기본조성 $(Ni_{0.2}Cu_{0.2}Zn_{0.6})_{1+x}(Fe_2O_3)_{1-x}$에서 $Fe_2O_3$가 약간 부족한 비화학양론적인 조성비를 택하여 Ni-Zn-Cu 페라이트의 입계에 높은 저항층을 형성하고 소결을 촉진시켜 낮은 손실, 높은 투자율 및 자기유도 와 주성분을 치환해서 스피넬 격자를 고용시킬 목적으로 $TiO_2$ 및 $Li_2CO_3$를 소량 첨가하였다. 이들 원료들을 혼합한 후 가소 후 소결온도 $875^{\circ}C,\;900^{\circ}C,\;925^{\circ}C$ 및 $950^{\circ}C$에서 소결하였다. 각 시편들에 대한 소결밀도는 $4.85\sim5.32g/cm^3$으로 나타났고, 각 시편들의 고유저항은 $10^8\sim10^{12}\Omega-cm$으로 측정되었다. 시편들의 자기유도 특성 값은 대략 $800\sim1300G$ 부근이었으며, $TiO_2$를 첨가한 경우보다 $Li_2CO_3$를 첨가한 경우가 약간 높게 측정되었다. 각각 시편들의 보자력은 $2.5\sim4.5$ Oe로 연자성 재료의 범위로 나타났다. 초투자율 및 품질계수는 각각 $125\sim275$ 및 $65\sim83$으로 나타나 Ni-Zn-Cu 페라미트에서 측정되는 값들과 대동소이했다. 물리적인 특성값(고유저항, 자기유도, 초투자율, 품질계수 등)으로 미루어 보마 각종 고주파영역(microwave영역까지 포함) 통신기기 코어 및 편향 요크 코어 등으로 응용이 가능하다.
기본조성 $(Ni_{0.2}Cu_{0.2}Zn_{0.6})_{1+x}(Fe_2O_3)_{1-x}$에서 $Fe_2O_3$가 약간 부족한 비화학양론적인 조성비를 택하여 Ni-Zn-Cu 페라이트의 입계에 높은 저항층을 형성하고 소결을 촉진시켜 낮은 손실, 높은 투자율 및 자기유도 와 주성분을 치환해서 스피넬 격자를 고용시킬 목적으로 $TiO_2$ 및 $Li_2CO_3$를 소량 첨가하였다. 이들 원료들을 혼합한 후 가소 후 소결온도 $875^{\circ}C,\;900^{\circ}C,\;925^{\circ}C$ 및 $950^{\circ}C$에서 소결하였다. 각 시편들에 대한 소결밀도는 $4.85\sim5.32g/cm^3$으로 나타났고, 각 시편들의 고유저항은 $10^8\sim10^{12}\Omega-cm$으로 측정되었다. 시편들의 자기유도 특성 값은 대략 $800\sim1300G$ 부근이었으며, $TiO_2$를 첨가한 경우보다 $Li_2CO_3$를 첨가한 경우가 약간 높게 측정되었다. 각각 시편들의 보자력은 $2.5\sim4.5$ Oe로 연자성 재료의 범위로 나타났다. 초투자율 및 품질계수는 각각 $125\sim275$ 및 $65\sim83$으로 나타나 Ni-Zn-Cu 페라미트에서 측정되는 값들과 대동소이했다. 물리적인 특성값(고유저항, 자기유도, 초투자율, 품질계수 등)으로 미루어 보마 각종 고주파영역(microwave영역까지 포함) 통신기기 코어 및 편향 요크 코어 등으로 응용이 가능하다.
We have synthesized the low temperature sintered of Ni-Zn-Cu ferrite with nonstoichiometric composition a little deficient in $Fe_2O_3$ from $(Ni_{0.2}Cu_{0.2}Zn_{0.6})_{1+x}(Fe_2O_3)_{1-x}$. For low loss and acceleration of grain growth $TiO_2$ and $Li_2CO_3$
We have synthesized the low temperature sintered of Ni-Zn-Cu ferrite with nonstoichiometric composition a little deficient in $Fe_2O_3$ from $(Ni_{0.2}Cu_{0.2}Zn_{0.6})_{1+x}(Fe_2O_3)_{1-x}$. For low loss and acceleration of grain growth $TiO_2$ and $Li_2CO_3$ was added from 0.25 mol% to 1.0 mol%. The mixture of the law materials was calcinated and milled. The compacts of toroidal type were sintered at different temperature $(875^{\circ}C,\;900^{\circ}C,\;925^{\circ}C\;950^{\circ}C)$ for 2 hours in air followed by an air cooling. Then, effects of composition and sintering temperatures on the physical properties such as density, resistivity, magnetic induction, coercive force, initial permeability, and quality factor of the Ni-Zn-Cu ferrite were investigated. The density of the Ni-Zn-Cu ferrite was $4.85\sim5.32g/cm^3$, resistivity revealed $10^8\sim10^{12}\Omega-cm$. The magnetic properties obtained from the aforementioned Ni-Zn-Cu ferrite specimens were 1,300 gauss for the maximum induction, 4.5 oersted for the coercive force, 275 for the initial permeability, and 83 for the quality factor. The physical properties indicated that the specimens could be utilized as the core of high frequency range (involved microwave range) communication and deflection yoke of T.V.
We have synthesized the low temperature sintered of Ni-Zn-Cu ferrite with nonstoichiometric composition a little deficient in $Fe_2O_3$ from $(Ni_{0.2}Cu_{0.2}Zn_{0.6})_{1+x}(Fe_2O_3)_{1-x}$. For low loss and acceleration of grain growth $TiO_2$ and $Li_2CO_3$ was added from 0.25 mol% to 1.0 mol%. The mixture of the law materials was calcinated and milled. The compacts of toroidal type were sintered at different temperature $(875^{\circ}C,\;900^{\circ}C,\;925^{\circ}C\;950^{\circ}C)$ for 2 hours in air followed by an air cooling. Then, effects of composition and sintering temperatures on the physical properties such as density, resistivity, magnetic induction, coercive force, initial permeability, and quality factor of the Ni-Zn-Cu ferrite were investigated. The density of the Ni-Zn-Cu ferrite was $4.85\sim5.32g/cm^3$, resistivity revealed $10^8\sim10^{12}\Omega-cm$. The magnetic properties obtained from the aforementioned Ni-Zn-Cu ferrite specimens were 1,300 gauss for the maximum induction, 4.5 oersted for the coercive force, 275 for the initial permeability, and 83 for the quality factor. The physical properties indicated that the specimens could be utilized as the core of high frequency range (involved microwave range) communication and deflection yoke of T.V.
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가설 설정
1. 각 시편들에 대한 소결밀도는 4.85~5.32 g/cn?로 측정되었고, 소결온도가 증가함에 따라 소결밀도가 증가하였다.
제안 방법
℃, 875。(3에서의 이들 각각에 대한 물리적인 특성값(자" 기유도, 초투자율, 품질계수 등)을 살펴보았다.
B-H 이력곡선측정기를 사용해서 자기장의 세기를 H=50e로 주었을 때 최대자기유도(Bm)를 측정하여. 그 결과를 Fig.
6)i+x(Fe203)i에 Ni-Zn-Cu 페라이트의 입계에 높은 저항층을 형성하고 소결을 촉진시켜서 낮은 손실, 높은 투자율 및 자기유도와 주성분을 치환해서 스피넬격자를 고용시킬 목적으로 TiOz와 Li2CO3< 첨가하였다. Fe2O71- 부족한 비화학 양론적인 조성을 택하여 950 ℃ 이하의 각기 다른 소결온도 950 ℃, 920 ℃, 900 ℃, 875에서이들 각각에 대한 물리적인 특성값(자화, 초투자율, 손실 factor 등)을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
고유저항은 전기저항 측정 장치 (D.W, A7745K)를 사용하여소결한 시편들의 표면에 은을 묻힌 후 상온에서 측정하였다.
기본조성 (Nio.2Cuo.2Zno.6)i+x(Fe203)i에 Ni-Zn-Cu 페라이트의 입계에 높은 저항층을 형성하고 소결을 촉진시켜서 낮은 손실, 높은 투자율 및 자기유도와 주성분을 치환해서 스피넬격자를 고용시킬 목적으로 TiOz와 Li2CO3< 첨가하였다. Fe2O71- 부족한 비화학 양론적인 조성을 택하여 950 ℃ 이하의 각기 다른 소결온도 950 ℃, 920 ℃, 900 ℃, 875에서이들 각각에 대한 물리적인 특성값(자화, 초투자율, 손실 factor 등)을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
미분말의 스피넬상의 유무를 조사하기 위해 X선 회절패턴을 조사하였고, 미세구조를 확인하기 위해 주사전자현미경 (scanning electron microscope, SEM) 사진을 촬영하였다.
소결이 끝난 시편들의 밀도를 측정하기 위해서 시편들을 증류수에 넣고 아르키메데스 원리를 이용하여 밀도측정 기구 (Sartorius)와 1(尸與 정확도를 가진 전자저울(Oertling, NA164) 를 사용하여 측정하였다.
소결한 시편들을 주파수 1 MHz에서 LCR 미터를 사용해서품질계수값 및 Z(공심 코일를 포함한 코어의 인덕턴스)깂을 측정해서 L0[공심 코일의인덕턴스, L0 =0.4Ax 10-1lM-. 코일의 감은 수, A: 시편의 단면적 (co?), Dm:시편의 평균 자로장(cm)]값과 비교해서 초투자율(糸。/爲)을 계산하였다 [7],
여기서 1은 시편의 자로장, /는 시편의 단면적, B-H 이력곡선 의 자속계의 정확도는 0.5%이고 기록시간은 안전도를 고려하여 1분으로 하였으며, H는 5Oe, I는 3A, B는 측정시편들에서 예상되는 최대자기유도 값으로 2 kG로 설정하여측정하였다.
30D-8-20H)을 사용하여 2.7 ton/cn?의 압력으로 수행하였으며, 성형이 끝난 시편들을 온도 조절기가 부착된 관상로에 넣고, 소결온도 875 ℃, 900 ℃, 925 ℃, 950 ℃에서 각각 2시간 동안 공기 중에서 소결하였다. 모든 시편들에 대해서승온 속도를 150。(。小专 냉각 속도는 300 ℃까지는 lOWC/hr, 그리고 300。(2에서 전원을 끄고 공기 중에서 냉각시켰다.
출발원료는 시약급인 NiO, CuO 및 ZnO와 상업적으로 사용되는 FezCh를 기본조성 NixZnyCUzFezOex + y + z = 1)에따라 (Nio.2Cu°.2Z%6)i+x(Fe203)if에 TiO2 및 LiKS를 각각 0.25 mol%, 0.50 mol%, 1.00 mol% 첨가하여 시 편들을제조하였다.
이론/모형
토로이드형 소결시편들의 B-H곡선을 그려 자기적인 특성값(최대자기유도, 보지력 등)을 얻기 위해서 시편들에 감을 1차 코일 수 Np 및 2차 코일 수 Ns을 Faraday 유도법칙과 Ampere 법칙을 이용하여 만든 아래 식에 의해서 Np 및 Ns 를 구했다..
성능/효과
2. 모든 시편들의 자기유도 특성값이 800-1300 G로 소결온도가 증가함에 따라 증가하였다.
3. 보자력은 2.5~4.5 Oe로 보편적인 연자성 재료의 범위로나타났다.
4. 초투자율 및 품질계수는 각각 125-275, 65~83이었다.
900。(2에서 시편들의 밀도가 비교적 낮게 나타나는 것은 급격한 팽창반응이 있었다고 생각된다. Li2CO> 첨가한 시편들의 경우에는 0.25 mol%일 때 비교적 높은 소결밀도를 나타내었고, TiOz를 첨가한 시편들에서는 1 mol% 일 때 높게 즉정되었다. 소결온도가 증가함에 따라 소결밀도가 높게 나타나는 것은 소결온도가 높아짐에 따라 분순물이 분해되어 사라지고, 입경내에 기공들이 줄어들어 소결밀도가 증가되는 것으로 설명할수 있다.
5는 소결온도 변화에 따른 Ni-Cu-Zn 페라이트 소결체의 파단면을 SEM으로 찰영한 것을 나타내었다. SEM 사진에서 보는 바와 같이 균일하면서도 고루 잘 분포되어 있어소결이 잘 이루어 졌으며, 미분말들은 크기가 작고, 구형으로형성되어, 저온소결 시 무리가 없는 것으로 판단되고, 평균입경은 2~4如 이었다. 제조된 미분말은 소결온도가 증가할수록 입자의 크기가 작아지고, 서로 응집되어 있으며 전체적으로 기공율이 낮이지면서 폐기공이 발달한 것을 관찰할 수 있다.
소결온도에 따른 초투자율의 변화를 Fig. 12 및 Fig. 13에나타내었는데 소결온도가 증가할 때 투자율도 증가하는 경향을 보였고, 기본조성으로 만든 시편들 보다 첨가물을 넣어 만든 시편들에서 낮은 값을 보였다. 소결온도가 증가하면 기공 (pore)들의 수가 감소하여 자벽 (domain wall)의 이동이 용이해지기 때문에 투자율이 증가한다고 생각되며, 입계에 높은저항 층을 형성하고 소결을 촉진시켜서, 높은 투자율과 첨가물이 주성분을 치환해서 스피넬격자를 고용시켜 나타난 현상이라고 생각된다[4].
후속연구
이상과 같은 여러가지 물리적인 특성값(자기유도, 초투자율, 품질계수 등)으로 미루어보아 각종 고주파영역 (microwave 영역 포함) 통신기기 코어 및 deflection yoke core 등으로응용이 가능하며, 소결온도와 높은 투자율 관계, 그 외 몇가지 특성(온도 의존성, 에너지 손실 등)에 관해서는 앞으로의연구과제로 생각된다.
참고문헌 (13)
J. G. Koh and J. M. Song, Basic and Application of Magnetic Physics, Soongsil Univ. Press, Seoul (2005) p. 256
N. Taguchi, T. Aoki, H. Momoi, and H. Kishi, Proc. of the 8th International Conference on Ferrite, Kyoto, (2000) p. 1122
K. Krieble, T. Schaeffer, A. Paulsen, A. P. Ringg, C. C. H. Lo, and J. E. Snyder, J. Appl. Phys., 97(10F) 101 (2005)
Hiraga Taitaro, Ferrite, Maruzen, Tokyo (1988) p. 47
J. G. Koh and J. M. Song, Basic and Application of Magnetic Physics, Soongsil Univ. Press, Seoul (2005) p. 153
J. G. Koh, Physics of Magnetism and Application, Soongsil Univ. Press, Seoul (1992) p. 85
J. G. Koh and J. M. Song, Basic and Application of Magnetic Physics, Soongsil Univ. Press, Seoul (2005) p. 186
J. G. Koh and K. U. Kim, New Phys., 26(6), 540 (1986)
E. K. Hur and J. S. Kim, J. of Kor. Cer. Soc., 40(1), 31 (2003)
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