Химия - Ферриты (оксиферы)

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Ферриты (оксиферы)
2. Применение ферритов
3. Производство ферритов



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

Структура и свойства ферритов

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

Ферриты-шпинели имеют структуру минерала шпинели с общей формулой MeFe2O4, где Me — Ni, Co, Fe, Mn, Mg, Li, Cu. Элементарная ячейка Ф.-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFe2O3 и состоящий из 32 анионов O, между которыми имеется 64 тетраэдрических и 32 октаэдрических промежутков, частично заселённых катионами Fe и Me. В зависимости от того, какие ионы и в каком порядке занимают промежутки А и В, различают прямые шпинели и обращенные шпинели. В обращенных шпинелях половина ионов Fe находится в тетраэдрических промежутках, а в октаэдрических промежутках — 2-я половина ионов Fe и ионы Me. При этом намагниченность октаэдрической подрешётки больше тетраэдрической, что приводит к возникновению ферримагнетизма.

Ферриты-гранаты редкоземельных элементов R и иттрия Y имеют кубическую структуру граната с общей формулой R3Fe5O12. Элементарная ячейка Феррит-гранатов содержит 8 молекул R3Fe5O12; в неё входит 96 ионов O, 24 иона R и 40 ионов Fe. В Феррит-гранатах имеется три типа промежутков, в которых размещаются катионы: большая часть ионов Fe занимает тетраэдрические, меньшая часть ионов Fe — октаэдрические и ионы R — додекаэдрические места. Соотношение величин и направлений намагниченностей катионов, занимающих промежутки d, а, с, показано на рис. 2.

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 и только при очень низких температурах — ферримагнетизмом.

Ферриты гексагональной структуры имеют общую формулу MeO 6, где Me — ионы Ba, Sr или Pb. Элементарная ячейка кристаллической решётки гексаферритов состоит из 38 анионов O, 24 катионов Fe и 2 катионов Me. Ячейка построена из двух шпинельных блоков, разделённых между собой ионами Pb, O и Fe. 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 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 МеFeO2, для щелочно-земемельных МеFe2O5 и т. д. Многие ферриты входят в состав шлаков, спец. цементов и т. п.



Просмотров: 3100


<<< Технически чистое железо
Ассист >>>