Section I. Kinetics of the Formation of Barium Ferrite.
A study has been made on the thermal decomposition reaction
$BaCO_3+6Fe_2O_3 \to BaO\cdot 6Fe_2O_3 + CO_2$
between 900℃ and 1100℃. The reaction kinetic was monitored by a X-ray diffraction technique after the preparation of a standard calibration curve.
In the latter stages of the formation the reaction is controlled by a diffusion-process with an experimental activation energy of about 14\pm10Kcal/mole.
A different mechanism is operating in earlier stages of the reaction.
Section II. Grain Growth in Barium Ferrite
Isothermal grain growth in the solid-state reaction was investigated in undoped and $SiO_2$-doped polycrystalline barium ferrite.
Sintering was run over the temperature range 1150℃ to 1300℃, at 25℃ intervals for various time in air atmosphere. An electron microscope was used to study the growth-phenomena.
Between 1150℃ and 1200℃ the grain growth can be described by an equation
$D^2-D_0^2=Kt$
where D is the average grain size after heat-treatment time t, $D_0$ the initial grain size at t = 0, and K a reaction rate constant. At higher temperatures, there is an indication that a vapor transport mechanism is also taking place. The activation energy for the grain growth was 130 + 20 Kcal/mole and there were no significant difference in the activation energies between the undoped and doped barium ferrite.
제I편 바리움 페라이트의 합성반응
본 연구의 목적은 열분해방법에 의한 barium ferrite 의 합성반응 후기에 있어서의 반응기구를 규명코자 함이며 실험은 등온하에 900℃ 부터 1100℃ 까지 50 도의 간격으로 수행되었다. 출발원료로는 시약용 $BaCO_3$ 와 고순도의 상업용 $α-Fe_2O_3$ 를 사용하였으며 반응량의 측정은 X선 회절분석법을 이용하여 기초실험에서 얻은 표준보정자료와 비교함으로서 이루어졌다.
본 연구결과 얻은 결론은 다음과 같다.
1) Barium ferrite 의 합성반응후기에 있어서 반응기구는 확산에 의한 것이다.
2) Barium ferrite 의 합성반응초기는 표면반응 혹은 반응후기에 관여하는 ion과는 다른 ion에 의한 확산에 지배 될 것이다.
3) 실험적으로 구한 반응후기의 활성화 에너지는 14\pm10 Kcal mole 이었다.
제II편 바리움 페라이트내의 입자성장
본 연구는 다결정질 barium ferrite 의 고상간의 반응에 있어서 입자성장기구의 규명 및 기타 유용한 자료를 얻고저 수행되었다. 본 실험의 출발물질은 전 편에서 사용된 $BaCO_3$ 와 $α-Fe_2O_3$ 로부터 합성된 barium ferrite 분말이었으며 시료는 가압성형을 하여 얻어졌다. 이와 동시에 첨가물의 첨가효과를 조사하기 위하여 소량의 $SiO_2$ 를 첨가한 시료도 조제되었다. 소성은 1150℃ 부터 1300℃ 까지 25도간격으로 7개의 온도에 대해 등온하에서 행해졌으며 입자성장현상은 전자현미경으로 관찰되었다. 본 연구실험결과 얻어진 결론은 다음과 같다.
1) 비교적 저온인 1150℃ - 1200℃에서는 다음과 같은 식으로 표현된다. $D^2-D^2_o = Kt$
D:반응이 진행된 t시간후의 입자경
$D_o$:t=0 때의 입자경
K : 반응속도
2) 고온에 있어서의 반응기구는 증발-응축현상에 의해 지배된다.
3) 실험적으로 구한 다결정질 barium ferrite에 대한 활성화 에너지는 130 ±20 Kcal/mole 이었으며, $SiO_2$ 의 소량첨가는 반응속도를 저하시키나 활성화 에너지에 대해서는 큰 영향을 미치지 못한다.
