[논문]Bi2O3와 ZrO2가 Ni-Cu-Zn Ferrite의 전자기적 특성에 미치는 영향 연구

손경익; 고재귀

doi:10.4283/jkms.2006.16.4.201

[국내논문] Bi2O3와 ZrO2가 Ni-Cu-Zn Ferrite의 전자기적 특성에 미치는 영향 연구
A Study on the Electromagnetic Property of NiCuZn Ferrite by Additive Bi2O3 and ZrO2 원문보기

韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society, v.16 no.4, 2006년, pp.201 - 205

손경익 (숭실대학교 자연대학 물리학과) , 고재귀 (숭실대학교 자연대학 물리학과)

초록
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$(Ni_{0.2}Cu_{0.2}ZnO_{0.2})_{1.02}(Fe_{2}O_{3})_{0.98}$의 기본 조성에 첨가제 $Bi_2O_3$와 $ZrO_2$ 첨가량과 소결 온도를 변화시켜 시편의 전자기적 특성 및 미세 구조를 조사하였다. 그 결과 XRD pattern을 통하여 완전한 spinel 구조를 가짐을 확인 할 수 있었으며 소결 온도와 첨가제의 양의 증가에 따라 소결 밀도, 입자 크기가 증가 하였으며, 소결 온도가 증가하고 첨가제의 양이 감소할수록 시편의 투자율이 크게 관찰되었다. 또한, $Bi_2O_3$의 첨가가 입자의 크기와 투자율 변화등 전자기적 특성에 더욱 더 많은 영향을 미치는 것으로 조사되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The electromagnetic properties and microstructure of the basic composition of $(Ni_{0.2}Cu_{0.2}ZnO_{0.2})_{1.02}(Fe_{2}O_{3})_{0.98}$ were invested, changing the amount of the additives $Bi_2O_3$ and $ZrO_2$ and sintering temperature. The spinel structure of specimen was confirmed by the analysis of XRD patterns. Grain size and its density are increased by increasing the additive and the sintering temperature.However, the permeability increased with decreasing additive. It was also found that $Bi_2O_3$ had more effect on the increase of grain size and permeability rather than $ZrO_2$.

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AI 본문요약
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문제 정의

본 논문은 초투자율이 높고 저온 소결특성이 좋다고 알려진 (NigCugZnQGMFeQDom에 입성장 촉진제인 Bi2O₃ 와 입계 편석제 ZK)2를 첨가제로 사용하고 동시에 소결 온도변화를 주어 페라이트의 미세구조와 전자기적 물성에 미치는 물리적 특성을 조사하였다.

제안 방법

o2(Fe203)o.98< 기본조성으로 하고, 첨가제로서 투자율을 높이기 위해 결정립 성장 촉진을 시키기 위한 占2。3와 와전류손실을 줄이기 위해 고저항의 입계 형성을 위한 ZrCQ을 사용해서 시편을 제작하였다.
1 wt%를 첨가하였다. 원료의 측량은 electrontc alaytical balance를 사용하여 1/1000 g의 정확도로 하였으며 , 원료 : 증류수 : steel ball = 1 : 1.5 : 4의 무게비로 혼합하여 20시간 동안 습식 혼합하였다. 전기오븐을 이용하여 100℃에서 24시간 동안 충분히 건조하였다.
성형된 시편을 1050。(二 1100℃, 1150。(2에서 각각 소결시켰다. 가소한 미분말로 X-선 회절분석기로 ferrite 분말의 결정상을 확인하였고, 소결시킨 시료를 아르키메디안 방법으로 소결 밀도를 구했으며, LCR meter로 손실계수와 초 투자율을 측정하였다. 그리고 SEM 분석을 통하여 미세구조를 관찰하였다.
가소한 미분말로 X-선 회절분석기로 ferrite 분말의 결정상을 확인하였고, 소결시킨 시료를 아르키메디안 방법으로 소결 밀도를 구했으며, LCR meter로 손실계수와 초 투자율을 측정하였다. 그리고 SEM 분석을 통하여 미세구조를 관찰하였다.
제조된 미분말의 주파수특성과 손실계수를 측정하기 위하여 시편들을 toroid 형태로 준비하였고, 시편에 직경 0.5 mm 의 코일을 균일하게 25회씩 감아 투자율 및 손실계수를 측정하였다. 초투자율과 손실을 분석하기 위해 LF-Impedance Analyzer를 사용하여 다음과 같은 식에 의하여 계산하였다 [11, 12].
1 wt%), ZrO₂(0~0.1 wt%)의 첨가량과 소결온도 10501, 1100℃, 1150。。에서 20시간 동안 소결한 후 각각의 시편에 대한 전자기적 특성과 미세구조를 관찰하였다.

데이터처리

제조된 ferrite 분말의 특성을 평가하기 위해 XRD, SEM 분석을 행하였다. Fig.

이론/모형

아르키메디안법을 이용하여 건조한 시료의 공기 중 무게와 수중 무게를 측정하여 시료의 겉보기 밀도(bulk density)를 Fig. 5와 Fig. 6에 나타내었다. 두 그림에서 소결밀도는 4.
5 mm 의 코일을 균일하게 25회씩 감아 투자율 및 손실계수를 측정하였다. 초투자율과 손실을 분석하기 위해 LF-Impedance Analyzer를 사용하여 다음과 같은 식에 의하여 계산하였다 [11, 12].

성능/효과

2와 Fig. 3은 분말을 750。0로 가소를한 후 x-ray diffraction pattern 결과를 나타낸 것으로 peak 를 JCPDS card와 비교해 보면, 약간의 FeQs의 peal가 있지만 대부분 스피넬 상이 형성되었음을 확인할 수 있었다. 이것은 이미소결이 거의 완료되었음을 의미하는 것으로, 저온에서 스피넬 페라이트의 합성을 가능하게 하였을 것이라 생각한다.
98 g/cn?~5.52 g/cn?의 분포를 보였으며 , 소결온도가 증가함에 따라 소결밀도도 서서히 증가하였으며, 첨가제의 양이 많을 수록 소결 밀도가 높게 측정되었다. 이는 소결 온도가 상승함에 따라서 입자 크기 (Grain size)가 증가하고, 阮。3나 ZrOj의증가에 따라 입자의 치밀화가 촉진되어 밀도가 상승함을 보
9에 나타내었다. ZiQ를 첨가한 것이 BiQs보다 전체손실이 작게 나타났으며 , 소결온도가 증가할수록 전체의 손실이 증가되었다.
제조된 미분말을 XRD pattern을 통하여 측정한 결과 단일 spinel 구조가 나왔고, SEM 측정을 통하여 소결온도와 첨가제의 첨가량의 증가에 따라 입자의 크기는 커졌으며, Bi2O₃ 의 첨가가 ZrQ의 첨가하는 것보다 입자의 크기를 더욱 크게 변화시키는 것으로 관찰되었다. 소결온도가 높아지고 Zr(>의함량^ 많을수록 투자율이 낮고 손실계수도 높게 측정되어 흡수 능력도 우수함을 알 수 있었고, 이런 여러가지 실험 결과로 미루어 보아 본 실험에서 만든 시료들은 수십 MHz 영역에서 ferrite core로써 사용할 수 있다고 사료된다.
것으로 관찰되었다. 소결온도가 높아지고 Zr(>의함량^ 많을수록 투자율이 낮고 손실계수도 높게 측정되어 흡수 능력도 우수함을 알 수 있었고, 이런 여러가지 실험 결과로 미루어 보아 본 실험에서 만든 시료들은 수십 MHz 영역에서 ferrite core로써 사용할 수 있다고 사료된다.

참고문헌 (13)

A. Goldman, Modern ferrite technology, Van Nostrand Reinhold (1990) pp. 21-43
A. Ono, T. Maruno, and N. Kaihara, ICF6 (1992) pp. 1206-1209
B. Hoeksta, M. Gyorgy, Gallagher, Johnson Jr. Zydzik and Van Uitert, J. Appl. Phys., 49(9), 4902 (1978)

상세보기
T. Mochizu, Sixth International Conference on Ferrites (1992) pp. 53-58
H. L. Tuller and H. I. Yoo, Fourth International Conference on Ferrite (1984) pp. 315-324
Y. J. Lee, Y. C. Toon, and S. S. Kim, Kor. J. of Mater Research, 12(2), 160 (2002)

원문보기 상세보기
C. W. Kim, J. G. Koh, J. of Kor. Phy. Soc., 41(1), 366 (2002)
S. K. Ko, B. H. Kim, and K. Y. Kim, J. of Kor. Ceramic. Soc., 34(10), 1074 (1997)
J. S. Kim and J. G. Koh, J. of Kor. Mag. Soc., 13(1), 15 (2003)

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E. K. Hur and J. S. Kim, J. of Kor. Cer. Soc., 40(1), 31 (2003)

원문보기 상세보기
J. G. Koh and J. M. Song, Basic and Application of Magnetic Physics, Soongsil Univ. Press, Seoul (2005) pp. 161-198
Cullity, Addison Wesley Publishing, London (1972) pp. 385
M. S. Kim and J. G. Koh, J. of Kor. Mag. Soc., 15(5), 285 (2005)

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