Ферриты (оксиферы)

Ферриты

Ферриты (оксиферы) — химические соединения оксида железа Fe2O3 с оксидами других металлов, обладающие особыми магнитными (ферримагнетики) свойствами. Они сочетают высокую намагниченность и полупроводниковые или диэлектрические свойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике.

В состав феррита входят анионы кислорода O2?, образующие остов их кристаллической решётки; в промежутках между ионами кислорода располагаются катионы Fe3+, имеющие меньший радиус, чем анионы O2?, и катионы Mek+-металлов, которые могут иметь радиусы различной величины и разные валентности k. Существующее между катионами и анионами кулоновское (электростатическое) взаимодействие приводит к формированию определённой кристаллической решётки и к определённому расположению в ней катионов. В результате упорядоченного расположения катионов Fe3+ и Mek+ ферриты обладают ферримагнетизмом и для них характерны достаточно высокие значения намагниченности и точек Кюри. Различают Ф.-шпинели, Ф.-гранаты, ортоферриты и гексаферриты.

Ферриты-шпинели имеют структуру минерала шпинели с общей формулой MeFe2O4. Где Me — Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Mg2+, Li+, Cu2+. Элементарная ячейка Ф.-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFe2O3 и состоящий из 32 анионов O2?, между которыми имеется 64 тетраэдрических (А) и 32 октаэдрических (В) промежутков, частично заселённых катионами Fe3+ и Me2+. В зависимости от того, какие ионы и в каком порядке занимают промежутки А и В, различают прямые шпинели (немагнитные) и обращенные шпинели (ферримагнитные). В обращенных шпинелях половина ионов Fe3+ находится в тетраэдрических промежутках, а в октаэдрических промежутках — 2-я половина ионов Fe3+ и ионы Me2+. При этом намагниченность октаэдрической подрешётки больше тетраэдрической, что приводит к возникновению ферримагнетизма.

Рис.2.1. Элементарная ячейка ферритов-шпинелей

Ферриты-гранаты редкоземельных элементов R3+ (Gd3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Sm3+, Eu3+) и иттрия Y3+ имеют кубическую структуру граната с общей формулой R3Fe5O12. Элементарная ячейка ферритов-гранатов содержит 8 молекул R3Fe5O12; в неё входит 96 ионов O2?, 24 иона R3+ и 40 ионов Fe3+. В Феррит-гранатах имеется три типа промежутков, в которых размещаются катионы: большая часть ионов Fe3+ занимает тетраэдрические (d), меньшая часть ионов Fe3+ — октаэдрические (a) и ионы R3+ — додекаэдрические места (с). Соотношение величин и направлений намагниченностей катионов, занимающих промежутки d, а, с, показано на рис. 2.2.

Проекция одного октанта элементарной ячейки феррита-граната на грань куба а (рис. а) и схема расположения октантов в элементарной ячейке (рис. б)

Ортоферритами называют группу Ферритов с орторомбической кристаллической структурой. Их образуют редкоземельные элементы или иттрий по общей формуле RFeO3. Ортоферриты изоморфны минералу перовскиту. По сравнению с Ферритами-гранатами они имеют небольшую намагниченность, так как обладают неколлинеарным антиферромагнетизмом (слабым ферромагнетизмом) и только при очень низких температурах (порядка нескольких К и ниже) — ферримагнетизмом.

Ферриты гексагональной структуры (гексаферриты) М-типа имеют общую формулу MeO 6(Fe2O3), где Me — ионы Ba, Sr или Pb. Элементарная ячейка кристаллической решётки гексаферритов состоит из 38 анионов O2?, 24 катионов Fe3+и 2 катионов Me2+ (Ba2+, Sr2+ или Pb2+). Ячейка построена из двух шпинельных блоков, разделённых между собой ионами Pb2+ (Ba2+ или Sr2+), O2? и Fe3+. Если окиси железа и бария спекать совместно с соответствующими количествами следующих металлов: Mn, Cr, Со, Ni, Zn, то можно получить ряд новых оксидных ферримагнетиков.

Некоторые гексаферриты обладают высокой коэрцитивной силой и применяются для изготовления постоянных магнитов. Большинство Ф. со структурой шпинели, феррит-гранат иттрия и некоторые гексаферриты используются как магнитомягкие материалы. При введении примесей и создании нестехеометричности состава (переменности состава как по катионам, так и по кислороду) электрическое сопротивление Ф. изменяется в широких пределах. Ф. в полупроводниковой технике не применяются из-за низкой подвижности носителей тока. Помимо описанных, известны ферриты и др. составов и структур, например для щелочных металлов Ме+FeO2, для щелочноземельных Ме2+Fe2O5и т. д. Многие ферриты входят в состав шлаков, спец. цементов и т. п.

Производство металла

Следует начать с того, что пермаллой достаточно сложен в производстве, цена на изделия из данного металла устанавливается, как правило, за килограмм или тонну. Чем тоньше прокатные листы, и чем более сложной обработке подвергся металл, тем выше итоговая стоимость. Ленты из ходовых сплавов 50Н и 79НМ стоят примерно 2500–3000 руб. за кг. Помимо этого пермаллой продают в виде прутов, листов и порошка.

Свойства пермаллоя существенно зависят от качества термической обработки металла и наличия в составе примесей. Первоначально высоконикелевые сплавы получались в два этапа. Сначала шло нагревание сплава до температуры 900º, далее он выдерживался в таком состоянии 1 час, а затем шло постепенное охлаждение на 100º в час. Второй этап производственного процесса начинался с повторного нагревания, в этот раз до температуры 600 ºC. После шла воздушная закалка металла на медной плите. Исследования пермаллоя выявили наличие зависимости между магнитными свойствами и скоростью нагрева и охлаждения сплава. С увеличением темпов остывания металла его характеристики снижаются.

Впоследствии выяснилось, что для классического пермаллоя с содержанием никеля 79% двойная термическая обработка вполне может быть заменена одинарной. При таком методе нагревание происходит в камерах заполненных чистым сухим водородом до температуры 1300° с последующим продолжительным отпуском до 400-500. Термическая обработка сплавов с меньшим содержанием никеля проще, поэтому они стоят дешевле. Стоит отметить, что без термической обработки магнитная проницаемость у пермаллоев хуже, чем у очищенного железа.

После проката металлические пластины и ленты подвергаются ещё одному этапу обработки – отжигу. Готовый продукт не должен иметь тёмных пятен, окислов и разноцветных участков. Механические повреждения должны отсутствовать.

После отжига пермаллоивые пластины отправляются на магнитные испытания, где их свойства проверяются на соответствие действующим стандартам.

Особенности эксплуатации магнитодиэлектрика Ферроксон (Ferroxon)

• Можно наносить пластичный Ферроксон на любые индукторы без ограничения по форме.
• Для улучшения магнитопроводности на индукторах сложной формы, рекомендуется заполнить пластичным Ферроксоном щели между П-образными пластинами.
• Магнитопровод приклеивается к индуктору любым термостойким клеем, лучше всего для этого подходит эпоксидная смола.
• Для приклеивания так же можно использовать следующий состав: 5% оксид меди с добавлением фосфорной кислоты. Намазывать в пастообразном виде.
• На длинные линейные индукторы, применяющиеся для закалки плоскостей и направляющих, к индуктору привариваются медные шпильки для крепления пластины из стеклотекстолита, прижимающих магнитопровод. К ним же крепится рама индуктора из немагнитных материалов.
• Рабочая температура магнитной керамики до 180°С, поэтому требуется обеспечить максимальное прилегание магнитопровода к трубке индуктора, для эффективного охлаждения, плюс использовать теплопроводящий клей или мастику.
• Магнитная керамика охлаждается самим индуктором. Как правило, при непрерывной работе в течение 30 минут, температура магнитопровода поднимается не выше 100 градусов Цельсия.
• Как уже говорилось, между керамическими ферритами и индукционной катушкой не требуется изоляция.
• Для обеспечения высокоэффективного нагрева требуется обеспечить зазор между магнитопроводом и деталью около 1 мм.
• Нельзя резко менять температуру магнитного феррита, например, поливать после нагрева водой, он потрескается и ухудшит магнитопроводность. Поливать феррит водой для охлаждения можно, только если делать это непрерывно.
• Для дополнительного охлаждения магнитопровода следует приклеить на нерабочую сторону феррита медную пластину, с приваренной медной трубкой.
• Дополнительно можно охлаждать, поливая водой мокрую тряпочку, с обратной стороны от детали, не допуская попадания воды в зону нагрева.
• Эффективность охлаждения повышается если уменьшить зазор между трубкой индуктора и магнитопроводом.
• Ферритовые кусочки можно склеивать между собой, это лишь незначительно ухудшает его магнитопроводность.
• Если на ферритовом магнитопроводе появились местные сколы и обломы уголков, его можно продолжать использовать, это мало влияет на общую работоспособность.

Внимание!

Для обеспечения интенсивного охлаждения магнитодиэлектрика Ферроксон, следите за давлением охлаждающей жидкости в индукторе, оно должно быть не менее 2–3 атм. В случае превышения температуры Ферроксона выше тучки Кюри 180°С магнитные свойства исчезают. А при дальнейшем охлаждении восстанавливаются лишь частично. Помните, что при перегреве Ферроксона, магнитопроводные свойства теряются необратимо!

История

Йогоро Като и Такеши Такеи из Токийского технологического института синтезировали первые ферритовые соединения в 1930 году. Это привело к основанию TDK Corporation в 1935 году для производства материала.

Гексаферрит бария (BaO • 6Fe ₂ O ₃ ) был открыт в 1950 году в лаборатории Philips Natuurkundig ( Физическая лаборатория Philips ). Открытие было несколько случайным – из-за ошибки ассистента, который должен был подготовить образец гексагонального феррита лантана для группы, исследующей его использование в качестве полупроводникового материала. Обнаружив, что это на самом деле магнитный материал, и подтвердив его структуру с помощью рентгеновской кристаллографии , они передали его группе магнитных исследований. Гексаферрит бария имеет как высокую коэрцитивную силу (170 кА / м), так и низкую стоимость сырья. Он был разработан как продукт Philips Industries (Нидерланды) и с 1952 года продавался под торговой маркой Ferroxdure . Низкая цена и хорошие характеристики привели к быстрому увеличению использования постоянных магнитов.

В 1960-х годах компания Philips разработала гексаферрит стронция (SrO • 6Fe ₂ O ₃ ) с лучшими свойствами, чем гексаферрит бария. Гексаферриты бария и стронция доминируют на рынке из-за их низкой стоимости. Были обнаружены другие материалы с улучшенными свойствами. BaO • 2 (FeO) • 8 (Fe ₂ O ₃ ) появился в 1980 году, а Ba ₂ ZnFe ₁₈ O ₂₃ появился в 1991 году.

Проницаемость

Магнитной проницаемостью является физическая величина, которая показывает отношение индукции в определенной среде к показателю в вакууме. Если вещество создает свое магнитное поле, его считают намагниченным. Согласно гипотезе Ампера, величина свойств зависит от орбитального движения «свободных» электронов в атоме.

Петля гистерезиса представляет собой кривую зависимости изменения размера намагниченности ферромагнетика, расположенного во внешнем поле от изменения размера индукции. Для полного размагничивания используемого тела нужно поменять направление внешнего магнитного поля.

При определенной величине магнитной индукции, которую называют коэрцитивной силой, намагниченность образца принимает нулевое значение.

Именно форма петли гистерезиса и величина коэрцитивной силы определяют способность вещества сохранять частичное намагничивание, объясняют широкое применение ферромагнетиков. Кратко области применения жестких ферромагнетиков, обладающих широкой петлей гистерезиса, описаны выше. Вольфрамовые, углеродистые, алюминиевые, хромовые стали имеют большую коэрцитивную силу, поэтому на их основе создают постоянные магниты разнообразной формы: полосовые, подковообразные.

Среди мягких материалов, имеющих небольшую коэрцитивную силу, отметим железные руды, а также сплавы железа с никелем.

Процесс перемагничивания ферромагнетиков связан с изменением области самопроизвольного намагничивания. Для этого используется работа, которая совершается внешним полем. Количество теплоты, образующейся в этом случае, пропорционально площади петли гистерезиса.

Индуктивное сопротивление

Простой, но эффективный способ бороться с нежелательными сигналами – ослабить их, установив в цепи сопротивление. Но обычный резистор ослабит и полезный сигнал и ограничит ток в цепях питания. Более подходящие свойства в данном направлении имеет индуктивность.

Индуктивностью, как величиной, характеризующей магнитные свойства электрической цепи, обладает проводник любой формы, даже отрезок прямого провода. Но его индуктивность будет невелика. Её можно значительно увеличить, намотав из провода катушку. В общем случае индуктивность зависит от количества витков, геометрических размеров катушки, наличия сердечника и т.п. Формулы для её расчета громоздки, и не учитывают всех параметров, влияющих на величину индуктивности на практике, поэтому во многих случаях лучше её замерить по факту.

Цепь, обладающая индуктивностью, в цепях переменного и импульсного тока вносит в цепь дополнительное сопротивление, называемое индуктивным (точнее, реактивным сопротивлением индуктивного характера). Это сопротивление повышается с ростом частоты, а формула зависимости выглядит, как

Xl=2*π*F*L

где:

• Xl – индуктивное сопротивление, Ом;
• π – число «пи»;
• F – частота, Гц;
• L – индуктивность, Генри.

Очевидно, что цепь с одной и той же индуктивностью для сигнала с большей частотой будет иметь более высокое сопротивление.

Назначение магнитодиэлектрика Ферроксон (Ferroxon)

Хорошо когда токи в индукторе, подчиняясь закону близости и кольцевому эффекту, текут по поверхности индуктора обращенной к нагреваемой детали. Тогда в нагреваемую или закаливаемую деталь попадает до 70% энергии, выделяемой индуктором. А 30% рассеивается в окружающем пространстве и вымывается водой, охлаждающей индуктор. Но так бывает далеко не всегда. Зачастую необходимо произвести нагрев поверхности детали как раз на стороне, по которой токи индуктора течь не желают. Конечно, близость металла оттягивает на себя часть токов индуктора. Но тогда мы получаем в лучшем случае обратную пропорцию: 70% энергии рассеиваются, а только 30% нагревают деталь. Особенно часто такая ситуация бывает при закалке внутренних отверстий, плоскостей, шестерен по впадине, обойм для подшипников и шкивов для ременной передачи.

Что делать в этом случае? Нужно установить на индуктор магнитопровод и с помощью магнитного поля выдавить токи в сторону детали. Совсем недавно магнитопроводы изготавливали из трансформаторной стали. Учитывая то, что трансформаторная сталь работает только в среднечастотном диапазоне до 10 кГц, для высокочастотной закалки ее применять нельзя. К тому же пластины трансформаторной стали нужно вырубать по форме детали, изолировать друг от друга и от самого индуктора, т. к. она является неплохим проводником электрического тока. Магнитопровод из трансформаторной стали приходится делать достаточно массивным и его не всегда можно встроить в маленький индуктор.

Значительно лучшим решением является применение в качестве магнитопровода современного магнитодиэлектрика типа Ферроксон. Это ферритовая керамика последнего поколения, называемая еще как «ферритовый фарфор». Применять магнитодиэлектрик достаточно просто. Нужно расположить П-образные пластины Ферроксона на трех сторонах индуктора не обращенных к детали и тогда весь ток индуктора будет выдавлен магнитным полем на нужную вам сторону. Если же конструкция индуктора не позволяет разместить пластины, используйте пластичный вариант магнитодиэлектрика и обмазывайте им индуктор снаружи или изнутри. Изготовить пластичный Ферроксон несложно, нужно лишь смешать ферритовый порошок с эпоксидной смолой. Ферроксон выпускается для работы в двух частотных диапазонах: 1–10 кГц и 20–50 кГц. Это позволяет производить как среднечастотную, так и высокочастотную закалку и нагрев. Ферроксон может использоваться со всеми видами существующих индукторов, в том числе для нагрева и закалки круглых деталей. Даже в случае использования индукторов с токами, обращенными к детали, Ферроксон собирает рассеянное магнитное поле и направляет его непосредственно в деталь. Увеличивая таким образом эффективность нагрева.

Источники [ править ]

• MMPA 0100-00, Стандартные спецификации для материалов с постоянными магнитами
• Meeldijk, Victor Electronic Components: Selection and Application Guidelines , 1997 Wiley ISBN 0-471-18972-3 
• Отт, Генри Методы шумоподавления в электронных системах 1988 Wiley ISBN 0-471-85068-3 
• Люке, Джеральд и другие Генеральная лицензия оператора радиотелефонной связи плюс одобрение радара 2004 г., Master Pub. ISBN 0-945053-14-2 
• Бартлетт, Брюс и другие практические методы записи 2005 Focal Press ISBN 0-240-80685-9 
• Schaller, George E. Обработка феррита и влияние на характеристики материала

Феррит это твердый раствор

Фазовый компонент, или фаза, представляет собой однородную часть системы определенного состава и агрегатного состояния, отделенную от остальной части системы поверхностью раздела.

В отличие от фазового компонента, структурный компонент представляет собой однородную или квазиоднородную часть системы, состоящую из 1 или более фаз, и в силу особенностей механизма ее образования имеет одинаковый усредненный химический состав и регулярную структуру по всему объему этого компонента.

К фазовым компонентам системы железо-углерод относятся жидкий раствор (L), твердый раствор: феррит (α), аустенит (γ), горячий феррит (δ), цементит и графит (G).

Жидкий раствор на основе железа и углерода представляет собой раствор углерода в расплаве iron. At при гораздо более высокой температуре, чем Ликвидус (в основном при температурах выше 1700°C), жидкость представляет собой статистически неравномерный раствор со статистически плотной упаковкой.

Железо-серебристо-белый металл. В настоящее время имеющееся чистое железо содержит 99,999% железа и 99,8-99,9% железа.

Температура плавления железа составляет 1539°С.

Железо известно для 2 полиморфных модификаций α и γ. Альфа-железо существует при температурах ниже 910°C и выше 1392 ° C(Рис. 1). В диапазоне температур 1392-1539°C α-железо часто называют δ-железом.

Классификация ферритов

Ферриты подразделяются на 3 основных класса:

1. Железные сплавы с гарантированными потерями и высокой магнитной проницаемостью.
2. Материалы с гистерезисом (зависимости намагниченности от напряжений внешнего поля) в виде прямоугольной петли.
3. Модификации железа с уникальными свойствами.

В зависимости от основных параметров металла были созданы марки ферритов:

• 2000 H: никель-цинковый феррит с магнитной проницаемостью 2000 Гн/м;
• 100 ВНП: железный сплав с магнитной проницаемостью 100 Гн/м, состоящий из никеля, цинка и меди;
• 6000 HM1: материал из магния и цинка, магнитная проницаемость составляет 6000 Гн/м;
• 300 П: железная модификация с магнитной проницаемостью 300 Гн/м, состоящий из магния, марганца и калия.

В соответствии с марками металлов была создана классификация ферритов, демонстрирующая виды применения данной модификации железа:

1. Общепромышленные: отличаются высокой магнитной проницаемостью и применяются при частоте до 25 МГц. При его изготовлении применяют чистый феррит, представляющий собой частицы ферритовой пыли. Используются в большинстве отраслей радиоэлектроники.
2. Термостойкие: металлы с устойчивой магнитной проницаемостью, не изменяющейся при резком перепаде температур. Они используются при производстве антенных и сердечников.
3. Высокопроницаемые: благодаря повышенной магнитной проницаемости, они применяются при низких частотах. Используются при изготовлении комплектующих для статических преобразователей.

Отдельные марки ферритов могут применяться для производства определенной аппаратуры. В ионных аккумуляторах может использоваться только феррит цинка, являющийся магнитомягким металлом. Для магнитных головок изготавливают железные сплавы на основе никель-цинковых материалов. При сборке датчиков и специальных детекторов используют ферриты с высокой термочувствительностью. Ферриты, способные работать при импульсном намагничивании, используются во время производства трансформаторов. Модификации железа, имеющие низкие потери при частоте, могут применяться в телевизионных приборах.

Производство [ править ]

Ферриты производятся путем нагревания смеси оксидов составляющих металлов при высоких температурах, как показано в этом идеализированном уравнении:

Fe ₂ O ₃ + ZnO → ZnFe ₂ O ₄

В некоторых случаях смесь тонкоизмельченных прекурсоров прессуется в форму. Для ферритов бария и стронция эти металлы обычно поставляются в виде их карбонатов, BaCO 3 или SrCO 3 . В процессе нагрева эти карбонаты подвергаются прокаливанию :

MCO ₃ → MO + CO ₂

После этого два оксида объединяются, образуя феррит. Полученная смесь оксидов подвергается спеканию .

Обработка править

После получения феррита охлажденный продукт измельчают до частиц размером менее 2 мкм , достаточно мелких, чтобы каждая частица состояла из одного магнитного домена . Затем порошку придают форму, сушат и повторно спекают. Формование может выполняться во внешнем магнитном поле для достижения предпочтительной ориентации частиц ( анизотропии ).

С помощью сухого прессования можно изготавливать небольшие и геометрически простые формы. Однако в таком процессе мелкие частицы могут агломерироваться и приводить к ухудшению магнитных свойств по сравнению с процессом влажного прессования. Прямое прокаливание и спекание без повторного измельчения также возможно, но приводит к плохим магнитным свойствам.

Электромагниты также предварительно спекаются (предварительная реакция), измельчаются и прессуются. Однако спекание происходит в особой атмосфере, например, с недостатком кислорода . Химический состав и особенно структура сильно различаются между предшественником и спеченным продуктом.

Чтобы обеспечить эффективную укладку продукта в печь во время спекания и предотвратить слипание деталей, многие производители разделяют посуду с помощью разделительных листов для керамического порошка. Эти листы доступны из различных материалов, таких как оксид алюминия, диоксид циркония и магнезия. Они также доступны с мелкими, средними и крупными частицами. Подбирая материал и размер частиц для спекаемого изделия, можно уменьшить повреждение поверхности и загрязнение при максимальной загрузке печи.

Производство

Магнитомягкие ферриты

Исходными продуктами для производства магнитомягких ферритов являются тонкоизмельченные железо-кислородные соединения, такие как оксид железа (III) или гематит. Эти оксиды железа широко известны как ржавчина. В качестве добавок также добавляются тонкоизмельченные оксиды металлов или карбонаты металлов. Эти порошковые материалы смешиваются друг с другом как можно более равномерно либо в сухом виде, либо на водяной бане. Затем смесь подвергают химическому процессу, называемому прокаливанием, при температуре около 1000 ° C. Этот процесс уже давно известен как «предварительное спекание» . В процессе прокаливания кислородные или карбонатные соединения частично разлагаются, и добавки внедряются в кубическую кристаллическую систему оксида железа. После прокаливания полученный порошок снова смешивают с водой и связующим и измельчают на мелкие зерна того же размера, насколько это возможно, с размером зерна примерно от 1 до 2 мкм. Эти зерна образуют соответствующие элементарные магниты более позднего материала.

После высыхания порошка его прессуют в желаемую форму с помощью высокого и равномерного давления. Затем заготовки спекаются в специально адаптированной атмосфере при температуре от 1000 до 1450 ° C. Во время спекания объем сердцевины уменьшается примерно на 40-50%. Химический состав и особенно молекулярная структура предварительно спеченного продукта и спеченного продукта, магнитомягкого керамического феррита, сильно различаются.

Ферритовые сердечники с воздушным зазором необходимо точно переточить для обеспечения точности размеров. Для поддержания напряжения изоляции и диэлектрической прочности обмоточного провода, если изоляция провода повреждена, керамические ферритовые сердечники обычно покрывают подходящей изоляцией (париленом, эпоксидной смолой или полиуретаном). Керамические ферриты, как и все керамические материалы, твердые и хрупкие, поэтому склонны к разрушению.

Другой возможностью производства магнитомягкого феррита является смешивание измельченных зерен с термопластичным композитным материалом и придание этой массе желаемой формы посредством процесса литья под давлением. Это может происходить без спекания, то есть без усадки, в результате чего могут быть достигнуты очень жесткие механические допуски. Возможна последующая обработка обычными для пластика методами. Так называемые «пластоферриты» производятся в виде держателей катушек, сердечников с несколькими отверстиями, а также в виде корпусов, заглушек и фольги. Типичными примерами применения пластоферритов являются, помимо их использования в качестве магнитопроводов для индуктивностей, экранов, дросселей для подавления помех и гибких антенн.

Твердые магнитные ферриты

Исходными продуктами для производства магнитотвердых ферритов также являются тонкоизмельченные соединения железа и кислорода, такие как оксид железа (III) или гематит. Этот порошок смешивают с тонко измельченным карбонатом бария , стронция или кобальта, а затем подвергают процессу прокаливания, описанному выше. Затем продукт реакции измельчают настолько тонко, насколько это возможно (частицы с одной площадью, белые участки , размер зерна от 1 до 2 мкм), формуют в гранулы, сушат и спекают. Компакты могут быть сформированы во внешнем магнитном поле, при этом зерна (если возможно, однозонные частицы) имеют предпочтительную ориентацию ( анизотропию ).

В случае небольших геометрически простых форм, так называемое «сухое прессование» также может использоваться для придания формы заготовкам; Здесь сильная тенденция к (повторной) агломерации мельчайших частиц (от 1 до 2 мкм) является причиной худших магнитных характеристик по сравнению с «мокрыми» прессованными деталями. Прессованные изделия, сформированные непосредственно из исходных материалов, действительно можно кальцинировать и спекать совместно, но магнитные свойства продуктов, изготовленных таким образом, очень плохие.

Основные материалы из твердого магнитного феррита также могут быть смешаны с термопластичным композитным материалом и приданы желаемой форме с помощью процесса литья под давлением. Пластомагнетики изготавливают в виде полос, пластин, колец и полых форм. Наиболее известное применение пластоферрита – магнитные полосы в уплотнениях холодильников.

Основные способы получения ферритов[ | код]

Поликристаллические ферриты производят по керамической технологии. Из ферритового порошка, синтезированного из смеси исходных ферритообразующих компонентов и гранулированного со связкой, прессуют изделия нужной формы, которые подвергают затем спеканию при температурах от 900 до 1500 °C на воздухе или в специальной газовой атмосфере. В качестве исходных ферритообразующих компонентов применяются смеси оксидов, гидроксидов, оксалатов и карбонатов (иногда их совместно осаждают из раствора) или совместно упаренные растворы солей (нитраты, сульфаты, двойные сульфаты типа шёнитов. Монокристаллы ферритов выращивают зонной плавкой или методами Вернейля или Чохральского, обычно под давлением кислорода в несколько десятков или сотен атмосфер. Для растворимых ферритов используют гидротермальное выращивание в растворах гидроксида или карбоната натрия, хлорида аммония или смеси хлоридов под давлением от 200 до 1200 атмосфер. Монокристаллы некоторых ферритов (при применении в качестве исходных веществ смеси оксидов) выращивают также из растворов в расплаве (смеси PbO + PbF₂, PbO + B₂O₃, BaO + B₂O₃ или более сложные).

Для выращивания ферритовых плёнок со структурой шпинели обычно применяют метод химических транспортных реакций с хлороводородом или другими галогеноводородами в качестве носителя, а для плёнок феррит-гранатов и гексаферритов используют метод жидкостной эпитаксии из растворов в расплаве, а также метод разложения паров (в качестве газообразных исходных материалов применяются, например, β-дикетонаты металлов).

Заключение

В настоящее время во всех отраслях техники активно применяют вещества, обладающие ферромагнитными свойствами. Помимо существенной экономии энергетических ресурсов, благодаря применению подобных веществ можно упрощать технологические процессы.

Например, вооружившись мощными постоянными магнитами, можно существенно упростить процесс создания транспортных средств. Мощные электромагниты, применяемые в настоящее время на отечественных и зарубежных автомобильных комбинатах, позволяют полностью автоматизировать самые трудоемкие технологические процессы, а также существенно ускорить процесс сборки новых транспортных средств.

В радиотехнике ферромагнетики позволяют получать приборы высочайшего качества и точности.

Ученым удалось создать одношаговую методику изготовления магнитных наночастиц, которые подходят для применения в медицине и электронике.

В результате многочисленных исследований, проводимых в лучших исследовательских лабораториях, удалось установить магнитные свойства наночастиц кобальта и железа, покрытых тонким слоем золота. Уже подтверждена их способность переносить антираковое лекарство или атомы радионуклидов в нужную часть организма человека, увеличивать контрастность изображений магнитного резонанса.

Кроме того, такие частицы можно использовать для модернизации устройств магнитной памяти, что станет новым шагом в создании инновационной медицинской техники.

Коллективу российских ученых удалось разработать и апробировать методику восстановления водных растворов хлоридов для получения комбинированных кобальто-железных наночастиц, подходящих для создания материалов с усовершенствованными магнитными характеристиками. Все исследования, проводимые учеными, направлены на повышение ферромагнитных свойств веществ, увеличение их процентного использования в производстве.