[논문]Ni-Zn 페라이트의 첨가제에 따른 특성

안명상; 박효열; 한동희; 안용운; 이승관; 오영우

Ni-Zn 페라이트의 첨가제에 따른 특성
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안명상 (한국전기연구원 신소재응용그룹) , 박효열 (한국전기연구원 신소재응용그룹) , 한동희 (한국전기연구원 신소재응용그룹) , 안용운 (경남대학교 신소재공학부) , 이승관 (경남대학교 신소재공학부) , 오영우 (경남대학교 신소재공학부)

첨가제로 $Bi2O_3$를 첨가하고, 소결 온도를 변화시켜 고주파 내역에서 전자기적 특성이 안정적으로 유지될 수 있는 Ni-Zn 페라이트를 제조하고자 하였다. $Bi2O_3$의 첨가는 액상을 형성하여 소결을 촉진시키며, 0.3 wt% 첨가된 시편에서는 비정상 입자를 성장시켜 높은 전력 손실 특성을 나타내었다. 그러나 $Bi2O_3$의 적정한 첨가는 소결을 촉진시켜 밀도를 증가시키며, 균일한 입자를 형성하여 전력 손실이 감소하였다. Ni-Zn 페라이트에 $Bi2O_3$의 첨가는 공명 주파수 범위의 제어가 가능하며, 소결 촉진 및 밀도의 증가를 가져와 안정적인 재료를 제조할 수 있었다. 투자율의 일정성이 특정 주파수 10MHz 부근에서 급증하면서 급감하는 것은 공명이 생기고, 이러한 현장은 자벽 공명 또는 자벽의 이동에 의해 나타나는 것으로 보여진다.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 고주파 대역에서 안정적인 특성을 가진 페라이트를 제조하기 위하여, Nio.8Zno.2Fe204를 기본조성으로 B2O₃를 첨가하여, 미세구조와 전자기적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다.

제안 방법

하소한 시편을 분쇄하고, 氏2。3와 CaO를 각각 0 ~1.0 wt%, 0 ~ 0.7 wt%, PVA(Poly Vinyl Alcohol) 수용액을 첨가하여 attrition mill을 이용하여 분쇄하였고, 분무건조기를 통하여 과립 화한 후 1.5 ton/cnf의 압력으로 toroid 성형체를 제조한 후 전기로에서 1200X:에서 2.5시간 열처리하였다.
전자기적 특성을 측정하기 위해, 1, 2차 코일을 각각 5회 권선하여 B-H Analyzer (IWATSU社, SY-8232)를 이용하여 손실 특성을 측정하였고, 투자율은 Impedance Analyzer (HP社, 4294AX 사용하여 측정하였다.

대상 데이터

Nio.8Zno.2Fe204 조성의 페라이트를 제조하기 위하여, 99.9 % 이상의 순도를 갖는 Fe2O₃, NiO, ZnO 를 출발원료로 사용하였고, 24시간 동안 습식 혼합한 후 건조된 분말을 950P 에서 2.5시간 동안 하소하였다.

이론/모형

하소한 시편과 소결한 시편의 결정상을 분석하기 위하여 X선 회절 분석기 (Philips 社, X'pert APD system)를 이용하였고, FEG-SEM(Hitach社, S-4200)을 이용하여 소결체의 미세구조 및 성분을 분석하였고, 소결 시편의 밀도는 아르키메데스 법으로 측정하였다.

성능/효과

3. Ni-Zn 페라이트에 成2。3의 첨가는 공명주파수범위의 제어가 가능하며, 소결 촉진 및 밀도의 증가를 가져와 안정적인 재료를 제조할 수 있었다.
것이다. 攻。3의 첨가량 증가에 따라 손실은 증가하여 0.3 wt%에서 최대 손실을 나타냈었고, 그 이상에서는 손실이 다시 감소하여 L0 wt% 이상에서는 큰 변화가 없는 것이 관찰된다.
그림 2는 攻。3의 첨가량에 따른 밀도의 변화를 나타낸 것으로써, Bi203의 첨가량이 증가함에 따라 소결 밀도도 거의 선형적으로 증가하였다. 0.
특성을 나타낸 것으로써, 反。3의 첨가량이 증가함에 따라 투자율도 선형적으로 증가함을 보여주고, 1.0 wt% 첨가된 경우 134의 최고 값을 나타냈었다. 주파수가 높아짐에 따라 10 MHz 까지는 Bi2O₃ 의 첨가량이 클수록 투자율 값도 높았지만, 20 MHz 이상의 영역에서는 剧。3의 첨가량이 클수록 투자율의 기울기는 급격하게 증가하다가 급격하게 감소함을 보여준다.
0 wt% 첨가된 경우 134의 최고 값을 나타냈었다. 주파수가 높아짐에 따라 10 MHz 까지는 Bi2O₃ 의 첨가량이 클수록 투자율 값도 높았지만, 20 MHz 이상의 영역에서는 剧。3의 첨가량이 클수록 투자율의 기울기는 급격하게 증가하다가 급격하게 감소함을 보여준다.
나타내었다. 첨가량이 증가할수록 치밀화가 증대되었으며, 0.3 wt%일 때 상대적인 입자 성장이 빠르게 증대되면서 약간의 비정상 입자성장을 보여 지만, 그 외의 첨가에서는 어느 정도 균일한 입자의 형상을 보여준다. 또한 그림 2의 소결 밀도의 결과와 비교한다면 치밀화가 증대되면서 입내의 기공 및 입계의 기공이 점차 감소한 것으로 보여진다.

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