KR100198242B1 - 망간-아연 페라이트 단결정의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 망간-아연 페라이트 단결정의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 아연 페라이트 타블렛과 망간 페라이트 타블렛을 분리하고 그 투입 속도를 조절하기 위하여 아연 페라이트 타블렛 투입 장치(5) 및 망간 페라이트 타블렛 투입 장치(6)로 구성된 망간-아연 페라이트 단결정의 성장 장치를 사용하여 목적 조성이 균일한 망간-아연 페라이트 단결정을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의해 두 종류의 타블렛이 투입 속도를 조절함으로서 단결정 잉곳의 조성을 제어하기 때문에 두 종류의 타블렛으로 어떠한 조성의 망간-아연 페라이트 단결정도 전 길이에 대해 목적하는 조성이 균일하도록 단결정을 성장시킬 수 있었으며, 원료처리 공정의 효율을 향상시킬 수 있었다.
Description
제1도는 초기에 원료를 장입한 것만으로 단결정을 성장시켰을 때의 단결정 길이에 따른 성분 변화도이고,
제2도는 본 발명의 망간-아연 페라이트 단결정 성장 장치의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전기로 2 : 노심관
3 : 도가니 회전 및 하강 조절장치 4 : 보조 도가니
5 : 아연 페라이트 타블렛 투입 장치 6 : 망간 페라이트 타블렛 투입 장치
7 : 백금 도가니 8 : 초기 장입 원료
9 : 종결정(seed) 10 : 세라믹 크레들
본 발명은 망간-아연 페라이트 단결정의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 망간-아연(MnㆍZn)페라이트 단결정의 제조방법에 있어서, 망간 페라이트 타블렛과 아연 페라이트 타블렛을 미리 제조하고 상기 망간 페라이트 타블렛과 상기 아연 페라이트 타블렛을 별도의 투입 장치에 의해 장입 속도를 조절하면서 단결정 성장용 도가니에 투입하여 그 전체 길이를 통해 목적 조성이 균일한 망간-아연 페라이트 단결정을 제조하는 방법에 관한 것이다.
망간-아연 페라이트 단결정은 스피넬(spinel)구조를 갖는 자성체로서 VTR의 레코딩 헤드 코아(core)뿐만 아니라 컴퓨터 헤드 및 DAT(Digital Audio Tape) 레코더 헤드의 재료로 광범위하게 응용되고 있다.
망간-아연 페라이트 단결정을 제조하기 위한 종래의 방법으로는 플로팅 존(flooting zone)법과 브릿지만(Bridegmann)법이 있지만, Pt도가니에 종결정(seed)과 원료를 장입시킨 후, 일정한 온도 구배로 유지된 성장로내에서 원료를 용해한 다음, 적당한 속도로 종결정을 하강시킴으로서 종결정으로부터 결정을 성장시키는 브릿지만 방법이 주로 사용되어 왔다.
상기 방법에 의해 비디오 헤드로서 사용되는 소형의 Mn-Zn 페라이트 단결정을 제조하였으나 초기 장입 원료만으로 망간-아연 페라이트 단결정을 성장시키면 분위기에 따른 평형 산소압, ZnO의 기화 및 과잉Fe+2이온의 Mn, Zn과의 치환 등의 복잡한 현상들에 의해 제1도와 같은 단결정 잉고트의 길이 방향에 따른 조성 편차가 생겨 가장 우수한 특성을 갖는 화학 조성으로 망간-아연 페라이트 단결정을 성장시키는데 어려움이 있다.
따라서 최근에는 목적 조성으로 배합된 망간-아연 페라이트 타블렛 형태로 제조 성형하여 연속적으로 투입하면서 성장시켜 망간-아연 페라이트 단결정 잉곳의 길이를 대형화하고 단결정 잉곳의 길이 방향에 따른 조성 편차를 제어하고 있다.
그러나, 상기 방법에서의 문제점은 타블렛으로 원료를 제조 성형함으로서 조성 편차를 제어하는데 한계가 있고 8mm VTR, DAT헤드의 재료를 사용할 때는 목적 조성이 다르기 때문에 타블렛을 목적에 맞는 조성으로 여러 종류 제조 성형해야 하는 번거로움이 있었다.
또한, 망간-아연 페라이트 단결정을 균일한 조성으로 유지시키기 위하여 브릿지만 방식에서 널리 사용되는 일반적인 조성비율인 Fe2O352.5mol%, MnO 29mol%, ZnO 13.5mol%의 조성으로 타블렛을 제조 성형하여 연속적으로 장입하면 조성 길이 방향의 조성 편차는 어느 정도 제어되나 예를 들면, VHS용 또는 S-VHS의 조성 비율과 같이 목적 조성이 달라지면 타블렛부터 새로 제조해야 하는 번거로움이 있다.
일본 공개 특허 소49-53200호에도 Fe2O3,MnO, ZnO 및 TiO2를 함유시킨 산화물 원료를 가소성하여 얻은 페라이트를 이용하여 균일한 망간-아연 페라이트를 생성하였지만, 용융되는 시점에서 조성비율이 변화하기 쉬운 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 단결정 잉곳의 길이 방향에 따른 목적 조성이 균일한 망간-아연 페라이트 단결정의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 망간-아연(MnㆍZn)페라이트 단결정의 제조방법에 있어서, 망간 페라이트 타블렛과 아연 페라이트 타블렛을 미리 제조하고 상기 망간 페라이트 타블렛과 아연 페라이트 타블렛을 별도의 투입 장치에 의해 장입 속도를 조절하면서 단결정 성장용 도가니에 투입하여 목적 조성이 균일한 망간-아연 페라이트 단결정을 제조하였다.
상기에서 망간 페라이트 타블렛은 50mol%의 Fe2O3와 50mol%의 MnO로 제조하였으며, 아연 페라이트 타블렛은 50mol%의 Fe2O3와 50mol%의 ZnO로 제조하였다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
브릿지만 방식에서 널리 사용되는 일반적인 조성 비율인 Fe2O352.5mol%, MnO 29mol%, ZnO 13.5mol%의 조성 비율을 망간 페라이트 타블렛 및 아연 페라이트 타블렛을 제조 성형하지만, 본 발명에서는 50mol% Fe2O3와 50mol% MnO로 제조된 망간 페라이트 타블렛 한 종류와 50mol% Fe2O3와 50mol% ZnO로 제조된 아연 페라이트 타블렛 한 종류를 제조 성형한다. 그 후는 제2도에 나타낸 바와 같이 아연 페라이트 타블렛 투입 장치(5) 및 망간 페라이트 타블렛 투입 장치(6)를 통해서 장입 속도를 조절하면서 원통형 전기로(1) 내에 설치되는 노심관(2) 내부에서 도가니 회전 및 하강 조절장치(3)에 의해 백금 도가니(7)를 회전, 하강시키면서 망간-아연 페라이트 단결정을 성장시킨다. 이때, 백금도가니(7)속에는 용액의 낙하로 인한 종결정의 충격을 줄이기 위하여 종결정(9)과 60∼70mol%이 망간 페라이트와 30∼40mol%의 아연 페라이트를 장입시켜 놓았다. 이러한 상태에서 단결정을 성장시키면 조성 편차에 의한 ZnO의 기화로 인하여 Fe2O3의 화학 조성이 감소하고 MnO는 증가한다. 그러므로 ZnO가 줄어드는 조성 편차를 감안하면서 적당한 속도로 망간 페라이트 타블렛의 투입 속도는 줄여가고, 아연 페라이트 타블렛의 투입 속도는 증가시켜 가면 성장된 망간-아연 페라이트 단결정의 전 길이에 대해 목적하는 균일한 조성의 단결정 잉곳을 제조할 수 있다.
바람직한 예를 들면, 목적하는 조성에 따라 망간 페라이트 타블렛의 투입 속도에 대한 아연 페라이트 타블렛의 투입 양의 비는 성장 초기 1:1에서 성장이 진행됨에 따라 아연 페라이트 타블렛의 양을 점차 증가시킨다. 이때, 증가되는 비율은 단결정이 1㎝ 증가될때 마다 아연 페라이트 타블렛의 투입량을 0.2mol%씩 증가시킨다.
본 발명에 의해 두 종류의 타블렛의 투입속도를 조절함으로서 단결정 잉곳의 조성을 제어하기 때문에 두 종류의 타블렛으로 어떠한 조성의 망간-아연 페라이트 단결정도 전 길이에 대해 목적하는 조성이 균일하도록 단결정을 성장시킬 수 있었으며, 원료처리 공정의 효율을 향상시킬 수 있었다.
Claims (2)
- 망간-아연(MnㆍZn)페라이트 단결정의 제조방법에 있어서, 망간 페라이트 타블렛과 아연 페라이트 타블렛을 미리 제조하고 상기 망간 페라이트 타블렛과 아연 페라이트 타블렛을 별도의 투입 장치에 의해 장입 속도를 조절하면서 단결정 성장용 도가니에 투입하여 제조하는 것을 특징으로 하는 망간-아연 페라이트 단결정의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 망간 페라이트 타블렛은 50mol%의 Fe2O3와 50mol% MnO로 구성되며, 상기 아연 페라이트 타블렛은 50mol%의 Fe2O3와 50mol%의 ZnO로 구성되는 것을 특징으로 하는 망간-아연 페라이트 단결정의 제조방법.
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