6 Ферити

Ферити виготовляють із порошкоподібної суміші, яка складається з окислу заліза і спеціально підібраних окислів інших металів. Відпресовані феритові вироби підлягають спіканню при високих температурах. Назва фериту визначається назвою двовалентного або одновалентного металу, окис якого входить до складу фериту. Так, якщо до складу фериту входить окис цинку ZnО, то ферит називається феритом цинку, якщо окис нікелю NiО – феритом нікелю і т.п.

Ферити, до складу яких, крім окислу заліза Fe₂O₃, входить тільки один окисел іншого металу, називаються простими. Хімічна формула простого фериту в загальному вигляді записується так:

МеОFе₂О₃ або МеFе₂О₄,

Ме – позначення металу, окисел якого входить до складу фериту.

Не всі прості ферити мають магнітні властивості. Так, ферити цинку ZnFе₂О₄ і кадмію CdFe₂O₄ є не магнітними речовинами. Наявність або відсутність магнітних властивостей у простих феритів визначається кристалічною структурою.

Найкращі магнітні характеристики мають складні або змішані ферити. Це тверді розчини одного простого фериту в другому. В такому випадку можуть бути використані немагнітні ферити в поєднанні з магнітними простими феритами. Наприклад, твердий розчин двох простих феритів цинку і нікелю утворює змішаний нікельцинковий ферит.

Ферити виготовляють по керамічній технології, тобто вихідні порошкоподібні окисли металів, взяті в обумовленому співвідношенні, подрібнюють у кульових млинах. Із цієї суміші тонко помелених порошків пресують брикети, які підлягають обпаленню в печах. Потім брикети розмелюють і в отриманий тонкодисперсний порошок вводять пластифікатор, наприклад розчин полівінілового спирту. Із отриманої маси пресують феритові вироби – осердя, кільця, які обпалюють при 1000…1400°С. Отримують тверді і крихкі вироби чорного кольору; їх можна обробляти тільки шліфуванням.

Найбільш широко застосовують змішані магнітом’які ферити: нікель-цинкові, марганець-цинкові, літій-цинкові. Умовне позначення феритів: Н – низькочастотні, НН – нікель-цинкові низькочастотні ферити, НМ – марганець-цинкові, ВТ – ферити з прямокутною петлею гістерезису. Цифри, які стоять попереду буквених позначень, показують значення початкової магнітної проникності. Наприклад, 4000НМ – марганець-цинковий ферит з початковою магнітною проникністю, рівною 4000.

Основні характеристики магнітом’яких феритів такі: щільність 3800-5000 кг/м³ ; ТК = (5…12)·10^-6 1/°С; пористість 1…1,5%; Н_с = 0,1…22 А/м. Позитивними якостями феритів є: стабільність магнітних характеристик в широкому діапазоні частот, малі втрати на вихрові струми і простота виготовлення феритових деталей.

Як і всі магнітні матеріали ферити зберігають свої магнітні властивості лише до точки Кюрі. У різних за складом феритів температура Кюрі коливається в широких межах від 45 до 950°С.

Для виготовлення постійних магнітів використовують магнітотверді ферити, найбільше застосування з яких отримали ферити барію ВаО·6Fе₂О₃. На відміну від магнітном’яких феритів барієві ферити мають не кубічну, а гексагональну кристалічну структуру. Остання обумовлює магнітну твердість феритів барію, головним чином, за рахунок великої коерцитивної сили. За своєю структурою ферити барію – це полікристалічні матеріали, які складаються з багатьох кристалічних частинок. При цьому кристалічні частинки орієнтовані довільно, що визначає однаковість властивостей фериту за усіма напрямками. Ці ферити – ізотропні (марка БІ).

Якщо в процесі пресування магнітів порошкоподібну масу піддати дії зовнішнього магнітного поля великої напруженості (Н = 800 А/м), то кристалічні частинки будуть орієнтовані в одному напрямку. Виготовлені таким чином барієві магніти є анізотропними (марка БА). Ці магніти в готовому вигляді, тобто після обпалення в печах і намагнічування, володіють більш високим рівнем магнітних характеристик.

Основні характеристики барієвих феритів: щільність 4600…5000 кг/м³; Н_с = (128…232) 10³ А/м; В_S = 0,2…0,35 Тл;  = 450 ⁰С.

Магніти, що виготовлені з барієвих феритів, володіють великим питомим опором, що дає змогу застосовувати їх в області високих частот. Для кращого використання барієвим магнітам надають форму, при якій їх довжина мала в порівнянні з перерізом.

Барієві ферити відрізняються стабільністю своїх характеристик, але вони чутливі до різкої зміни температури. Їх виготовляють із недефіцитних порошкоподібних матеріалів (окисли заліза Fе₂О₃ і вуглекислого барію ВаСО₃) методами керамічної технології. Магніти із барієвих феритів значно дешевші магнітів із залізо-нікель-алюмінієвих сплавів та інших металевих матеріалів.

Недоліками всіх феритів є крихкість і можливість обробки тільки шліфуванням. Ферити є магнітними напівпровідниками, і тому з ростом температури їх питомий опір зменшується, що викликає збільшення втрат на вихрові струми.