KR20160014412A - Composite magnetic particle for wireless power charge and method of preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 충전용 복합 자성 입자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
Field of the Invention [0002] The present invention relates to a composite magnetic particle for wireless charging and a manufacturing method thereof.
전기에너지를 무선으로 전송 가능한 전자기파로 변환시켜 전달하는 기술을 무선 충전 또는 무선 전력 전송 기술(WPC; Wireless Power Charger)이라고 한다. 구현 방법에 따라 전자기 유도 방식, 자기 공명 방식 등으로 구분되며, 이 중 전자기 유도 방식은 상용화되어 표준화가 이미 이루어져 있다.A technology for converting electrical energy into an electromagnetic wave capable of being transmitted wirelessly is referred to as wireless charging or wireless power transmission (WPC). According to the implementation method, the electromagnetic induction method and the magnetic resonance method are categorized. Among them, the electromagnetic induction method is commercialized and standardization has already been made.
전자기 유도 방식은 전력 송신 코일에 전류를 흘려 자기장을 유도하고, 시간에 따라 변하는 자기장이 다시 전력 수신 코일에 전류를 유도하여 이와 연결된 배터리에 전하를 공급하는 원리로 동작된다. 전력 전송 효율이 90% 이상으로 매우 높으며 인체에 해가 없고, 스마트폰 등과 같은 소전력을 필요로 하는 기기부터 전기 자동차와 같은 대전력을 필요로 하는 기기까지 폭넓은 응용이 가능하다.In the electromagnetic induction system, a magnetic field is induced by flowing a current to a power transmission coil, and a magnetic field which changes with time induces a current to a power receiving coil, thereby operating the principle of supplying electric charge to the battery connected thereto. The power transmission efficiency is as high as 90% or more and there is no harm to the human body, and it is possible to apply to a wide range of applications such as a device requiring a small electric power such as a smart phone and a device requiring a large electric power such as an electric car.
자유공간에 방사된 전자기파는 공기 중에서 전파되다가 다른 매질을 만나면 그 매질의 투자율, 유전율, 전기전도도, 전기저항 등의 특성에 따라 입사면에서 일부는 반사되고 매질 내에서 소실되며 또한 매질 밖으로 투과되게 나간다. 입사면에서 진입한 전자기파 에너지는 매질의 손실 특성에 따라 열에너지로 변환되어 흡수되거나 매질 형상을 따라 진행하거나 혹은 매질의 다른 면으로 투과된다.Electromagnetic waves radiated in free space are propagated in air and when they meet with other medium, part of the incident surface is reflected, disappears in the medium, and permeates out of the medium depending on the properties of the medium such as permeability, permittivity, electrical conductivity and electrical resistance . The electromagnetic wave energy entering from the incidence plane is converted into heat energy according to the loss characteristic of the medium and is absorbed or propagated along the medium shape or transmitted to the other side of the medium.
무선 충전용도로 이용되는 자성 소재는 외부 교류 자기장의 위상 변화에 따라 소재의 자화 방향에 용이하게 반응하여야 하며, 현상적으로 공간에 분포한 자기장을 재료 내부로 끌어들여 높은 밀도의 자력선속을 갖는 자기회로를 형성하는 역할을 하게 된다. 이때 자성소재의 투자율은 자력선속을 높이는 정도를 나타내는 지표로서, 누설되는 자기장을 최소화하기 위해 높은 투자율의 자성 소재가 요구된다.The magnetic material used for wireless charging should react easily to the magnetization direction of the material according to the phase change of the external alternating magnetic field, and it is necessary to attract magnetic field distributed in the space to the inside of the material, Thereby forming a circuit. In this case, the magnetic permeability of the magnetic material is an index indicating the degree of raising the magnetic flux, and a magnetic material having a high magnetic permeability is required in order to minimize the leakage magnetic field.
자기장을 이용한 무선 충전에 이용되는 자성 소재로 연자성 페라이트가 주로 사용된다. 일반적으로 연자성 특성을 갖는 페라이트는 크게 Mn-Zn계 페라이트와 Ni-Zn계 페라이트 두 가지로 나눌 수 있는데 두 가지 모두 큐빅 형상의 스피넬 격자구조를 가지고 있다. 스피넬 페라이트로는 Mn-Zn계, Ni-Zn계 외에 Ni-Mn계 등 여러 종류가 있으며, Snoek의 한계 법칙에 따르게 된다. Snoek의 한계 법칙은 자성재료의 투자율과 주파수의 곱은 일정한 한계값을 갖는 것을 의미하며, 따라서 투자율이 증가하면 공진주파수는 낮아지게 된다. 상용화된 Mn-Zn계 페라이트는 투자율이 1,400 내지 10,000 정도이고 1kHz 내지 1MHz 정도의 주파수대에서 사용되며, Ni-Zn계 페라이트는 투자율이 30 내지 2,000정도, 1MHz 내지 300MHz 정도의 주파수대에서 사용되고 있다.Soft magnetic ferrite is mainly used as a magnetic material used for wireless charging using a magnetic field. Generally, ferrites having soft magnetic properties can be divided into two types of Mn-Zn ferrite and Ni-Zn ferrite. Both have a cubic-shaped spinel lattice structure. As the spinel ferrite, Mn-Zn type, Ni-Zn type, Ni-Mn type, and so on, are in accordance with Snoek's limit rule. The limit rule of Snoek means that the product of the magnetic permeability and the frequency of the magnetic material has a certain limit value, so the resonance frequency becomes lower when the permeability increases. The commercially available Mn-Zn ferrite has a permeability of about 1,400 to 10,000 and is used in a frequency band of about 1 kHz to 1 MHz, and the Ni-Zn ferrite has a permeability of about 30 to 2,000 and is used in a frequency band of about 1 MHz to 300 MHz.
무선 충전을 위한 소재는, 송신부에는 특정 전류범위에서 교류 자기장을 강하게 발생시키는 소재가 선택되고, 수신부에는 금속소재인 배터리 케이스 등으로 투과되는 자기장을 차단하여 수신부 코일에 유입되는 교류 자기장을 강화하여 효율을 높이기 위한 소재가 선택된다. 일반적으로 송신부에는 두께 1mm, 투자율 2400 정도의 Mn-Zn 자성소재가 사용되고 있으며, 수신부에는 두께 0.2 내지 0.4mm, 투자율 40 내지 200, 포화자화 6,000G 정도의 금속소재가 사용되고 있다. In the material for wireless charging, a material which strongly generates an AC magnetic field in a specific current range is selected as a transmission part, and a magnetic field which is transmitted through a battery case made of a metal material is blocked, Is selected. In general, a Mn-Zn magnetic material having a thickness of 1 mm and a permeability of about 2400 is used for the transmission part, and a metal material having a thickness of 0.2 to 0.4 mm, a permeability of 40 to 200, and a saturation magnetization of about 6,000 G is used.
무선 충전용도의 자성 소재의 경우 자기손실을 낮게 유지하지 못하면 자성 소재 내에서 교류 자기장이 전자간섭 및 와전류 발생 등에 의해 열에너지로 손실됨에 따라 발열이 일어나게 된다. 이는 코어 손실을 측정하여 비교할 수 있으며, 코어손실은 히스테리시스 손실과 와전류손실, 잔류손실의 합으로 표현된다.In the case of magnetic materials for wireless charging, if the magnetic loss can not be kept low, the AC magnetic field will be lost as thermal energy due to electromagnetic interference and eddy current in the magnetic material, and heat will be generated. It can be compared by measuring the core loss, and the core loss is expressed as the sum of hysteresis loss, eddy current loss, and residual loss.
한국공개특허 제2009-0057752호에는 연자성 페라이트에서 와전류의 발생을 방지하기 위한 방안으로 연자성 분말에 산화층을 도입하여 절연특성을 높이는 방안이 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0057752 discloses a method for improving the insulation characteristic by introducing an oxide layer into the soft magnetic powder as a method for preventing the generation of eddy current in the soft ferrite.
또한, 자성 소재는 제조공정중 후처리공정에서 일반적으로 유기용매를 이용하게 되는데, 이 때 자성 소재가 유기 용매와 반응하여 폭발하지 않고 안정적으로 공정이 수행되기 위해서는 산화 안정성이 우수할 것이 요구된다. 자성 소재의 산화 안정성은 제조시의 안정성 측면뿐 아니라 제조된 자성 소재의 저장성을 향상시키고 이후의 화재 발생 위험률을 저감시키기 위해서도 중요하다.
In addition, the magnetic material generally uses an organic solvent in the post-treatment process during the manufacturing process. In this case, it is required that the magnetic material has excellent oxidation stability in order to perform the process stably without reacting with the organic solvent. Oxidation stability of magnetic materials is important not only in terms of stability at the time of production but also in improving the storage stability of the produced magnetic material and reducing the risk of subsequent fire.
본 발명은 개선된 투자율 및 포화자화를 갖는 복합 자성 입자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to provide composite magnetic particles having an improved permeability and a saturation magnetization.
본 발명은 산화 안정성이 우수한 복합 자성 입자를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide composite magnetic particles excellent in oxidation stability.
또한, 본 발명은 상기 복합 자성 입자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide a method for producing the composite magnetic particles.
1. 금속 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 Ni-Zn계 페라이트 쉘을 포함하는, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자.1. A composite magnetic particle of a core-shell structure, comprising a metal core and a Ni-Zn ferrite shell surrounding the core.
2. 항목 1에 있어서, 상기 코어는 알파-철 입자 및 알파-철을 포함하는 합금입자 중에서 선택되는 적어도 하나인, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자.2. The composite magnetic particle of core-shell structure according to item 1, wherein the core is at least one selected from among alloy particles including alpha-iron particles and alpha-iron.
3. 항목 1에 있어서, 상기 코어는 평균 장축길이가 50 내지 500 nm인, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자.3. The composite magnetic particle of the core-shell structure according to item 1, wherein the core has an average major axis length of 50 to 500 nm.
4. 항목 1에 있어서, 상기 코어는 그 표면에 절연층이 형성되어 있는, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자.4. The core-shell structure composite magnetic particles according to item 1, wherein the core has an insulating layer formed on its surface.
5. 항목 4에 있어서, 상기 절연층은 상기 코어를 구성하는 금속의 산화물층인, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자.5. The composite magnetic particle of the core-shell structure according to item 4, wherein the insulating layer is an oxide layer of a metal constituting the core.
6. 항목 4에 있어서, 상기 절연층은 2 내지 20nm의 두께로 형성되는, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자.6. The composite magnetic particle of the core-shell structure according to item 4, wherein the insulating layer is formed to a thickness of 2 to 20 nm.
7. 항목 1에 있어서, 상기 쉘은 Ni/Zn몰비가 0.3 내지 0.9 인 Ni-Zn계 페라이트인, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자.7. The core-shell structure composite magnetic particles according to item 1, wherein the shell is a Ni-Zn ferrite having a Ni / Zn molar ratio of 0.3 to 0.9.
8. 항목 1에 있어서, 상기 쉘은 Ni/Zn 몰비가 0.4 내지 0.7 인 Ni-Zn계 페라이트인, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자.8. The core-shell structure composite magnetic particles according to item 1, wherein the shell is a Ni-Zn ferrite having a Ni / Zn molar ratio of 0.4 to 0.7.
9. 항목 1에 있어서, 상기 쉘의 두께가 10 내지 100 nm 인, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자.9. The composite magnetic particle of the core-shell structure according to item 1, wherein the thickness of the shell is 10 to 100 nm.
10. 항목 1에 있어서, 코어 30 내지 70부피% 및 쉘 70 내지 30부피% 로 포함되는, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자.10. The composite magnetic particle of core-shell structure according to item 1, wherein the composite magnetic particles are comprised of 30 to 70% by volume of the core and 70 to 30% by volume of the shell.
11. 금속 산화물을 환원시켜 금속 코어를 형성하는 단계; 및11. reducing the metal oxide to form a metal core; And
상기 금속 코어의 표면에 Ni-Zn계 페라이트를 에피택셜 성장시켜 쉘을 형성하는 단계를 포함하는, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자의 제조방법.And a step of epitaxially growing a Ni-Zn ferrite on the surface of the metal core to form a shell.
12. 항목 11에 있어서, 쉘을 형성하는 단계 이전에 금속 코어 표면에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자의 제조 방법.12. The method of claim 11, further comprising the step of forming an insulating layer on the surface of the metal core prior to the step of forming the shell.
13. 항목 12에 있어서, 절연층의 형성은 금속 코어 표면을 산화시켜 되는 것인, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자의 제조 방법.
13. The method for producing a composite magnetic particle of a core-shell structure according to item 12, wherein the formation of the insulating layer oxidizes the surface of the metal core.
본 발명의 복합 자성 소재는 높은 투자율 및 높은 포화자화 값을 가진다. 이를 통하여, 무선 충전 장치의 소재로 이용되는 경우 에너지 충전 효율을 증가시킬 수 있다. The composite magnetic material of the present invention has a high magnetic permeability and a high saturation magnetization value. Thus, the energy charging efficiency can be increased when used as the material of the wireless charging device.
또한 본 발명의 복합 자성 소재는 우수한 산화 안정성을 가진다. 이를 통하여, 복합 자성 소재의 생산, 취급 및 저장이 용이하게 되고 특성 열화가 저감된다.
The composite magnetic material of the present invention also has excellent oxidation stability. This facilitates the production, handling and storage of the composite magnetic material and reduces the deterioration of the properties.
도 1은 본 발명의 일 구현 예에 따른 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현 예에 따른 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자의 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자를 투과전자현미경(TEM)을 통해 본 모습이다.1 is a cross-sectional view of a composite magnetic particle of a core-shell structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a composite magnetic particle of a core-shell structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a composite magnetic particle having a core-shell structure according to the present invention through a transmission electron microscope (TEM).
본 발명은 금속 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 Ni-Zn계 페라이트 쉘을 포함함으로써, 현저히 개선된 투자율 및 포화자화 값을 가져 고효율 무선충전 기술을 구현할 수 있는, 복합 자성 입자에 관한 것이다.
The present invention relates to a composite magnetic particle capable of realizing a high efficiency wireless charging technique with a remarkably improved magnetic permeability and saturation magnetization value by including a metal core and a Ni-Zn ferrite shell surrounding the core.
이하, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 복합 자성 입자는 금속 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 Ni-Zn계 페라이트 쉘을 포함한다. 도 1에는 본 발명의 그러한 일 구현예에 따른 복합 자성 입자의 단면이 도시되어 있다.The composite magnetic particles of the present invention include a metal core and a Ni-Zn ferrite shell surrounding the core. 1 shows a cross section of a composite magnetic particle according to one embodiment of the present invention.
본 발명의 복합 자성 입자 중 상기 금속 코어는 본 발명의 복합 자성 입자가 고투자율 및 고저항 특성을 나타내도록 한다.The metal core of the composite magnetic particles of the present invention causes the composite magnetic particles of the present invention to exhibit high permeability and high resistance characteristics.
상기 코어로는 당 분야에 공지된 금속이 사용될 수 있다. 예를 들면 알파-철(α-Fe) 또는 알파-철(α-Fe) 을 함유하는 합금이 사용될 수 있다. 이들 금속을 사용하는 경우 투자율이 높고, 와전류 손실에 의한 성능 열화가 작은 자성 재료를 제조할 수 있다는 점에서 바람직하다.As the core, a metal known in the art can be used. For example, an alloy containing alpha-iron (alpha-Fe) or alpha-iron (alpha -Fe) may be used. When these metals are used, it is preferable that a magnetic material having a high magnetic permeability and low performance deterioration due to eddy current loss can be produced.
코어의 입자 크기는 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 이용되는 분말의 범위를 고려하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 코어 입자의 평균 장축길이는 50 내지 500nm일 수 있다. 금속 자성 입자는 평균 장축길이가 상기 범위인 경우에 미분화에 기인하는 자기적 성질 상실 (슈퍼파라마그네틱) 문제를 회피할 수 있다. 바람직하게는, 코어 입자의 평균 장축길이는 50 내지 300nm 일 수 있다. 또한 형상 자기 이방성을 요구하는 경우에는 축비(장축/단축)도 중요한 요인이 되므로 축비는 2 이상인 것이 바람직하다.The particle size of the core is not particularly limited and may be selected in consideration of the range of powders commonly used in the art. For example, the average major axis length of the core particles may be between 50 and 500 nm. The metal magnetic particles can avoid the problem of the loss of magnetic property (superparamagnetism) due to non-pulverization when the average major axis length is in the above range. Preferably, the average major axis length of the core particles may be between 50 and 300 nm. When the shape magnetic anisotropy is required, the axial ratio (major axis / minor axis) is also an important factor, so that the axial ratio is preferably 2 or more.
코어는 본 발명의 복합 자성 입자 내에 30 내지 70부피%로 포함될 수 있다. 코어가 복합 자성 입자 내에 30부피% 미만으로 포함되면 복합 자성 입자의 투자율 및 포화자화 값이 저하되고, 70부피% 초과로 포함되면 복합 자성 입자의 안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.The core may be contained in an amount of 30 to 70% by volume in the composite magnetic particles of the present invention. When the core is contained in less than 30% by volume in the composite magnetic particles, the permeability and saturation magnetization of the composite magnetic particles are lowered. When the core is contained in an amount exceeding 70% by volume, the stability of the composite magnetic particles may be deteriorated.
본 발명의 다른 일 구현예에 있어서, 상기 코어는 그 표면에 절연층이 형성된 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the core may have an insulating layer formed on its surface.
도 2에는 본 발명의 그러한 일 구현예에 따른 복합 자성 입자의 단면이 도시되어 있다.Figure 2 shows a cross-section of a composite magnetic particle according to one such embodiment of the present invention.
절연층은 쉘이 페라이트 코어에 안정적으로 정착할 수 있도록 결합력을 제공하고 본 발명에서 제공하는 복합 자성 재료에 전자기파가 접촉할 시 역 전류 흐름을 억제하여 와전류 손실을 감소시키는 역할을 한다.The insulating layer serves to provide a bonding force so that the shell can be stably fixed to the ferrite core and to suppress eddy current flow caused by electromagnetic wave contact with the compound magnetic material provided by the present invention, thereby reducing eddy current loss.
절연층은 당 분야에 공지된 절연 물질로 형성된 층일 수 있다. 예를 들면, 산화물층일 수 있다. 절연층을 보다 용이하게 형성하여 공정 수율을 개선할 수 있다는 측면에서, 바람직하게는 상기 금속 코어의 산화물층일 수 있다.The insulating layer may be a layer formed of an insulating material known in the art. For example, an oxide layer. It may preferably be an oxide layer of the metal core in that the insulating layer can be more easily formed and the process yield can be improved.
절연층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 2 내지 20nm의 두께로 형성될 수 있다. 절연층의 두께가 2nm 미만이면 쉘층과의 접합력이 떨어지고 분체의 산화 안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고 20nm를 초과하면 자기적 특성이 저감되는 문제가 발생할 수 있다. 바람직하게는, 절연층의 두께는 5 내지 20nm 로 형성되는 것이 좋다.The thickness of the insulating layer is not particularly limited, and may be, for example, 2 to 20 nm in thickness. If the thickness of the insulating layer is less than 2 nm, the bonding strength with the shell layer may be deteriorated and the oxidation stability of the powder may be deteriorated. If the thickness exceeds 20 nm, the magnetic properties may be reduced. Preferably, the insulating layer has a thickness of 5 to 20 nm.
본 발명의 복합 자성 입자 중 상기 쉘은 본 발명의 복합 자성 입자가 고주파, 저손실 및 고투자율 특성을 나타내도록 하며, 산화 안정성도 향상시킬 수 있다.Among the composite magnetic particles of the present invention, the shell allows the composite magnetic particles of the present invention to exhibit high frequency, low loss and high permeability characteristics, and can also improve oxidation stability.
상기 쉘로는 투자율이 높고 손실이 낮은 연자성의 Ni-Zn계 페라이트가 사용될 수 있다. 구체적인 예를 들면, Ni/Zn몰비가 0.3 내지 0.9인 페라이트가 사용될 수 있다. 페라이트에서 Ni/Zn의 몰비가 0.3 미만이면 자기적 특성을 나타내지 못하는 문제가 있고, 0.9 를 초과하면 투자율이 급격히 저하되는 문제가 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, Ni/Zn 몰비가 0.4 내지 0.7 인 Ni-Zn계 페라이트가 사용되는 것이 좋다As the shell, soft Ni-Zn ferrite having high permeability and low loss can be used. As a specific example, a ferrite having a Ni / Zn molar ratio of 0.3 to 0.9 may be used. If the molar ratio of Ni / Zn in the ferrite is less than 0.3, there is a problem that the magnetic property is not exhibited. If the ratio is more than 0.9, there is a problem that the permeability is rapidly lowered. More preferably, a Ni-Zn ferrite having a Ni / Zn molar ratio of 0.4 to 0.7 is used
또한, Ni-Zn계 페라이트는 추가적인 다른 금속 성분을 더 포함할 수 있으며, 예를 들면 구리, 코발트 등을 더 포함할 수 있다. 쉘은 코어의 표면에 형성되며, 코어의 크기에 따라 적절한 두께로 형성될 수 있다. 예를 들면, 10 내지 100nm의 두께로 형성될 수 있다. 쉘의 두께가 10nm 미만이면 자성 입자의 고주파 특성을 제대로 구현할 수 없고, 100nm 를 초과하게 되면 자성 입자의 투자율 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.Further, the Ni-Zn ferrite may further include another metal component, and may further include, for example, copper, cobalt, and the like. The shell is formed on the surface of the core and may be formed to have an appropriate thickness depending on the size of the core. For example, a thickness of 10 to 100 nm. When the thickness of the shell is less than 10 nm, the high-frequency characteristics of the magnetic particles can not be realized properly, and when the thickness exceeds 100 nm, the magnetic permeability characteristics of the magnetic particles may be deteriorated.
본 발명의 복합 자성 입자 전체에 있어서 쉘이 차지하는 비율은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 복합 자성 입자 내에 30 내지 70부피%로 포함될 수 있다. 쉘이 복합 자성 입자 내에 30부피% 미만으로 포함되면 자성 입자의 고주파 특성을 제대로 구현할 수 없고, 70몰% 를 초과하여 포함되면 복합 자성 입자의 투자율 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에 있어서 각층의 체적 산출은 결정자가 구형이라고 간주하고 코어의 부피, 절연층의 부피, 쉘층의 부피를 산출하였다.
The ratio of the shell to the entire composite magnetic particles of the present invention is not particularly limited and may be, for example, 30 to 70% by volume in the composite magnetic particles. If the shell is contained in an amount of less than 30% by volume in the composite magnetic particles, the high-frequency characteristics of the magnetic particles can not be realized properly. If the shell is contained in excess of 70% by mole, the magnetic permeability characteristics of the composite magnetic particles may deteriorate. In the present invention, the volume of the core, the volume of the insulating layer, and the volume of the shell layer were calculated by considering the crystallite as spherical.
또한, 본 발명은 상기 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of producing the composite magnetic particles of the core-shell structure.
본 발명의 일 구현예에 따르면 먼저, 금속 산화물을 환원하여 금속 코어를 형성한다.According to an embodiment of the present invention, first, the metal oxide is reduced to form a metal core.
금속 산화물은 당 분야에 공지된 금속 산화물 중 선택되어 사용될 수 있다. 예를 들면 헤마타이트, 마그네타이트, 게타이트 등을 사용할 수 있다. 그 중 마그네타이트는 예를 들면 제일철 수용액을 70 내지 90℃, pH 7 내지 8 범위에서 통기 조건 하에 산화함으로써 제조된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The metal oxide may be selected from metal oxides known in the art. For example, hematite, magnetite, goethite and the like can be used. Among them, the magnetite may be, for example, produced by oxidizing an aqueous solution of ferrous iron under aeration conditions at a temperature of 70 to 90 ° C and a pH of 7 to 8, but is not limited thereto.
금속 코어는 상기 금속 산화물을 당 분야에 공지된 방법으로 환원하여 형성될 수 있다. 환원 방법으로는 건식 환원 또는 습식 환원 중 선택된 방법을 이용할 수 있으며, 반응 시간을 저감시키고 환원 재현성을 보다 우수하게 하는 측면에서 건식 환원법을 이용하는 것이 바람직하다. 습식환원은 일반적으로 아민기, 알데히드기 등을 함유하는 수용액상에서 실시가 이루어지고 있는데, 순철의 경우에는 환원 포텐샬이 높고 재산화가 쉽게 일어나게 되므로 습식환원법으로는 원하는 환원 반응을 안정하게 진행시키기 매우 어렵다. 금속 코어는 예를 들면, 수소 분위기 하에 공기 유동층을 이용하는 방식을 통해 금속 산화물을 환원하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The metal core may be formed by reducing the metal oxide by methods known in the art. As the reduction method, a method selected from dry reduction or wet reduction can be used, and it is preferable to use the dry reduction method in view of reducing the reaction time and improving the reduction reproducibility. The wet reduction is generally carried out in an aqueous solution containing an amine group, an aldehyde group and the like. In the case of pure iron, since the reduction potential is high and reoxidation easily occurs, it is very difficult to carry out the desired reduction reaction stably by wet reduction. The metal core can be formed by, for example, reducing the metal oxide through a method using an air fluidized bed under a hydrogen atmosphere, but is not limited thereto.
금속 코어는 전술한 범위 내의 장축길이를 가질 수 있다. 이후에, 상기 금속 코어 상에 절연층을 형성하고 그 후 Ni-Zn계 페라이트 쉘을 형성한다.The metal core may have a major axis length within the aforementioned range. Thereafter, an insulating layer is formed on the metal core, and then a Ni-Zn ferrite shell is formed.
쉘의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 상기 코어 표면에 Ni-Zn계 페라이트를 에피택셜 성장(Epitaxial Growth)시켜 형성할 수 있다. 보다 구체적으로는, 코어에 스피넬 구조를 갖는 계면을 형성시키고 결정 구조가 동일한 Ni-Zn계 페라이트를 성장시킴으로써 수행될 수 있다. Ni-Zn계 페라이트의 에피택셜 성장은 코어 분산액에 물을 미리 첨가한 후 Ni-Zn계 페라이트 용액을 적하하거나 또는 코어와 Ni-Zn계 페라이트가 함께 포함된 용액에 물을 적하하여 수행될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 코어 분산액에 물을 미리 첨가한 후 Ni-Zn계 페라이트 용액을 적하하는 방법으로 설명하였다.The method for forming the shell is not particularly limited, and for example, it is possible to form the core surface by epitaxial growth of Ni-Zn ferrite. More specifically, it can be performed by forming an interface having a spinel structure in the core and growing a Ni-Zn ferrite having the same crystal structure. The epitaxial growth of the Ni-Zn ferrite may be performed by adding water to the core dispersion in advance and dropping the Ni-Zn ferrite solution or by dropping water into the solution containing the core and the Ni-Zn ferrite . In the examples of the present invention, water was previously added to the core dispersion and then a Ni-Zn ferrite solution was dropped.
쉘은 전술한 범위 내의 두께, 그리고 코어와의 비를 만족시키도록 형성될 수 있다. 형성되는 쉘의 두께는 코어 표면에 Ni-Zn계 페라이트를 성장시키는 반응 시간을 조절하여 조절될 수 있다.The shell may be formed to satisfy the thickness within the above-mentioned range and the ratio to the core. The thickness of the formed shell can be controlled by controlling the reaction time for growing the Ni-Zn ferrite on the core surface.
상기 코어는 그 표면에 절연층을 더 포함할 수 있는데, 그러한 경우에는 코어 상에 쉘을 형성하기에 앞서 코어 표면에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The core may further include an insulating layer on its surface, in which case it may further comprise forming an insulating layer on the surface of the core prior to forming the shell on the core.
절연층은 당 분야에 공지된 절연 물질로 공지된 방법에 의해 형성될 수 있으나, 별도의 재료나 추가 공정 없이 용이하게 형성하여 공정 효율을 개선한다는 측면에서 바람직하게는 상기 코어 표면을 산화시켜 형성될 수 있다.The insulating layer may be formed by a known method as an insulating material known in the art, but it is preferably formed by oxidizing the surface of the core in order to easily form the insulating layer without any additional material or additional process, .
코어 표면의 산화 방법은 특별히 한정되지 않고 공지된 방법에 의할 수 있으며, 예를 들면 10 내지 100mmHG의 산소 분압 하에서 천천히 코어 표면을 산화시킴으로써 수행될 수 있다. The method of oxidizing the core surface is not particularly limited and can be carried out by a known method, for example, by slowly oxidizing the core surface under an oxygen partial pressure of 10 to 100 mmHg.
절연층은 전술한 범위 내의 두께로 형성될 수 있으며, 그 두께는 반응 시간을 조절하여 조절될 수 있다.The insulating layer may be formed to a thickness within the above-mentioned range, and the thickness thereof may be adjusted by adjusting the reaction time.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the claims. It will be apparent to those skilled in the art that such variations and modifications are within the scope of the appended claims.
실시예Example
[실시예 1][Example 1]
5000㏄의 온도를 조절할 수 있는 반응기에 증류수 3000㏄를 넣은 후 질소 가스를 통기하여 용존 산소를 제거하였다. 반응기의 온도를 45℃를 유지하면서 황산제일철(특급시약) 0.15몰 농도가 되도록 정량하여 녹이고, 이 용액에 가성소다(수산화나트륨)의 농도가 0.75몰이 되도록 일시에 첨가하여 수산화 제일철 침전이 생기도록 하였다. 수산화제일철을 30여분간 숙성 시킨 후 공기를 30㏄/분의 유량으로 불어넣어 120분간 산화를 계속하여 옥시수산화철을 성장시켰다. 반응의 종점은 시안산칼륨 적정법으로 확인하였다.3000 cc of distilled water was added to the reactor capable of controlling the temperature of 5000 cc, and then nitrogen gas was vented to remove dissolved oxygen. While the temperature of the reactor was maintained at 45 ° C, the solution was quantitatively determined to have a concentration of 0.15 mol of ferrous sulfate (a special reagent), and the solution was added at once to a concentration of caustic soda (sodium hydroxide) of 0.75 mol, . Ferrous hydroxide was aged for 30 minutes, air was blown at a flow rate of 30 cc / min, and oxidation was continued for 120 minutes to grow oxyhydroxide. The end point of the reaction was confirmed by potassium cyanide titration.
산화가 종료된 후 물유리 용액을 소량 첨가하여 옥시수산화철 표면에 규소가 피착된 옥시수산화철 입자로 된 분말을 얻었다. 상기 분말을 여과 세척한 후 130℃에서 24시간 건조시켜 고형분을 얻었다. 이 고형분 100g을 알루미나 용기에 넣고 대기중에서 750℃로 하소하여 헤마타이트를 주성분으로 하는 철 산화물을 얻었다. After the oxidation was completed, a small amount of a water glass solution was added to obtain a powder of oxyhydroxide particles having silicon adhered on the surface of oxyhydroxide. The powder was filtered and then dried at 130 ° C for 24 hours to obtain a solid. 100 g of this solid was placed in an alumina vessel and calcined at 750 캜 in the atmosphere to obtain iron oxide containing hematite as a main component.
얻어진 헤마타이트를 주성분으로하는 철 산화물을 수정관으로 구성된 환원 장치에 넣고 수소 가스4ℓ/분 유량을 하부에서 통기 시키면서 분체를 유동 시키고 400℃에서 60분간 환원 처리하였다. 환원 반응의 종결점은 결로 현상을 관찰하거나, 배기 가스의 수증기 량을 측정함으로써 결정하였다.The obtained iron oxide mainly composed of hematite was placed in a reducing device composed of a quartz tube, and the powder was flowed at a flow rate of 4 L / min of hydrogen gas at the lower part, followed by reduction treatment at 400 ° C. for 60 minutes. The end point of the reduction reaction was determined by observing the condensation phenomenon or measuring the amount of water vapor in the exhaust gas.
5000㏄의 온도를 조절할 수 있는 반응기에 증류수 3000㏄를 넣은 후 질소 가스를 통기하여 용존 산소를 제거하였다. 상기 제조된 금속 자성 분말을 투입하고, 질소 가스를 통기하면서 온도를 80℃로 상승시켰다. 이 때 반응기의 pH는 11.0을 유지 시켰다. 3000 cc of distilled water was added to the reactor capable of controlling the temperature of 5000 cc, and then nitrogen gas was vented to remove dissolved oxygen. The metal magnetic powder thus prepared was put in, and the temperature was raised to 80 캜 while nitrogen gas was passed. At this time, the pH of the reactor was maintained at 11.0.
염화철, 염화니켈, 염화아연 각 0.25몰, 0.10몰, 0.15몰 용액을 준비하고 정량펌프를 통해서 10㏄/분으로 공급하였다. pH를 11.0을 유지시키기 위하여 가성소다(수산화나트륨)용액을 첨가하면서 120분간 Ni-Zn계 페라이트를 에피택셜 성장시켰다.A solution of 0.25 mol, 0.10 mol and 0.15 mol of each of iron chloride, nickel chloride and zinc chloride was prepared and fed through a metering pump at 10 cc / min. To maintain the pH at 11.0, Ni-Zn ferrite was epitaxially grown for 120 minutes while caustic soda (sodium hydroxide) solution was added.
반응이 종료된 후 슬러리를 여과 세척한 후 130℃에서 24시간 건조시켜 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자들의 분말 고형분을 얻었다.
After completion of the reaction, the slurry was filtered, and then dried at 130 ° C. for 24 hours to obtain a solid powder of core-shell structure composite magnetic particles.
[실시예 2][Example 2]
5000㏄의 온도를 조절할 수 있는 반응기에 증류수 3000㏄를 넣은 후 질소 가스를 통기하여 용존 산소를 제거하였다. 반응기의 온도를 45℃를 유지하면서 황산제일철(특급시약) 0.15몰 농도가 되도록 정량하여 녹이고, 이 용액에 가성소다(수산화나트륨)의 농도가 0.75몰이 되도록 일시에 첨가하여 수산화 제일철 침전이 생기도록 하였다. 수산화제일철을 30여분간 숙성시킨 후 공기를 30㏄/분의 유량으로 불어넣어 120분간 산화를 계속하여 옥시수산화철을 성장시켰다. 반응의 종점은 시안산칼륨 적정법으로 확인하였다.3000 cc of distilled water was added to the reactor capable of controlling the temperature of 5000 cc, and then nitrogen gas was vented to remove dissolved oxygen. While the temperature of the reactor was maintained at 45 ° C, the solution was quantitatively determined to have a concentration of 0.15 mol of ferrous sulfate (a special reagent), and the solution was added at once to a concentration of caustic soda (sodium hydroxide) of 0.75 mol, . Ferrous hydroxide was aged for 30 minutes, air was blown at a flow rate of 30 cc / min, and oxidation was continued for 120 minutes to grow oxyhydroxide. The end point of the reaction was confirmed by potassium cyanide titration.
산화가 종료된 후 물유리 용액을 소량 첨가하여 옥시수산화철 표면에 규소가 피착된 옥시수산화철 입자로 된 분말을 얻었다. 상기 분말을 여과 세척한 후 130℃에서 24시간 건조시켜 고형분을 얻었다. 이 고형분 100g을 알루미나 용기에 넣고 대기중에서 750℃로 하소하여 헤마타이트를 주성분으로 하는 철 산화물을 얻었다. After the oxidation was completed, a small amount of a water glass solution was added to obtain a powder of oxyhydroxide particles having silicon adhered on the surface of oxyhydroxide. The powder was filtered and then dried at 130 ° C for 24 hours to obtain a solid. 100 g of this solid was placed in an alumina vessel and calcined at 750 캜 in the atmosphere to obtain iron oxide containing hematite as a main component.
얻어진 헤마타이트를 주성분으로하는 철 산화물을 수정관으로 구성된 환원 장치에 넣고 수소 가스4ℓ/분 유량을 하부에서 통기 시키면서 분체를 유동시키고 400℃에서 60분간 환원 처리하였다. 환원 반응의 종결점은 결로 현상을 관찰하거나, 배기 가스의 수증기 량을 측정함으로써 결정하였다.The obtained iron oxide mainly composed of hematite was placed in a reducing device composed of a quartz tube, and the powder was flowed at a flow rate of 4 L / min of hydrogen gas at the lower part, followed by reduction treatment at 400 ° C. for 60 minutes. The end point of the reduction reaction was determined by observing the condensation phenomenon or measuring the amount of water vapor in the exhaust gas.
상기 순철 분말을 대기 중으로 도출하기 위하여 용존 산소를 제거한 용기 용매 중에 침적시켰다. 유기 용매중에 암모니아수를 소량 첨가하면서 공기를 액중에 불어 넣어 표면에 절연층을 형성시켰다. 얻어진 금속 자성 입자의 유기 용매 슬러리를 원심 분리기를 이용하여 침강시키고 상등액을 제거 한 후 절연층이 형성된 금속 자성 입자들의 분말을 얻었다.The pure iron powder was immersed in a container solvent in which dissolved oxygen was removed to draw it into the atmosphere. A small amount of ammonia water was added to the organic solvent while air was blown into the solution to form an insulating layer on the surface. The organic solvent slurry of the metal magnetic particles was precipitated using a centrifugal separator, and the supernatant liquid was removed to obtain a powder of metal magnetic particles having an insulating layer formed thereon.
5000㏄의 온도를 조절할 수 있는 반응기에 증류수 3000㏄를 넣은 후 질소 가스를 통기하여 용존 산소를 제거하였다. 절연층이 형성된 금속 자성 분말을 투입하고, 질소 가스를 통기하면서 온도를 80℃로 상승시켰다. 이 때 반응기의 pH는 11.0을 유지 시켰다. 3000 cc of distilled water was added to the reactor capable of controlling the temperature of 5000 cc, and then nitrogen gas was vented to remove dissolved oxygen. The metal magnetic powder with the insulating layer formed thereon was introduced, and the temperature was raised to 80 캜 while nitrogen gas was passed. At this time, the pH of the reactor was maintained at 11.0.
염화철, 염화니켈, 염화아연 각 0.25몰, 0.10몰, 0.15몰 용액을 준비하고 정량펌프를 통해서 10㏄/분으로 공급하였다. pH를 11.0을 유지시키기 위하여 가성소다(수산화나트륨)용액을 첨가하면서 120분간 Ni-Zn계 페라이트를 에피택셜 성장시켰다.A solution of 0.25 mol, 0.10 mol and 0.15 mol of each of iron chloride, nickel chloride and zinc chloride was prepared and fed through a metering pump at 10 cc / min. To maintain the pH at 11.0, Ni-Zn ferrite was epitaxially grown for 120 minutes while caustic soda (sodium hydroxide) solution was added.
반응이 종료된 후 슬러리를 여과 세척한 후 130℃에서 24시간 건조시켜 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자들의 분말 고형분을 얻었다.
After completion of the reaction, the slurry was filtered, and then dried at 130 ° C. for 24 hours to obtain a solid powder of core-shell structure composite magnetic particles.
[실시예 3 내지 실시예 11][Examples 3 to 11]
하기 표1에 기재된 바와 같이 코어, 절연층 및 쉘을 형성시키고, 페라이트를 이용한 것을 제외하면 실시예 2와 동일한 조건으로 수행하였다. 형성되는 코어의 장축길이는 옥시수산화철 제조시 공기 유입속도 또는 반응온도를 변경하여 조절하였으며, 형성된 코어의 장축길이는 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 측정하였다. 형성되는 절연층의 두께는 절연층 형성시간과 반응 산소분압을 변경하여 조절하고, 형성된 절연층의 두께는 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 측정하였다. 형성되는 페라이트 쉘의 두께는 에피택셜 성장시키는 반응 시간을 변경하여 조절하였다. 형성된 페라이트 쉘 두께의 측정은 쉘을 형성하기 전 코어의 장축 길이를 측정하고, 최종 수득된 코어-쉘 구조의 자성 입자의 장축 길이를 측정하여 계산하였다.
Except that a core, an insulating layer and a shell were formed and ferrite was used as shown in Table 1 below. The major axis length of the formed core was controlled by varying the air inflow rate or reaction temperature during the production of oxy iron hydroxide. The length of the major axis of the formed core was measured using a transmission electron microscope (TEM). The thickness of the insulating layer to be formed was controlled by changing the insulating layer forming time and the reactive oxygen partial pressure, and the thickness of the insulating layer formed was measured using a transmission electron microscope (TEM). The thickness of the formed ferrite shell was controlled by changing the reaction time for epitaxial growth. The thickness of the formed ferrite shell was measured by measuring the major axis length of the core before forming the shell and measuring the major axis length of the magnetic particles of the finally obtained core-shell structure.
[비교예 1][Comparative Example 1]
5000㏄의 온도를 조절할 수 있는 반응기에 증류수 3000㏄를 넣은 후 질소 가스를 통기하여 용존 산소를 제거하였다. 질소 가스를 통기하면서 온도를 80℃로 상승 시켰다. 이 때 반응기의 pH는 11.0을 유지시켰다. 3000 cc of distilled water was added to the reactor capable of controlling the temperature of 5000 cc, and then nitrogen gas was vented to remove dissolved oxygen. And the temperature was raised to 80 캜 while nitrogen gas was passed therethrough. At this time, the pH of the reactor was maintained at 11.0.
염화철, 염화니켈, 염화아연 각 0.25몰, 0.10몰, 0.15몰 용액을 준비하고 정량펌프를 통해서 10㏄/분으로 공급하였다. pH를 11.0을 유지시키기 위하여 가성소다(수산화나트륨)용액을 첨가하면서 혼합된 용액을 공침시켰다. 공침된 금속수산화물 슬러리는 여과 세척한 후 130℃에서 24시간 건조시킨 후 마노유발에서 1시간동안 분쇄하여 입경이 200nm인 구형상의 Ni-Zn계 페라이트 입자로 된 분말을 제조하였다.
A solution of 0.25 mol, 0.10 mol and 0.15 mol of each of iron chloride, nickel chloride and zinc chloride was prepared and fed through a metering pump at 10 cc / min. The mixed solution was coprecipitated while caustic soda (sodium hydroxide) solution was added to maintain the pH at 11.0. The coprecipitated metal hydroxide slurry was filtered, washed, dried at 130 ° C. for 24 hours, and pulverized in an agate mortar for 1 hour to prepare a powder of spherical Ni-Zn ferrite particles having a particle size of 200 nm.
[비교예 2][Comparative Example 2]
Ni-Zn계 페라이트 대신 Mn-Zn계 페라이트를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 제조하였다. 염화철, 염화망간, 염화아연 각 0.25몰, 0.10몰, 0.15몰 용액을 이용하였다.
Except that Mn-Zn ferrite was used instead of Ni-Zn ferrite. 0.25 mol, 0.10 mol, and 0.15 mol of each solution of iron chloride, manganese chloride and zinc chloride were used.
[비교예 3][Comparative Example 3]
Ni-Zn계 페라이트를 에피텍셜 성장시키지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 제조하였다.
Except that the Ni-Zn ferrite was not epitaxially grown.
페라이트
ferrite
장축(nm)
Long axis (nm)
(A-B계)Kinds
(AB system)
[시험예][Test Example]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 코어-쉘 자성 입자의 자기 특성 및 안정성은 하기 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The magnetic properties and stability of the core-shell magnetic particles prepared in the above Examples and Comparative Examples were measured by the following methods, and the results are shown in Table 2 below.
(1) 투자율의 측정(1) Measurement of permeability
자성 입자와 PVA수지를 혼합하여 토로이달 형태로 일축 가압 성형 소결하여 자성 복합체를 제조하고, 이를 임피던스 분석기(Impedence Analyzer E4991A, Agilent사)를 이용하여 주파수에 따른 실수부 및 허수부 투자율을 측정하였다.
Magnetic composites were prepared by mixing magnetic particles and PVA resin in a toroidal shape by uniaxial pressing and sintering. The real part and the imaginary part permeability were measured by using an impedance analyzer (Impedence Analyzer E4991A, Agilent).
(2) (2) 포화자화의Saturation magnetization 측정 Measure
자성 입자의 포화자화 값은 진동 시료 자기 측정기(Vibrating Sample Magnetometer model 7407, Lakeshore 사)를 이용하여 자기이력 곡선을 측정하여 구하였다.
The saturation magnetization value of the magnetic particles was determined by measuring a magnetic hysteresis curve using a vibrating sample magnetometer (Model 7407, Lakeshore).
(3) 산화 안정성 측정 (3) Measurement of oxidation stability
자성 입자의 산화 안정성 평가는 60℃ 80% 항온 항습기 환경하에서 실시하였다. 자성 분말을 상기 항온 항습 환경하에 48시간 노출시킨 후 포화자화값을 측정하고, 상기 환경하에 노출되지 않은 복합 자성 분말의 포화자화값과 비교하여 하기 수학식 1에 측정된 값을 대입하여 계산하여 산화 안정성을 측정하였다.The oxidative stability of the magnetic particles was evaluated under a 60 ° C 80% constant temperature and humidity environment. The saturation magnetization value was measured after the magnetic powder was exposed for 48 hours under the constant temperature and humidity environment and compared with the saturation magnetization value of the compound magnetic powder not exposed under the environment, The stability was measured.
[수학식 1][Equation 1]
산화 안정성(%)=[항온 항습 환경하 자성 입자를48시간 노출시킨 후의 포화자화값/항온 항습 환경하에 노출시키지 않은 자성입자의 포화자화값]
Oxidation stability (%) = [saturation magnetization value after 48 hours exposure of magnetic particles under constant temperature and humidity environment / saturation magnetization value of magnetic particles not exposed under constant temperature and humidity environment]
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 자성 입자에 해당하는 실시예 1 내지 11은 우수한 투자율 및 포화자화를 나타내는 것을 알 수 있다.Referring to Table 2, it can be seen that Examples 1 to 11 corresponding to the magnetic particles of the present invention exhibit excellent magnetic permeability and saturation magnetization.
실시예 1 내지 8 및 실시예 11을 보면, Ni-Zn계 페라이트 몰비가 0.4 내지 0.7 범위 내인 경우 투자율 및 포화자화가 더욱 향상되었다.In Examples 1 to 8 and Example 11, permeability and saturation magnetization were further improved when the molar ratio of Ni-Zn ferrite was in the range of 0.4 to 0.7.
비교예 1 내지 2를 보면, 금속 코어 성분을 포함하지 않는 경우 투자율 및 포화자화가 크게 저하된 것을 확인할 수 있다.In Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the permeability and the saturation magnetization are significantly lowered when the metal core component is not included.
실시예 2와 비교예 3을 비교해보면, 쉘층이 형성되는 경우에 투자율, 포화자화 및 산화 안정성이 모두 향상되었다.Comparing Example 2 and Comparative Example 3, permeability, saturation magnetization, and oxidation stability were all improved when a shell layer was formed.
실시예 2 내지 11을 보면, 절연층 및 쉘층을 모두 포함하는 경우 우수한 산화 안정성을 나타냈다.Examples 2 to 11 show excellent oxidation stability when both the insulating layer and the shell layer are included.
Claims (13)
A composite magnetic particle having a core-shell structure including a metal core and a Ni-Zn ferrite shell surrounding the core
The composite magnetic particle of claim 1, wherein the core is at least one selected from among alloy particles including alpha-iron particles and alpha-iron.
The composite magnetic particle of claim 1, wherein the core has an average major axis length of 50 to 500 nm.
The composite magnetic particle of claim 1, wherein the core has an insulating layer formed on its surface.
5. The composite magnetic particle according to claim 4, wherein the insulating layer is an oxide layer of a metal constituting the core.
5. The composite magnetic particle according to claim 4, wherein the insulating layer is formed to a thickness of 2 to 20 nm.
The composite magnetic particle of claim 1, wherein the shell is a Ni-Zn ferrite having a Ni / Zn molar ratio of 0.3 to 0.9.
The composite magnetic particle of claim 1, wherein the shell is a Ni-Zn ferrite having a Ni / Zn molar ratio of 0.4 to 0.7.
The composite magnetic particle of claim 1, wherein the thickness of the shell is 10 to 100 nm.
The composite magnetic particle of claim 1, wherein the core-shell structure comprises 30 to 70% by volume of the core and 70 to 30% by volume of the shell.
상기 금속 코어의 표면에 Ni-Zn계 페라이트를 에피택셜 성장시켜 쉘을 형성하는 단계를 포함하는, 코어-쉘 구조의 복합 자성 입자의 제조방법.
Reducing the metal oxide to form a metal core; And
And a step of epitaxially growing a Ni-Zn ferrite on the surface of the metal core to form a shell.
12. The method of claim 11, further comprising forming an insulating layer on the surface of the metal core prior to forming the shell.
13. The method of claim 12, wherein the formation of the insulating layer comprises oxidizing the surface of the metal core.
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