WO2021010571A1 - 육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2021010571A1
WO2021010571A1 PCT/KR2020/003904 KR2020003904W WO2021010571A1 WO 2021010571 A1 WO2021010571 A1 WO 2021010571A1 KR 2020003904 W KR2020003904 W KR 2020003904W WO 2021010571 A1 WO2021010571 A1 WO 2021010571A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ferrite structure
metal
hexagonal plate
amount
precursor
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/003904
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
좌용호
김종렬
이지민
황태연
이은재
Original Assignee
한양대학교 에리카산학협력단
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
Priority claimed from KR1020190150187A external-priority patent/KR102234488B1/ko
Application filed by 한양대학교 에리카산학협력단 filed Critical 한양대학교 에리카산학협력단
Priority to JP2021568213A priority Critical patent/JP7323221B2/ja
Publication of WO2021010571A1 publication Critical patent/WO2021010571A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets 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
    • H01F1/10—Magnets 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
    • H01F1/11—Magnets 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

Definitions

  • the present application relates to a hexagonal plate-shaped ferrite structure and a method of manufacturing the same, and more specifically, selectively including a magneto plumbite phase including a first metal and iron, wherein a part of the first metal is a second metal It relates to a ferrite structure in the form of a hexagonal plate substituted with and a method of manufacturing the same.
  • Hard magnetic permanent magnets have been used in electric devices such as motors, speakers, and measuring instruments, and motors such as hybrid vehicles and electric vehicles.
  • a hard magnetic permanent magnet a rare earth magnet having a high coercivity is mainly used.
  • Rare earth magnets have more than tens of times more magnetic properties than ferrite magnets, one of the non-rare earth magnets.
  • gap magnets having magnetic properties as much as rare earth magnets is being conducted while reducing the amount of rare earth elements.
  • spring magnets manufactured using the exchange magnetic coupling effect have a nano-sized core-shell structure, and in most cases, the composition calculated as a result of the experiment is not implemented in the neomagnetic material manufactured through the first principle calculation.
  • Korean Patent Publication No. 10-2025520 (Application No. 10-2019-7009075) has a single crystal having an average particle diameter of 1 to 2000 nm, has a polyhedral particle shape, and contains 5 to 10% by weight of Ni, Ni-, characterized in that it contains 15 to 30% by weight of Zn, 1 to 5% by weight of Cu, and 25 to 50% by weight of Fe, and wherein the Zn or the Cu is segregated on the surface.
  • Zn-Cu-based ferrite particles are disclosed.
  • One technical problem to be solved by the present application is a ferrite in a hexagonal plate shape with improved magnetic properties by selectively including a magnetoplumite phase including a first metal and iron, and a part of the first metal is replaced with a second metal. It is to provide a structure and a method of manufacturing the same.
  • Another technical problem to be solved by the present application is to provide a hexagonal plate-shaped ferrite structure having a high aspect ratio by inducing lateral growth through substitution, and a method for manufacturing the same.
  • Another technical problem to be solved by this application is that it is oriented in an easy-axis for magnetization without a magnetic field applied from the outside, so that the intrinsic coercivity is improved in the form of a hexagonal plate. It is to provide a ferrite structure and a manufacturing method thereof.
  • the present application provides a ferrite structure in the form of a hexagonal plate.
  • the ferrite structure has a hexagonal magnetoplumbyte type crystal structure including a first metal and iron (Fe), and includes a hexagonal plate shape, wherein the crystal structure is, Part of the first metal may be substituted with a second metal, and the first metal may be included in a range of 0.35 or more and less than 0.70, and the second metal may be included in a range of more than 0 and less than 0.4. .
  • the ferrite structure may include an average aspect ratio having a range of 3.0 to 9.5.
  • the ferrite structure may include an increase in an average aspect ratio as the amount of the second metal increases.
  • the ferrite structure when the second metal has a range of more than 0.15 and less than 0.25, the ferrite structure may include one having a maximum coercivity.
  • the ferrite structure may include an increase in a 2 ⁇ value representing the (107) plane in the X-ray diffraction pattern (XRD).
  • the ferrite structure may include an increase in the intensity of the (107) plane compared to the intensity of the (114) plane in the X-ray diffraction pattern (XRD) as the amount of the second metal increases. have.
  • the first metal may include strontium (Sr), and the second metal may include calcium (Ca).
  • the ferrite structure may include at least one of lanthanum (La) and cobalt (Co).
  • the present application provides a sintered magnet.
  • the sintered magnet may include the ferrite structure.
  • the present application provides a magnet for bonding.
  • the magnet for bonding may include the ferrite structure.
  • the present application provides a method of manufacturing a ferrite structure in a hexagonal plate shape.
  • the method of manufacturing the ferrite structure includes preparing a precursor solution including a first metal precursor, a second metal precursor, an iron precursor, and a salt, and forming droplets by providing ultrasonic waves to the precursor solution.
  • the step of pyrolyzing the droplet may include performing at a first temperature, and calcination of the intermediate oxide may include performing at a second temperature higher than the first temperature.
  • the step of pyrolyzing the droplet includes forming the intermediate oxide and simultaneously depositing the salt into crystals, and immediately after the step of preparing the ferrite structure, removing the crystal can do.
  • the precursor solution may include a third metal precursor and a fourth metal precursor.
  • the third metal precursor may include lanthanum nitrate, and the fourth metal precursor may include cobalt nitrate.
  • a method of manufacturing a ferrite structure in a hexagonal plate shape includes preparing a precursor solution including a first metal precursor, a second metal precursor, an iron precursor, and a salt, and providing ultrasonic waves to the precursor solution. Forming a droplet by thermally decomposing the droplet in an oxidizing atmosphere to form an intermediate oxide including a first metal, a second metal, and iron, and calcining the intermediate oxide in an oxidizing atmosphere, the first metal, It is an oxide containing iron and oxygen, and may include preparing a ferrite structure in the shape of a hexagonal plate in which the second metal is substituted at the position of the first metal.
  • the droplet is thermally decomposed, and the intermediate product is formed, while the salt may crystallize.
  • the salt may prevent aggregation of the metal precursors of the droplet, and the salt may be crystallized, and crystallinity of the intermediate product may be improved.
  • the intermediate product may be mainly crystal grown in a transverse direction compared to a longitudinal direction, and the ferrite structure thus produced has a high aspect ratio (that is, the size of the particle diameter in the longitudinal direction relative to the length in the transverse direction ) May have a hexagonal plate shape.
  • the ferrite structure may have an easy magnetization axis in the transverse direction, and the ferrite structure may be stacked along the easy magnetization axis without a magnetic field applied from the outside. Accordingly, the ferrite structure having improved intrinsic coercivity can be manufactured without substantially lowering the magnetization.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ferrite structure having a hexagonal plate shape according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 3 are views for explaining a method of manufacturing a ferrite structure having a hexagonal plate shape according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic spray pyrolysis apparatus (USP) for explaining a method of manufacturing a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention.
  • USP ultrasonic spray pyrolysis apparatus
  • FIG. 5 is a schematic schematic diagram of a ferrite structure in a hexagonal plate shape according to an embodiment of the present invention.
  • SEM scanning electron microscope
  • SEM scanning electron microscope
  • SEM 10 is a scanning electron microscope (SEM) image of a stacked form of a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing particle distribution of the ferrite structure according to the amount of substituted calcium in the hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12 to 13 are diagrams illustrating an X-ray diffraction pattern (XRD) according to the amount of substituted calcium of a ferrite structure having a hexagonal plate shape according to an embodiment of the present invention.
  • XRD X-ray diffraction pattern
  • FIG. 14 is a diagram showing a lattice constant and a volume according to an amount of substituted calcium in a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram showing a hysteresis loop according to the amount of substituted calcium of a ferrite structure in a hexagonal plate shape according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram showing magnetization and intrinsic coercivity according to the amount of substituted calcium of a ferrite structure in a hexagonal plate shape according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing a half width (FWHM) of a (107) plane and a crystal size according to the amount of substituted calcium in a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention.
  • 18 to 20 are diagrams illustrating results of analysis of a law of approach to saturation (LAS) according to the amount of substituted calcium in a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • LAS law of approach to saturation
  • first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • second component in another embodiment.
  • Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment.
  • 'and/or' is used to mean including at least one of the components listed before and after.
  • FIG. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 to 3 are a flowchart illustrating a method of manufacturing a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention
  • 4 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic spray pyrolysis apparatus (USP) for explaining a method of manufacturing a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is It is a schematic schematic diagram of a ferrite structure in the form of a hexagonal plate according to this.
  • USP ultrasonic spray pyrolysis apparatus
  • a precursor solution 100 including a first metal precursor, a second metal precursor, an iron precursor, and a salt may be prepared (S110).
  • the precursor solution 100 may be an aqueous solution containing at least five or more kinds of metal precursors and the salt.
  • the precursor solution 100 may be an aqueous solution containing the first metal precursor, the second metal precursor, the iron precursor, and the salt, and at the same time, the precursor solution 100 is a third metal precursor.
  • the precursor solution 100 may be an aqueous solution containing a fourth metal precursor.
  • the metal precursors may be nitride.
  • the first metal precursor may be strontium nitride (Sr(NO 3 ) 2
  • the second metal precursor may be calcium nitride (Ca(NO 3 ) 2
  • the iron precursor is Iron nitride (Fe(NO 3 ) 2 )
  • the third metal precursor may be lanthanum nitride (La(NO 3 ) 2 )
  • the fourth metal precursor may be cobalt nitride (Co(NO 3 ) 2 ) Can be
  • the metal precursors are chloride
  • chlorine gas may be generated in the thermal decomposition step of the droplet 110 described below.
  • the metal precursors are hydroxide or acetate
  • the solubility of the metal precursors in water is low, and an acid solvent may be used as a solvent for the droplet 110, accordingly, Acidic waste may be formed in the pyrolysis step of the droplet 110 described below.
  • the metal precursors may be the nitride. Accordingly, by-products such as the chlorine gas and the acidic waste may not be formed in the pyrolysis step of the droplet 110 described later. That is, the thermal decomposition step of the droplet 110 described below may be relatively environmentally-friendly.
  • the salt may be a material having a high solubility in the solvent of the precursor solution 100, and at the same time, may be a material having substantially no reactivity with the metal precursors.
  • the salt may be at least one of a chloride-based salt or a sulfide-based salt.
  • the chloride-based salt may be at least one of sodium chloride (NaCl), barium chloride (BaCl 2 ), or potassium chloride (KCl).
  • NaCl sodium chloride
  • BaCl 2 barium chloride
  • KCl potassium chloride
  • the sulfide-based salt is at least among sodium sulfate (K 2 SO 4 ), potassium sulfate (Na 2 SO 4 ), magnesium sulfate (MgSO 4 ), or calcium sulfate (CaSO 4 ). It can be either.
  • ultrasonic waves may be provided to the precursor solution 100 to form droplets 110 (S120).
  • the precursor solution 100 may be provided to an ultrasonic spray pyrolysis apparatus (USP), and in the ultrasonic spray pyrolysis apparatus, the precursor solution 100 is atomized, and the droplet 110 ) Can be formed.
  • USP ultrasonic spray pyrolysis apparatus
  • the ultrasonic spray pyrolysis device is a tubular reactor 300 including a lower surface portion 300a and an upper surface portion 300b opposite to the lower surface portion 300a, and the reaction It may include a first inlet 320 disposed on the side of the furnace 300 and providing the precursor solution 100 to the lower surface 300a of the reactor 300.
  • the precursor solution 100 may be provided to the lower surface portion 300a of the reactor 300 of the ultrasonic spray pyrolysis apparatus, and at the same time, the precursor solution 100 ) Is atomized by receiving ultrasonic waves by the ultrasonic generator 310 disposed under the lower surface part 300a, so that the droplet 110 may be formed.
  • the droplet 110 may contain the salt.
  • the salt may prevent aggregation between the metal precursors, and thus, the crystallinity of the intermediate oxide 120 described later may be improved.
  • the precursor solution 100 and the droplet 110 do not contain the salt, aggregation between the metal precursors may occur in the droplet 110. Accordingly, the crystallinity of the intermediate oxide 120 to be described later may be reduced.
  • the droplet 110 may contain the salt, and accordingly, aggregation between the metal precursors may be prevented, so that the crystallinity of the intermediate oxide 120 described later may be improved, and As a result, the crystallinity of the ferrite structure 130 manufactured using the intermediate oxide 120 may be improved. That is, the ferrite structure 130 can be easily manufactured in a hexagonal plate shape.
  • An intermediate oxide 120 including a first metal, a second metal, and iron may be formed by pyrolyzing the droplet 110 in an oxidizing atmosphere (S130).
  • the droplet 110 may be thermally decomposed in the reaction furnace 300, and accordingly, the intermediate oxide 120 including metal elements of the metal precursors may be formed.
  • the ultrasonic spray pyrolysis apparatus is disposed on the side of the heating unit 340 and the reaction furnace 300 to provide thermal energy to the droplet 110, and the first injection port It may include a second injection hole 330 facing the 320.
  • the droplet 110 may be moved from the lower surface portion 300a of the reaction furnace 300 to the upper surface portion 300b, and at the same time , The droplet 110 may receive thermal energy from the heating unit 340 and be thermally decomposed at a first temperature.
  • the first temperature may be 650°C.
  • the droplet 110 may be pyrolyzed in the carrier gas atmosphere, and in this case, the carrier gas may be an oxidizing atmosphere gas.
  • the carrier gas may be oxygen gas.
  • the droplet 110 is thermally decomposed, and the intermediate oxide 120 including a metal element of the metal precursors and oxygen may be generated, and at the same time, the salt of the droplet 110 is crystallized. As a result, salt crystals 200 may be formed.
  • the salt crystal 200 and the intermediate oxide 120 may have aggregated form with each other. That is, the salt crystal 200 may be formed inside the intermediate oxide 120 and at the same time cover the surface of the intermediate oxide 120. Accordingly, the salt crystal 200 may control crystal growth of the intermediate oxide 120.
  • the aggregate of the salt crystal 200 and the intermediate oxide 120 may be collected through the filter 350 disposed on the upper portion of the reactor 300, and at the same time, the intermediate Impurities (by-product) formed in the process of generating the oxide 120 may be removed through the outlet 360 disposed above the filter 350.
  • the ferrite structure 130 in the form of a hexagonal plate in which the second metal is substituted may be manufactured (S140).
  • the oxidizing atmosphere may be at least one of an air atmosphere or an oxygen atmosphere.
  • the ferrite structure 130 may be manufactured through a calcination process of the aggregate of the intermediate oxide 120 and the salt crystal 200.
  • the intermediate oxide 120 may be crystal grown in the aggregate, and accordingly, the intermediate oxide 120 may be separated from the salt crystal 200. Accordingly, as shown in (a) of FIG. 3, the ferrite structure 130 manufactured according to the above description may have a form separated from the salt crystal 200 from each other.
  • the intermediate product including the metal element of the metal precursors may be calcined to a second temperature higher than the first temperature, and accordingly, the following ⁇ Formula 1>
  • the ferrite structure 130 having a structure may be manufactured.
  • the second temperature may be 1050°C.
  • the intermediate product 120 may be grown in a specific direction according to the content of the second metal. Specifically, in a range in which the content of the second metal is greater than 0 and less than 0.4, as the content of the second metal increases, the intermediate product 120 may be grown along the ⁇ 00w> direction. That is, the intermediate product 120 may be crystal grown mainly in a transverse direction compared to a longitudinal direction.
  • the average aspect ratio of the ferrite structure 130 may increase as the content of the second metal increases.
  • the average aspect ratio of the ferrite structure 130 may have a range of 3.0 to 0.5.
  • the average aspect ratio of the ferrite structure 130 may decrease as the content of the second metal increases.
  • the content of the second metal may be in the range of more than 0 and less than 0.4, and accordingly, as the content of the second metal increases, the ferrite structure in the form of a hexagonal plate with an average aspect ratio increased 130 can be manufactured.
  • the ferrite structure 130 has a hexagonal magneto plumbite type crystal structure including the first metal and the iron, but a part of the first metal is substituted with the second metal Can have
  • the substitution amount of the second metal may be in the range of more than 0 and less than 0.4, and accordingly, the ferrite structure 130 may have the substituted magnetoplumbyte phase as a single phase.
  • the magnetoplum bite phase may be any one of SrFe 12 O 19 or BaFe 12 O 19 .
  • the ferrite structure 130 may further include a hemitite ( ⁇ -Fe 2 O 3 ) phase. That is, the ferrite structure 130 may include both the substituted magnetoplumbyte phase and the hemitite phase.
  • the magnetoplumite phase may exhibit ferromagnetic
  • the hemitite phase may exhibit antiferromagnetic. Accordingly, the phase purity and crystallinity of magnetic particles of the ferrite structure 130 may be reduced, so that magnetic properties may be deteriorated.
  • the substitution amount of the second metal may be greater than 0 and less than 0.4, and accordingly, the ferrite structure 130 includes the substituted magnetoplumbyte phase alone, so that magnetic properties may be improved. I can. Specifically, when the substitution amount of the second metal is greater than 0.15 and less than 0.25, the ferrite structure 130 may have maximum coercivity.
  • the ferrite structure 130 changes the (107) plane in the X-ray diffraction pattern (XRD).
  • the indicated 2 ⁇ value can be increased.
  • the substitution amount of the second metal is 0.4 or more
  • the 2 ⁇ value representing the (107) plane may be substantially the same regardless of the substitution amount of the second metal. That is, as described above, when the substitution amount of the second metal is 0.4 or more, the second metal may be maximally substituted, and at the same time, the ferrite structure 130 may further include the hemitite phase.
  • the substitution amount of the second metal may be greater than 0 and less than 0.4, and accordingly, the lattice constant of the ferrite structure 130 is changed according to the substitution amount of the second metal, thereby forming the (107) plane.
  • the indicated 2 ⁇ value can be changed.
  • the ionic radius of the second metal may be smaller than the ionic radius of the first metal, and accordingly, the substituted magnetoplumbite phase may contract a crystal lattice along the c-axis (ie, longitudinal direction). . That is, in the range of the substitution amount of the second metal greater than 0 and less than 0.4, the c-lattice constant of the ferrite structure 130 may decrease as the substitution amount of the second metal increases.
  • the ferrite structure 130 may be manufactured by being grown substantially in a transverse direction compared to a longitudinal direction. Accordingly, as the substitution amount of the second metal increases in the range of the substitution amount of the second metal greater than 0 and less than 0.4, the ferrite structure 130 has a (107) plane compared to the intensity of the (114) plane in the X-ray diffraction pattern. The value of the intensity of may be increased, and at the same time, the value of the intensity of the (108) plane compared to that of the (110) plane may be increased.
  • the ferrite structure 130 may be manufactured, which selectively includes the substituted magneto plumbite phase and has a hexagonal plate shape.
  • the ferrite structure 130 may have a transverse direction as the crystal growth direction 130a, and thus, as described above, as the substitution amount of the second metal increases, the transverse direction It can grow and increase the particle size.
  • the ferrite structure 130 may have a longitudinal direction as an easy-axis for magnetization 130c, and at the same time, as shown in FIG. 5(b), the ferrite structure 130 May be stacked along the easy magnetization axis 130c.
  • the second metal has a range of more than 0.15 and less than 0.25
  • the ferrite structure 130 may be stacked to a maximum, and thus, as described above, the coercive force of the ferrite structure 130 is a maximum value.
  • the ferrite structure 130 having a hexagonal plate shape may be included in at least one of a sintered magnet or a bonding magnet.
  • the sintered magnet may be manufactured by sintering the powder of the ferrite structure 130 and then molding it.
  • the bonding magnet may be manufactured by mixing the powder of the ferrite structure 130 and a synthetic resin, and then by at least one of a compression molding method or an injection molding method.
  • the powder of the ferrite structure 130 and the thermosetting synthetic resin are mixed, and then provided to a mold and pressure is applied to prepare the magnet for bonding.
  • the thermosetting resin may be at least any one of an epoxy resin, a phenol resin, and a urea resin.
  • the powder of the ferrite structure 130 and the thermoplastic resin may be provided in a syringe, and the mixture is extruded from the syringe into a mold, and the thermoplastic resin is It can be cured, and accordingly, the magnet for bonding can be manufactured.
  • the thermoplastic resin may be a nylon resin.
  • the metal precursors having a controlled mixing ratio were provided to 300 mL of distilled water, and at the same time, 0.92 M of sodium chloride was mixed and stirred for 3 hours to prepare a precursor solution.
  • ultrasonic spray pyrolysis apparatus After loading the precursor solution into a reaction furnace of an ultrasonic spray pyrolysis apparatus (UPS), ultrasonic waves were applied to the precursor solution to form droplets. At the same time, oxygen gas was provided inside the reaction furnace to move the droplets to the upper surface portion in which the heating unit was disposed.
  • UPS ultrasonic spray pyrolysis apparatus
  • the droplets are thermally decomposed at a temperature of 650° C. to crystallize the salt, and at the same time, a metal of the metal precursors and an intermediate oxide including oxygen may be prepared.
  • the intermediate oxide and the salt crystal were calcined at a temperature of 1050° C. for 1 hour to prepare a ferrite structure from the intermediate product.
  • the salt crystals included with the ferrite structure were dissolved in distilled water and removed.
  • SEM scanning electron microscope
  • FIG. 6A a mixture of the intermediate oxide and the salt crystal formed immediately after the step of pyrolyzing the droplet was photographed in the manufacturing step of the hexagonal plate-shaped ferrite structure according to the embodiment of the present invention.
  • the salt crystals were precipitated in the intermediate oxide, and compared to the surface of the ferrite structure, the surface of the intermediate oxide was found to have relatively less salt crystals. I can.
  • the ferrite structure had a hexagonal plate shape.
  • SEM scanning electron microscope
  • the thickness of the ferrite structure depends on the amount of calcium. You can see that it changes. That is, when the amount of calcium is 0.4 or less, the thickness of the ferrite structure has a value within about 210 nm, but when the amount of calcium is 0.4 or more, it can be seen that the thickness of the ferrite structure increases by about 90 nm or more.
  • the average aspect ratio of the ferrite structure calculated by the particle diameter and thickness of the ferrite structure increases as the amount of calcium increases, whereas the amount of calcium In the case of 0.4 or more, it was confirmed that the average aspect ratio of the ferrite structure was decreased.
  • SEM 10 is a scanning electron microscope (SEM) image of a stacked form of a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing particle distribution of the ferrite structure according to the amount of substituted calcium in the hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention.
  • the ferrite structures of the hexagonal plate shape according to Comparative Example 1, Experimental Examples 1 to 7, and Comparative Example 2 of the present invention have a larger particle diameter as the concentration of calcium increases. It can be seen that the amount of is increased. Accordingly, as described above with reference to FIG. 9, it can be seen that as the amount of calcium increases, the average particle diameter of the ferrite structure increases.
  • FIGS. 12 to 13 are diagrams illustrating an X-ray diffraction pattern (XRD) according to the amount of substituted calcium of a ferrite structure having a hexagonal plate shape according to an embodiment of the present invention.
  • XRD X-ray diffraction pattern
  • the ferrite structure has the magnetoplumbyte phase of SrFe 12 O 19 as a single phase.
  • the ferrite structure further includes the hemitite ( ⁇ -Fe 2 O 3 ) phase. That is, when the amount of calcium is 0.4, it can be seen that the calcium is maximally substituted on the magnetoplumbyte.
  • the intensity of the (008) plane compared to the intensity of the (110) plane that is, I (008) / I (110)
  • the intensity of the (107) plane that is, I (107) / I (114)
  • the growth in the ⁇ 00w> direction perpendicular to the easy magnetization axis is mainly made compared to the growth in the direction of the easy magnetization axis. I can.
  • FIG. 14 is a diagram showing a lattice constant and a volume according to an amount of substituted calcium in a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention.
  • the hexagonal plate-shaped ferrite structures according to Comparative Example 1, Experimental Examples 1 to 7 and Comparative Example 2 of the present invention have a substituted amount of calcium. It can be seen that as it increases, the lattice constant (ie, c-lattice constant) in the direction of the easy magnetization axis decreases.
  • 15 is a diagram showing a hysteresis loop according to the amount of substituted calcium of a ferrite structure in a hexagonal plate shape according to an embodiment of the present invention.
  • the ferrite structure may have the magneto plumbite phase as a single phase when the amount of calcium is less than 0.4. Accordingly, it can be seen that when the amount of calcium is less than 0.4, the ferrite structure exhibits substantially the same hysteresis curve.
  • the ferrite structure may further include the hemitite phase.
  • the amount of the hemitite phase may be relatively small, and accordingly, it was confirmed that the ferrite structure exhibits a single-phased ferroelectric behavior.
  • FIG. 16 is a diagram showing magnetization and intrinsic coercivity according to the amount of substituted calcium of a ferrite structure in a hexagonal plate shape according to an embodiment of the present invention.
  • the magnetization (M 25kOe ) of the ferrite structure has a substantially constant value when the amount of calcium is less than 0.4, As the amount increases to 0.4 or more, it can be seen that it decreases. That is, it contains calcium to 0.4 or more, and the ferrite structure further includes the hemitite phase, and accordingly, the crystallinity of the ferrite structure As a result, it can be seen that the magnetization of the ferrite structure is reduced.
  • the intrinsic coercivity (H C ) of the ferrite structure has a maximum value when the amount of calcium is 0.2.
  • the ferrite structure including calcium has a higher coercivity than the hexagonal plate-shaped ferrite structure according to Comparative Example 1.
  • FIG. 17 is a diagram showing a half width (FWHM) of a (107) plane and a crystal size according to the amount of substituted calcium in a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an embodiment of the present invention.
  • the half width of the (107) plane of the ferrite structure is reduced.
  • the half width of the (107) plane of the ferrite structure is substantially constant in a range in which the amount of calcium in which the calcium is maximally substituted on the magnetoplumite is 0.40 or more.
  • the amount of calcium is less than 0.40, it can be seen that as the amount of calcium increases, the crystallinity of the calcium-substituted magnetoplumbite phase increases, and accordingly, the magnetization of the ferrite structure is substantially constant. In addition, it was confirmed that in the range where the amount of calcium was 0.40 or more, the hemitite phase was formed, thereby reducing the magnetization of the ferrite structure.
  • 18 to 20 are diagrams illustrating results of analysis of a law of approach to saturation (LAS) according to the amount of substituted calcium in a hexagonal plate-shaped ferrite structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • LAS law of approach to saturation
  • the intrinsic coercivity of the ferrite structure becomes maximum when the amount of calcium is 0.2.
  • the amount of calcium has a value greater than 0.2, and the shape of the ferrite structure has a substantially hexagonal plate shape.
  • the ferrite structure has the shape of the hexagonal plate and the intrinsic coercivity is reduced, and accordingly, it was confirmed that there are factors affecting the intrinsic coercivity in addition to the shape of the ferrite structure.
  • the saturation approach law is a method used to determine the local crystalline anisotropy of a magnetic material, and the dependence of the coercive force on magnetization can be calculated using the following ⁇ Equation 1>.
  • A/H is an inhomogeneity of the magnetic material
  • x p H is a magnetization value due to an electric field
  • B/H 2 is a value related to a magnetocrystalline anisotropy parameter.
  • the A constant representing the non-uniformity of the magnetic material is substituted with 0.4 or more of the calcium, and the value increases. Accordingly, it can be seen that the ferrite structure further includes the hemitite phase in the range of 0.4 or more of the calcium substitution.
  • the B constant is ⁇ It can be calculated as Equation 2>.
  • H A is an anisotropy field
  • K 1 is a magnetocrystalline anisotropy constant
  • the H A of the ferrite structure and the The value of K 1 confirmed that the amount of calcium was increased below 0.2 (ie, Comparative Example 1, and Experimental Examples 1 to 4). Accordingly, when the amount of calcium is 0.2 or less, lateral growth is mainly generated compared to the longitudinal growth of the ferrite structure, and at the same time, the ferrite structure is stacked so that the H A and the It can be seen that the value of K 1 is increased. On the other hand, when the amount of calcium is more than 0.2, the H A of the ferrite structure and the It was confirmed that the value of K 1 decreased. Accordingly, the calcium is substituted, and the purity of the magnetoplumbite phase is reduced, so that the H A and the It can be seen that the value of K 1 decreases.
  • the anisotropy of the coercive force of the magnetic material can be calculated by the following ⁇ Equation 3>.
  • ⁇ is a shape constant
  • N d and H d are values related to the demagnetization coefficient.
  • the intrinsic coercivity of the ferrite structure is proportional to the anisotropic field (H A ) or the magnetic crystal anisotropy constant (K 1 ).
  • the magnetization of the ferrite structure is determined by the purity of the crystal phase of the ferrite structure, and it was confirmed that the intrinsic coercivity of the ferrite structure is mainly determined by the self-crystal anisotropy of the ferrite structure.
  • the ferrite structure in the form of a hexagonal plate includes a bulk magnet, an amplifier for a speaker, a turbine for power generation, a meter, a relay, a medical magnetic resonance imaging device, a magnetic storage device, a hybrid and an electric vehicle, It can be used in various fields such as next-generation electric motors, actuators, generator motors, smart mobility motors, general-purpose small motors, micro relays, micro sensors, bond magnets, and multi-crab magnets.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

육각판상 형태의 페라이트 구조체에 있어서, 제1 금속 및 철(Fe)을 포함하는 육방정계(hexagonal) 마그네토플럼바이트형 결정 구조를 갖고, 육각판상의 형태인 것을 포함하되, 상기 결정 구조는, 상기 제1 금속의 일부가 제2 금속으로 치환된 것을 포함하고, 상기 제1 금속은, 0.35 이상 0.70 미만의 범위로 포함하고, 상기 제2 금속은, 0 초과 0.4 미만의 범위로 포함할 수 있다.

Description

육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법
본 출원은 육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제1 금속, 철을 포함하는 마그네토플럼바이트상을 선택적으로 포함하되, 상기 제1 금속의 일부가 제2 금속으로 치환된 육각판상의 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
경자성체 영구자석은 모터, 스피커, 계측기 등의 전기기기, 및 하이브리드 자동차, 전기자동차 등의 모터에 사용되어왔다. 이러한 경자성체 영구자석으로는 보자력이 큰 희토류계 자석이 주로 사용되고 있다.
희토류계 자석은 비희토류계 자석 중 하나인 페라이트 자석에 비하여 수십 배 이상의 자기적 특성을 갖는다. 하지만, 희토류계 원소의 매장량이 한정적이고, 높은 가격으로 인해, 희토류계 원소의 양은 줄이되, 희토류계 자석만큼 자성 특성을 갖는 갭 마그넷(gap magnet)에 대한 연구가 진행 중이다.
새로운 갭 마그넷을 개발을 위하여, 경자성체와 연자성체의 계면에서 유도된 교환자기결합효과(exchange-coupling effect)를 이용하거나, 제일원리계산을 통해 새로운 조성을 찾거나, 종래의 상용자석의 구조를 변화시키는 등의 연구가 수행 중에 있다.
하지만, 교환자기결합효과를 이용하여 제조된 스프링 자석은 나노사이즈의 코어-쉘 구조를 갖고, 제일원리계산을 통해 제조된 신자성 물질은 실험 결과 계산된 조성이 구현되지 않는 경우가 대다수이다.
따라서, 종래의 상용자석의 조성을 조정하여, 미세구조를 변형시키는 연구가 최근 다수 진행 중에 있다. 예를 들어, 대한민국 등록 특허 공보 10-2025520(출원 번호 10-2019-7009075)에는 평균 입경이 1~2000nm의 단결정체이며 다면체 형상의 입자 형상을 구비하고, Ni를 5~10중량% 함유하고, Zn을 15~30중량% 함유하며, Cu를 1~5중량% 함유하고 Fe를 25~50중량% 함유하는 것을 특징으로 하고, 표면에 상기 Zn 또는 상기 Cu가 편석되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-Zn-Cu계 페라이트 입자가 개시된다.
본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 제1 금속, 철을 포함하는 마그네토플럼바이트상을 선택적으로 포함하되, 상기 제1 금속의 일부가 제2 금속으로 치환되어 자성 특성이 향상된 육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 치환을 통해 측면 성장이 유도되어 고종횡비를 갖는 육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 외부에서 인가되는 자장없이 자화용이축(easy-axis for magnetization)으로 배향되어, 자화(magnetization)의 저하없이 고유 보자력(intrinsic coercivity)이 향상된 육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 육각판상 형태의 페라이트 구조체를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페라이트 구조체는, 제1 금속 및 철(Fe)을 포함하는 육방정계(hexagonal) 마그네토플럼바이트형 결정 구조를 갖고, 육각판상의 형태인 것을 포함하되, 상기 결정 구조는, 상기 제1 금속의 일부가 제2 금속으로 치환된 것을 포함하고, 상기 제1 금속은, 0.35 이상 0.70 미만의 범위로 포함하고, 상기 제2 금속은, 0 초과 0.4 미만의 범위로 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페라이트 구조체는, 평균 종횡비(aspect ratio)는, 3.0 내지 9.5의 범위를 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페라이트 구조체는, 상기 제2 금속의 양이 증가될수록, 평균 종횡비(aspect ratio)가 증가되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페라이트 구조체는, 제2 금속이 0.15 초과 0.25 미만의 범위를 갖는 경우, 최대 보자력(coercivity)를 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페라이트 구조체는, 상기 제2 금속의 양이 증가될수록, 엑스선 회절 패턴(XRD)에서 (107)면을 나타내는 2θ 값이 증가되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페라이트 구조체는, 상기 제2 금속의 양이 증가될수록, 엑스선 회절 패턴(XRD)에서 (114)면의 세기 대비 (107)면의 세기의 값이 증가되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 금속은, 스트론튬(Sr)이고, 상기 제2 금속은, 칼슘(Ca)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페라이트 구조체는, 란탄(La), 또는 코발트(Co) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 소결 자석을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 소결 자석은, 상기 페라이트 구조체를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 본드용 자석을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 본드용 자석은, 상기 페라이트 구조체를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페라이트 구조체의 제조 방법은, 제1 금속 전구체, 제2 금속 전구체, 철 전구체, 및 염을 포함하는 전구체 용액을 준비하는 단계, 상기 전구체 용액에 초음파를 제공하여 액적을 형성하는 단계, 산화 분위기에서 상기 액적을 열분해하여 제1 금속, 제2 금속, 및 철을 포함하는 중간산화물을 형성하는 단계, 및 산화 분위기에서 상기 중간산화물을 하소하여, 상기 제1 금속, 상기 철, 및 산소를 포함하는 산화물이며, 상기 제1 금속의 위치에 상기 제2 금속이 치환된 육각판상 형태의 페라이트 구조체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 액적을 열분해하는 단계는, 제1 온도에서 수행되고, 상기 중간산화물을 하소하는 단계는, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 수행되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 액적을 열분해하는 단계는, 상기 중간산화물을 형성하는 동시에 상기 염을 결정으로 석출시키는 단계를 포함하고, 상기 페라이트 구조체를 제조하는 단계 직후, 상기 결정을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전구체 용액은, 제3 금속 전구체, 및 제4 금속 전구체를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 금속 전구체는, 란탄 질화물(lanthanum nitrate)이고, 상기 제4 금속 전구체는, 코발트 질화물(cobalt nitrate)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법은, 제1 금속 전구체, 제2 금속 전구체, 철 전구체, 및 염을 포함하는 전구체 용액을 준비하는 단계, 상기 전구체 용액에 초음파를 제공하여 액적을 형성하는 단계, 산화 분위기에서 상기 액적을 열분해하여 제1 금속, 제2 금속 및 철을 포함하는 중간산화물을 형성하는 단계, 및 산화 분위기에서 상기 중간산화물을 하소하여, 상기 제1 금속, 상기 철 및 산소를 포함하는 산화물이며, 상기 제1 금속의 위치에 상기 제2 금속이 치환된 육각판상 형태의 페라이트 구조체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 액적이 열분해되며, 상기 중간생성물이 형성되는 동시에, 상기 염이 결정화될 수 있다. 이 때, 상기 염은 상기 액적의 금속 전구체들의 응집을 방지할 수 있고, 또한, 상기 염이 결정화되며, 상기 중간생성물의 결정성이 향상될 수 있다.
상기 중간생성물을 하소하는 단계에서, 상기 중간생성물은 주로 종방향 대비 횡방향으로 결정 성장될 수 있고, 이에 따라 제조된 상기 페라이트 구조체는 높은 종횡비(즉, 횡방향의 길이 대비 종방향의 입경의 크기)의 육각판상 형태를 가질 수 있다.
상기 페라이트 구조체는 상기 횡방향으로 자화용이축을 가질 수 있고, 또한, 상기 페라이트 구조체는 실질적으로 외부에서 인가되는 자장없이도, 상기 자화용이축을 따라 적층될 수 있다. 이에 따라, 실질적으로 자화의 저하없이, 고유 보자력이 향상된 상기 페라이트 구조체가 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 초음파 분무 열분해 장치(USP)의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 개략적인 모식도이다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 단계에서, 액적을 형성하는 단계, 및 중간산화물을 하소하는 단계 직후의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 7 내지 도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 형상의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 적층 형태를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체에 대하여, 치환된 칼슘 양에 따른 상기 페라이트 구조체의 입자 분포를 나타내는 도면이다.
도 12 내지 도 13는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 엑스선 회절 패턴(XRD)을 나타내는 도면이다.
도 14은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 격자 상수, 및 부피를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 자기 이력 곡선(hysteresis loop)를 나타내는 도면이다.
도 16는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 자화(magnetization) 및 고유 보자력(intrinsic coercivity)를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 (107)면의 반치폭(FWHM), 및 결정 크기를 나타내는 도면이다.
도 18 내지 도 20는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 포화 접근 법칙(LAS, law of approach to saturation) 분석 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 초음파 분무 열분해 장치(USP)의 개략적인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 개략적인 모식도이다.
도 1을 참조하면, 제1 금속 전구체, 제2 금속 전구체, 철 전구체, 및 염을 포함하는 전구체 용액(100)이 준비될 수 있다(S110).
일 실시 예에 따르면, 상기 전구체 용액(100)은 적어도 5 종류 이상의 금속 전구체들, 및 상기 염을 포함하는 수용액일 수 있다. 다시 말하면, 상기 전구체 용액(100)은 상기 제1 금속 전구체, 상기 제2 금속 전구체, 상기 철 전구체, 및 상기 염을 포함하는 수용액일 수 있고, 동시에, 상기 전구체 용액(100)은 제3 금속 전구체, 및 제4 금속 전구체를 포함하는 수용액일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 전구체들은 질화물(nitrate)일 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 제1 금속 전구체는 스트론튬 질화물(Sr(NO3)2)일 수 있고, 상기 제2 금속 전구체는 칼슘 질화물(Ca(NO3)2)일 수 있고, 상기 철 전구체는 철 질화물(Fe(NO3)2)일 수 있고, 상기 제3 금속 전구체는 란탄 질화물(La(NO3)2)일 수 있고, 상기 제4 금속 전구체는 코발트 질화물(Co(NO3)2)일 수 있다.
만약, 상술된 바와 달리, 상기 금속 전구체들이 염화물(chloride)인 경우, 후술된 액적(110)의 열분해 단계에서 염소 가스가 생성될 수 있다. 또한, 상기 금속 전구체들이 수산화물(hydroxide) 또는 초산염(acetate)인 경우, 상기 금속 전구체들의 물에 대한 용해도가 낮아, 상기 액적(110)의 용매로 산성(acid) 용매가 사용될 수 있고, 이에 따라, 후술된 액적(110)의 열분해 단계에서 산성 폐기물이 형성될 수 있다.
하지만, 일 실시 예에 따르면, 상기 금속 전구체들은 상기 질화물일 수 있다. 이에 따라, 후술된 액적(110)의 열분해 단계에서 상기 염소 가스 및 상기 산성 폐기물과 같은 부산물이 형성되지 않을 수 있다. 즉, 후술된 액적(110)의 열분해 단계는 비교적으로 환경친화적으로 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 염은 상기 전구체 용액(100)의 용매에 대한 용해도가 높은 물질일 수 있고, 동시에, 상기 금속 전구체들과 반응성이 실질적으로 없는 물질일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 염은 염화물계 염, 또는 황화물계 염 등에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
예를 들어, 상기 염이 상기 염화물계 염인 경우, 상기 염화물계 염은 염화나트륨(NaCl), 염화바륨(BaCl2) 또는 염화칼륨(KCl) 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 염이 황화물계 염인 경우, 상기 황화물계 염은 황산나트륨(K2SO4), 황산칼륨(Na2SO4), 황산마그네슘(MgSO4) 또는 황산칼슘(CaSO4) 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 상기 전구체 용액(100)에 초음파가 제공되어 액적(droplet)(110)이 형성될 수 있다(S120).
일 실시 예에 따르면, 상기 전구체 용액(100)은 초음파 분무 열분해 장치(USP)에 제공될 수 있고, 상기 초음파 분무 열분해 장치 내에서 상기 전구체 용액(100)은 원자화(atomization)되어, 상기 액적(110)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 초음파 분무 열분해 장치는 하면부(300a) 및 상기 하면부(300a)에 대향되는 상면부(300b)를 포함하는 튜브형 반응로(300), 및 상기 반응로(300)의 측면에 배치되고 상기 반응로(300)의 하면부(300a)에 상기 전구체 용액(100)을 제공하는 제1 유입구(320)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 제1 유입구(320)를 통해, 상기 전구체 용액(100)은 상기 초음파 분무 열분해 장치의 반응로(300)의 상기 하면부(300a)에 제공될 수 있고, 동시에, 상기 전구체 용액(100)은 상기 하면부(300a)의 하부에 배치된 초음파 발생기(310)에 의해 초음파를 제공받아 원자화되어, 상기 액적(110)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 액적(110)은 상기 염을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 염은 상기 금속 전구체들 간의 응집을 방지할 수 있고, 이에 따라, 후술된 중간산화물(120)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
만약, 상술된 바와 달리, 상기 전구체 용액(100), 및 상기 액적(110)이 상기 염을 포함하지 않는 경우, 상기 액적(110) 내에서 상기 금속 전구체들 간의 응집이 발생할 수 있다. 이에 따라, 후술된 중간산화물(120)의 결정성이 저하될 수 있다.
하지만, 일 실시 예에 따르면, 상기 액적(110)은 상기 염을 포함할 수 있고, 이에 따라, 상기 금속 전구체들 간의 응집이 방지되어, 후술된 중간산화물(120)의 결정성이 향상될 수 있고, 결과적으로, 상기 중간산화물(120)을 이용하여 제조되는 페라이트 구조체(130)의 결정성이 향상될 수 있다. 즉, 상기 페라이트 구조체(130)가 육각판상 형태로 용이하게 제조될 수 있다.
산화 분위기에서 상기 액적(110)을 열분해하여 제1 금속, 제2 금속, 및 철을 포함하는 중간산화물(120)이 형성될 수 있다(S130).
일 실시 예에 따르면, 상기 액적(110)은 상기 반응로(300) 내에서 열분해될 수 있고, 이에 따라, 상기 금속 전구체들의 금속 원소를 포함하는 상기 중간산화물(120)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 초음파 분무 열분해 장치는 상기 액적(110)에 열에너지를 제공하는 가열부(340), 및 상기 반응로(300)의 측면에 배치되고, 상기 제1 주입구(320)와 대향된 제2 주입구(330)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 주입구(330)에서 제공된 캐리어 가스를 따라, 상기 액적(110)은 상기 반응로(300)의 상기 하면부(300a)에서 상기 상면부(300b)로 이동될 수 있고, 동시에, 상기 액적(110)은 상기 가열부(340)에서 열에너지를 받아 제1 온도에서 열분해될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 온도는 650℃일 수 있다.
즉, 상기 액적(110)은 상기 캐리어 가스 분위기에서 열분해될 수 있고, 이 때, 상기 캐리어 가스는 산화 분위기 가스일 수 있다. 예를 들어, 상기 캐리어 가스는 산소 가스일 수 있다.
상술된 바에 따라, 상기 액적(110)이 열분해되며, 상기 금속 전구체들의 금속 원소, 및 산소를 포함하는 상기 중간산화물(120)이 생성될 수 있고, 동시에, 상기 액적(110)의 상기 염이 결정화되어 염 결정(200)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 염 결정(200)과 상기 중간산화물(120)이 서로 응집된 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 염 결정(200)은 상기 중간산화물(120)의 내부에 형성될 수 있고, 동시에, 상기 중간산화물(120)의 표면을 덮을 수 있다. 이에 따라, 상기 염 결정(200)은 상기 중간산화물(120)의 결정 성장을 제어할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 염 결정(200)과 상기 중간산화물(120)의 응집체는 상기 반응로(300)의 상부에 배치된 필터(350)를 통해 포집될 수 있고, 동시에, 상기 중간산화물(120)의 생성 과정에서 형성된 불순물(by-product)은 상기 필터(350)의 상부에 배치된 배출구(360)를 통해 제거될 수 있다.
도 1, 도 3, 및 도 5를 참조하면, 산화 분위기에서 상기 중간산화물(120)을 하소하여, 상기 제1 금속, 상기 철, 및 산소를 포함하는 산화물이며, 상기 제1 금속의 위치에 상기 제2 금속이 치환된 육각판상 형태의 페라이트 구조체(130)가 제조될 수 있다(S140).
예를 들어, 상기 산화 분위기는 공기 분위기 또는 산소 분위기 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페라이트 구조체(130)는 상기 중간산화물(120)과 상기 염 결정(200)의 상기 응집체의 하소 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 이 때, 상기 응집체 내에서 상기 중간산화물(120)은 결정 성장될 수 있고, 이에 따라, 상기 중간산화물(120)은 상기 염 결정(200)과 분리될 수 있다. 따라서, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상술된 바에 따라 제조된 상기 페라이트 구조체(130)는 상기 염 결정(200)과 서로 분리된 형태를 가질 수 있다.
구체적으로 예를 들어, 상술된 바와 같이, 상기 금속 전구체들의 상기 금속 원소를 포함하는 상기 중간생성물은 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 하소될 수 있고, 이에 따라, 아래의 <화학식 1>의 구조를 갖는 상기 페라이트 구조체(130)가 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 온도는 1050℃일 수 있다.
<화학식 1>
Sr0.75-xLa0.25CaxFe11.8Co0.2O19
일 실시 예에 따르면, 상기 중간생성물(120)은 상기 제2 금속의 함유량에 따라 특정 방향으로 성장될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 금속의 함유량이 0 초과 0.4 미만의 범위에서, 상기 제2 금속의 함유량이 증가될수록, 상기 중간생성물(120)은 <00w> 방향을 따라 성장될 수 있다. 즉, 상기 중간생성물(120)은 주로 종방향 대비 횡방향으로 결정 성장될 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 금속의 함유량이 0 초과 0.4 미만의 범위에서, 상기 제2 금속의 함유량이 증가될수록, 상기 페라이트 구조체(130)의 평균 종횡비가 증가될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 페라이트 구조체(130)의 평균 종횡비는 3.0 내지 0.5의 범위를 가질 수 있다.
만약, 상술된 바와 달리, 상기 제2 금속의 함유량이 0.4 이상인 경우, 상기 제2 금속의 함유량이 증가됨에 따라, 상기 페라이트 구조체(130)의 평균 종횡비가 감소될 수 있다.
하지만, 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 금속의 함유량이 0 초과 0.4 미만의 범위일 수 있고, 이에 따라, 상기 제2 금속의 함유량이 증가될수록, 평균 종횡비가 증가된 육각판상 형태의 상기 페라이트 구조체(130)가 제조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페라이트 구조체(130)는 상기 제1 금속, 및 상기 철을 포함하는 육방정계 마그네토플럼바이트형 결정 구조를 갖되, 상기 제1 금속의 일부가 상기 제2 금속으로 치환된 형태를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 금속의 치환량이 0 초과 0.4 미만의 범위일 수 있고, 이에 따라, 상기 페라이트 구조체(130)는 상기 치환된 마그네토플럼바이트상을 단일상으로 가질 수 았다. 예를 들어, 상기 마그네토플럼바이트상은 SrFe12O19 또는 BaFe12O19 중에서 어느 하나일 수 있다.
만약, 상술된 바와 달리, 상기 제2 금속의 치환량이 0.4 이상인 경우, 상기 페라이트 구조체(130)는 헤미타이트(hematile, α-Fe2O3)상을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 페라이트 구조체(130)는 상기 치환된 마그네토플럼바이트상과 상기 헤미타이트상을 모두 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기 마그네토플럼바이트상은 강자성(ferromagnetic)을 나타낼 수 있고, 상기 헤미타이트상은 반강자성(antiferromagnetic)을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 페라이트 구조체(130)는 상 순도(phase purity) 및 자성체의 결정성(crystallinity of magnetic particles)이 감소되어, 자성 특성이 저하될 수 있다.
하지만, 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 금속의 치환량은 0 초과 0.4 미만일 수 있고, 이에 따라, 상기 페라이트 구조체(130)는 상기 치환된 마그네토플럼바이트상을 단독으로 포함하여, 자성 특성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 금속의 치환량이 0.15 초과 0.25 미만의 범위에서, 상기 페라이트 구조체(130)는 최대 보자력(coercivity)을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 금속의 치환량이 0 초과 0.4 미만의 범위에서, 상기 제2 금속의 치환량이 증가될수록, 상기 페라이트 구조체(130)는 엑스선 회절 패턴(XRD)에서 (107)면을 나타내는 2θ 값이 증가될 수 있다.
만약, 상술된 바와 달리, 상기 제2 금속의 치환량이 0.4 이상인 경우, 상기 제2 금속의 치환량에 상관없이, 상기 (107)면을 나타내는 2θ값은 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 상술된 바와 같이, 상기 제2 금속의 치환량이 0.4 이상인 경우, 상기 제2 금속은 최대로 치환될 수 있고, 동시에, 상기 페라이트 구조체(130)는 상기 헤미타이트상을 더 포함할 수 있다.
하지만, 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 금속의 치환량이 0 초과 0.4 미만일 수 있고, 이에 따라, 상기 페라이트 구조체(130)는 상기 제2 금속의 치환량에 따라 격자 상수가 바뀌어, (107)면을 나타내는 2θ 값이 변화될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 금속의 이온 반경은 상기 제1 금속의 이온 반경보다 작을 수 있고, 이에 따라, 상기 치환된 마그네토플럼바이트상은 c축(즉, 종방향)을 따라 결정 격자가 수축될 수 있다. 즉, 상기 제2 금속의 치환량이 0 초과 0.4 미만의 범위에서, 상기 제2 금속의 치환량이 증가될수록, 상기 페라이트 구조체(130)의 c-격자 상수가 감소될 수 있다.
또한, 상술된 바와 같이, 상기 페라이트 구조체(130)는 실질적으로 종방향 대비 횡방향으로 성장되어 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 금속의 치환량이 0 초과 0.4 미만의 범위에서, 상기 제2 금속의 치환량이 증가될수록, 상기 페라이트 구조체(130)는 엑스선 회절 패턴에서 (114)면의 세기 대비 (107)면의 세기의 값이 증가될 수 있고, 동시에, (110)면의 세기 대비 (108)면의 세기의 값이 증가될 수 있다.
상술된 바에 따라, 상기 치환된 마그네토플럼바이트상을 선택적으로 포함하고, 육각판상의 형태를 갖는 상기 페라이트 구조체(130)가 제조될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 페라이트 구조체(130)는 횡방향을 결정 성장 방향(130a)으로 가질 수 있고, 이에 따라, 상술된 바와 같이, 상기 제2 금속의 치환량이 증가될수록, 횡방향으로 성장되어 입경이 증가될 수 있다.
또한, 상기 페라이트 구조체(130)는 종방향을 자화용이축(easy-axis for magnetization)(130c)으로 가질 수 있고, 동시에, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 페라이트 구조체(130)는 상기 자화용이축(130c)을 따라 적층될 수 있다. 특히, 상기 제2 금속이 0.15 초과 0.25 미만의 범위를 갖는 경우, 상기 페라이트 구조체(130)는 최대로 적층될 수 있고, 이에 따라, 상술된 바와 같이, 상기 페라이트 구조체(130)의 보자력이 최대값을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 육각판상 형태의 상기 페라이트 구조체(130)는 소결 자석 또는 본드용 자석 중에서 적어도 어나 하나에 포함될 수 있다.
예를 들어, 상기 소결 자석은 상기 페라이트 구조체(130)의 분말을 소결시킨 후, 성형하여 제조될 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 본드용 자석은 상기 페라이트 구조체(130)의 분말 및 합성 수지를 혼합한 후, 압축성형법 또는 사출성형법 중에서 적어도 어느 하나의 공정에 의해 제조될 수 있다.
이 때, 상기 본드용 자석이 압축성형법에 의해 제조되는 경우, 상기 페라이트 구조체(130)의 분말, 및 열경화성 합성 수지를 혼합한 후, 몰드에 제공하고, 압력을 인가하여 상기 본드용 자석이 제조될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 및 요소계 수지 등에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
반면, 상기 본드용 자석이 사출성형법에 의해 제조되는 경우, 상기 페라이트 구조체(130)의 분말, 및 열가소성 수지를 혼합물이 실린지에 제공될 수 있고, 상기 실린지에서 몰드로 압출되며, 상기 열가소성 수지가 경화될 수 있고, 이에 따라, 상기 본드용 자석이 제조될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 열가소성 수지는 나일론 수지일 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실험 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법 및 특성 평가 결과가 설명된다.
비교 예 1에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조
금속 전구체들로 Sr(NO3)2, La(NO3)2, Ca(NO3)2, Fe(NO3)2, 및 Co(NO3)2를 준비하였고, 또한, 상기 염으로 염화나트륨(NaCl)을 준비하였다.
이 때, 상기의 <화학식 1>에서 x=0.00을 만족하도록, 상기 금속 전구체들의 혼합 비율을 조절하였고, 이 때, 상기 금속전구체들에 포함된 양이온들의 양(즉, 상기 스트론튬 이온(Sr2+), 상기 란탄 이온(La2+), 상기 칼슘 이온(Ca2+), 상기 철 이온(Fe2+), 및 상기 코발트 이온(Co2+)의 총량)이 65mmol이 되도록 준비하였다.
혼합 비율이 조절된 상기 금속 전구체들을 300mL의 증류수에 제공하고, 동시에, 0.92M의 상기 염화나트륨을 혼합한 후, 3시간 동안 교반하여 전구체 용액을 제조하였다.
상기 전구체 용액을 초음파 분무 열분해 장치(UPS)의 반응로에 장입한 후, 상기 전구체 용액에 초음파를 제공하여, 액적을 형성하였다. 동시에, 상기 반응로의 내부에, 상기 액적을 가열부가 배치된 상면부로 이동시키는 산소 가스를 제공하였다.
상기 산소 가스 분위기 하에서, 650℃의 온도에서 상기 액적이 열분해되어, 상기 염이 결정화되고, 동시에, 상기 금속 전구체들의 금속, 및 산소를 포함하는 중간산화물이 제조될 수 있다.
상기 중간산화물, 및 상기 염 결정을 1050℃의 온도에서 1시간 동안 하소하여, 상기 중간생성물로부터 페라이트 구조체를 제조하였다. 상기 페라이트 구조체와 함께 포함된 상기 염 결정은 증류수에 녹여 제거하였다.
이에 따라, 상기의 <화학식 1>에서 x=0.00의 값인, 즉, 아래의 <화학식 2>를 갖는 비교 예 1에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체가 제조되었다.
<화학식 2>
Sr0.75La0.25Fe11.8Co0.2O19
실험 예 1에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조
상술된 비교 예 1에 따른 페라이트 구조체와 동일한 방법으로 제조하되, 상기의 <화학식 1>에서 x=0.05을 만족하도록, 상기 전구체 용액을 준비하여, 상기의 <화학식 2> 대신 아래의 <화학식 3>을 갖는 실험 예 1에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체가 제조되었다.
<화학식 3>
Sr0.70La0.25Ca0.05Fe11.8Co0.2O19
실험 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조
상술된 비교 예 1에 따른 페라이트 구조체와 동일한 방법으로 제조하되, 상기의 <화학식 1>에서 x=0.10을 만족하도록, 상기 전구체 용액을 준비하여, 상기의 <화학식 2> 대신 아래의 <화학식 4>을 갖는 실험 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체가 제조되었다.
<화학식 4>
Sr0.65La0.25Ca0.10Fe11.8Co0.2O19
실험 예 3에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조
상술된 비교 예 1에 따른 페라이트 구조체와 동일한 방법으로 제조하되, 상기의 <화학식 1>에서 x=0.15을 만족하도록, 상기 전구체 용액을 준비하여, 상기의 <화학식 2> 대신 아래의 <화학식 5>을 갖는 실험 예 3에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체가 제조되었다.
<화학식 5>
Sr0.60La0.25Ca0.15Fe11.8Co0.2O19
실험 예 4에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조
상술된 비교 예 1에 따른 페라이트 구조체와 동일한 방법으로 제조하되, 상기의 <화학식 1>에서 x=0.20을 만족하도록, 상기 전구체 용액을 준비하여, 상기의 <화학식 2> 대신 아래의 <화학식 6>을 갖는 실험 예 4에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체가 제조되었다.
<화학식 6>
Sr0.55La0.25Ca0.20Fe11.8Co0.2O19
실험 예 5에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조
상술된 비교 예 1에 따른 페라이트 구조체와 동일한 방법으로 제조하되, 상기의 <화학식 1>에서 x=0.25을 만족하도록, 상기 전구체 용액을 준비하여, 상기의 <화학식 2> 대신 아래의 <화학식 7>을 갖는 실험 예 5에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체가 제조되었다.
<화학식 7>
Sr0.60La0.25Ca0.25Fe11.8Co0.2O19
실험 예 6에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조
상술된 비교 예 1에 따른 페라이트 구조체와 동일한 방법으로 제조하되, 상기의 <화학식 1>에서 x=0.30을 만족하도록, 상기 전구체 용액을 준비하여, 상기의 <화학식 2> 대신 아래의 <화학식 8>을 갖는 실험 예 6에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체가 제조되었다.
<화학식 8>
Sr0.45La0.25Ca0.30Fe11.8Co0.2O19
실험 예 7에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조
상술된 비교 예 1에 따른 페라이트 구조체와 동일한 방법으로 제조하되, 상기의 <화학식 1>에서 x=0.40을 만족하도록, 상기 전구체 용액을 준비하여, 상기의 <화학식 2> 대신 아래의 <화학식 9>을 갖는 실험 예 7에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체가 제조되었다.
<화학식 9>
Sr0.35La0.25Ca0.40Fe11.8Co0.2O19
비교 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조
상술된 비교 예 1에 따른 페라이트 구조체와 동일한 방법으로 제조하되, 상기의 <화학식 1>에서 x=0.60을 만족하도록, 상기 전구체 용액을 준비하여, 상기의 <화학식 2> 대신 아래의 <화학식 10>을 갖는 비교 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체가 제조되었다.
<화학식 10>
Sr0.15La0.25Ca0.60Fe11.8Co0.2O19
상술된 비교 예 1, 비교 예 2, 및 실험 예 1 내지 실험 예 7에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제1 금속(예를 들어, 스트론튬), 및 제2 금속(예를 들어, 칼슘)의 양이 아래의 <표 1>에 작성되었다.
Sr(제1 금속) Ca(제2 금속)
비교 예 1 0.75 0.00
실험 예 1 0.70 0.05
실험 예 2 0.65 0.10
실험 예 3 0.60 0.15
실험 예 4 0.55 0.20
실험 예 5 0.50 0.25
실험 예 6 0.45 0.30
실험 예 7 0.35 0.40
비교 예 2 0.15 0.60
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 단계에서, 액적을 열분해하는 단계, 및 중간산화물을 하소하는 단계 직후의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 단계 중에서, 상기 액적을 열분해하는 단계 직후 형성된 상기 중간산화물 및 상기 염 결정의 혼합물이 촬영되었다.
또한, 도 6의 (b)를 참조하면, 상기 페라이트 구조체의 제조 단계 중에서, 상기 중간산화물을 하소하는 단계 직후 형성된 상기 페라이트 구조체, 및 상기 염 결정의 혼합물이 촬영되었다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 중간산화물 내에서 상기 염 결정이 석출되어, 상기 페라이트 구조체의 표면에 비하여, 상기 중간산화물의 표면은 비교적으로 상기 염 결정이 적게 관찰되는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 중간산화물에 비하여, 상기 페라이트 구조체는 육각판상의 형태를 갖는 것을 확인하였다.
도 7 내지 도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 형상의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 비교 예 1, 실험 예 1 내지 실험 예 7, 및 비교 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 상기 칼슘(즉, 상기 제2 금속)의 치환량에 따른 표면이 관찰되었다. 상기 페라이트 구조체의 평균 입경, 평균 두께, 및 평균 종횡비가 아래의 <표 2>에 작성되었다.
입경 [nm] 두께 [nm] 평균 종횡비(D/t)
평균(D) 표준편차 평균(t) 표준편차
비교 예 1 499.2 217.7 186.3 62.2 2.7
실험 예 1 618.8 252.9 191.4 58.8 3.2
실험 예 2 837.2 280.5 210.6 51.3 4.0
실험 예 3 955.5 293.0 174.0 48.0 5.5
실험 예 4 1111.5 599.6 151.6 46.3 7.3
실험 예 5 1145.0 495.6 160.4 62.4 7.1
실험 예 6 1286.8 611.9 182.4 62.2 7.1
실험 예 7 1314.3 740.9 141.2 62.5 9.3
비교 예 2 2535.6 1007.3 299.3 100.7 8.5
<표 2> 및 도 7 내지 도 9에서 알 수 있듯이, 상기 칼슘의 농도가 증가될수록, 상기 페라이트 구조체의 입경이 증가되는 것을 알 수 있다.반면, 상기 페라이트 구조체의 두께는 상기 칼슘의 양에 따라 변화되는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 칼슘의 양이 0.4이하에서, 상기 페라이트 구조체의 두께는 약 210nm 이내의 값을 가지나, 상기 칼슘의 양이 0.4 이상에서, 상기 페라이트 구조체의 두께가 약 90nm이상 증가되는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 상기 칼슘의 양이 0.4이하에서 상기 페라이트 구조체의 입경, 및 두께에 의해 계산된 상기 페라이트 구조체의 평균 종횡비는 상기 칼슘의 양이 증가될수록, 커지는 것을 알 수 있고, 반면, 상기 칼슘의 양이 0.4 이상인 경우, 상기 페라이트 구조체의 평균 종횡비가 감소되는 것을 확인하였다.
즉, 상기 칼슘의 양이 0.4인 경우, 상기 페라이트 구조체의 평균 종횡비가 최대값을 갖는 것을 알 수 있다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 적층 형태를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 10을 참조하면, 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술된 바와 같이, 본 발명의 실험 예 7에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체는 상기 자화용이축을 따라 적층되는 것을 알 수 있다.
반면, 본 발명의 비교 예 1에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체는 실질적으로 적층되지 않는 것을 확인하였다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체에 대하여, 치환된 칼슘 양에 따른 상기 페라이트 구조체의 입자 분포를 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 비교 예 1, 실험 예 1 내지 실험 예 7, 및 비교 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체는 상기 칼슘의 농도가 증가될수록, 입경의 크기가 큰 상기 페라이트 구조체의 양이 증가되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 도 9를 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 칼슘의 양이 증가될수록, 상기 페라이트 구조체의 평균 입경이 증가되는 것을 알 수 있다.
도 12 내지 도 13는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 엑스선 회절 패턴(XRD)을 나타내는 도면이다.
도 12 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 비교 예 1, 실험 예 4(x=0.20), 실험 예 7(x=0.40), 및 비교 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 결정 구조가 확인되었다.
상기 칼슘의 양이 0.4미만인 경우, 상기 페라이트 구조체는 SrFe12O19의 상기 마그네토플럼바이트상을 단일상으로 갖는 것을 알 수 있다.
반면, 상기 칼슘의 양이 0.4이상인 경우, 상기 페라이트 구조체는 상기 헤미타이트(hematile, α-Fe2O3)상을 더 포함하는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 칼슘의 양이 0.4인 경우, 상기 마그네토플럼바이트상에 상기 칼슘이 최대로 치환된 것을 알 수 있다.
구체적으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 칼슘의 양이 0.4 미만인 경우, 상기 칼슘의 양이 증가될수록, 상기 페라이트 구조체의 (107)면의 2θ 값이 증가되는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 0.118nm의 이온 반경을 갖는 스트론튬 이온에 비하여, 0.099nm로 이온 반경이 작은 칼슘 이온이 상기 스트론튬 이온의 자리에 치환되며, 상기 페라이트 구조체의 격자 상수가 변하는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 칼슘의 양이 0.4 미만인 경우, 상기 칼슘의 양이 증가될수록, (110)면의 세기 대비 (008)면의 세기(즉, I(008)/I(110))와, (114)면의 세기 대비 (107)면의 세기(즉, I(107)/I(114))가 증가되는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 칼슘의 양이 0.4 미만인 범위에서, 상기 칼슘의 양이 증가될수록, 상기 자화용이축 방향으로의 성장에 비하여, 상기 자화용이축에 직각인 <00w>방향으로의 성장이 주로 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 14은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 격자 상수, 및 부피를 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 도 13을 참조하여 상술된 바와 같이, 본 발명의 비교 예 1, 실험 예 1 내지 실험 예 7 및 비교 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체는 치환된 상기 칼슘의 양이 증가될수록, 자화용이축 방향의 격자 상수(즉, c-격자 상수)가 감소하는 것을 알 수 있다.
<표 2>를 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 칼슘의 양이 증가될수록, 상기 페라이트 구조체의 입경은 증가하지만, 두께는 감소하는 것을 알 수 있고, 이에 따라, 상기 페라이트 구조체의 부피가 감소하는 것을 알 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 자기 이력 곡선(hysteresis loop)를 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 비교 예 1, 실험 예 1 내지 실험 예 7, 및 비교 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체에 인가된 전기장에 대한 자화(Magnetization)이 확인되었다.
도 12 내지 도 13을 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 페라이트 구조체는 상기 칼슘의 양이 0.4 미만에서 상기 마그네토플럼바이트상을 단일상으로 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 칼슘의 양이 0.4 미만의 범위에서, 상기 페라이트 구조체는 실질적으로 동일한 자기 이력 곡선을 나타내는 것을 알 수 있다.
상기 칼슘의 양이 0.4 이상의 범위에서, 상기 페라이트 구조체는 상기 헤미타이트상을 더 포함할 수 있다. 하지만, 상기 헤미타이트상의 양이 비교적으로 적을 수 있고, 이에 따라, 상기 페라이트 구조체는 단일상의 강자성 특성(single-phased ferroelectric behavior)를 나타내는 것을 확인하였다.
그러나, 칼슘의 양이 0.4 미만인 경우와 비교하여, 상기 페라이트 구조체의 자화가 감소되는 것을 확인하였다.
도 16는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 자화(magnetization) 및 고유 보자력(intrinsic coercivity)를 나타내는 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 비교 예 1, 실험 예 1 내지 실험 예 7, 및 비교 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 25kOe에서의 자화(M25kOe), 잔류 자기(Mr, remanence), 및 고유 보자력(HC)이 <표 3>에 작성되었다.
M25kOe [emu/g] Mr [emu/g] HC [Oe] Mr/M25kOe [%]
비교 예 1 71.364 38.233 7035.1 53.575
실험 예 1 71.862 38.427 7310.9 53.473
실험 예 2 71.647 38.320 7580.4 53.484
실험 예 3 72.837 38.688 7745.5 53.116
실험 예 4 72.647 38.854 7880.4 53.483
실험 예 5 71.401 38.567 7471.9 54.015
실험 예 6 72.669 38.926 7415.9 53.566
실험 예 7 66.886 35.288 7388.6 52.758
비교 예 2 60.426 31.510 7178.0 52.146
<표 3> 및 도 16를 참조하면, 도 15를 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 페라이트 구조체의 상기 자화(M25kOe)는 상기 칼슘의 양이 0.4 미만에서 실질적으로 일정한 값을 갖되, 상기 칼슘의 양이 0.4이상으로 증가됨에 따라, 감소하는 것을 알 수 있다.즉, 상기 칼슘을 0.4이상으로 포함하며, 상기 페라이트 구조체는 상기 헤미타이트상을 더 포함하고, 이에 따라, 상기 페라이트 구조체의 결정성이 감소되어, 상기 페라이트 구조체의 자화가 감소된 것을 알 수 있다.
상기 페라이트 구조체의 고유 보자력(HC)은 칼슘의 양이 0.2인 경우 최대값을 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 칼슘을 포함하는 상기 페라이트 구조체는 비교 예 1에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체에 비하여, 높은 보자력을 갖는 것을 알 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 (107)면의 반치폭(FWHM), 및 결정 크기를 나타내는 도면이다.
도 17을 참조하면, 도 12 내지 도 13을 참조하여 상술된 본 발명의 비교 예 1, 실험 예 1 내지 실험 예 7, 및 비교 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 (107)면의 반치폭, 및 상기 페라이트 구조체의 엑스선 회절 패턴에 의해 계산된 결정의 크기가 확인되었다.
도 17에 도시된 바와 같이, 상기 칼슘의 양이 0.40 미만인 범위에서, 상기 페라이트 구조체의 (107)면의 반치폭은 감소되는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 마그네토플럼바이트상에 상기 칼슘이 최대로 치환된 상기 칼슘의 양이 0.40 이상인 범위에서는, 상기 페라이트 구조체의 (107)면의 반치폭이 실질적으로 일정한 것을 알 수 있다.
따라서, 상기 칼슘의 양이 0.40 미만인 범위에서, 상기 칼슘의 양이 증가될수록, 칼슘 치환된 마그네토플럼바이트상의 결정성이 증가되고, 이에 따라, 상기 페라이트 구조체의 자화는 실질적으로 일정한 것을 알 수 있다. 또한, 상기 칼슘의 양이 0.40 이상인 범위에서, 상기 헤미타이트상이 형성되어, 상기 페라이트 구조체의 자화가 감소되는 것을 확인하였다.
<표 2>를 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 칼슘의 양이 증가되며, 상기 페라이트 구조체의 계산된 결정의 크기는 증가되는 것을 확인하였다.
도 18 내지 도 20는 본 발명의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 치환된 칼슘 양에 따른 포화 접근 법칙(LAS, law of approach to saturation) 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 18 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 비교 예 1, 실험 예 1 내지 실험 예 7, 및 비교 예 2에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 포화 접근 법칙에 의한 분석 결과가 확인되었다.
도 16 및 <표 3>에서 알 수 있듯이, 상기 페라이트 구조체의 고유 보자력은 상기 칼슘의 양이 0.2인 경우, 최대가 되는 것을 알 수 있다. 이 때, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 칼슘의 양이 0.2 초과의 값을 가지며, 상기 페라이트 구조체의 형태가 실질적으로 육각판상의 형태를 갖는 것을 알 수 있다.
즉, 상기 페라이트 구조체가 상기 육각판상의 형태를 가지며, 상기 고유 보자력이 감소된 것을 알 수 있고, 이에 따라, 상기 페라이트 구조체의 형태 외에 상기 고유 보자력에 영향을 미치는 인자가 있음이 확인되었다.
따라서, 상기 고유 보자력에 영향을 미치는 상기 인자를 확인하기 위하여, 상기 칼슘의 치환량에 따른 상기 페라이트 구조체의 포화 접근 법칙에 의한 분석이 수행되었다.
일반적으로, 상기 포화 접근 법칙은 자성 물질의 국부 결정 이방성(local crystalline anisotropy)을 결정하는 데에 사용되는 방법으로, 아래의 <수식 1>을 이용하여, 자화에 대한 보자력의 의존성을 계산할 수 있다.
<수식 1>
M = Ms(1-(A/H)-(B/H2))+ xpH
여기서, A/H는 상기 자성 물질의 불균일성(inhomogeneity)이고, xpH는 전기장에 의한 자화 값이고, B/H2는 자기 결정 이방성 상수(magnetocrystalline anisotropy parameter)와 관련된 값이다.
이에 따라, 상기의 <수식 1>에 상기 페라이트 구조체의 실험 결과를 대입하여, 도 18 내지 도 20와 같은 그래프가 도출되었다. 상기 페라이트 구조체의 곡선 적합도(goodness of the curve fit)(R2)가 아래의 <표 4>에 작성되었다.
곡선 적합도(R2)
비교 예 1 0.99951
실험 예 1 0.99931
실험 예 2 0.99939
실험 예 3 0.99933
실험 예 4 0.99938
실험 예 5 0.99949
실험 예 6 0.99945
실험 예 7 0.99925
비교 예 2 0.99911
<표 4>에서 알 수 있듯이, 상기 페라이트 구조체는 상기의 <수식 1>에 실질적으로 일치하는 것을 알 수 있고, 이에 따라, 상기 페라이트 구조체의 A 상수, B 상수, 및 xp 상수가 아래의 <표 5>에 작성되었다.
A (Χ103) B (Χ106) χp (Χ10-4)
비교 예 1 2.7792 15.6282 3.4675
실험 예 1 2.9710 16.2676 3.6570
실험 예 2 2.9983 16.4826 3.8692
실험 예 3 3.0046 17.6702 3.9233
실험 예 4 2.9983 18.2826 3.8692
실험 예 5 3.0847 18.2278 3.5873
실험 예 6 3.0714 17.1724 3.8744
실험 예 7 3.6815 17.1256 1.7774
비교 예 2 3.9001 16.7892 8.1328
<표 5>에서 알 수 있듯이, 상기 자성 물질의 불균일도를 나타내는 상기 A 상수는 상기 칼슘이 0.4이상으로 치환되며, 값이 증가되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 상기 칼슘의 치환량이 0.4 이상의 범위에서, 상기 페라이트 구조체가 상기 헤미타이트상을 더 포함하는 것을 알 수 있다.일반적으로, 육방정계 결정 구조를 갖는 자성 물질에서, 상기 B 상수는 아래의 <수식 2>와 같이 계산될 수 있다.
<수식 2>
Figure PCTKR2020003904-appb-I000001
여기서, HA는 비등방성 장(anisotropy field)이고, K1은 자기 결정 이방성(magnetocrystalline anisotropy) 상수이다.
이 때, <표 3>에 작성된 M25kOe(여기서, MS에 대입), 및 <표 5>에 작성된 상기 B 상수를 이용하여 계산된 상기 페라이트 구조체의 HA, 및 K1 값이 아래의 <표 6>에 작성되었다.
HA (Cal.) [kOe] K1 (Cal.) [Χ106erg/cm3]
비교 예 1 15.311 2.8955
실험 예 1 15.621 2.9748
실험 예 2 15.724 2.9854
실험 예 3 16.280 3.1424
실험 예 4 16.560 3.1881
실험 예 5 16.535 3.1287
실험 예 6 16.049 3.0907
실험 예 7 16.028 2.8409
비교 예 2 15.869 2.5412
<표 6>에서 알 수 있듯이, 상기 페라이트 구조체의 상기 HA 및 상기 K1의 값은 상기 칼슘의 양이 0.2 이하에서 증가되는 것을 확인하였다(즉, 비교 예 1, 및 실험 예 1 내지 실험 예 4). 이에 따라, 상기 칼슘의 양이 0.2 이하에서 상기 페라이트 구조체의 종방향 성장 대비 횡방향 성장이 주로 발생되고, 동시에, 상기 페라이트 구조체가 적층되여, 상기 HA 및 상기 K1의 값이 증가되는 것을 알 수 있다.반면, 상기 칼슘의 양이 0.2 초과인 경우, 상기 페라이트 구조체의 상기 HA 및 상기 K1의 값은 감소되는 것을 확인하였다. 이에 따라, 상기 칼슘이 치환되며, 상기 마그네토플럼바이트상의 순도(purity)가 감소되어, 상기 HA 및 상기 K1의 값이 감소되는 것을 알 수 있다.
이 때, 일반적으로, 상기 자성 물질의 보자력의 비등방성은 아래의 <수식 3>에 의해 계산될 수 있다.
<수식 3>
HCi = α{(2K1/Ms)-(NdMs)}-(NdMs)} = α(HA-Hd)
여기서, α는 형상(shape) 상수이고, Nd 및 Hd는 반자계 계수(demagnetization coefficient)와 관련된 값이다.
이에 따라, 상기 페라이트 구조체의 고유 보자력은 상기 비등방성 장(HA) 또는 상기 자기 결정 이방성 상수(K1)에 비례하는 것을 알 수 있다.
상술된 바에 따라, 상기 페라이트 구조체의 자화는 상기 페라이트 구조체의 결정상의 순도에 의해 결정되는 것을 알 수 있고, 상기 페라이트 구조체의 고유 보자력은 상기 페라이트 구조체의 자기결정 이방성에 의해 주로 결정되는 것을 확인하였다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
본 출원의 실시 예에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조 방법은, 벌크 자석, 스피커용 증폭기, 전력생산용 터빈, 계량기, 계전기, 의료용 자기공명 영상 장치, 자기 저장장치, 하이브리드 및 전기 자동차, 차세대 전기 모터, 구동기, 발전기용 모터, 스마트 모빌리티용 모터, 범용 소형 모터, 마이크로 릴레이, 마이크로 센서, 본드 마그넷, 복합게 자석 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 제1 금속 및 철(Fe)을 포함하는 육방정계(hexagonal) 마그네토플럼바이트형 결정 구조를 갖고, 육각판상의 형태인 것을 포함하되,
    상기 결정 구조는, 상기 제1 금속의 일부가 제2 금속으로 치환된 것을 포함하고,
    상기 제1 금속은, 0.35 이상 0.70 미만의 범위로 포함하고,
    상기 제2 금속은, 0 초과 0.4 미만의 범위로 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체.
  2. 제1 항에 있어서,
    평균 종횡비(aspect ratio)는, 3.0 내지 9.5의 범위를 갖는 것을 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 금속의 양이 증가될수록, 평균 종횡비(aspect ratio)가 증가되는 것을 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체.
  4. 제1 항에 있어서,
    제2 금속이 0.15 초과 0.25 미만의 범위를 갖는 경우, 최대 보자력(coercivity)를 갖는 것을 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 금속의 양이 증가될수록, 엑스선 회절 패턴(XRD)에서 (107)면을 나타내는 2θ 값이 증가되는 것을 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 금속의 양이 증가될수록, 엑스선 회절 패턴(XRD)에서 (114)면의 세기 대비 (107)면의 세기의 값이 증가되는 것을 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 금속은, 스트론튬(Sr)이고,
    상기 제2 금속은, 칼슘(Ca)을 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체.
  8. 제1 항에 있어서,
    란탄(La), 또는 코발트(Co) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체.
  9. 제1 항에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체를 포함하는 소결 자석.
  10. 제1 항에 따른 육각판상 형태의 페라이트 구조체를 포함하는 본드용 자석.
  11. 제1 금속 전구체, 제2 금속 전구체, 철 전구체, 및 염을 포함하는 전구체 용액을 준비하는 단계;
    상기 전구체 용액에 초음파를 제공하여 액적을 형성하는 단계;
    산화 분위기에서 상기 액적을 열분해하여 제1 금속, 제2 금속, 및 철을 포함하는 중간산화물을 형성하는 단계; 및
    산화 분위기에서 상기 중간산화물을 하소하여, 상기 제1 금속, 상기 철, 및 산소를 포함하는 산화물이며, 상기 제1 금속의 위치에 상기 제2 금속이 치환된 육각판상 형태의 페라이트 구조체를 제조하는 단계를 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 액적을 열분해하는 단계는, 제1 온도에서 수행되고,
    상기 중간산화물을 하소하는 단계는, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 수행되는 것을 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 액적을 열분해하는 단계는, 상기 중간산화물을 형성하는 동시에 상기 염을 결정으로 석출시키는 단계를 포함하고,
    상기 페라이트 구조체를 제조하는 단계 직후, 상기 결정을 제거하는 단계를 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 전구체 용액은, 제3 금속 전구체, 및 제4 금속 전구체를 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제3 금속 전구체는, 란탄 질화물(lanthanum nitrate)이고,
    상기 제4 금속 전구체는, 코발트 질화물(cobalt nitrate)을 포함하는 육각판상 형태의 페라이트 구조체의 제조 방법.
PCT/KR2020/003904 2019-07-15 2020-03-20 육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법 WO2021010571A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021568213A JP7323221B2 (ja) 2019-07-15 2020-03-20 六角板状のフェライト構造体及びその製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0084889 2019-07-15
KR20190084889 2019-07-15
KR1020190150187A KR102234488B1 (ko) 2019-07-15 2019-11-21 육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법
KR10-2019-0150187 2019-11-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021010571A1 true WO2021010571A1 (ko) 2021-01-21

Family

ID=74210449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/003904 WO2021010571A1 (ko) 2019-07-15 2020-03-20 육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7323221B2 (ko)
WO (1) WO2021010571A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040251997A1 (en) * 2001-10-19 2004-12-16 Antoine Morel Economical ferrite-type magnets with enhanced properties
KR100926680B1 (ko) * 2001-02-07 2009-11-17 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 영구자석 및 그 제조방법
KR101228689B1 (ko) * 2005-11-25 2013-02-01 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 산화물 자성 재료 및 그의 제조 방법, 및 페라이트 소결자석 및 그의 제조 방법
US20140291571A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Kabushiki Kaisha Riken Magnetoplumbite-type hexagonal ferrite
KR20170106315A (ko) * 2015-01-22 2017-09-20 파우더테크 컴퍼니 리미티드 육각판상 페라이트 분말 및 그 제조 방법, 그 페라이트 분말을 이용한 수지 조성물 및 성형체

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001335361A (ja) * 2000-05-23 2001-12-04 Sumitomo Special Metals Co Ltd フェライト原料粉末およびフェライト磁石の製造方法
JP4813146B2 (ja) 2005-10-17 2011-11-09 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡
US8303837B2 (en) * 2006-03-10 2012-11-06 Hitachi Metals, Ltd. Rotating machine, bonded magnet, magnet roll, and method for producing sintered ferrite magnet
JP5804370B2 (ja) * 2010-09-14 2015-11-04 日立金属株式会社 酸化物磁性材料の製造方法
EP3017454A1 (en) * 2013-07-05 2016-05-11 Aarhus Universitet A permanent magnetic material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100926680B1 (ko) * 2001-02-07 2009-11-17 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 영구자석 및 그 제조방법
US20040251997A1 (en) * 2001-10-19 2004-12-16 Antoine Morel Economical ferrite-type magnets with enhanced properties
KR101228689B1 (ko) * 2005-11-25 2013-02-01 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 산화물 자성 재료 및 그의 제조 방법, 및 페라이트 소결자석 및 그의 제조 방법
US20140291571A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Kabushiki Kaisha Riken Magnetoplumbite-type hexagonal ferrite
KR20170106315A (ko) * 2015-01-22 2017-09-20 파우더테크 컴퍼니 리미티드 육각판상 페라이트 분말 및 그 제조 방법, 그 페라이트 분말을 이용한 수지 조성물 및 성형체

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022532644A (ja) 2022-07-15
JP7323221B2 (ja) 2023-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017065408A1 (ko) 페라이트 자성재료 및 페라이트 소결자석
EP1667176B1 (en) Ferrite sintered magnet
WO2010008247A2 (en) Thermoelectric materials and Chalcogenide compounds
WO2019013605A1 (ko) 양극활물질, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬이차전지
WO2010039012A2 (ko) 다강체 물질 및 그 제조 방법
WO2020091197A1 (ko) 강자성 원소 치환형 상온 다강성 물질 및 그 제조 방법
WO2015034317A1 (ko) 열전 재료 및 그 제조 방법
WO2021010571A1 (ko) 육각판상 형태의 페라이트 구조체 및 그 제조방법
Kagotani et al. Magnetic properties and microwave characteristics of Ni–Zn–Cu ferrite film fabricated by aerosol deposition method
WO2012102497A2 (en) R-fe-b sintered magnet with enhanced mechanical properties and method for producing the same
Cao et al. Crystal orientation dependence of dielectric and piezoelectric properties of tetragonal Pb (Mg1/3Nb2/3) O3–38% PbTiO3 single crystal
Zhang et al. Crystal structures and electrical properties of (1− x) K0. 5Na0. 5NbO3–xBi0. 8La0. 2FeO3 lead-free ceramics
WO2022169073A1 (ko) 이방성 희토류 벌크자석의 제조방법 및 이로부터 제조된 이방성 희토류 벌크자석
JP2007084408A (ja) 圧電セラミックス
WO2017175979A2 (ko) 양극활물질, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬이차전지
Yoon et al. Electric-field-induced strain and piezoelectric properties near the morphotropic phase boundary of Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3–PbZrO 3–PbTiO 3 ceramics
WO2017018599A1 (ko) 탄화규소 분말, 탄화규소 소결체, 탄화규소 슬러리 및 이의 제조방법
Lu et al. Epitaxial growth of Ni0. 5Zn0. 5Fe2O4+ BiFeO3 composite films on SrTiO3 substrates
WO2021086125A1 (ko) 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단
WO2022060034A1 (ko) 전고체 리튬이차전지용 양극복합소재 및 그의 제조방법
WO2012060583A9 (ko) 고주파 응용을 위한 Ｃｏ2Ｚ형 페라이트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 안테나
Nomel et al. Synthesis of 0.94 Na0. 5Bi0. 5TiO3–0.06 BaTiO3 (NBT-6BT) lead-free piezoelectric powder suitable for aerosol deposition (AD)
WO2022124794A1 (ko) 내부 전기장을 포함하는 압전 단결정, 그 제조방법 및 그를 이용한 압전 및 유전 응용 부품
WO2020076138A1 (ko) 복합 코팅액, 이를 이용하여 제조된 금속 기판 구조체, 및 그 제조 방법
WO2023027536A1 (ko) 상온, 상압 초전도 세라믹화합물 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20840536

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021568213

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20840536

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1