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KR100209574B1 - 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치 - Google Patents

망간-아연 페라이트 종결정 제조장치 Download PDF

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KR100209574B1 KR1019920022864A KR920022864A KR100209574B1 KR 100209574 B1 KR100209574 B1 KR 100209574B1 KR 1019920022864 A KR1019920022864 A KR 1019920022864A KR 920022864 A KR920022864 A KR 920022864A KR 100209574 B1 KR100209574 B1 KR 100209574B1
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    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
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  • Materials Engineering (AREA)
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Abstract

본 발명은 망간-아연 페라이트 종결정의 제조장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 주발열체가 부착된 주도가니부와, 상기 주도가니부의 하부 일단에 보조발열체가 부착된 보조도가니부와, 상기 보조도가니부의 일측에 장착된 보조히타와, 그리고 상기 보조히타 내부에 장입된 종결정과 결합된 풀링로드로 구성되는 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치에 관한 것이다.

Description

망간-아연 페라이트 종결정 제조장치
제1도는 종래의 브릿지만법으로 망간-아연 페라이트 단결정을 제조하는 장치의 단면도이고,
제2(a)도, 제2(b)도 및 제2(c)도는 제1도의 장치에 의해 제조된 단결정 잉고트(Ingot)를 직각기둥 컷팅, 슬라이스 컷팅 및 그라인딩한 것을 개략적으로 도시한 도면이며,
제3도는 본 발명에 따른 망간-아연 페라이트 종결정 제조하는 장치의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 종결정(Seed) 2 : 고상
3 : 액상 4 : 백금 도가니
5 : 주 발열체 6 : 보조 발열체
7 : 백금-로듐 주 도가니 8 : 백금-로듐 보조 도가니
9 : 보조히타 10 : 열전대 A
11 : 열전대 B 12 : 망간-아연 페라이트 단결정
13 : 산소 주입구 14 : 원료 타블릿(tablet)주입구
15 : 핀치롤(pinch roll) 16 : 풀링 로드(pulling rod)
17 : 석영관 18 : 질소 주입구
19 : 냉각 장치 20 : 인발 가이드
21 : 망간-아연 페라이트 용액 22 : 냉각수 입구
23 : 냉각수 출구
본 발명은 망간-아연 페라이트 종결정(Seed crystal)의 제조장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 백금-로듐 주 도가니내의 융액으로 부터 백금-로듐 보조 도가니를 통해 원하는 직경의 망간-아연 페라이트 종결정을 연속적으로 수평인발함으로써 효율적으로 제조할 수 있는 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 망간-아연 페라이트 단결정은 비디오테이프 레코더와 컴퓨터 헤드의 코어 재료로써 사용되고 있으며, 상기 단결정은 헤드의 특성을 결정할 정도로 중요한 역할을 담당한다.
종래의 망간-아연 페라이트 단결정을 제조하는 장치는 제1도에 도시한 바와 같이, 백금도가니(4)에 종결정(1)과 원료를 장입하고 일정한 온도구배로 유지된 수직로에서 수직방향으로 백금도가니(4)를 이동시킴으로써 망간-아연 페라이트 단결정 성장이 행해지는 브릿지만 공정(Bridgman process)를 사용하여 주로 제조되었으며, 상기 공정을 거쳐 제조된 단결정 잉고트를 제2도에 도시한 바와 같이, 직각기둥 컷팅, 슬라이스(Slice)컷팅을 한후 다이아 몬드 휠(Wheel)을 사용하여 직경 5mm, 길이 33mm의 원기둥 형태로 가공하여 종결정을 제조하였다.
그러나, 이러한 종래의 방법에서는 잉고트를 슬라이스로 컷팅하여 다시 직경 5mm내외의 원기둥 형태로 가공함으로써 많은 시간과 공정이 소요되며 가공공정에서 기계적 응력에 의한 충격이 종결정의 특성을 열화시킨다는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 원하는 종결정 직경의 망간-아연 페라이트 단결정을 제어된 온도의 백금-로듐 도가니내의 용액으로부터 연속인발함으로써 종자결정을 효율적으로 제조할 수 있는 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 벽면에 주 발열체가 부착된 주도가니부와, 상기 주도가니부의 하부 일단에 보조발열체가 부착된 보조도가니부와, 그리고 상기 보조도가니부의 일단에 보조히타가 장착되는 것으로 구성된다.
이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도에 도시한 바와같이, 본 발명의 장치는 융점직상 수십도로 유지된 망간-아연 페라이트 융액(21)이 장입된 백금-로듐 주도가니(7)의 상단에 원료타블렛(tablet) 주입구(14) 및 산소주입구(13)가 장착되어 있고, 상기 주도가니(7)의 벽면에 열전대 A(10)와 주발열체(5)가 부착되어 있으며, 상기 주도가니(7)의 하부일단에 보조발열체(6)와 열전대 B(11)가 부착된 백금-로듐 보조도가니(8)가 있고, 상기 보조도가니(8)의 일단에 질소주입구(18)와 보조히타(Heater, 9)가 부착된 석영관(17)속으로 핀치롤(pinch roll, 15)이 장착된 풀링로드(pulling rod, 16)의 말단에 종결정(1)의 일부가 결합되어 있다.
본 발명의 장치를 사용하여 망간-아연 페라이트 종결정을 제조하는 바람직한 실시예에 있어서, 원료를 백금-로듐 주도가니(7)에 장입하고 주발열체(5)의 열전대 A(10)를 융점직상 수십도, 바람직하게 20~50℃로 유지시키고, 보조발열체(6)의 열전대 B(11)를 융점직상 10~20℃이내로 유지시킴으로써, 장입시킨 원료를 용융시킨다. 이때 망간-아연 페라이트융액(21)은 백금-로듐 보조도가니(8)로 흘러들어가게 된다.
상기 백금-로듐 주도가니(7)로부터 백금-로듐 보조도가니(8)로 흘러들어오는 융액(21)이 석영관(17)의 끝단으로 흘러나오지 않도록 풀링로드(16)의 끝단에 종결정(1)을 장착하여 종결정의 일부(약 20mm)를 상기 석영관(17)에 삽입시키며, 삽입된 종결정이 용융되어 융액이 터져나오지 않도록 냉각장치(19)를 가동시킨다. 상기 보조도가니는 길이가 50~100mm, 직경이 5~10mm의 백금-로듐 합금이다.
결정인발 개시는 냉각수 작동을 멈춘후 열전대 B(11)의 온도를 융점부근으로 유지시키며 인발속도 10~20mm/hr로 수행하고 인발과 동시에 부족되는 융액레벨을 보충하기 위하여 제어된 조성의 원료타블릿을 원료타블릿 주입구(14)를 통하여 공급시킨다. 이때 인발속도를 10mm/hr이하로 하면 결정인발부의 융액이 순간적으로 고화될 우려가 있고, 20mm/hr 이상으로 하면 결정인발부의 융액이 터져서 흘러나오는 단점이 있다.
상기 주도가니(7)의 상단에는 성장과정(용융상태)에서의 산소분위기 유지를 위한 산소주입구(13)가 설치되어 있으며, 인발되어 나오는 결정의 결합방지를 위한 보조히타(9)와 성장된 단결정의 질소분위기 유지를 위한 질소주입구(18) 및 석영관(17)이 상기 보조도가니(8)와 풀링로드(16)사이에 설치되어 있다.
상기와 같은 과정을 통하여 성장되는 직경 5mm의 망간-아연 페라이트 단결정은 인발가이드(20)를 거쳐 핀치롤(15)과 풀링로드(16)의 작동에 의하여 연속적으로 수평인발된다.
제2도에서 알수 있는 바와같이, 수평식 인발시스템으로 한 이유는 망간-아연 페라이트용액의 점도가 낮아서 상향식 인발이 곤란하기 때문이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 효과를 좀더 구체적으로 살펴보지만, 하기예에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
Fe2O352.4mol%, MnO 29.9mol%, ZnO 17.7mon% 조성의 소결체 원료 1000g을 백금-로듐 주도가니(7)에 장입하고 주발열체(5)의 열전대 A(10)를 1670로 유지시키고, 보조발열체(6)의 열전대 B(11)를 1640로 유지하여 장입시킨 원료를 용융시켜, 망간-아연 페라이트용액(21)을 길이 80mm, 직경 5mm의 백금-로듐 보조도가니(8)로 흘러들어가게 된다.
상기 백금-로듐 주도가니(7)로부터 백금-로듐 보조도가니(8)로 흘러들어오는 용액(21)이 석영관(17)의 끝단으로 흘러나오지 않도록 풀링로드(16)의 끝단에 직경 5mm, 길이 40mm의 종결정(1)을 장착하여 상기 석영관(17)에 삽입시켜, 삽입된 종결정이 용융되어 용액이 터져나오지 않도록 냉각장치(19)를 가동시킨다.
결정인발 개시는 냉각수 작동을 멈춘후, 열전대 B(11)의 온도를 1620로 유지시켜 인발속도를 약 15mm/hr로 하고, 인발과 동시에 Fe2O354.4mol%, MnO 27.6mol%, ZnO 18.0mol% 조성의 원료타블릿을 원료타블릿 주입구(14)를 통하여 공급시킨다.
상기 주도가니(7)의 상단에 설치된 산소주입구(13)에서 250mm/min 속도로 산소를 주입하고, 보조히타(9)를 900로 유지하면서, 질소주입구(18)에서 300mm/ min의 속도로 질소를 주입한다.
상기와 같은 과정을 통하여 성장되는 직경 5mm의 종결정용 망간-아연 페라이트 단결정은 인발가이드(20)를 거쳐 핀치롤(15)과 풀링로드(16)를 연속적으로 작동하여 망간-아연 페라이트 종결정을 얻었다.
전술한 바와같이, 본 발명에 의한 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치를 사용하는 경우, 종래의 종결정 제조장치에 비해 불필요한 가공공정을 거치지 않으므로 가공공정에서의 기계적 응력에 의한 종결정 특성열화를 막을 수 있고, 결정인발 시스템의 형상 및 크기에 따라 원하는 형상 및 크기의 종결정이 직접 연속적으로 제조됨으로 작업시간과 공정을 단축시킬 수 있어 경제적이다.

Claims (6)

  1. 주발열체(5)가 부착된 주도가니부(7)와, 상기 주도가니부(7)의 하부 일단에 보조발열체(6)가 부착된 보조도가니부(8)와, 상기 보조도가니부(8)의 일측에 장착된 보조히타(9)와, 그리고 상기 보조 히타 내부에 장입된 종결정과 결합된 풀링로드(16)로 구성되는 것을 특징으로하는 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주도가니 및 보조도가니가 서로다른 온도로 제어되는 독립된 발열체로 구성됨을 특징으로하는 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 주도가니의 열정대 A온도는 결정인발중에 망간-아연 페라이트용액의 융점보다 20~50높게 유지시키고, 상기 보조도가니의 열전대 B 온도는 상기 용액의 융점보다 10~20높게 유지시킴을 특징으로 하는 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보조도가니가 길이 50~100mm, 직경 5~10mm의 백금-로듐 합금임을 특징으로 하는 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 풀링로드의 외부에 냉각시스템을 구성하는 것을 특징으로 하는 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 풀링로드의 인발속도가 10~20mm/hr임을 특징으로 하는 망간-아연 페라이트 종결정 제조장치.
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