KR20200069908A - A ferri-magnetic material and method of preparaing the magnetic material - Google Patents

A ferri-magnetic material and method of preparaing the magnetic material Download PDF

Info

Publication number
KR20200069908A
KR20200069908A KR1020180157480A KR20180157480A KR20200069908A KR 20200069908 A KR20200069908 A KR 20200069908A KR 1020180157480 A KR1020180157480 A KR 1020180157480A KR 20180157480 A KR20180157480 A KR 20180157480A KR 20200069908 A KR20200069908 A KR 20200069908A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase
magnetic material
heat treatment
coercive force
magnetic
Prior art date
Application number
KR1020180157480A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102130103B1 (en
Inventor
이기석
장민선
Original Assignee
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Priority to KR1020180157480A priority Critical patent/KR102130103B1/en
Publication of KR20200069908A publication Critical patent/KR20200069908A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102130103B1 publication Critical patent/KR102130103B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/10Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure
    • H01F1/11Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles
    • B22F1/0059
    • B22F1/0085
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/14Treatment of metallic powder
    • B22F1/142Thermal or thermo-mechanical treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206Manufacturing of magnetic cores by mechanical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)

Abstract

According to one aspect, an object of the present invention is to provide a magnetic material having a high coercive force including an ε-Fe_2O_3 phase without a medium, and a manufacturing method thereof. The present invention relates to the magnetic material containing the ε-Fe_2O_3 phase, not including a Y_3Fe_5O_12 phase prepared by heat-treating mixed powder of a yttrium precursor and an iron precursor.

Description

페리자성체 및 이의 제조방법{A ferri-magnetic material and method of preparaing the magnetic material}A ferri-magnetic material and method of preparaing the magnetic material

자성체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.It relates to a magnetic material and a method for manufacturing the same.

자성 인쇄, 무선 통신 등의 기술분야에서는 다양한 정보를 저장하고 전송하기 위한 매체로서 자성체를 사용하고 있다.In the magnetic field such as magnetic printing and wireless communication, a magnetic material is used as a medium for storing and transmitting various information.

특히, 하드디스크 등과 같은 저장매체의 성능을 높이기 위해서는 자화율을 "0"으로 만들기 위해 필요한 자기장의 세기인 보자력이 높아야 한다. 따라서, 자성체의 보자력을 높이기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. In particular, in order to increase the performance of a storage medium such as a hard disk, the coercive force, which is the strength of the magnetic field required to make the magnetization rate "0", must be high. Therefore, various attempts have been made to increase the coercive force of the magnetic body.

이와 관련하여, 페리-자성체에 포함되는 산화철 결정상 중에 ε-Fe2O3 상은 높은 보자력을 제공할 수 있을 것으로 기대되어 왔으나, ε-Fe2O3 상은 본질적으로 불안정하여 α-Fe2O3 및 γ-Fe2O3로 신속하게 상전환되기 때문에, ε-Fe2O3 상을 안정적으로 포함하는 자성체를 제조하는 것은 여전히 어려운 과제이다.In this regard, the ε-Fe 2 O 3 phase in the iron oxide crystal phase included in the ferri-magnetic material has been expected to provide a high coercive force, but the ε-Fe 2 O 3 phase is inherently unstable, so α-Fe 2 O 3 and Since the phase is rapidly converted to γ-Fe 2 O 3 , it is still a difficult task to prepare a magnetic body stably containing the ε-Fe 2 O 3 phase.

상기 과제의 해결을 위하여, 실리카겔 매트릭스를 이용하여 ε-Fe2O3 상을 갖는 나노입자를 제조하는 방법이 보고되어 있으나, 실리카겔 매트릭스와 같은 매개물을 반드시 필요로 한다는 점에서 반응 조건 및 제조 공정이 까다롭다는 한계점이 있다 In order to solve the above problems, a method for preparing nanoparticles having an ε-Fe 2 O 3 phase using a silica gel matrix has been reported, but the reaction conditions and manufacturing process are necessary in that a medium such as a silica gel matrix is required. There are limitations of being tricky

따라서, 매개물 없이 ε-Fe2O3 상을 포함하는 높은 보자력을 갖는 자성체 및 이를 제조하는 방법에 관한 요구가 여전히 존재하는 실정이다.Therefore, there is still a need for a magnetic material having a high coercive force including an ε-Fe 2 O 3 phase without a medium and a method for manufacturing the same.

일 측면에 따라 매개물 없이 ε-Fe2O3 상을 포함하는 높은 보자력을 갖는 자성체 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.According to one aspect, to provide a magnetic material having a high coercive force including an ε-Fe 2 O 3 phase without a medium and a method for manufacturing the same.

일 측면에 따라, 이트륨 전구체 및 철 전구체의 혼합물 분말을 열처리하여 제조된, Y3Fe5O12 상을 포함하지 않고 ε-Fe2O3 상을 포함하는 자성체가 제공된다.According to one aspect, there is provided a magnetic body comprising a ε-Fe 2 O 3 phase that does not include the Y 3 Fe 5 O 12 phase, which is prepared by heat-treating a mixture powder of a yttrium precursor and an iron precursor.

일 구현예에 따르면, 상기 열처리는 단일 열처리이다.According to one embodiment, the heat treatment is a single heat treatment.

일 구현예에 따르면, 상기 열처리는 혼합물을 850℃에서의 소성하는 것을 포함한다.According to one embodiment, the heat treatment includes firing the mixture at 850°C.

일 구현예에 따르면, 상기 열처리는 산소분위기에서 20℃로부터 7 내지 8 ℃/분의 속도로 850℃까지 승온한 후, 850℃에서 120분 동안 유지하고, -7 내지 -8 ℃/분의 속도로 20℃까지 감온하는 방법에 의해 수행된다.According to one embodiment, the heat treatment is heated to 850°C at a rate of 7 to 8°C/min from 20°C in an oxygen atmosphere, and then maintained at 850°C for 120 minutes, and a rate of -7 to -8°C/min It is carried out by a method of reducing the temperature to 20°C.

일 구현예에 따르면, 상기 자성체는 라만 분광법에서 200 cm-1 내지 650 cm-1에서 복수의 피크를 갖는다.According to one embodiment, the magnetic material has a plurality of peaks from 200 cm -1 to 650 cm -1 in Raman spectroscopy.

일 구현예에 따르면, 상기 자성체는 17kOe 이상의 보자력(Hc) 값을 갖는다.According to one embodiment, the magnetic material has a coercive force (Hc) value of 17 kOe or more.

일 측면에 따라 이트륨 전구체 및 철 전구체의 혼합물 분말을 열처리하여 제조된 자성체는 ε-Fe2O3 상을 포함하되, Y3Fe5O12 상을 포함하지 않고, 17kOe 이상의 높은 보자력(Hc) 값을 갖는다.A magnetic material prepared by heat-treating a mixture powder of a yttrium precursor and an iron precursor according to one aspect includes an ε-Fe 2 O 3 phase, but does not include a Y 3 Fe 5 O 12 phase, and has a high coercive force (Hc) value of 17 kOe or more Have

도 1은 실시예 1의 자성체에 대한 라만 스펙트럼이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1에 대한 XRD 데이터이다.
도 3은 실시예 1및 비교예 1에 대한 히스테리시스 곡선이다.
1 is a Raman spectrum for the magnetic material of Example 1.
2 is XRD data for Example 1 and Comparative Example 1.
3 is a hysteresis curve for Example 1 and Comparative Example 1.

이하에서 설명되는 본 창의적 사상(present inventive concept)은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 창의적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 창의적 사상의 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present inventive concept described below may apply various transformations and may have various embodiments. Specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit this creative idea to a specific embodiment, and it should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the technical scope of the creative idea.

이하에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 창의적 사상을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품, 성분, 재료 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 나타내려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품, 성분, 재료 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하에서 사용되는 "/"는 상황에 따라 "및"으로 해석될 수도 있고 "또는"으로 해석될 수도 있다.The terms used below are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the creative ideas. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the following, the terms "comprises" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, acts, components, parts, components, materials or combinations thereof described in the specification, one or more thereof. It should be understood that the above other features, numbers, steps, operations, components, parts, components, materials or combinations thereof are not excluded in advance. "/" used below may be interpreted as "and" or "or" depending on the situation.

일 측면에 따라, 이트륨 전구체 및 철 전구체의 혼합물 분말을 열처리하여 제조된, Y3Fe5O12 상을 포함하지 않고 ε-Fe2O3 상을 포함하는 자성체가 제공된다.According to one aspect, there is provided a magnetic body comprising a ε-Fe 2 O 3 phase that does not include the Y 3 Fe 5 O 12 phase, which is prepared by heat-treating a mixture powder of a yttrium precursor and an iron precursor.

높은 자성 특성을 갖는 강자성체 중 페리자성체는 산화철을 기반으로 한다. 페리자성체에 포함되는 다양한 결정상 중, ε-Fe2O3 상은 자성체에 높은 보자력을 제공하는 상으로 알려져 있다. 하지만, ε-Fe2O3 상은 매우 불안정하여 일반적으로, 형성되는 즉시 안정한 형태인 α-Fe2O3 상 및 γ-Fe2O3 상으로 상전환되기 때문에, ε-Fe2O3 상을 포함하는 자성체를 얻는 것은 매우 어려운 과제 중에 하나로 여겨져 왔다.Among ferromagnetic materials having high magnetic properties, ferrimagnetic materials are based on iron oxide. Among various crystal phases included in the ferrimagnetic material, the ε-Fe 2 O 3 phase is known as a phase that provides a high coercive force to the magnetic material. However, the ε-Fe 2 O 3 phase includes highly unstable general, immediately formed a stable form of α-Fe 2 O 3 phase and a γ-Fe 2 since the switch to the O 3 phase, ε-Fe 2 O 3 phase is Obtaining the containing magnetic body has been considered as one of the very difficult tasks.

이와 관련하여, ε-Fe2O3 상을 유지시키기 위하여 매트릭스 내에서 ε-Fe2O3 상을 형성시키는 다양한 기술들이 보고되어 있다. 대표적인 예로서, Silicon계 매트릭스의 기공에 ε-Fe2O3 상을 갖는 나노입자를 형성시키는 방법이 알려져 있다. 하지만, ε-Fe2O3 상을 갖는 나노입자는 표면 에너지가 매우 낮기 때문에, 입자의 크기를 키우는 경우 α-Fe2O3 상 및 γ-Fe2O3 상으로 상전환되는 것을 막기 어려운 한계점이 여전히 존재한다. 또한, 실리콘 매트릭스를 필수 구성요소로 사용하기 때문에, ε-Fe2O3 상을 갖는 나노입자를 분리하는 별도의 공정이 필요 하므로 제조 공정 상의 복잡성에 대한 개선의 필요성이 여전히 존재한다.In this connection, there have been reported various techniques for forming ε-Fe 2 O 3 phase in the matrix in order to maintain the ε-Fe 2 O 3 phase. As a representative example, a method of forming nanoparticles having an ε-Fe 2 O 3 phase in pores of a silicon-based matrix is known. However, since nanoparticles having an ε-Fe 2 O 3 phase have very low surface energy, it is difficult to prevent phase conversion to α-Fe 2 O 3 phase and γ-Fe 2 O 3 phase when increasing the particle size. This still exists. In addition, since a silicon matrix is used as an essential component, a separate process for separating nanoparticles having an ε-Fe 2 O 3 phase is required, and thus there is still a need for improvement in complexity in the manufacturing process.

이와 대조적으로, 일 측면에 따라 제조된, Y3Fe5O12 상을 포함하지 않고 ε-Fe2O3 상을 포함하는 자성체는 실리콘 매트릭스와 같은 매개물질을 사용하지 않고, 이트륨 전구체 및 철 전구체를 혼합하고 단일 열처리 하는 간단한 공정에 의하여ε-Fe2O3 상을 포함하고 높은 보자력을 갖는다. 한편, 일 측면에 따라 제조된 자성체에 대하여 추가적인 열처리를 수행하는 경우 ε-Fe2O3 상이 Y3Fe5O12 상으로 전환됨에 따라 보자력이 감소하게 되므로, 단일 열처리는 매우 중요하다. 높은 보자력을 가짐으로써 외부 자기장이 0이 되어도 높은 자성 특성을 유지할 수 있고, 그 결과, 가정용 전기기기, 송전용 변압기의 철심, 통신장비 및 고속전산기의 기억소자 등 실생활에 밀접한 전기 전자 응용 분야에서 적용이 가능하다.In contrast, a magnetic material prepared according to one aspect and not including the Y 3 Fe 5 O 12 phase and the ε-Fe 2 O 3 phase does not use a mediator such as a silicon matrix, a yttrium precursor and an iron precursor It contains ε-Fe 2 O 3 phase by a simple process of mixing and single heat treatment, and has a high coercive force. On the other hand, when additional heat treatment is performed on the magnetic body manufactured according to one aspect, since the coercive force decreases as the ε-Fe 2 O 3 phase is converted to the Y 3 Fe 5 O 12 phase, a single heat treatment is very important. By having high coercive force, it is possible to maintain high magnetic properties even when the external magnetic field is zero. As a result, it is applied in electric and electronic applications closely related to real life, such as household electrical equipment, iron cores for transmission transformers, communication equipment, and memory devices of high-speed computer This is possible.

상기 이트륨 전구체는 이트륨의 질화물, 산화물, 탄화물, 염소화물, 황화물, 또는 수산화물 중에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 이트륨 전구체는 질산이트륨이다.The yttrium precursor may be selected from yttrium nitride, oxide, carbide, chloride, sulfide, or hydroxide. For example, the yttrium precursor is yttrium nitrate.

상기 철 전구체는 철의 질화물, 산화물, 탄화물, 염소화물, 황화물, 또는 수산화물 중에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 철 전구체는 질산철이다.The iron precursor may be selected from iron nitride, oxide, carbide, chloride, sulfide, or hydroxide. For example, the iron precursor is iron nitrate.

상기 이트륨 전구체 및 철 전구체의 혼합물 분말은 산성 용액 중에 혼합된 혼합물 수용액으로부터 건조하여 제조된 것일 수 있다. 상기 산성 용액은 pH 1의 수용액이다. 상기 산성 용액은 시트르산 수용액일 수 있다.The mixture powder of the yttrium precursor and the iron precursor may be prepared by drying from an aqueous mixture solution mixed in an acidic solution. The acidic solution is an aqueous solution of pH 1. The acidic solution may be an aqueous citric acid solution.

상기 이트륨 전구체 및 철 전구체의 혼합물 분말은 상기 혼합물 수용액을 100℃이상의 온도에서 가열하고 건조하여 얻을 수 있다. 가열 및 건조는 수용액 자체를 가열하거나, 또는 오븐 내에서 수행될 수 있다.The mixture powder of the yttrium precursor and the iron precursor can be obtained by heating and drying the aqueous mixture solution at a temperature of 100°C or higher. Heating and drying can be performed by heating the aqueous solution itself, or in an oven.

상기 혼합물 분말의 열처리 이전에 혼합물 분말을 미립자 분말로 분쇄하는 단계를 더 거칠 수 있다. 상기 분쇄하는 과정은 기계적 분쇄법에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 분쇄하는 과정은 볼밀링 또는 마노 유발에 의해 수행될 수 있다. 상기 기계적 분쇄법은 하기 아르키메데스법에 의해 계산된 미립자 분말의 밀도가 95% 이상이 될 때까지 진행된다.Before the heat treatment of the mixture powder, the step of grinding the mixture powder into particulate powder may be further performed. The grinding process may be performed by a mechanical grinding method. For example, the crushing process may be performed by ball milling or agate triggering. The mechanical grinding method is performed until the density of the fine particle powder calculated by the Archimedes method below becomes 95% or more.

또한, 상기와 같이 분쇄된 혼합물 미립자 분말은 열처리 이전에 소분하는 단계를 더 거칠 수 있다. 상기 혼합물 미립자 분말을 소분하여 열처리하는 것에 의하여, 미립자 분말에 균일한 열이 전달될 수 있고, 그 결과 목적하는 ε-Fe2O3 상이 포함된 높은 보자력을 갖는 자성체가 얻어질 수 있다. 하지만, 상기 혼합물 미립자 분말을 소분함 없이 벌크 상태로 열처리하는 경우, 미립자 분말 단체의 내부 및 외부에서의 열전달 속도가 상이해지고, 그 결과 충분한 보자력을 갖는 자성체가 얻어지지 못한다. 상기 소분은 열처리에 사용되는 용기, 예를 들어 도가니의 바닥에 미립자 단체가 도가니 전체 부피의 30 부피% 이하의 양으로 소분되어 배치될 수 있다.In addition, the pulverized mixture fine powder as described above may be subjected to a further step of sintering prior to heat treatment. By subjecting the mixture fine particle powder to heat treatment, uniform heat can be transferred to the fine particle powder, and as a result, a magnetic body having a high coercive force including the desired ε-Fe 2 O 3 phase can be obtained. However, when the mixture fine powder is heat-treated in a bulk state without being subdivided, the heat transfer rates inside and outside the fine particle powder simple substance are different, and as a result, a magnetic body having sufficient coercive force cannot be obtained. The subdivision may be placed in a container used for heat treatment, for example, in the bottom of the crucible, in the amount of 30% by volume or less of the total volume of the crucible.

예를 들어, 50 mm 높이의 도가니를 기준으로 15 mm 이하의 높이를 갖도록 배치되는 양으로 소분될 수 있으며, 예를 들어 3.7g 내지 4.0g일 수 있다. For example, it may be subdivided in an amount arranged to have a height of 15 mm or less based on a crucible of 50 mm height, and may be, for example, 3.7 g to 4.0 g.

상기 열처리는 산소 분위기 하에서, 실온, 예를 들어 20℃로부터 7 내지 8 ℃/분의 속도로 850℃까지 승온하고, 850℃에서 120분 동안 유지하고, -7 내지 -8 ℃/분의 속도로 20℃까지 감온하는 방법에 의해 수행된다. 온화한 승온 및 감온 속도는 결정의 급격한 성장을 억제하고, ε-Fe2O3 상의 안정적인 형성에 기여하고, 850℃에서의 열처리를 통하여 안정적인 결정 성장이 이루어진다. The heat treatment is carried out in an oxygen atmosphere at room temperature, for example, from 20°C to 850°C at a rate of 7 to 8°C/min, maintained at 850°C for 120 minutes, and at a rate of -7 to -8°C/min. It is carried out by a method of reducing the temperature to 20°C. The gentle temperature increase and temperature reduction rate suppress the rapid growth of crystals, contribute to the stable formation of ε-Fe 2 O 3 phase, and stable crystal growth through heat treatment at 850°C.

일 구현예에 따른 자성체는 라만 분광법에 의해 도 1에서와 같은 자성체의 라만 스펙트럼을 얻었다. 도 1을 참조하면, 자성체는 200 cm-1 내지 650 cm-1에서 복수의 피크를 갖는다. 이러한 피크는 상기 자성체가 ε-Fe2O3 상을 포함한다는 것을 증명하는 것이다. The magnetic material according to one embodiment obtained a Raman spectrum of the magnetic material as shown in FIG. 1 by Raman spectroscopy. Referring to Figure 1, the magnetic body has a plurality of peaks from 200 cm -1 to 650 cm -1 . This peak proves that the magnetic body contains an ε-Fe 2 O 3 phase.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.The present invention is described in more detail through the following examples and comparative examples. However, the examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

(시트르산의 제조)(Production of citric acid)

시트르산(C6H8O7 H2O) (Sigma-Aldrich 에서 구입) 9.222g을 증류수(D.I.water) 200ml 중에 첨가하고, 300K 온도에서 300 rpm의 교반속도로 20시간 교반하여 시트르산 수용액을 제조하였다. 얻어진 시트르산 수용액의 pH는 1이였다.Citric acid (C 6 H 8 O 7 H 2 O) (purchased from Sigma-Aldrich) 9.222 g was added in 200 ml of distilled water (DIwater) and stirred at 300 K at a stirring speed of 300 rpm for 20 hours to prepare a citric acid aqueous solution. . The obtained aqueous solution of citric acid had a pH of 1.

(자성체의 제조)(Manufacturing of magnetic material)

앞서 제조한 시트르산 수용액 200 ml에 Yttrium(Ⅲ)nitratehexahydrate (Sigma-Aldrich 제품번호 237957-500G) 6.950g 및 Iron(Ⅲ)nitratenonahydrate (Sigma-Aldrich 제품번호216828-100G) 12.120g을 첨가하고 80℃에서 24시간 교반하여 0.48몰 농도를 갖는 혼합 용액을 제조하였다. Yttrium(III) nitratehexahydrate (Sigma-Aldrich product number 237957-500G) 6.950g and Iron(III)nitratenonahydrate (Sigma-Aldrich product number 216828-100G) 12.120g were added to 200 ml of the citric acid aqueous solution prepared above and 24 at 80°C. The mixture was stirred with time to prepare a mixed solution having a concentration of 0.48 mol.

상기에서 제조한 혼합 용액을 100℃ 이상의 온도에서 가열하여 용매 및 수분이 제거된 혼합물 분말을 얻었다.The mixture solution prepared above was heated at a temperature of 100° C. or higher to obtain a mixture powder from which solvent and moisture were removed.

상기 혼합물 분말을 마노유발과 메쉬를 이용하여 기계적 분쇄 작업을 진행하였다. 상기 기계적 분쇄 작업은 아르키메데스법에 의한 계산에 의할 때 분쇄된 혼합물 분말의 밀도가 95% 이상이 될 때까지 진행하였다.The mixture powder was subjected to a mechanical grinding operation using an agate trigger and a mesh. The mechanical grinding operation was performed until the density of the pulverized mixture powder became 95% or more according to the calculation by the Archimedes method.

상기 분쇄된 혼합물 중 3.7004g을 소분하여, 도가니 내에 위치시켰다.3.7004 g of the pulverized mixture was fractionated and placed in a crucible.

상기 도가니 내에 위치된 분쇄된 혼합물 분말을 산소분위기 하에서, 실온(20℃)으로부터 7.5℃/분의 속도로 850℃에 도달할 때까지(약 110분) 승온하며 열처리하였고, 이후에 850℃에서 120분간 열처리를 진행하였다. 그 후에, -7.5℃/분의 속도로 실온에 도달할 때까지(약 110분) 감온하면서 열처리를 진행하여, 적색의 목적하는 ε-Fe2O3를 포함하는 자성체를 얻었다.The pulverized mixture powder placed in the crucible was heat-treated under an oxygen atmosphere at room temperature (20° C.) until it reached 850° C. at a rate of 7.5° C./min (about 110 minutes), and thereafter 120 at 850° C. Heat treatment was performed for a minute. Thereafter, heat treatment was carried out while reducing the temperature at a rate of -7.5°C/min until it reached room temperature (about 110 minutes) to obtain a magnetic body containing red desired ε-Fe 2 O 3 .

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 얻은 자성체를 1400℃에서 추가 열처리를 진행하여, Y3Fe5O12 조성의 물질을 얻었다.The magnetic body obtained in Example 1 was subjected to an additional heat treatment at 1400° C. to obtain a material having a composition of Y 3 Fe 5 O 12 .

(평가예)(Evaluation example)

XRD 평가XRD evaluation

실시예 1 및 비교예 1에서 얻은 물질에 대하여 XRD 평가를 진행하였고, XRD 평가 결과는 도 2에서 보여진다. 도 2에서 #43-0507은 Y3Fe5O12의 XRD 패턴이고, #39-1346은 γ-Fe2O3 결정의 XRD 패턴이고, #16-0653은 ε-Fe2O3 결정의 XRD 패턴이고, #33-0664은 α-Fe2O3 결정의 XRD 패턴이다.XRD evaluation was performed on the materials obtained in Example 1 and Comparative Example 1, and the XRD evaluation results are shown in FIG. 2. In FIG. 2, #43-0507 is the XRD pattern of Y3Fe5O12, #39-1346 is the XRD pattern of γ-Fe 2 O 3 crystals, #16-0653 is the XRD pattern of ε-Fe 2 O 3 crystals, and #33 -0664 is the XRD pattern of the α-Fe 2 O 3 crystal.

도 2를 참고하면, 비교예 1에서 얻은 물질은 페리자성체인 Y3Fe5O12 물질의 레퍼런스 XRD 피크와 일치하는 것을 확인할 수 있다. 이와 대조적으로, 실시예 1에서 얻은 자성체는 Y3Fe5O12 물질의 레퍼런스 XRD 피크와 일치되지 않는 것으로 보아, Y3Fe5O12와 상이한 결정을 가지고 있음을 알 수 있다.Referring to Figure 2, it can be seen that the material obtained in Comparative Example 1 coincides with the reference XRD peak of the Y 3 Fe 5 O 12 material, which is a ferrimagnetic material. In contrast, it can be seen that the magnetic material obtained in Example 1 does not match the reference XRD peak of the Y 3 Fe 5 O 12 material, and thus has different crystals from Y 3 Fe 5 O 12 .

이러한 결과는, 1400℃의 고온 열처리 과정에서 결정의 급격한 성장 및 융합에 의해 새로운 형태의 결정인 Y3Fe5O12를 형성한 것으로 생각된다.These results are thought to form Y 3 Fe 5 O 12 , which is a new type of crystal, by rapid growth and fusion of crystals in a high temperature heat treatment process at 1400°C.

또한, 실시예 1에서 얻은 자성체는 ε-Fe2O3 결정에 관한 XRD 패턴을 포함하는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that the magnetic body obtained in Example 1 includes an XRD pattern for ε-Fe 2 O 3 crystals.

보자력 평가 Coercivity evaluation

실시예 1 및 비교예 1에서 얻은 물질에 대한 보자력을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1, 도 3(a) 및 3(b)에서 각각 나타내었다.The coercive force of the materials obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was measured, and the results are shown in Table 1 and FIGS. 3(a) and 3(b), respectively.

열처리 온도Heat treatment temperature Ms(emu/g)M s (emu/g) Mr(emu/g)M r (emu/g) Hc(Oe)H c (Oe) 실시예 1Example 1 1.6501.650 0.7020.702 1891718917 비교예 1Comparative Example 1 28.16228.162 2.0192.019 5656

상기 표 1 및, 도 3(a) 및 3(b)를 참고하면, 850℃에서의 단일 열처리를 진행한 자성체의 경우, 1400℃에서의 추가 열처리를 진행한 물질에 비하여 약 335배 큰 보자력을 가짐을 알 수 있다.Referring to Table 1 and FIGS. 3(a) and 3(b), in the case of a magnetic material subjected to a single heat treatment at 850° C., a coercive force approximately 335 times greater than that of a material subjected to an additional heat treatment at 1400° C. You can see it has.

이러한 보자력 값의 차이는 자성체 내에 ε-Fe2O3 상의 존재에 따른 것으로 생각된다. 이와 대조적으로, 2회 열처리한 비교예 1의 자성체의 경우, ε-Fe2O3 상 이 Y3Fe5O12 결정상으로 전이됨으로써, 보자력값이 0에 근접한 값을 갖게 되는 것으로 생각된다.The difference in the coercive force values is considered to be due to the presence of the ε-Fe 2 O 3 phase in the magnetic material. In contrast, in the case of the magnetic material of Comparative Example 1 heat-treated twice, the ε-Fe 2 O 3 phase is transferred to the Y 3 Fe 5 O 12 crystal phase, so that the coercive force value is considered to have a value close to zero.

라만 스펙트럼 평가(ε-Raman spectrum evaluation (ε- FeFe 22 OO 33 of 존재 확인) Existence check)

실시예 1에서 얻은 자성체에 대하여 라만 분광학에 의하여 라만 스펙트럼을 얻었다. 그 결과는 도 1에서 보여진다.The Raman spectrum of the magnetic body obtained in Example 1 was obtained by Raman spectroscopy. The results are shown in FIG. 1.

도 1를 참조하면, 200 cm-1 내지 650 cm-1에서의 복수의 피크, 및 1300 cm-1에서의 피크가 관찰된다. 200 cm-1 내지 650 cm-1에서의 복수의 피크는 ε-Fe2O3 상 의 연속적인 진동 운동에 의한 고유의 피크에 해당한다. 따라서, 실시예 1에서 얻은 자성체는 ε-Fe2O3 상을 포함하고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, a plurality of peaks at 200 cm -1 to 650 cm -1 and peaks at 1300 cm -1 are observed. The multiple peaks from 200 cm -1 to 650 cm -1 correspond to the intrinsic peaks by continuous oscillating motion on the ε-Fe 2 O 3 phase. Therefore, it can be confirmed that the magnetic body obtained in Example 1 contains the ε-Fe 2 O 3 phase.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above, a preferred embodiment according to the present invention has been described with reference to the drawings and examples, but this is merely exemplary, and various modifications and equivalent other implementations are possible from those skilled in the art. Will be able to understand. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

Claims (7)

이트륨 전구체 및 철 전구체의 혼합물 분말을 열처리하여 제조된, Y3Fe5O12 상을 포함하지 않고ε-Fe2O3 상을 포함하는 자성체.A magnetic material containing ε-Fe 2 O 3 phase without Y 3 Fe 5 O 12 phase prepared by heat-treating the mixture powder of yttrium precursor and iron precursor. 제1항에 있어서,
상기 열처리는 단일 열처리인, 자성체.
According to claim 1,
The heat treatment is a single heat treatment, a magnetic body.
제1항에 있어서,
상기 열처리는 혼합물을 850℃에서의 소성하는 것을 포함하는, 자성체.
According to claim 1,
The heat treatment includes baking the mixture at 850° C., a magnetic body.
제1항에 있어서,
상기 열처리는 7 내지 8 ℃/분의 속도로 850℃까지 승온한 후, 850℃에서 120분 동안 유지하고, -7 내지 -8 ℃/분의 속도로 실온까지 감온하는 것인, 자성체.
According to claim 1,
The heat treatment, after heating up to 850 °C at a rate of 7 to 8 °C / min, maintained at 850 °C for 120 minutes, and reduced to room temperature at a rate of -7 to -8 °C / min, magnetic material.
제1항에 있어서,
상기 열처리 이전에, 상기 혼합물 분말을 소분하는 것을 더 포함하는, 자성체.
According to claim 1,
Before the heat treatment, further comprising sintering the mixture powder, a magnetic body.
제1항에 있어서,
상기 자성체는 라만 분광법에서 200 cm-1 내지 650 cm-1에서 복수의 피크를 갖는, 자성체.
According to claim 1,
The magnetic material has a plurality of peaks from 200 cm -1 to 650 cm -1 in Raman spectroscopy.
제1항에 있어서,
상기 자성체는 17kOe 이상의 보자력(Hc) 값을 갖는, 자성체.
According to claim 1,
The magnetic material has a coercive force (Hc) value of 17 kOe or more.
KR1020180157480A 2018-12-07 2018-12-07 A ferri-magnetic material and method of preparaing the magnetic material KR102130103B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180157480A KR102130103B1 (en) 2018-12-07 2018-12-07 A ferri-magnetic material and method of preparaing the magnetic material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180157480A KR102130103B1 (en) 2018-12-07 2018-12-07 A ferri-magnetic material and method of preparaing the magnetic material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200069908A true KR20200069908A (en) 2020-06-17
KR102130103B1 KR102130103B1 (en) 2020-07-03

Family

ID=71405844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180157480A KR102130103B1 (en) 2018-12-07 2018-12-07 A ferri-magnetic material and method of preparaing the magnetic material

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102130103B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008100871A (en) * 2006-10-19 2008-05-01 Univ Of Tokyo METHOD OF PRODUCING epsi-IRON OXIDE

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008100871A (en) * 2006-10-19 2008-05-01 Univ Of Tokyo METHOD OF PRODUCING epsi-IRON OXIDE

Also Published As

Publication number Publication date
KR102130103B1 (en) 2020-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6574507B2 (en) Rare earth reduced garnet system and related microwave applications
JP6743231B2 (en) Method for increasing resonance frequency of hexagonal ferrite material, hexagonal ferrite material, and high frequency device
CN111848149B (en) High-dielectric-constant microwave ferrite material, preparation method and device
TW201241246A (en) Effective substitutions for rare earth metals in compositions and materials for electronic applications
CN112679204A (en) High-saturation high-dielectric-constant low-linewidth microwave ferrite material and preparation method thereof
CN105884342A (en) Preparation method for Bi-substituted LiZnTiMn gyromagnetic ferrite baseplate material
CN105541315A (en) Modified Z-type hexagonal ferrite materials with enhanced resonant frequency
KR100236155B1 (en) Ferrite magnet, and powder for ferrite magnet and production process thereof
JP2005259751A (en) Ferrite magnet and its manufacturing method
CN112194482B (en) Ultralow-loss wide-temperature-power MnZn ferrite, preparation method and application thereof in 5G communication field
WO2000031756A1 (en) Ferrite magnet powder and magnet using said magnet powder, and method for preparing them
KR102130103B1 (en) A ferri-magnetic material and method of preparaing the magnetic material
CN110342922B (en) Composite ferrite material, preparation method thereof and laminated inductor
US3438900A (en) Ferrimagnetic material suitable for use at frequencies of at least 50 mc./sec. with improved properties
JP3550251B2 (en) Ferrite sintered body for high frequency region and signal chip inductor using the same
US3884823A (en) Ceramic permanent magnet
US4062922A (en) Process for preparing strontium ferrites
CN110395976B (en) Preparation method of lithium-aluminum co-doped nickel-zinc ferrite ceramic material
KR101282194B1 (en) Y-type ferrite and molded article manufactured with the same
CN112341179A (en) High-frequency manganese-zinc ferrite material, and preparation method and application thereof
US3830743A (en) Ceramic permanent magnet
CN116396069B (en) Preparation method of non-magnetic field oriented textured hexaferrite material
US3461072A (en) Ferrimagnetic material for use at frequencies higher than 50 mc./sec. having reduced loss factor and higher quality factor
US2987481A (en) Manganese-zinc ferrite
US3108074A (en) Technique for processing ferrite cores

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant