| 초록 |
Fe-Si-Al계 금속간 화합물은 투자율이 매우 높고, 자속 밀도가 커서 연자성 재료로 널리 이용되고 있다. 이 합금은 Fe, Al, Si 성분을 가진 특정의 비율에서 고투자율을 가지면서 높은 전기저항을 나타내며 결정구조는 약 1173K의 고온에서 불규칙상인 BCC가 나타나고, 저온에서는 Al 자리에 Al이나 Si이 대신 들어가 있는 DO3 규칙상을 갖는다. 초기와 최대 투자율은 (9.5~10)%Si-(5~5.5)%Al 조성일 때 가장 크게 나타난다. 이 합금은 주로 수백kHz이상의 고주파에서 분말코어로 사용되고 있다. 약1MHz 이상에서는 투자율이 급격히 감소하는 문제점이 있어 높은 투자율과 포화자화가 높은 성질이 장점으로 작용하지 못하는 문제점이 있다. 이를 극복하기 위해서는 분말의 크기를 감소시키고, 형상을 aspect ratio가 큰 판상이나 침상으로 변화시키는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 결정립크기가 약 100nm이하에서 보자력(Coercivity)이 결정립 크기의 6승에 비례하여 감소하며, 초기 투자율(Permeability)은 크게 증가한다는 보고를 바탕으로 고주파 영역에서 사용가능한 자성분말 코어를 개발하기 위해 가스분무(gas atomize)법으로 제조된 20~60㎛ 크기의 조대한 Fe-6Al-9Si 합금분말을 출발재료로 사용하여 고에너지 수평형 볼밀링장치를 이용하여 분쇄하는 방법으로 분말의 형상을 제어하고, 저온에서 재결정화하여 조직을 초미세화 하였다. 응력제거 및 나노결정화를 위한 열처리 공정 후 분말코어를 성형 및 특성 평가를 하였다. 밀링시간에 의한 분말의 형상 변화는 SEM , XRD을 이용하여 분석하였으며 분말코어의 투자율과 손실은 측정 주파수대역이 1MHz～1GHz인 Impedance analyzer를 사용하여 측정하였다. 밀링시간의 증가로 분말의 형상은 구형의 분말에서 판상화 되었으며 분말의 결정성이 감소하였다. 밀링분말을 600℃, 수소분위기에서 열처리한 결과 나노 결정립(20~40nm)으로 재결정 되었으며, 이러한 분말을 나노코팅처리하여 절연처리를 실시하였다. 이러한 분말을 자기펄스성형장치를 이용하여 가압성형하고 약 80%의 소결밀도를 얻었다. 이렇게 성형된 코어의 자기 특성을 평가한 결과 약 50MHz의 고주파에서도 투자율이 100이상을 유지하였다. |
