| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2018년 가을 (11/07 ~ 11/09, 여수 디오션리조트) |
| 권호 | 24권 2호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료 분과 |
| 제목 | M-type 페라이트 영구자석의 자기적 특성에 미치는 비화학량론적 조성 및 하소온도의 영향 |
| 초록 | 하이브리드 자동차 및 전기 자동차 산업이 4차 산업 선도를 위한 성장사업으로 대두됨에 따라 이들 전장부품의 핵심 소재인 산화물 영구자석 산업이 주목을 받고 있다. 산화물 영구자석인 M-type 페라이트 영구자석(M-type ferrite permanent; MFe12O19, M=Sr, Ba, Pb)은 뛰어난 고온 안정성, 화학 안정성 및 비교적 저렴한 제조 비용 등의 장점이 있으나, 고 특성이 요구되는 구동모터의 부품 등에 이를 적용하기에는 어려움이 있다. M-type 페라이트 영구자석의 자기적 특성을 향상시키기 위하여 페라이트 구조 내의 Sr2+ 이온을 La3+ 이온으로, Fe3+ 이온을 Co2+ 이온으로 일부 대체하고 있으며, 최근에는 Sr2+ 이온의 일부를 Ca2+ 이온으로 대체하고 있다. M-type 페라이트 영구자석은 주로 세라믹 공정(Standard ceramic process)을 통해 제조된다. 세라믹 공정 중 혼합 및 분쇄 단계에서 볼 밀링법을 활용하기 때문에 볼에 의해 페라이트 조성이 변화된다. 따라서 조성의 변화에 따른 자기적 특성 저하를 제어하기 위하여 비화학량론적(Non-stoichiometric) 조성을 갖도록 설계하는 것이 중요하다. 또한, 세라믹 공정 중 하소 단계에서 공정온도가 매우 중요하며, 이는 고온에서의 하소는 입자의 성장을 유발하고 저온에서의 하소는 충분한 합성 반응을 저해시킬 수 있기 때문이다. 따라서 페라이트 조성에 적합한 공정온도를 개발하는 것도 M-type 페라이트 영구자석의 자기적 특성을 향상시키는 데에 중요한 요소이다. 본 연구에서는 비화학량론적 조성설계와 하소공정의 온도 최적화를 통해 고 특성 M-type 페라이트 영구자석을 제조하고자 하였다. 먼저, Sr:Fe의 몰비(n)가 5.65, 5.45, 5.25, 및 5.05인 비화학량론적 조성을 설계하여 영구자석을 제조하였고, 혼합 이후 공정을 모두 동일하게 적용하여 조성의 영향만을 연구하였다. 이후, 하소공정의 온도를 1090, 1120, 1150, 1180, 및 1210 ℃로 공정온도를 최적화했다. 그 결과, n=5.65 조성의 영구자석의 최대에너지적 (BH)max이 가장 뛰어났으며, 이는 하소 후 존재하는 Hematite상이 소결공정에서 반응 촉진제 역할을 했기 때문이다. 또한, 이에 최적화된 하소공정의 온도는 1150 ℃이며, 이보다 높은 온도에서는 입자 성장 등으로 인해 보자력 특성이 저하되었다. |
| 저자 | 오남지1, 박승연2, 김용완1, 권혁민3, 김상섭3, 임경묵2 |
| 소속 | 1한국생산기술(연), 2인하대, 3우지막코리아(주) |
| 키워드 | <P>Iron oxide content; M-type hexaferrites; strontium ferrite; permanent magnet</P> |
