2.5. Магнитомягкие ферриты

Это твердые растворы окиси железа Fе₂O₃ с окислами других металлов. Наиболее широко применяются ферриты со структурой шпинели, отвечающей формуле MeFe₂O₄, где Me - какой-либо двухвалентный катион. Самопроизвольная намагниченность ферритов обусловлена спиновыми магнитными моментами трехвалентных ионов железа и двухвалентных ионов металла, между которыми существует косвенное обменное взаимодействие через ионы кислорода.

Синтез ферритов производится по керамической технологии и может быть осуществлен по трем различным технологическим. схемам.

1. Из механической смеси оксидов или карбонатов.

2. Термическим разложением твердой смеси солей, полученной выпариванием из водного раствора.

3. Из совместно сочетаемых гидрооксидов, карбонатов, оксалатов.

Наиболее распространенный - первый способ.

Применение магнитомягких ферритов: для магнитопроводов, работающих в слабых и сильных магнитных полях до 100 МГц и в импульсном режиме; для изготовления магнитных усилителей, сердечников трансформаторов, катушек индуктивности, статоров и роторов в. ч. двигателей, термомагнитных компенсаторов и т. д.

Механические, магнитные и электрические свойства магнитомягких ферритов. Механические свойства, как и у керамики - твердость, хрупкость, недопустимость обработки резанием. При спекании - усадка от 10 до 20%. Хорошо шлифуются и полируются абразивными материалами, режутся алмазными инструментами.

Наиболее широко в качестве магнитомягких ферритов применяют никель-цинковые и марганец - цинковые ферриты, представляющие собой твердые растворы замещения, образованные простыми ферритами NiFe₂O₄ и MnFe₂O₄, являющиеся ферримагнетиками, с немагнитным ZnFe₂O₄.

В переменных полях ферриты, кроме μ, характеризуются tgδ_μ -тангенсом угла магнитных потерь, который используется для оценки допустимого частотного диапазона, в котором может использоваться данный материал. Для ферритов потерями на вихревые токи и гистерезис в области слабых полей можно пренебречь. При повышении частоты, начиная с некоторой, характерной для данной марки феррита, значения tgδ_μ возрастают более резко, при этом одновременно уменьшается μ. Эту частоту называют критической - f_крит.

Причина уменьшения μ и роста tgδ_μ связывается со сложными резонансными и релаксационными процессами.

Зависимость μ_н и tgδ_μ от частоты в логарифмическом масштабе для разных марок никель-цинкового феррита показана на рис. 2.4.

Цифра в обозначении марки феррита означает величину начальной магнитной проницаемости. Магнитные и электрические свойства трех марок никель-цинковых ферритов приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5     

Удельное электрическое сопротивление ферритов в зависимости от термической обработки и химического состава изменяется от 10 до 10⁸ Ом · м.

Основной недостаток ферритов по сравнению с металлическими магнитными материалами - малое значение их магнитной проницаемости. Некоторые типы изделий из магнитомягких ферритов показаны на рис. 2.5.