca(NO3)2 및 Mg(NO3)2 중에서 선택된 1종 이상의 염이며,
    상기 황산금속염은 Na2SO4, K2SO4, Li2SO4, CaSO4 및 MgSO4 중에서 선택된 1종 이상의 염인 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 페라이트는 육방정 페라이트이고,
    상기 육방정 페라이트는 MT12O19의 형태를 가지며,
    상기 M은 Ba, Sr 및 La 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어지고,
    상기 T는 Fe 및 Co 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어진 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 페라이트는 스피넬 페라이트이고,
    상기 스피넬 페라이트는 M3O4의 형태를 가지며,
    상기 M은 Fe, Co, Mg, Mn, Zn 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어진 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체.
  8. 합성하려는 페라이트의 소스물질을 준비하는 단계;
    합성하려는 페라이트의 합성온도 보다 낮은 융점을 갖는 염을 준비하는 단계;
    상기 페라이트의 소스물질과 상기 염을 혼합하는 단계;
    상기 염이 용융되게 하면서 염 함유 페라이트 자성분말을 합성하는 단계; 및
    상기 염 함유 페라이트 자성분말을 원하는 형태로 성형하고 소결하여 염 함유 페라이트 자성체를 얻는 단계를 포함하며,
    상기 염 함유 페라이트 자성체는 페라이트 40 내지 99.9 중량% 및 염 0.1 내지 60 중량%를 포함하며,
    상기 염은 용융되어 상기 페라이트 입자의 사이에서 매트릭스를 이루는 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 염은 상기 염 함유 페라이트 자성분말을 합성하는 온도 보다 낮은 융점을 갖는 염을 사용하며,
    상기 소결은 상기 염이 용융되는 온도 조건 또는 상기 염이 용융되는 온도 및 압력 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 염 함유 페라이트 자성체는 복수의 페라이트가 염 내에 균일하게 분산되어 있는 구조를 이루며,
    상기 페라이트는 2차 입자로 이루어지고,
    상기 2차 입자는 2차 입자 보다 작은 복수 개의 1차 입자들이 염과 함께 뭉쳐있는 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 2차 입자는 0.1 내지 20 ㎛ 입경의 구형 입자 또는 0.1 내지 1000 ㎛ 크기의 비구형 입자로 이루어지고, 상기 1차 입자는 5 내지 1000 ㎚ 크기의 입자로 이루어진 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 염 함유 페라이트 자성체는 포화자화(Ms)에 대한 잔류자화(Mr)의 비(Mr/Ms)가 50% 보다 높은 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 염은 염화금속염, 질산금속염 및 황산금속염 중에서 선택된 1종 이상의 염으로 이루어지고,
    상기 염화금속염은 NaCl, KCl, LiCl, CaCl2 및 MgCl2 중에서 선택된 1종 이상의 염이고,
    상기 질산금속염은 NaNO3, KNO3, LiNO3, Ca(NO3)2 및 Mg(NO3)2 중에서 선택된 1종 이상의 염이며,
    상기 황산금속염은 Na2SO4, K2SO4, Li2SO4, CaSO4 및 MgSO4 중에서 선택된 1종 이상의 염인 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 페라이트의 소스물질은 Ba(NO3)2, BaCO3, BaCl2, BaSO4, BaO2, Sr(NO3)2, SrCO3, SrCl2, SrSO4, Sr(OH)2 La(NO3)3, LaCl3 La2(SO4)3 및 La(OH)3 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 Fe(NO3)3, FeCO3, FeCl3 , Fe2O3, FeCl2, Fe(OH)3, Co(NO3)2, CoCO3, CoCl2 및 CoSO4 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어지고,
    상기 페라이트는 육방정 페라이트이고,
    상기 육방정 페라이트는 MT12O19의 형태를 가지며,
    상기 M은 Ba, Sr 및 La 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어지고,
    상기 T는 Fe 및 Co 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어진 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 페라이트의 소스물질은 Fe(NO3)3, FeCO3, FeCl3 , Fe2O3, FeCl2 , Fe(OH)3, Co(NO3)2, CoCO3, CoCl2, CoSO4, Mn(NO3)2, MnCO3, MnCl2, MnSO4, MnO2, Mg(NO3)2, MgCO3, MgCl2, MgSO4, Ni(NO3)2, NiCO3, NiCl2, NiSO4, Zn(NO3)2, ZnCl2, ZnSO4 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어지고,
    상기 페라이트는 스피넬 페라이트이고,
    상기 스피넬 페라이트는 M3O4의 형태를 가지며,
    상기 M은 Fe, Co, Mg, Mn, Zn 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어진 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법.
  16. 제8항에 있어서, 상기 페라이트의 소스물질은 Ba(NO3)2, BaCO3, BaCl2, BaSO4, BaO2, Sr(NO3)2, SrCO3, SrCl2, SrSO4, Sr(OH)2 La(NO3)3, LaCl3 La2(SO4)3 및 La(OH)3 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 Fe(NO3)3, FeCO3, FeCl3 , Fe2O3, FeCl2, Fe(OH)3, Co(NO3)2, CoCO3, CoCl2 및 CoSO4 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어지고,
    상기 염 함유 페라이트 자성분말을 합성하는 단계는,
    분무열분해 장치의 반응챔버 둘레를 감싸고 있는 가열수단에 전원을 공급하고 상기 반응챔버를 가열하여 상기 염의 융점 보다 높은 온도로 일정하게 유지하는 단계;
    상기 페라이트의 소스물질과 상기 염의 혼합물이 담긴 분무기에 운반가스를 공급하는 단계;
    상기 분무기 내에 담긴 상기 혼합물이 초음파 진동자에 의해 진동되어 상기 분무기 내에서 액적으로 발생되는 단계; 및
    상기 액적이 상기 운반가스에 의해 상기 반응챔버로 유입되고, 상기 반응챔버로 유입된 액적이 열분해 및 산화 반응을 거쳐 염 함유 페라이트 자성분말로 합성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염 함유 페라이트 자성체의 제조방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104003707B (zh) * 2014-02-27 2015-05-27 横店集团东磁股份有限公司 一种钡永磁铁氧体材料的制备方法
CN104610927B (zh) * 2015-02-03 2017-12-12 湖北科技学院 低熔点混合熔盐储热传热材料及其制备方法
CN105565793A (zh) * 2015-12-29 2016-05-11 海安南京大学高新技术研究院 一种熔融盐辅助烧结锶铁氧体的方法
CN106045494B (zh) * 2016-05-31 2019-03-08 山东嘉诺电子有限公司 一种锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法
CN107680771B (zh) * 2016-09-09 2019-11-29 诸暨市烈火工业设计工作室 软磁生坯在数控雕刻机上的装夹方法
CN107680770B (zh) * 2016-09-09 2020-05-05 南通华兴磁性材料有限公司 软磁铁氧体生坯雕刻加工工艺
DE102017006659A1 (de) * 2017-07-13 2019-01-17 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zum Sintern von Metallen, nicht oxidischen Keramiken und anderen oxidationsempfindlichen Materialien
US11434171B1 (en) * 2019-02-12 2022-09-06 Hrl Laboratories, Llc Low-temperature-deposited self-biased magnetic composite films containing discrete hexaferrite platelets
CN110054487A (zh) * 2019-05-07 2019-07-26 合肥工业大学 一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺
RU2705155C1 (ru) * 2019-08-08 2019-11-05 Павел Михайлович Степанчиков Композиция для получения магнитотвердых ферритов и способ их получения
CN111004027B (zh) * 2019-12-09 2022-03-15 天长市华磁磁电有限公司 一种高磁导率软磁铁氧体及其制备方法
TWI758224B (zh) * 2021-08-26 2022-03-11 國立高雄科技大學 改質鐵氧體磁粉及磁石的製造方法
CN114751459B (zh) * 2022-04-06 2023-06-02 中国科学院电工研究所 制备锰锌铁氧体纤维的方法与锰锌铁氧体纤维
CN115092969B (zh) * 2022-07-12 2024-01-09 中国矿业大学 一种无定型/结晶相杂化的γ-Fe2O3纳米片电磁波吸收材料的制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1646885A1 (de) * 1966-08-31 1971-08-05 Philips Patentverwaltung Verfahren zur Herstellung von Bindemittel-Dauermagneten aus Ferrit
DE3042959A1 (de) 1980-11-14 1982-07-08 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur herstellung von feinteiligem hochkoerzitivem bariumferrit, sowie seine verwendung zur herstellung von magnetischen aufzeichnungstraegern
JPH09306717A (ja) * 1996-05-17 1997-11-28 Murata Mfg Co Ltd 磁性酸化物粉体及びソフトフェライト焼結体の製造方法並びにＮｉ−Ｚｎフェライト焼結体
EP1090884B1 (en) 1999-10-08 2011-01-19 Hitachi Metals, Ltd. Method of making ferrite material powder by spray pyrolysis process and method of producing ferrite magnet
CN100467420C (zh) 2002-05-17 2009-03-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 微波诱导低温燃烧合成纳米钡铁氧体粉末的方法
KR100554500B1 (ko) 2004-06-21 2006-03-03 요업기술원 바륨-스트론튬계 페라이트 입자의 제조방법
KR20050103164A (ko) 2005-09-20 2005-10-27 김정식 염화나트륨+염화칼륨의 혼합염을 이용한 스트론튬 페라이트자석의 제조
KR101375431B1 (ko) * 2006-03-10 2014-03-17 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 회전기, 본드 자석, 마그넷 롤 및 페라이트 소결 자석의 제조 방법
CN101168452A (zh) 2007-09-30 2008-04-30 陕西科技大学 一种低温制备钴铁氧体超细粉体的方法
CN102010188A (zh) 2010-10-12 2011-04-13 陕西科技大学 一种镍锌铁氧体粉末的制备方法
CN102260072A (zh) 2011-06-13 2011-11-30 中国地质大学（武汉） 一种以熔盐为熔剂和反应介质合成高性能钡铁氧体的方法
CN102311261B (zh) 2011-08-09 2013-05-15 临沂中瑞电子有限公司 一种低频无极灯用铁氧体材料

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