8.2. Феррити

Вимоги, що пред'являються до ферритом, їх властивості та класифікація

До ферритом відносяться складні оксидні з'єднання, обов'язковий компонент яких оксид заліза (III) Fe203.

Основними магнітними параметрами феритів є початкова і максимальна магнітні проникності, намагніченість насичення, залишкова індукція, коерцитивної сила і форма петлі гистерезиса (рис. 70).

Ці параметри визначаються хімічним складом фериту, наявністю домішок, умовами приготування шихти, феррітізаціі, спікання, нагрівання до температури спікання та охолодження від цієї температури, щільністю отриманих виробів, наявністю дефектів у кристалічній структурі, величиною зерен.

Рис. 70. Схематичне зображення петель гистерезиса феритів:

/ - Петля гистерезиса магнітно-твердого фериту; 2-магнітна енергія магнітно-твердого фериту; 3 - крива повернення; 4 - петля гистерезиса магнітно-м'якого фериту (ППГ); 5 - петля гистерезиса матеріалу з постійною проникністю

Залежно від галузі застосування, умов роботи до феритної матеріалами пред'являються різні вимоги щодо магнітних і електричних властивостей, їх стабільності при зміні умов праці, стабільності в часі та ін Феррити з необхідними властивостями одержують шляхом удосконалення технологічних умов, зміни хімічного складу з метою створення певних кристалічної та магнітної структур ферритов, формування необхідної мікроструктури виробів.

За магнітним властивостям ферити можна розділяти на магнітно-м'які, магнітно-тверді, ферити з ППГ і ферити СВЧ.

В даний час відомо велика кількість феритів різного хімічного складу. Тому класифікація феритів за хімічним складом принципово не має сенсу. У цьому відношенні їх можна розділити, наприклад, на мідні, нікелеві, марганцеві ферити.

За кристалічної структурі ферити можна розділити на наступні основні групи: 1) ферити, що утворюють кубічні кристалічну решітку типу шпінелі, їх прийнято називати феррошпінелямі; це найбільш численний клас феритів; 2) ферити, кристалізується в кубічної сингонії з утворенням структури граната, такі ферити називають феррогранатамі ; 3) ферити зі структурою перовскіту СаТЮ3; 4) ферити, кристалізується в гексагональної сингонії типу магнетоплюмбіта, звані гексаферрітамі, або ферити типу магнетоплюмбіта. Перші три групи феритів відносяться до магнітно-м'яким і ферритом з ППГ і СВЧ, остання-к магнітно-твердим.

За технологією отримання ферити ділять на ферити, отримані: 1) по керамічної технології; 2) методом спільного осадження солей і гідроксидів; 3) методом термічного розкладу

солей.

Незважаючи на ділення за різними ознаками, всі ферити мають спільні закономірними ознаками, основними з яких є: 1) ферити-це оксидні з'єднання з іонно-ковалентного зв'язком; 2) ферити володіють високою питомою електроопору і відносяться до напівпровідникам; 3) ферритом властиво непряме обмінне взаємодія; 4) маг - питне і електричні властивості феритів обумовлені хімічним складом, їх кристалічної і мікроструктурою.

Технологія виготовлення магнітно-м'яких феритів

Основним завданням технології феритів є створення таких феромагнітних матеріалів, вироби з яких мали б заздалегідь заданими магнітними, електричними і механічними властивостями. Головною проблемою масового про ізводства ^ магнітних матеріалів є відтворюваність зазначених властивостей феритів. Ця проблема повинна вирішуватися найбільш простими засобами, при мінімальних витратах на устаткування, сировину, електроенергію та робочу силу і максимальному вихід придатних виробів. Далеко не завжди вдається виготовити матеріал з відтворні ми параметрами, користуючись одними і тими ж технологічними прийомами, внаслідок надзвичайно складного поєднання чинників, що впливають на властивості феритів.

Різноманітні фактори, що впливають на властивості ферритов, можна умовно розділити на дві групи, з яких перша пов'язана з хімічним складом та фізико-хімічним станом вихідної шихти, а другий - з режимом термообробки.

Під хімічним складом шихти слід розуміти вміст у ній основних і легуючих компонентів, а також мікродомішок. Вплив основних компонентів шихти на магнітні та електричні властивості феритів полягає у створенні певного магнітного моменту фериту.

Легуючі компоненти за дією на магнітні та електричні властивості феритів можна розділити на три основні групи: 1) безпосередньо змінюють магнітні або електричні властивості; 2) змінюють умови спікання; 3) впливають на властивості межкрісталлітіих граничних шарів.

Більшість мікродомішок надає шкідливий вплив. Проте у ряді випадків наявність деяких домішок сприяє процесу спікання і не робить істотного негативного впливу на властивості феритів.

Вплив термообробки полягає у формуванні тієї чи іншої структури при спіканні і її зміну в процесі охолодження феритів.

Вимоги, що пред'являються до феритної матеріалами, які працюють в різних умовах, зумовлюють існування великої кількості матеріалів, що розрізняються за хімічним складом і технологічним умовам одержання. Однак з усього розмаїття можна виділити ряд технологічних операцій, неминучих при отриманні всіх ферритов, основними з яких є: приготування шихти, проміжний випал, розмел відпаленого (феррітізірованного) порошку, формування заготовок і їх спікання, разбраковка і механічна обробка виробів. Загальна технологічна схема отримання феритної виробів наведена нижче (схема 28).

Приготування шихти. Приготування шихти в кінцевому рахунку зводиться до приготування суміші оксидів або хімічних сполук, здатних виділяти оксиди металів за певних умов феррітізаціі. У виробництві феритів основними вихідними речовинами служать оксиди, солі і гідроксиди металів.

У сучасній технології отримання феритів процес приготування шихти може включати операції, число яких визначається видом матеріалів, обраних в якості вихідної сировини.

Найбільш складним і багатоступінчастим є процес спільного осадження солей або гідроксидів з наступним термічним розкладом їх до оксидів. Більш простим є процес термічного розкладу солей відповідних металів до оксидів, найбільш простим - приготування шихти шляхом змішування і розуміли готових порошкоподібних оксидів. У деяких випадках застосовуються комбіновані методи приготування суміші оксидів, прикладом чого може служити складання шихти з оксидів і солей.

До переваг методу приготування шихти з суміші порошкоподібних оксидів відносяться: можливість точного дотримання заданого складу шихти, відсутність відходів і пов'язана з цим переробка меншої кількості сировини, відсутність шкідливих виділень, що забруднюють атмосферу, і простота технологічної: схеми виробництва, до недоліків - необхідність ретельного подрібнення і змішування оксидів з метою отримання високооднородной суміші, що не завжди вдається.

Основними перевагами методів розкладання солей і спільного осадження гідроксидів є: можливість отримання; гомогенних сумішей, що не вимагають ретельного розуміли і перемішування; забезпечення певних фізико-хімічних та структурних характеристик шихти завдяки точному відтворенню-прийнятого режиму обробки; недоліками - необхідність переробки великої кількості сировини, з якого корисно використовується лише одна третина; виділення відходів, які при термічному розкладанні солей забруднюють атмосферу, а при осадженні - стічні води.

При спільному осадженні нерозчинних солей лише в небагатьох випадках забезпечується отримання продукту з досконалим розподілом феррітообразующіх компонентів. У цьому відношенні краще термічне розкладання твердих солей типу, шенітов бездіффузіонним методом.

До недоліків методу спільного осадження гідроксидів можна віднести те, що осад адсорбує що містяться в розчині солі, важко видаляються подальшої відмиванням і випалюванням. При використанні методу спільного осадження не виключені втрати деякої кількості матеріалів з маточним розчином і промивними водами.

Крім перелічених, можливі й інші методи приготування суміші, що є в принципі різновидами основних, але відрізняються від них застосуванням нових технологічних прийомів.

Приготування шихти з порошкоподібних оксидів. У якості вихідних матеріалів у цьому методі виробництва феритів застосовують оксиди відповідних металів. У ряді випадків окремі оксиди замінюють карбонатами або іншими легкоразлагающіміся солями, але це не змінює технологічного процесу.

Оксиди у стадії поставки звичайно являють собою порошки з різними фізико-хімічними властивостями - зернистістю, вмістом вологи та домішок. Тому для отримання однорідної суміші вихідні порошки необхідно укрупнювати по партіях, видаляти вологу, просівати через крупне сито для видалення конгломератів і інших великих частинок, які можуть потрапити в оксиди. Вихідні оксиди і солі сушать при температурі 300-500 ° С, не допускаючи їх розкладання або плавлення.

Для отримання феритів строго заданого складу слід враховувати намол, що отримується за рахунок зносу внутрішньої поверхні барабана млина і мелють тел. Величину намола визначають експериментально.

Вихідні оксиди зважують з точністю до ОД-0, 2% і завантажують у млин для перемішування та подрібнення. Загальна тривалість помелу залежить від конструкції млини і середовища, в якому він виробляється, а також від вимог, що пред'являються до властивостей феритної виробів.

Однорідність суміші, а значить і ферритов, тим вище, чим ретельніше вироблено змішування і чим вище дисперсність окремих компонентів шихти. Зазвичай операції змішування та подрібнення виконуються одночасно при розуміли в кульовий або вібраційної млині.

Для отримання порошків з розміром частинок 0,1-1,0 мкм, необхідних для синтезу однорідних ферритов, застосовують подрібнення у вібраційних млинах. Для інтенсифікації подрібнення його проводять в рідкому середовищі, в якості якої можна застосовувати воду, спирти, чотирихлористий вуглець і ін

Найбільш ефективне подрібнення порошків оксидів має місце при режимі розуміли, що забезпечує дроблять і стираючим вплив мелючих тіл на розмелюють матеріал, який при застосуванні кульовий млина досягається підбором необхідної швидкості обертання її барабана. У вібраційної млині реалізуються обидва механізму подрібнення. Зазвичай у кульових млинах мокрий розмел ведуть протягом 10-20 год, а в вібраційної-протягом 1-2ч.

Після розуміли шихту піддають сушінню в сушильних шафах при температурі> 100 ° С, якщо дисперсійної середовищем служила вода, або на повітрі під витяжкою, якщо розмел проводився в легколетучих рідинах.

Висушену порошкоподібну шихту у вигляді брикетів або гранул обпалюють при температурі 800-1300 ° С протягом 1-8 год і повторно розмелюють. Іноді процеси випалу і розуміли повторюють кілька разів, щоб підвищити гомогенність і тим самим магнітну проникність матеріалу. Проміжний випал порошкоподібної шихти сприяє взаємодії її з навколишньою атмосферою, що забезпечує можливість збереження необхідної кількості кисню в феррітізірованном матеріалі. Однак при цьому погано йде процес феррітізаціі через малу поверхні контакту. Тому частіше шихту пресують у брикети діаметром не більше 30 мм і висотою не більше 15 мм при тиску 10-ЗО МПа або гранулюють в невеликі гранули.

Попередній випал проводять з метою підвищення однорідності та покращення пресованого порошку, а також зменшення усадки виробів при спіканні. У процесі попереднього випалу суміш оксидів піддається істотним фізико-хімічним змінам, виражається в тому, що відповідні оксиди реагують між собою з утворенням феритів. Цю реакцію називають реакцією феррітізаціі, або просто феррітізаціей. Феррітізація може відбуватися в різних середовищах і при різних температурах. Краще застосовувати окисну або інертну середовище, не допускаючи процесу відновлення. Температура феррітізаціі і ізотермічна витримка підбираються в залежності від хімічного складу фериту. Так, освіта фериту нікелю з оксидів починається при 700 ° С, фериту цинку - за 600, фериту марганцю в інертному середовищі - при 850, а на повітрі - при 1000-1100 ° С.

Загартування у воді або на повітрі після феррітізаціі полегшує повторний розмел, що проводиться, як правило, із застосуванням поверхнево-активних рідин приблизно в таких же умовах, як і перший спільний розмел і змішування. Повторному розуміли передує операція грубого подрібнення.

Формування заготовок. Оксиди металів, з яких складають шихту для ферритов, особливо після феррітізаціі, по природі не володіють необхідною пластичністю, що погіршує їх пресованої і формуемости. Для покращення цих характеристик у порошки вводять пластифікатори (полівініловий спирт, парафін, штучні воски, декстрин, ефіри, целюлози). При цьому слід враховувати, що надмірно в'язкий пластифікатор не здатний рівномірно покрити частинки і рівномірно розподілитися за обсягом, що призводить до неоднаковою щільності заготовки. Занадто велика кількість пластифікатора обумовлює підвищену пористість виробів і погіршення їх властивостей.

Найбільш поширеним методом формування феритових сердечників є пресування в прес-формах на гідравлічних або автоматичних пресах з масовим або об'ємним дозуванням шихти. Тиск пресування для різних феритів становить 50-60 МПа. Для збільшення плинності шихти, особливо необхідної при об'ємному дозуванні, в ряді випадків шихту піддають гранулювання. Спресовані заготовки висушують для видалення вологи, внесеної при додаванні пластифікатора, і піддають спікання.

Спікання заготовок. При спіканні заготовок суттєво впливають на їх властивості середу спікання, температура ізотермічної витримки, швидкості підйому та зниження температури. При цьому необхідно підбирати режими, які забезпечували б формування необхідної структури і виключали деформацію, розтріскування і забруднення виробів. Феррити спікають в середовищах від окисних до близьких до нейтральних, як які застосовують інертні гази з невеликим вмістом кисню,, слабоокіслітельние гази або знижують тиск навколишнього повітряного середовища. У більшості ж випадків ферритові композиції обпалюють в середовищі повітря.

Температура спікання зазвичай знаходиться в межах 1000 - 1400 ° С. Високопроніцаемие ферити спікають при більш високих температурах, ніж нізкопроніцаемие. Ізотермічна витримка при спіканні триває від декількох хвилин до декількох годин. Щоб уникнути утворення тріщин в спікається виробі швидкість нагрівання до температури ізотермічної витримки не повинна перевищувати 6-7 ° С / хв. Швидкість охолодження після ізотермічної витримки визначається вимогами, що пред'являються до ферритом, і їх хімічним складом. Так, наприклад, високопроніцаемие ферити з малим коефіцієнтом втрат вимагають повільного охолодження (1-2 С / хв), для марганцевих і мідних феритів застосовують загартування на повітрі.

Однакові за магнітним властивостям вироби можна отримати тільки в разі підтримання однакової температури у всій робочій зоні печі. Перепад температури в робочій зоні печі не повинен перевищувати 10 ° С.

Попередити деформацію заготовок при спіканні можна, встановлюючи їх на «Бомзе» - платівки з неспеченпого фериту такого ж складу.

Після спікання отримані вироби при необхідності піддають механічній обробці методом шліфування.

Після контролю та разбраковкі в деяких випадках вироби просочують матеріалами типу бакелітов.

Приготування шихти термічним розкладом солей. Технологія виготовлення феритів методом термічного розкладу солей (див. схему 28), розроблена в СРСР, передбачає застосування в якості вихідних матеріалів сульфатів або карбонатів, а також солей типу шенітов. Матеріали, отримані цим методом, називають оксіферамі.

Вихідну сіль подрібнюють до часток розміром 1-2 мм, перемішують, просушують, не допускаючи розкладання, завантажують у залізний бак і додають на кожні 5 кг солі 1 л води, після чого суміш поступово нагрівають до кипіння. Після випаровування вологи підвищують температуру до 300 ° С для видалення кристалізаційної води. Процес зневоднення зазвичай триває 24 ч. Отриманий матеріал прожарюють в керамічних тиглях під витяжкою при температурі, дещо перевищує температуру початку. Розкладання найбільш стійкою солі (~ 950 ° С), до припинення виділення газів протягом 3-5 ч. Потім суміш протягом 3 -4 ч розмелюють в кульовий млин. Порошок Брикетуюче під тиском 30-50 МПа. Брикети обпалюють при температурі 900 - \ \ 100 ° С протягом 4-6 годин, а потім подрібнюють і розмелюють у кульових | (5-6 год) або у вібраційних (0,5-1,0 год) млинах. Якщо процеси прожарювання солей і попереднього випалювання суміщають, то коперацію брикетування не проводять. Після помелу здійснюва-1ют сушку і всі наступні операції відповідно до технологічної схеми по режимах, описаним вище.

Приготування оксидів методом співосадження солей і гідрокси-дів. При виробництві феритів також застосовують технологію виготовлення феритів методом спільного осадження (див. схему 28). [При цьому можливі різні варіанти її здійснення: 1) сов-1местное осадження всіх компонентів суміші; 2) індивідуальне оса-ркденіе кожного компонента з подальшим їх змішуванням; 3) осадження одного або декількох компонентів з наступним їх t змішуванням з оксидами.

Найбільш однорідна шихта виходить при спільному осадженні всіх компонентів. Гідроксид або їх суміші беруть в облогу з водних розчинів солей, використовуючи водні розчини аміаку або ємних лугів. Солі з водних розчинів беруть в облогу карбонатом амонію, оксалатом амонію та ін У результаті осадження можна отримати два види продуктів - солі і гідроксіди:

Мп (N03) 2 + (NH4) 2C03 = МпСОз + 2NH4N03; Mn (N03) 2 +2 NaOH == Mn (OH) 2 + 2NaN03.

Після попереднього визначення вмісту основної речовини (оксиду) у солі і осадітеле зважують задані їх кількості. Солі та осадітель окремо розчиняють у дистильованої води і отримані розчини фільтрують для видалення механічних домішок. Потім розчини поступово змішують при постійному перемішуванні. Іноді для прискорення процесу осадження розчини попередньо підігрівають. Отриманий осад фільтрують або витримують до повного просвітління розчину, а потім декантіруют. Осад кілька разів промивають водою або розведеним розчином осадітеля для видалення розчинних домішок. Чистоту відмивання контролюють за вмістом іонів домішок.

При спільному осадженні всіх компонентів осад висушують і нагрівають до температури розкладання найбільш термостійкого компонента суміші.

Якщо беруть в облогу тільки частина компонентів, а інші вводять у вигляді оксидів, то при розуміли у воді мокрий осад змішують з оксидами і піддають розуміли в кульовий (15-20 год) або в вібраційної (1-2 год) млині. При розуміли в неполярних рідинах осад попередньо висушують. Всі наступні операції описані при розгляді методу отримання шихти з вихідних оксидів.

Гаряче пресування феритів. Ефективним методом виготовлення високощільних феритових виробів є гаряче пресування. Щільність горячепрессованних феритів наближається до теоретичної при суттєвому підвищенні магнітних параметрів виробів. При цьому завдяки можливості регулювання в широких межах розмірів зерен поліпшується відтворюваність властивостей феритів і підвищується ймовірність отримання феритових ізделійсо строго заданими параметрами.

Оригінальний порошок ферритов, що використовується для гарячого пресування, повинен відповідати наступним вимогам: 1) бути високодисперсним, що забезпечує високу щільність, скорочує тривалість і знижує температуру спікання; 2) ие містити конгломератів, які не завжди руйнуються при пресуванні, а також пористих частинок; 3 ) бути однорідним за хімічним та гранулометричному складам, що забезпечує однорідність зерен після спікання і стабільність магнітних властивостей виробів; 4) бути «активним», тобто мати підвищену концентрацію дефектів кристалічної решітки (вакансії, дислокації, межі блоків і зерен, субмікропори) , що сприяє активуванню процесу спікання. Найважливішими властивостями порошків, що визначають їх «активність», є також їх питома поверхня, гранулометричний склад, форма часток адсорбційні властивості, фазовий склад.

Гомогенність порошку і однорідність гранулометричного складу можна істотно підвищити, інтенсіфіціруя попередній помол і змішування підбором спеціальних умов. Попередній помел вихідних оксидів, як правило, виробляють у шатрових або вібраційних млинах з використанням дистильованої води. Однак, оскільки вода є полярної рідиною, тони утворює з оксидами гелеподібний структури (гелі), що утруднюють розмел. Для усунення поляризаційних дії водної [середовища доцільно використовувати поверхнево-активні речовини, наприклад Сульфонол, в кількості до 0,5% сухих порошків. [Після помелу протягом 2 год у кульовий млині середній розмір часток порошку складає 0,2-0,3 мкм. Після сушіння шихту піддають додатковому сухому розуміли протягом 15-20 хв крокуємо діаметром 2-5 мм при співвідношенні мас матеріалу і куль рівному 1:10 за наявності дезагрегатірующіх добавок (розчин гліцерину в етанолі, вазелінове олія, тріетіламін) в кількості 0,2 -- 0,5 мас.%.

Використання як ПАР до 0,3% олеїнової кислоти або | тріетіламіна при сухому розуміли попередньо обпаленої шихти дозволяє зменшити середній розмір частинок від 1,0 до 0,4 - [0,6 мкм. Однак підвищений вміст ПАР ускладнює процес [розуміли, оскільки їх молекули можуть утворювати на поверхні частинок шихти сорбованих оболонки. Для тонкого помелу доцільно також використовувати набір дрібних кульок (діаметром [2 мм - 30%, діаметром 3 мм - 20%, діаметром 5 мм - 50%). [Грубий розмел після дроблення виробляють кулями діаметром 13-18 мм.

Розмел в два етапи технологічно незручний, тому ці ця-[пи об'єднують, використовуючи кулі різних діаметрів в різному співвідношенні, що підбирають для умов і матеріалів експериментально.

Гаряче пресування феритів може проводитися «вільним» «пресуванням в пластично деформівних формах-оболонках, екесткіх прес-формах і ізостатичного.

«Вільне» пресування (пресування без прес-форм) здійснюють стисненням попередньо спресованої заготівлі між шлоскімі пуансоном з одночасним її нагріванням. При «вільному» пресуванні не потрібна спеціальна оснащення і полегшується вилучення готових виробів. Однак форма вироби сильно вимірюється, що викликає необхідність подальшої механічної обробки.

При пресуванні в-пластичних оболонках напружений стан зразка наближається до умов ізостатичного пресування і дозволяє одержувати більш однорідні за щільності виробу. Тонкостінна оболонка (наприклад, зі сталі Х18Н9Т) виконується за формою вироби, попередньо спресованого звичайним пресуванням.

Ферит для зручності вилучення ізолюють від оболонки вогнетривкої засипанням. Після гарячого пресування деталь піддають механічній обробці.

Практичний інтерес представляє пресування в жорстких прес-формах. Перевагою цього способу є можливість отримання виробів заданих форми і розмірів безпосередньо з вихідної шихти або вільно засипаного порошку. Нагрівання прес-заготовок здійснюється або в печах опору, або за допомогою індикатора. В останньому випадку обов'язкова наявність металевої прес-форми.Перевагою цього способу є можливість отримання виробів заданих форми і розмірів безпосередньо з вихідної шихти або вільно засипаного порошку. Нагрівання прес-заготовок здійснюється або в печах опору, або за допомогою індикатора. В останньому випадку обов'язкова наявність металевої прес-форми.

Температура гарячого пресування феритів коливається в межах 1000-1350 ° С, швидкість нагрівання в жорстких прес-формах не обмежена, а при «вільному» пресуванні і пресуванні в пластичних оболонках визначається коефіцієнтом лінійного термічного розширення фериту, формою і розмірами виробів. Корисна швидкість навантаження, що визначає величину кінцевих деформацій, коливається в межах 3,0-15,0 МПа / хв, тиск пресування складає 15-100 МПа.

Як матеріал прес-форми, яка використовується для пресування виробів при відносно низьких температурах (до 1100 ° С), можуть бути використані жаростійкі і жароміцні дисперсійної-твердіючих сплавів на основі нікелю - Німоник, що містять Ni, Сг, А1, на основі нікелю та хрому - ХН60В (ЕІ868) і ХН70Ю (ЕІ652), нержавіючі сталі Х18Н9Т і Х18Н10Т.

Для високотемпературного пресування перспективними конструкційними матеріалами є матеріали на основі силіцидів з добавками оксидів металів, наприклад AI2O3.

Технологія виготовлення магнітно-твердих феритів

Для виготовлення магнітів з фериту барію в якості вихідних речовин використовують солі барію і оксид або сіль заліза (III). Шихту для пресування виробів отримують найбільш поширеним методом - змішуванням заліза (III) з нітратом або карбонатом барію. Сіль барію вводять з таким розрахунком, щоб у готовій шихті містилося близько 15% ВаО і 85% Fe203.

Щоб отримати ферит барію точно заданого складу, шихту складають з урахуванням домішок, які утримуються у вихідних речовинах і утворюються в результаті намола заліза з-за зносу млинів, куль та іншої апаратури, яка застосовується для змішування та подрібнення. Відхилення від заданого складу за змістом оксиду заліза (III) не повинно перевищувати ± 0,2 мол. %, Що має велике значення для отримання однорідних магнітів. Тому оксид заліза (III) необхідно просушити для видалення вологи, кількість якої іноді перевищує 0,5%. З цією ж метою карбонат барію прожарюють при температурі 400 ° С протягом кількох годин.

При складанні шихти для підвищення коерцитивної сили магнітів в суміш вихідних оксидів іноді вводять один або неслизькою оксидів (AI2O3, AS2O3, ТЮ2, CaO, La203) або каолін. Суміш ок-I сідів прожарюють протягом декількох годин при температурі 11000-1300 ° С. Спеченого шихту розмелюють в порошок з дисперсністю частинок від одного до декількох мікрометрів.

За способом пресування розрізняють два типи феритових магнітів: ізотропні і анізотропні.

Ізотропні магніти мають магнітні властивості, одина-[ковимі у всіх напрямках. Для отримання ізотропних феррито-1вих магнітів приготовлену суміш порошків дисперсністю 1,0 - 12,5 мкм по технології одержання магнітно-м'яких феритів прес-[сунуть при тиску 50-200 МПа в залежності від геометричної форми і розмірів виробів способом двостороннього пресували ия.

Анізотропні магніти володіють максимальними властивостями, [переважно в напрямку, паралельному або перпендикулярно до доданому тиску пресування.

Для виготовлення анізотропних магнітів порошок барієвої фериту, отриманий по одному з описаних вище методів, піддають додатковому розуміли у водному середовищі, що сприяє подальшому подрібнення частинок і згладжувати їх поверхні. Суміш залишають на кілька діб для відстоювання, потім надмірна кількість води зливають шляхом декантації, а з решти пасти, що являє собою сметаноподобную суспензію, [пресують магніти. Анізотропні барієві магніти пресують з L30-35%-й водної суспензії при наявності магнітного поля, що прокладається уздовж напрямку пресування або перпендикулярно до [нього. Процес пресування анізотропних магнітів складається з наступних стадій: 1) впорскування суспензії феритового порошку в [прес-форму спеціальної конструкції; 2) Додаток магнітного толю і орієнтація частинок порошку внаслідок їх механічного повороту осями легкого намагнічування уздовж силових ліній прикладеного поля; 3) додаток тиску при наявності магнітного поря і при постійному видаленні що звільняється вологи за допомогою [насоса через наконечники пуансонів з елементами, що фільтрують; В) вимкнення магнітного поля при досягненні необхідної величини тиску і распрессовка деталі.

Напруженість магнітного поля в кінці циклу пресування Доставляє # = 48 ... 80 кА / м, Руд = 25,0 ... 35,0 МПа, т = 10 ... Ю0 с. Спресовані вироби мають залишкову вологість ~ 10%. Сте-Гаенам переважної орієнтації (текстури) прессовок становить 60-70%. Пресування сушать в природних умовах на шамотних плитах. Спікання здійснюють при температурі 1150 -1250 ° С протягом 2-3 год У процесі спікання відбувається не тільки ущільнення вироби, а й посилюється ступінь текстурування внаслідок переважного зростання орієнтованих при пресуванні зерен за рахунок неорієнтовані до 90-95%. При цьому досягається # с = 20 ... 24 кА / м, (£ #; гаах = ЗД .. З, 5 кДж/м3, В = 0,38 ... ... 0,40 Тл, dKP = I , 3 мкм. Для збереження вищенаведених характе теристик в ферит барію вводять 1,0-1,2% каоліну Al203-2Si02X Х2НгО. Наявність в складі каоліну БЮг забезпечує також спікання при наявності рідкої фази, оскільки Fe203 і Si02 утворюють евтектики,. та плавиться при температурі 1100-1200 ° С.

Кращі серійно виробляються постійні анізотропні барієві магніти мають (ВН) т & х = 4 кДж/м3, # с = 144 ... 184 кА / м. Часто, залежно від призначення, потрібні магніти з більш високою Нс і досить високою (ВН) т & х. Найкращий ефект в цьому випадку виходить із заміною в складі фериту частини іонів Fe3 + іонами Сг3 +. Однак при введенні в ферит іонів Сг3 + спостерігається деяке зниження індукції насичення і точки Кюрі. Головною особливістю Ва - Cr-феритів є слабка залежність їх властивостей від температури і тривалості випалення, а також можливість отримання виробів з (-В #) тах = 2,2 ... 2,8 кДж/м3.

Іншим способом отримання магнітів з сильними властивостями є легування фериту барію оксидами РЗЕ, вводяться замість ВаО в кількості 0,5-1,0%. При цьому Вт, Нс і (ВН) тйХ зростають на 20-30%. Аналогічний технологічний процес застосовується при отриманні виробів з стронцієвих і свинцевих гексаферрітов.

Хімічний склад, умови термообробки і властивості деяких промислових феритів представлені в табл. 58-60.

Таблица 58. Магнитные свойства промышленных маг­нитно-твердых ферритов, выпускаемых в СССР

		Пар	аметр
Марка феррита	|	1
(ГОСТ 24063-80)	В , Тл '	HcJ>	"сЯ>	Wmax-
	г	кА/м	кА/м	кДж/м»
6БИ 240	0Л9	240	125	3
7БИ 300	0,20	300	135	3,5
16БА 190	0,30	190	185	8
15БА 300	0,30	300	200	7,5
18БА 220	0,33	220	210	9
22БА 220	0,36	220	215	11
25БА 150	0,38	150	145	12,5
24БА 210	0,37	210	205	12
25БА 170	0,38	170	165	12,5
21СА 320	0,34	320	240	10,5
10КА 165	0,24	165	143	5
28БА 190	0,39	190	185	14

Примечания. 1. В обозначении марки феррита циф­ры, стоящие перед буквами, соответствуют значению (Btf)_max=2Wmax, выраженному в килоджоулях на куби­ческий метр.

2. Буквы Б, С и К, расположенные после цифр, обоз­начают соответственно бариевый, стронциевый и кобальто­вый ферриты, буквы И или А — соответственно изотропный или анизотропный феррит; цифры, стоящие после этих букв, соответствуют значению H_Cj, кА/

Таблиця 59

		Состав	, мол. %		Температу-	Выдерж-
Марка фер-							Коэффи-
рита	Fe2Oe	NIO	ZnO	Другие оксиды	ра спека­ния*, "С	ка, ч	циент усадки
2000 НН	50,0	16,0	34,0		1270—1320	4—5	1,20
1000 HH	50,0	16,0	34,0	—	1200—1210	То же	1,17
600 HH	49,5	17,5	33,0	—	1200—1250	»	1,15
400 HH	48,4	18,2	33,4	—	1150—1220	»	1,14
200 HH	48,4	18,2	33,4	—	1120—1200	»	1,11
200 HH2	49,0	14,5	28,0	8,5	980—1020	4	1,15
150 ВН	56,0	21,1	22,0	1,0	1150—1200	3—5	1,13
100 НН	49,9 F203	23,0 МпО	20,0 ZnO	8,0	1130—1150	4	1,15
6000 НМ	52,50	24,50	23,0	—	1340—1380	5—7	1,14
4000 НМ	52,75	26,10	21,15	—	1340—1380	4—6	1,14
3000 НМ	53,75	26,10	21,15	—	1300—1350	То же	1,14
2000 НМ	52,90	33,0	14,10	—	1200—1300	»	1,13
2000 НМ1	52,95	32,65	14,10	0,3	То же	»	1,13
1500 НМ2	52,95	32,65	14,10	0,3	»	»	1,13
1500 НМЗ	52,95 FaOs	32,65 МпО	14,10 MgO	0,3	»	»	1,13
1,5 ВТ	43,0	43,0	14,0	—	1300—1400	2—4	1,15
1,3 ВТ	42,5	42,5	13,5	1,5	То же	То же	1,20
0,7 ВТ	42,5	42,3	13,5	1,5	»	»	То же
0,12 ВТ	40,0	40,0	10,0	10,0	»	»	»

Таблиця 60

' Марка феррита	Магнитная проницае­мость, Гс/Э		Параметры петли гисте­резиса в поле 10 Э при 20°С			Точка Кюри ек, °с	Pi Ом-м	Плот-
	^п	"\п	Вт' Тл	Вг, Тл	Яс, а/м			ность, г/см8
2000 НН 1000 НН 600 НН 400 НН 200 НН 2(30 НН2 150 ВН 100 НН 6000 НМ 4000 НМ 3000 НМ 2000 НМ 2000 НМ1 1500 НМ2 1500 НМЗ	2110 1000 650 400 . 200 200 150 100 5 500 5000 3 000 2 000 2 000 1500 1500	7 000 2500 1600 800 300 850 350 1700 10 000 7 000 5 200 3 500 3 500 3 000 3 000	0,26 0,27 0,31 0,25 0,26 0,44 0,35 0,44 0,35 0,40 0,37 0,33 0,38 0,35 0,33	0,12 0,15 0,14 0,12 0,13 2 500 0,15 0,29 0,13 0,15 0,12 0,13 0,12 0,10 0,10	8 20 32 64 70 65 240 56 6,4 7 12 24 16 16 28	70 ПО ПО 300 120 200 400 300 по 140 140 200 200 200 200	10 10 10* 10s 103 10* 10* 10* 0,1 0,5 0,5 0,5 5 5 20	5,0 5,0 4,8 4,8 4,8 4,9 4,8 4,8 5,0 4,9 4,8 4,6 4,6 4,4 4,4

Магнітопласти і магнітоеласти. Ці речовини являють собою полімер або еластомер, наповнений феромагнітною порошком.

При використанні магнітно-твердих порошків одержують пластичні або еластичні постійні магніти. Як магнітно-твердого компонента зазвичай використовують порошки барієвої фериту, сплавів А1 - Ni - З - Fe (альніко) і РЗЕ - Со. Розмір часток магнітно-твердих сплавів альніко становить 300-800, сплавів РЗЕ - Зі -5 - 20, барієвих феритів - 2-5 мкм.

Оскільки достатню механічну міцність магнітоплас-тов і магнітоеластов забезпечує утримання в їх складі не менше 25 об.% Полімерів та еластомерів, то залишкова їх індукція і, отже, магнітна енергія не менш ніж на 25% нижче відповідних величин беспорістих однорідних магнітів. У якості сполучні для магнітопластов використовують пульвербаке-лит, епоксидні смоли, полістирол та інші полімери, для магнітоеластов - натуральні і синтетичні (бутадіеннітрільние, стірольиие) каучуки, поліпропілен, полівінілхлорид, етіленетіл-акриловий сополімер та інші еластомери.

Магнітопласти одержують пресуванням в магнітному полі в прес-формі суміші магнітного порошку зі сполучною з подальшою його полімеризацією. При необхідності магніт піддають механічній обробці. Магнітоеласти отримують змішуванням компонентів суміші в роликових змішувачах при швидкості обертання валків 25 об / хв і співвідношенні окружних швидкостей 1: 1,1. Валки нагрівають до 50 ° С, встановлюють зазор 0,5 мм і прокочують матеріал у смугу. Потім зазор збільшують до 1,8 мм і проводять повторну прокатку. Товщину плівки доводять до 3 мм на каландрі. У таких магнітопластах, навіть при великому обсязі магніту, структура однорідна. Властивості деяких магнітопластов наведено в табл. 61.

Області використання феритів. Магнітно-м'які ферити використовуються для виготовлення котушок індуктивності, феррова-ріометров, магнітних антен, дроселів, трансформаторів і ін Оскільки ферити, як і оксидні напівпровідники, володіють

Таблиця 61. Властивості еластичних магнітів на основі барієвої фериту

		Тип магнитопласта
Свойство		Пласти-	Пласти-
		форм I	форм II
Вг, Тл		0,22	0,214
#св, кА/м		118	155
Mm ах		4,32	4,16
Bd		0,120	0,116
fir		1,1	1,1
Максимальное намагни-
чивающее поле,	кА/м	1000	1000
Плотность, г/см3		3,7	3,7

високою питомою електроопору (101-1010Ом-м), фер-рітовие осердя зберігають значення магнітної проникності до надвисоких частот.

Матеріали, наведені в табл. 59-61, використовують для роботи в сильних полях в радіоелектронної апаратури, в термостабільним вузлах апаратури провідного і радіозв'язку, для виготовлення магнітофонних головок, а також у вузлах загального застосування.

Феррошпінелі і феррогранати широко використовують як З ВЧ-феритів.

У міліметровому діапазоні застосовують також деякі ферити з гексагональної структурою.

СВЧ-ферити повинні володіти високим електроопору, щоб до мінімуму були знижені втрати, бути термостабільним в заданому інтервалі температур, високощільні для забезпечення необхідного рівня намагніченості насичення / s, діелектричної постійної ео і тангенса кута діелектричних втрат tg бе.

Феррити з прямокутною петлею гистерезиса (ППГ) широко використовують у логічних та запам'ятовуючих пристроях ЕОМ як сердечників і многоотверстних плат. Понад 80% міні-ЕОМ містять ферритові елементи пам'яті.

Магнітно-тверді ферити використовують в електричних машинах, електронних приладах, динамічних гучномовцях, магнітних системах ламп що біжить хвилі, магнетрон, в магнітних лінзах, генераторах, магнітних апаратах, підшипниках, вузлах побутової техніки і в якості лікарських засобів. Ферритові магніти використовують також у механізмах з магнітною зв'язком (гальма, муфти, підйомні і утримують пристрої) у вузлах автомобілів. Завдяки високій коерцитивної силі ферритові магніти простої форми (кільце, диск) допускають багатополюсному намагнічування, що значно розширює можливості конструювання магнітних систем.

Магнітопласти і магнітоеласти застосовують в магнітних системах герконів, електродвигунів, акустичні прилади, в магнітної оснащенні, магнітних підшипниках, як ущільнювачів у холодильниках, магнітофонах (багатополюсним еластичні магніти), в медицині. На основі магнітоеластов отримують магнітні тканини, транспортні та кріпильні стрічки, деталі поліграфічних машин та автомобілів.