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admin

2017-01-16 10:24:43

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자성재료[magnetic materials]

자성체의 자기, 빛, 전기, 역학적성질을 이용하는 것이 자성재료이다. 다음과 같이 분류하여 설명한다.

①고자속밀도재료 전자석의 자심(磁心)에 고자속밀도재료가 사용된다. 전자석의 자기장은 코일에 흐른 전류에 의해 발생하는 자기장 H와 H에 의해 자화되는 자심의 자기장 J로 나타낸다. 그 자기장은 자속밀도 B로 나타내는 것이 습관이다. 높은 B를 얻는데 자화의 세기 Js가 큰 Fe, Fe-Co합금을 고자속밀도재료로서 자심에 사용된다.

②고투자율재료 미소한 자기장에서 자화되는 재료를 고투자율재료라고 한다. 자화의 용이성을 나타내는데 투자율 μ(=B/H) 또는 진공의 투자율 μ0와 비교한 비투자율(B/μ0H)을 사용한다. 결정자기이방성K, 자왜(자기변형) λ를 감소하면 μ가 상승하는 합성조성 및 조직을 제어하여 K, λ=0으로 하고 있다. 그 예로서 퍼멀로이, 센더스트(Fe-9.5% Si-5.5 % Al)가 있다. 또 K는 비정질 또는 10nm 정도의 미세결정에서는 영(零)이 된다. Co기, Fe기의 비정질합금이 개발되고 있다. 한편 전력용 트랜스나 모터 등의 자심에는 투자율만이 아니라 자속밀도가 높은 것이 필요하다. 또 전도도가 높은 금속계재료에서는 교류자기장에 대한 와전류손실을 저하시키기 때문에 박판으로 하여 절연층을 끼워서 사용한다. 그 대표적 재료에 규소강판이 있다.

③영구자석재료 ☞자석, 영구자석재료

④반경질자성재료 보자력이 작은 영구자석은 약한 자기장에 의해 자화, 자기소거 또는 극성의 변화가 생긴다. 그 성질을 이용하여 자기유지형의 전자기릴레이, 히스테리시스모터 등에 사용된다. 담금질강, Fe-52% Co-9.5% V, Fe-12% Mn, Co- 12% Fe-3% Nb 등 각종의 합금이 있다.

⑤자기기록매체 자기특성은 반경질자성재료와 같고 자기장에 의해 자기소거가 생긴다. 신호는 자기헤드라고 불리우는 전자석에 의해 자기장으로 변환되고, 매체를 자화하여 기록된다. 자기매체에는 γ-Fe2O3, Fe계 미립자의 도포형과 기록밀도가 높은 자기디스크에서는 도금, 증착에 의한 Co-Ni, Co-Cr계의 박막이 이용되고 있다.

⑥광(열)자기기록매체재료 빛과 자기장을 병용하여 신호를 기록하는 것이 광자기기록매체로서 빛을 조사하여 가열하면 가열된 부분이 자기장에 의해 자화되기 쉬워진다. 신호를 빛 또는 자기장으로 변환하여 부분적으로 자화하여 기록한다. 자화된 부분에서는 빛의 편광면의 회전각이 다르므로, 편광판을 통하지 않고 빛의 명암으로 기록을 판독할 수 있다. 이 방식의 특징은 자기디스크보다도 기록용량이 10배 이상이다. 매체로는 Gd-Tb-Fe, Tb- Fe-Co계의 비정질합금이 사용되고 있다.

⑦자왜재료 자왜자성체나 페리자성체를 자화하면 변형한다. 이것을 자왜(자기변형)라고 하고, 그 변형을 이용하는 것이 자왜재료이다. 교류자기장의 주파수에 대응하여 진동하는 초음파발진자, 구동소자 등이 있다. Ni계페라이트(NiO․Fe2O3), Ni -0～20% Co, Fe-13% Al, (TbDy)Fe2 등 각종의 자왜재료가 있다.

⑧자기저항재료 자기장에 의해 전기저항이 변화하는 성질을 이용한다. 자기센서로서 자기기록, 자기스케일 등의 신호재생에 사용된다. 퍼멀로이계합금이 실용되고 있다.

⑨비자성재료 자기장발생장치의 주변 재료에는 자기장이 반응하지 않고 고강도인 비자성재료가 사용되고 있다. 초전도자석을 응용한 장치에서는 저온에 있어서도 비자성일 필요가 있다, 비자성화한 오스테나이트계철기합금, Al 및 Ti기합금이 사용되고 있다.