Ferrita (imant)
La ferrita és un compost químic de materials de ceràmica amb òxid de ferro (III) (Fe₂O₃) com a component principal.[1] Yogoro Kato i Takeshi Takei del Institut de Tecnologia de Tòquio van inventar la ferrita l'any 1930.[2]
Composició i propietats
modificaLes ferrites normalment són compostos ceràmic que no són conductores del ferrimagnetisme, deriven de l'òxid de ferro com també ho és l'hematita (Fe₂O₃) o la magnetita (Fe₃O₄) i com també òxids d'altres metalls. Les ferrites són, com molts altres materials ceràmics, dures i fràgils.
Moltes ferrites cristal·litzen en el sistema cúbic amb la fórmula química AB₂O₄, on A i B representen diversos cations de metalls incloent el ferro Fe.
El material magnètic conegut com "ZnFe" té la fórmula ZnFe₂O₄, amb Fe3+ ocupant llocs octahèdrics i Zn2+ ocupant llocs tetraèdrics.[3]
Algunes ferrites tenen estructura cristal·lina hexagonal, com les ferrites de bari i estronci BaFe₁₂O19 (BaO:6Fe₂O₃) i SrFe₁₂O19 (SrO:6Fe₂O₃).[4]
En termes de les seves propietats magnètiques, les diferents ferrites sovint es classifiquen com toves ("soft") o dures ("hard"), cosa que es refereix, respectivament, a la seva baixa o alta coercitivitat magnètica:
Ferrites toves
modificaLes ferrites que es fan servir en transformadors o nuclis electromagnètics contenen compostos de níquel, zinc, i/o manganès. Tenen baixa coercitivitat i s'anomenen ferrites toves. La baixa coercitivitat significa que es pot canviar la direcció de la seva magnetització sense utilitzar gaire energia.
S'utilitzen ferrites com a nuclis electromagnètics per la seva alta permeabilitat magnètica i la seva baixa conductivitat elèctrica (el que ajuda a evitar els corrents de foucault).
Les ferrites toves més comunes són:[4]
- Ferrita de manganès-zinc ferrite
- Ferrita de nickel-zinc
Ferrites dures
modificaCom a contrast, els imants permanents de ferrita estan fets de ferrites dures, les quals tenen alta coercitivitat i alta romanència després de la magnetització. Per a fabricar-les s'usa lòxid de ferro, el carbonat de bari o el carbonat d'estronci.[5][6] La seva alta coercitivitat significa que els materials són molt resistents a desmagnetitzar-se i també condueixen bé el flux magnètic i tenen alta permeabilitat magnètica. Això els permet tenir camp magnètic més fort que el mateix ferro. ón barats i molt usats en electrodomèstics. El seu camp magnètic màxim B és d'uns 0,35 tesla i la resistència de camp magnètic H és de 30 a 160 kiloampers per metre (400 a 2000 oersteds).[7] Els imants de ferrita tenen una densitat al voltant dels 5g/cm³.
Les ferrites dures més comunes són:
- Ferrita d'estronci, SrFe₁₂O19 (SrO·6Fe₂O₃), usada en aparells de microones i altres.[4]
- Ferrita de bari, BaFe₁₂O19 (BaO·6Fe₂O₃), usats en enregistrament magnètic com les bandes magnètiques de les targetes.
- Ferrita de cobalt, CoFe₂O₄ (CoO·Fe₂O₃).
Producció
modificaLes ferrites es fabriquen escalfant una mescla de precursors en forma de pols fina premsats en un motlle. Durant el procés d'escalfament es calcinen els carbonats:
- MCO₃ → MO + CO₂
El producte refredat es mol en petites partícules menors de 2 µm.
Referències
modifica- ↑ Carter, C. Barry; Norton, M. Grant. Ceramic Materials: Science and Engineering. Springer, 2007, p. 212–15. ISBN 0-387-46270-8.
- ↑ «The Invention of Ferrites and Their Contribution to the Miniaturization of Radios» (en anglès). IEEE. [Consulta: 23 maig 2021].
- ↑ Shriver, D.F.; et al.. Inorganic Chemistry. Nova York: W.H. Freeman, 2006. ISBN 0-7167-4878-9.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Ullah, Zaka; Atiq, Shahid; Naseem, Shahzad «Influence of Pb doping on structural, electrical and magnetic properties of Sr-hexaferrites». Journal of Alloys and Compounds, 555, 2013, pàg. 263–267. DOI: 10.1016/j.jallcom.2012.12.061.
- ↑ «Ferrite Permanent Magnets». Arnold Magnetic Technologies. Arxivat de l'original el 14 de maig 2012. [Consulta: 18 gener 2014].
- ↑ «Barium Carbonate». Chemical Products Corporation. Arxivat de l'original el 6 d’octubre 2014. [Consulta: 18 gener 2014].
- ↑ «Amorphous Magnetic Cores». Hill Technical Sales, 2006. [Consulta: 18 gener 2014].
Fonts
modifica- MMPA 0100-00, Standard Specifications for Permanent Magnet Materials Arxivat 2014-07-22 a Wayback Machine.
- Meeldijk, Victor Electronic Components: Selection and Application Guidelines, 1997 Wiley ISBN 0-471-18972-3
- Ott, Henry Noise Reduction Techniques in Electronic Systems 1988 Wiley ISBN 0-471-85068-3
- Luecke, Gerald and others General Radiotelephone Operator License Plus Radar Endorsement 2004, Master Pub. ISBN 0-945053-14-2
- Bartlett, Bruce and others Practical Recording Techniques 2005 Focal Press ISBN 0-240-80685-9
- Schaller, George E. Ferrite Processing & Effects on Material Performance Arxivat 2013-10-02 a Wayback Machine.