Na로 도핑한 La계 M형 페라이트 소결자석의 자기적 특성

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

AFe12O19 (A = Ba, Sr, Pb)의 화학조성으로 알려져 있는 페라이트의 최대자기에너지적((BH)max)은 대표적인 희토류(RE)-천이금속(TM)계 자석인 NdFeB계 자석의 1/10에 불과하지만 주원료가 산화철(헤마타이트)로서 가격대비 성능이 우수하고 화학적으로 매우 안정한 장점을 가지고 있다. 이러한 이유로 영구자석 중에서 가장 높은 생산량을 유지하고 있다. 각종 스피커나 모터 등 페라이트 소결자석이 사용되고 있는 다양한 용도 중에서 특히 페라이트 자석의 고특성화가 요구되고 있는 분야는 자동차용 모터나 가전용 모터이다. 최근 희토류 원료의 가격이 다시 상승하고 있고 조달 리스크 등으로 인하여 지금까지 NdFeB계 소결자석이 사용되고 있던 산업용 모터나 전기자동차용 구동모터 등에도 페라이트 소결자석의 적용이 검토되고 있다. 1990년대 이후 Sr계 및 Ca계 페라이트에서 Sr<SUP>2+</SUP> 또는 Ca<SUP>2+</SUP>의 일부를 La<SUP>3+</SUP>로 치환하고 동시에 Fe<SUP>2+</SUP>의 일부를 Co<SUP>3+</SUP>로 치환하면 결정자기 이방성과 저온에서의 보자력의 온도계수가 향상되는 것이 보고되고 있다. 그러나, 이러한 Sr-La-Co계 및 Ca-La-Co계 페라이트는 NdFeB계 소결자석을 대체하기에는 여전히 자기특성이 부족하여 페라이트 자석의 고특성화를 위한 연구가 계속되고 있으며 그 일환으로서 La계 M형 페라이트(LaFe12O19)자석이 주목받고 있다. La계 M형 페라이트 자석은 0 K에서 기존 Sr계 및 Ba계 페라이트 자석대비 포화자화(Ms)는 유사하고 결정자기 이방성이 대단히 큰 자석으로 알려져 있지만 M상 단상으로 합성하는 것은 어려운 것으로 보고되고 있다. 또한, Na로 도핑한 La계 M형 페라이트(La0.5Na0.5Fe12O19)자석도 고상반응법으로 M상 단상으로 제조하는 것이 어렵고 주로 단결정으로 자기특성을 평가하는 수준에 머물러 있는 것으로 보고 되고 있다. La0.5Na0.5Fe12O19의 0 K에서의 포화자화는 일반적인 Sr계 및 Ba계 페라이트 자석에 비해서 약 10 % 이상 높은 것으로 보고 되고 있다. 만약 La0.5Na0.5Fe12O19의 Ms를 상온에서 더 높게 유지할 수 있다면 높은 잔류자속밀도를 구현할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 Na으로 도핑한 La계 M형 페라이트 소결자석의 Co치환량 변화에 따른 자기적 특성을 논의하고자 한다.