자성체(Ferrite)에 대한 이론

목차

자성체(Ferrite)에 대한 이론
1.1.
1.1.1. 의미
1.1.1. 자성의 근원
1.1.1.1. Obital Magnetic Moment(궤도 자기모멘트)
1.1.1.1. Spin Magnetic Moment(스핀 자기모멘트)

1.1. 자성체의 분류
1.1.1. 유도자기
1.1.1.1. 상자성
1.1.1.1. 반자성
1.1.1. 자발자화
1.1.1.1. 강자성(Ferro Magnetism)
1.1.1.1. 반강자성(Antiferro Magnetism)
1.1.1.1. 페리자성(Ferri Magnetism)
(2) 페리자성체
1.1.1.1.1.1. 페리자성체의 결정구조에 따른 특성
1.1.1.1.1.1. 스피넬 구조
1.1.1. 초상자성(Superpara Magnetism)
가. 자구(Magnetic Domain)
1.1.1. 강자성체의 자화 메카니즘
1.1.1. 탈자 에너지
1.1.1. 교환 에너지
1.1.1. 결정 자기이방성 에너지
1.1.1. 자구벽 에너지와 폭
1.1. VSM
1.1. 투자율(µ)
1.1. XRD
1.1. 히스테리시스 곡선
1.1. 와전류 손실(Eddy Current Loss)
♠ 용어 정리
-Weighting
-Ball milling
-Screening-
-Calcining-
-Drying
-Granulation
-Pessing
-Sintering(소결)

본문내용

의 규칙성의 반영에 불과하 다는 것이 알려졌다. 13년브래그 부자는 단색X선을 사용했을 때의 회절조건(브래그 조건)을 유도해내고, 점무늬의 배치에서 결정구조를 추정하는 방법을 확립했으며, 그 이후 결정 연구에 X선을 쓰는 X선 결정학이라는 분야가 생겼다. 현재는 P. J. W.디바이와 P.셰러에 의 해 고안된 방법에 의하여 분말상의 시료라도 X선에 의한 해석을 할 수 있으며, 그 결과 금속을 비롯하여 많은 물질의 내부구조에 대하여 귀중한 지식을 얻게 되었다.
구조는 X선 발생장치인 X선 튜브, 보안회로와 급수장치, 검출기, 계수기록회로 등으로 구성되어 있다.
히스테리시스 곡선
<그림 17, 경자성과 연자성의 히스테리시스 곡선>
1) 자성체를 자화시킬 때 자기장의 세기 H를 증감시키면 그 때마다 자화곡선의 경로가 일치하지 않게 되고 위 그림과 같은 폐곡선을 그리게 된다.
2) 잔류자기 : 히스테리시스곡선에서 자기장의 세기 H=0일 때 잔류하는 자속밀도 Br
3) 보자력 : 자속밀도 B=0으로 될 때 자기장의 세기 Hc
와전류 손실(Eddy Current Loss)
와전류 손실은 교류 자계에 도체를 넣으면 전자 유도 작용에 의해 전류가 발생하는데 이 전류를 와전류라 한다. 도체에 전류가 흐르게 되면 Joule의 법칙에 의해 열이 발생하는데 이 열을 와전류 손실이라 한다.
와전류 손실은 변압기에 미치는 영향이 큰데 변압기는 전기를 자기로 바꾸고 자기를 다시 전기로 바꾸어 주는 역할을 한다. 이러한 변압기에서 가운데 철심은 자기장을 유도해주는 역할을 하는데 철심에서 와전류 손실이 발생한다. 철판자체가 하나의 도체이기 때문에 철판 내에서 자기에 의해 전류가 발생하고 이 전류가 쇼트 되어 손실이 발생하기 때문에 손실을 막기 위해 변압기의 철심을 한개로 만들지 않고 여러장 겹쳐서 만들게 된다.
그런데 변압기의 주파수가 높아지면 얇은 철판 하나하나도 무시 못할 와전류손실이 발생한다. 그래서 철판이 아닌 철 분말형태로 만들어 압착시킨 것이 페라이트코어인데 페라이트코어는 일반 트랜스의 철심과 거의 유사한 작용을 하지만 고주파에서 와전류 손실을 막기 위해 분말형태로 압축시켜 만든 것이다.
와전류는 도체의 표면에 따라 흐르고 있어 도체의 전류에 수직인 단면을 생각하는 경우, 그 단면의 단위면적을 통과하는 양, 즉, 전류밀도는 도체의 단면에 대해서 똑같지 않으며 표면에 가까운 곳일수록 전류밀도는 크고 표면에서 중심부로 갈수록 전류밀 도는 감소를 하는데 이 현상을 표피효과(Skin effect)라고 한다.
♠ 용어 정리
-Weighting
ab라는 화합물을 만들기 위해서 a 와 b 의 조성의 양을 칭량하는 과정.
-Ball milling
칭량된 a와 b 조성을 혼합는 과정으로서 ball(지르코니아, 알루미나가 많이 사용됨)을 넣은 통에 용매(증류수, 에탄올등)을 섞어서 이용하는 습식과정과 용매가 없는 건식 과정이 있다.
분말을 ball milling 하게 되면 분말 입자들이 더욱 분쇄되어 미세한 입자를 만드는게 가능해진다. 분말을 steal ball (강구)가 굴러다니면서 원래 분말입자에 충격성 압축을 가해 분말을 마모시키는 과정이다.
-Screening-
건조된 혼합물들을 체가름 하는 과정이다.
-Calcining-
체가름 된 혼합물들을 미리 화학적으로 반응시키는 과정이다. (ab화합물을 만드는 과정)
-Drying
성형 후 건조 시에는 부품 내 수분 함유량과 두께의 차이, 형상의 복잡성으로 인해 부품이 뒤틀리거나 균열이 생길 수 있는 위험한 단계이므로, 뒤틀림과 균열을 감소시키기 위해 대기의 습도와 온도조절이 매우 중요하다. 습기가 높은 환경에서는 증발률이 낮아지게 되고, 결국 표면으로부터 습기구배가 낮아진다. 이러한 낮은 구배는 건조가 일어라는 동안 표면으로부터 내부로의 큰 수축을 막아준다.
-Granulation
바인더가 첨가된 분말들을 일정한 크기로 조립하는 과정.
-Pessing
원하는 샘플의 모양을 만드는 성형과정으로써, 유압프레스나 기계프레스를 이용하여 혼합된 금속분말을 다이 속에 눌러 형상을 갖도록 하는 공정이다. 압축공정의 목적은 필요한 모양과 밀도를 얻고 입자끼리 치밀하게 접촉시키며 다음 공정에 견딜 만큼 충분한 강도를 주는 것이다. 압축된 분말을 압축생형 (green compact) 라고 한다. 분말은 다이 속을 적절하게 채울 수 있도록 쉽게 유동되어야 한다. 압축은 보통 상온에서 수행되지만, 고온에서 행할 수도 있다.
*장비: 보통 1.8~2.7MN(200~300톤) 정도의 용량을 가진 프레스가 이용된다. 대부분의 경우에 필요한 가압력은 10톤 이하이다. 용량이 작은 것은 크랭크프레스나 펀싱 프레스, 용량이 클 때는 토글프레스나 너클 프레스를 사용한다. 45MN 정도의 큰 가압력이 요구되는 경우는 유압프레스가 사용된다. 프레스의 선택은 부품의 크기, 형상, 필요한 밀도, 생산속도 등에 따라 결정한다. 압축속도와 연관하여 중요하게 고려해야 할 점은 다이 속에 공기가 갇히는 것이다. 공기가 갇히게 되면 적절한 압축을 방해하는데 속도가 빠를수록 공기가 많이 갇히게 된다.
-Sintering(소결)
열처리를 이용하는 과정으로서, 융점이하의 조절된 분위기에서 압축된 분말을 가열하여 입자끼리 충분한 정도로 결합시키는 공정이다. 소결하지 않은 생형압축분발은 취성이 강하고 강도가 약하다. 소결 수, 분말 입자들 간의 결합강도와 성질, 즉 소결제품의 질은 확산, 소성유동, 휘발성 물질의 증발, 재결정, 입자성장, 기공수축 등에 따라 다르다.
소결밀도는 온도, 시간, 소결로의 분위기와 같은 소결조건에 의해 결정된다. 변수들이 증가하거나 환원형 노 분위기를 사용하면 소결밀도는 증가한다.
소결온도는 금속이나 합금 용융점의 70~90% 정도이다. 소결시간은 철이나 구리의 경우 최저 10분정도로부터 텅스텐, 탄탈륨의 경우 8시간 정도가 필요하다. 성공적인 소결과 최적의 성질을 얻기 위해서는 적절한 조건이 필수적이다. 무산소 분위기는 철, 철기금속의 침탄화나 탈탄화를 위해 필수적이며 분말의 산화를 방지한다. 내열금속 합금이나 스테인레스 강의 소결 시에는 진공상태를 이용한다.

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