The effect of BaO: $Fe_2O_3$ mole ratio, kaolin addition, and green compact density of Ba-ferrite on magnetic properties and sintering rate have been investigated at various sintering temperature and times.
Mixtures of $BaCO_3$ and $Fe_2O_3$ powders at mole ratios from 1:5 to 1:6 were calcined at 1200℃ for 2 hours, After ball milling to fine powders, the powders were granulated for compacting. Sintering was carried out at 1200℃, 1250℃, 1300℃ for various times from 10minutes to 6 hours.
The density of granulated powder and that of green compacts were largest for the sample with $Fe_2O_3$/BaO ratio of 5.4. Also after sintering the density was largest for $Fe_2O_3$/BaO ratio between 5.4 and 5.6. Kaolin addition reduced the shrinkage rate during sintering.
In general the remanence(Br), coercive force(Hc), and max. energy product((BH) max) initially increased rapidly with sintering time, but subsequently decreased with further sintering. With increased sintering temperature, the rate of increase and subsequent decrease of these magnetic properties with sintering time was enhanced.
The sintering behavior and thus resulting magnetic properties varied greatly with BaO: $Fe_2O_3$ ratio. Optimum sintering conditions exist at each ratio from 1:5 to 1:5:8. At the sintering temperature of 1200℃ the samples with $Fe_2O_3$/BaO mole ratio between 5.4 and 5.6 showed best results.
Addition of 1% kaolin significantly increased Hc while reducing Br slightly. In addition, kaolin addition was very effective in reducing the deterioration of the magnetic properties with sintering time.
X-ray analysis of the sintered products were made in order to clarify the mechanism for the decrease of Br and Hc with sintering time and the role of the kaolin addition. The results indicate two possible explanations. First, flat plate-like grains are produced with sintering as suggested by earlier workers, and kaolin reduces the grain growth. Secondly, new phases are produced causing decrease of Br and Hc.
Effects of varying green density was briefly investigated. It is shown that low green density can be compensated for by greater densification during longer sintering time.
Ba-ferrite 영구자석에서 BaO : $Fe_2O_3$ 의 몰 비와 kaolin의 첨가, 성형밀도에 따른 소결정도와 자기적 성질에 관하여 여러 소결조건에 걸쳐 조사하였다.
$BaCO_3$ 와 $Fe_2O_3$ 분말을 몰 비 1:5로부터 1:6까지 0.2 단위로 섞어 1200℃에서 2시간 동안 가소하였다. 가소된 덩어리는 ball milling을 하여 약 1.7μ 정도의 미세한 분말로 한 후 조립하였다. 1200℃, 1250℃, 1300℃에서 시간을 변화시켜 압축된 성형체를 소결하였다.
과립의 겉보기밀도와 성형밀도는 $Fe_2O_3$/BaO 의 몰 비가 5.4일 때 가장 컸고, 소결후 소결밀도도 몰 비가 5.4 ~ 5.6 일때 가장 컸다.
일반적으로 소결의 초기에는 잔류자속밀도나 보자력, 최대에너지 적이 급격히 증가하지만 소결이 어느정도 진행된 후에는 감소하였다. 소결온도를 증가시킴에 따라 자기적 성질의 증가와 감소가 소결시간에 대하여 더욱 크게 변화하였다.
소결특성과 마찬가지로 자기적 성질도 BaO : $Fe_2O_3$ 의 몰 비에 따라 서로 크게 달라서 BaO : $Fe_2O_3$ 의 비가 1:5에서 1: 5.8사이이면 서로 다른 각각의 최적소결조건이 존재하였다. 소결온도가 1200℃ 인 경우에는 $Fe_2O_3$/BaO 의 몰 비가 5.4 ~ 5.6 일때 가장 좋은 결과를 얻었다.
1wt% kaolin 의 첨가에 의하여 보자력이 크게 증가하였고 잔류자속밀도는 약간 감소하였다. 또한 소결온도에 따른 자성의 변화와 감소를 크게 줄일 수 있었다.
소결시간의 증가에 따라 잔류자속밀도가 감소하는 현상과 kaolin 첨가에 의한 영향을 규명하기 위하여 소결된 시편을 X - ray 분석하였다. 결과에 의하면 두가지 가능성이 있어서, 첫째, 다른 사람들이 지적한 바와 같이 결정입이 아주 편평한 판상으로 성장하기 때문인 것으로 생각할 수 있다. 이때 kaolin 은 결정입계에 존재하여 결정성장을 방해하는 것으로 된다. 둘째로 Ba-ferrite 이외의 새로운 상이 생겨서 잔류자속밀도나 보자력을 낮추는 것으로도 생각될 수 있다.
성형밀도의 영향에 대하여 정성적으로 조사되었다. 성형밀도가 낮다고 하더라도 소결온도를 높이거나 시간을 증가시키므로써 높은 성형밀도를 갖는 소결체와 비슷한 자성을 얻을 수 있었다.
