Магнитодиэлектрики

Ферриты

Это соединения оксида железа Fe₂O₃ с оксидами других металлов: ZnO(феррит цинка), NiO(феррит никеля). Ферриты изготавливают из порошкообразной смеси оксидов этих металлов. Название ферритов определяется названием одно-, двухвалентного металла, оксид которого входит в состав феррита.

Ферриты имеют кубическую кристаллическую решетку, подобную решетке шпинели, встречающейся в природе: MgO·Al₂O₃. Большинство соединений указанного типа, как и природный магнитный железняк FeO·Fe₂O₃, обладает магнитными свойствами. Однако феррит цинка и феррит кадмия являются немагнитными. Исследования показали, что наличие или отсутствие магнитных свойств определяется кристаллической структурой этих материалов, и в частности расположением ионов двухвалентных металлов и железа между ионами кислорода. Ферриты, в состав которых кроме оксида железа входит только один оксид, называется простым. Химическая формула простого феррита:

MeO_xFe₂O₃ или MeFe₂O₄

Феррит цинка – ZnFe₂O₄, феррит никеля– NiFe₂O₄.

Не все простые ферриты обладают магнитными свойствами. Так CdFe₂O₄ является немагнитным веществом.

Наилучшими магнитными характеристиками обладают сложные или смешанные ферриты, представляющие твердые растворы одного в другом. В этом случае используются и немагнитные ферриты в сочетании с простыми магнитными ферритами. Общая формула широко распространенных никель-цинковых ферритов имеет следующий вид:

mNiO·Fe₂O₃ + nZnO·Fe₂O₃ + pFeO·Fe₂O₃

где коэффициенты m, n и p определяют количественные соотношения между компонентами. Процентный состав компонентов играет существенную роль в получении тех или иных магнитных свойств материала.

Наиболее широко применяют смешанные магнитно-мягкие ферриты: никель-цинковые, марганец-цинковые и литий-цинковые.

Достоинства ферритов – стабильность магнитных характеристик в широком диапазоне частот, малые потери на вихревые токи, малый коэффициент затухания магнитной волны, а также простота изготовления ферритовых деталей.

Недостатки всех ферритов – хрупкость и резко выраженная зависимость магнитных свойств от температуры и механических воздействий.

Это композиционные материалы, состоящие из мелкодисперсных частиц магнитно-мягкого материала, соединенных каким-либо органическим или неорганическим диэлектриком. В качестве мелкодисперсных магнитно-мягкого материала применяют карбонильное железо, альсиферы и некоторые сорта пермаллоев. В качестве диэлектрика – эпоксидные или бакелитовые смолы, полистирол, жидкое стекло и др.

Назначение диэлектриков не только в том, чтобы соединять частицы магнитного материала, но и создать между ними электроизоляционные прослойки и тем самым повысить электрическое сопротивление магнитодиэлектрика. Это резко снижает потери на вихревые токи и дает возможность работать на частотах 10 – 100 МГц (в зависимости от состава).

Магнитные характеристики магнитодиэлектриков несколько ниже исходных ферромагнитных наполнителей. Несмотря на это магнитодиэлектрики применяют для изготовления сердечников высокочастотных узлов радиоэлектронной аппаратуры. Это обусловлено большой стабильностью магнитных характеристик и возможностью изготовления из них сердечников сложной формы. Кроме того, изделия из диэлектриков отличаются высокой чистотой поверхности и точностью размеров.

Лучшие магнитодиэлектрики – с наполнителями: молибденовым пермаллоем или карбонильным железом.

Таблица 7 – Основные свойства магнитных материалов

Свойства	Металлические магнито-твёрдые материалы	Металлические магнито-мягкие материалы	Ферриты
Мартенситные стали (вольфрамовые)	Железо – никель - алюминиевые стали	Пермаллои	Альсиферы	Никель-цинковые
Состав
Удельное электрическое сопротивление, ρ,(Ом·м)
Начальная магнитная проницаемость, μн
Максимальная магнитная проницаемость, μм
Коэрцитивная сила, Hc (А/м)
Остаточная магнитная индукция, Br (Тл)
Достоинства
Недостатки
Область применения

Дата добавления: 2014-12-16