6.Магнитотвердые ферриты

Имеют химический состав близкий к формуле: (Ba/SrO).6 Fe₂O₃. На практике  для достижения тонкой кристаллической структуры материала от стехиометрической формулы отходят в сторону снижения содержания железа , а также применяют добавки , образующие межкристаллические прослойки из стеклообразующих элементов: оксидов кремния, бора, висмута  и других, не входящих в кристаллическую структуру феррита. Замещение ВаО на SrО также делает процесс  изготовления ферритовых магнитов более технологичным и  экологичным. Гексаферриты бария и стронция имеют гексагональную  кристаллическую структуру типа магнетоплюмбита с большой константой кристаллографической анизотропии, что позволяет при мелкокристаллической структуре материала иметь большую коэрцитивную силу. Однако, вследствии того, что гексаферриты  стронция и бария  являются ферримагнетиками, индукция насыщения у них невелика.  Сочетание высокой коэрцитивной силы  с достаточно высокой остаточной индукцией   позволяет получать магниты с удовлетворительной (для очень большого числа применений)  удельной магнитной энергией, а доступность и дешевизна исходного сырья, низкая себестоимость производства  позволяет производить  ферритовые магниты массой в десятки тысяч тонн в год и удовлетворять порядка 75%  потребностей мирового рынка постоянных магнитов. Ферритовые магниты характеризуются высокой коррозионной (химической) и структурной  (кристаллической) стабильностью, что делает их  экологически безопасными и годными к применению практически без ограничений во времени. Однако, в условиях, когда  в пористую структуру феррита возможно попадание влаги, необходимо применять защитные покрытия во избежания растрескивания магнитов  при морожении. К достоинствам ферритовых магнитов можно отнести также возможность  осуществлять у них многополюсное намагничивание на цельном компактном изделии, а также низкую электропроводность, позволяющую применять ферритовые магниты при наличии  высокочастотных магнитных полей. Комбинация коррозионностойких порошков  ферритовых  магнитов с полимерными связующими позволяет производить эластичные и пластичные изделия методами экструзии или проката с размерами невозможными для керамических изделий, например в форме лент или тонкослойных плёнок. Недостатком ферритовых магнитов является  существенная зависимость коэрцитивной силы от температуры, которая ограничивает использование таких магнитов при отрицательных ( ниже -20˚С) температурах. Несмотря на низкие (по сравнению с другими классами магнитных материалов)  параметры,  благодаря невысокой стоимости магнитотвердые ферриты наиболее широко применяются в промышленности и  бытовых приборах, в которых вес применяемых магнитов не имеет существенных ограничений (холодильниках, вентиляторах, стиральных машинах,  звуковых колонках музыкальных центров, телевизорах, для сервисных электродвигателей  автомобилей и т. д. и т. п.)

Магнитные характеристики  основных Российских  марок  ферритовых магнитов и их типичное применение.

Типовые марки ферррита	Br, Тл	Нсв, кА/м	Нсм, кА/м	(ВН)макc, кДж/м³	Основное применение
6БИ240	0,19	125	240	6	Датчики положения, ротора микродвигателей, связь, автоматика
7БИ215	0,21	125	215	7	Ротора двигателей  и муфт с многополюсным намагничиванием, СВЧ техника
7БИ300	0,20	135	300	7
14БА255	0,29	185	255	14	Кольцевые с радиальной текстурой для электродвигателей
15БА300	0,30	200	300	15	СВЧ магнетроны
18БА300	0,32	220	300	18	Сегменты для  электродвигателей
21СА320	0,34	240	320	21	электродвигателей
25РА170	0,38	165	170	25	Динамические громкоговорители
28БА170	0,39	165	170	28	«  - «
22РА220	0,36	215	220	22	сепараторы
29РА240	0,40	232	240	29
28СА250	0,39	240	250	28
30РА190	0,40	185	190	30	динамики

Примечание:    первая цифра в обозначении  марки соответствует произведению( ВН)макc в  кДж/м³ , последняя цифра соответствует нижнему пределу коэрцитивной силы по намагниченности, при этом параметры измеряются по направлению магнитной текстуры или по направлению прессования. Первая буква в названии марки указывает на химический состав : бариевый гексаферрит — В, стронциевый — С, буква  Р свидетельствует о смешанном составе феррита и введении в состав редкоземельного металла, чаще всего лантана. Вторая буква указывает на магнитную текстуру магнита: И — изотропная, А — анизотропная. Кроме указанных в таблице марок  существует целый ряд промежуточных, разработанных для конкретного применения с учётом экономической эффективности  на конкретном производстве.

Торговая марка	Вr, Тл	Нсв, кА/м	Hcм, кА/м	(ВН)макс,кДж/м³	Марка феррита
ФМ 6/240	0,19-0,20	125-130	240-250	6,0-6,5	6БИ240
ФМ 18/220	0,33-0,34	210-220	220-230	18-19	18СА220
ФМ 27/350	0,36-0,37	265-270	350-355	27-28	27СА350
ФМ 28/250	0,39-0,395	240-260	250-270	28-29	28СА250
ФМ 31/260	0,40-0,41	220-230	230-240	31-32	31СА230
ФМ 33/260	0,40-0,42	245-250	255-260	32-33	33СА260

 

Типичные формы ферритовых магнитов и диапазон их размеров.

 

		D = 10 — 30 мм H = 2 — 12 мм
		D наружный = 20 - 220 мм d внутренний = 11 - 109 мм H = 6 — 25 мм
		L  = 6 -150 мм W = 7 - 100 мм H = 3 - 20 мм
		A = 30 - 60 B = 20 - 40 H = 6 - 25 C = 4 - 8 R1 = 20 - 60 R2 = 14 -50

 

Композиционные магнитотвёрдые материалы.

Высокая химическая и структурная стабильность порошков магнитотвёрдых ферритов позволяет изготавливать композиционные материалы с использованием в качестве связки полимерные материалы, в том числе каучуки. Магниты изготавливаются методами каландрования или экструзии в виде лент и пластин, обладающих эластичностью. Как правило такие магниты намагничиваются многополюсно, причём эффектиная площадь полюсов связана  с толщиной магнита.

Магнитные параметры российских композиционных магнитных материалов.
Магнитные  характеристики				Марка  материала
(ВН)макс, кДж/м³	Нсв, кА/м	Нсм, кА/м	Вr, Тл
1,12	54,4	-	0,08	ИПР-2042
1,88	68,8	-	0,11	ИПР-2056
4,0	72	88	0,17	Магнитопласт по ТУ 45-75
8,3	155	176	0,21	Пластиформ 1Н
8,6	118	-	0,22	Пластиформ 1

Примечание: зарубежные фирмы выпускают композиционные материалы на основе порошков Nd-Fe-B   с уровнем (ВН)макс= 32-100 кДж/м³  и Нсм=560 -960 кА/м;  на основе    Sm-Co  с уровнем (ВН)макс= 32-80 кДж/м³  и Нсм=800  кА/м.

 

Кривые размагничивания  типовых марок Российских  ферритов

 

 

Марки ферритов разных производителей близкие по сочетанию свойств

Страна		Россия	Япония	Франция	Китай		Германия (Сeramic)	Германия (НF)
Нормативный документ		ОСТ 11 707.203	ММРА 0100-87		SI/T10410-93		ММРА 0100-87	DIN 17410 IEC404-8-1
Уровень (ВН)макс (МгсЭ) --------------------------------- кДж/м³		Обозначение  марки феррита
минимальный	стандартный
0,9 7	1,0 8	7БИ215	28РА240	-	Y8Т	DM10T	Сeramic1	HF 7/21
1 15	2 16	16БА190	-	-	Y20	DM20T	Сeramic2	HF 20/19
2,1 19	2,2 20	19БА260	-	-	Y20	DM20	Сeramic3	HF 20/28
3,1 24	3,3 26,2	24РА230	-	FXD300	Y22Н	DM25	Сeramic7	HF 24/23
3,2 25	3,4 27,0	25БА170	-	FXD330	Y28	DM30	Сeramic5	HF 25/ 22
3,5 28,3	3,8 30,5	28БА170	-	FXD380	Y28	DM33H	Сeramic8А	HF 26/18
3,7 29,8	4,0 31,5	29РА240	FB3N	FXD400	Y30Н-1	DM34H	Сeramic8В	HF 29 /22
3,5 28,3	3,8 30,5	28БА190	FB4A	FXD500	Y28	-	-	HF 26 /18
3,9 31,3	4,2 33,6	30РА190	FB4А	FXD520	Y28	-	-	HF 30/ 16
3,3 26,3	3,5 27,6	29РА240	FB3N	FXD580	Y30Н-2	DM4229	Сeramic8В	HF 28 /26
3,7 29,8	3,8 30,5	29РА240	FB3N	FXD600	Y32	DM4129	Сeramic8В	HF 30/ 16
4,1 32,8	4,2 33,6	-	FB5B	FXD620	Y33	DM4040	Сeramic10	HF 30 /31
3,4 26,9	3,5 27,0	28РА240	FB6E	FXD680	Y30Н-1	DM4129	Сeramic9	HF 26/  26
4,4 35,1	4,6 36,7	-	FB5N	-	-	DM4240	Сeramic11	HF 34 / 21
4,4 35,1	4,6 36,7	-	FB6N	-	-	DM4433	Сeramic12	HF 34 / 21

Примечание: в каталогах для российских марок указывается нижний допустимый уровень параметров, для немецких и французких  указывается как минимальный, так и максимальный уровень свойств, для японских средний с указанием допустимого разброса свойств, поэтому точный выбор аналогов затруднён.