Преглед
Коерцитивност меких магнетних материјала је веома ниска и може се више пута магнетизирати у магнетном пољу. Када се спољашње електрично поље уклони, цео или највећи део добијеног магнетизма ће нестати.
Меки ферит се производи металургијом праха. Постоји неколико врста Мн-Зн, Цу-Зн, Ни-Зн, међу којима Мн-Зн ферит има највећу производњу и потрошњу.
Меки ферит је подељен у следећих девет типова: чисто гвожђе и нискоугљенични челик, легура гвожђа-силицијума, легура гвожђа-алуминијума, легура гвожђа-силицијум-алуминијума, легура никла и гвожђа, легура гвожђа-кобалта, меки ферит, аморфна мека магнетна легура, суперфина кристална мека магнетна легура.
Карактеристични захтеви
Захтеви: Четири висока-µи, К, фр, стабилност (М, ДФ);
Карактеристике: лако се добија Магнетизам се такође лако губи, углавном се користи за слабо поље високог ф
класификација
Према кристалној структури
Тип спинела; кубни кристални систем;
Тип граната: кубични тип са телом
Тип магнетолита: хексагонални кристални систем
Према перформансама примене материјала
(1), материјал високе магнетне проводљивости (µи = 2000--4104): нискофреквентни, широкопојасни трансформатор и мали импулсни трансформатор
(2), материјал са малим губицима: језгро снаге, прилика велике снаге;
(3), квалитативни материјали са малим губицима и високим температурама: језгра комуникационих филтера;
(4), високофреквентни и материјали великог магнетног поља: резонатори шупљина, трансформатори велике снаге итд.
< p>(5), power ferrite (high Bs) material: switching power supply and low-frequency power transformer(6), материјал за снимање високе густине: користи се као глава за снимање и видео;
(7) Материјал апсорбера таласа: апсорбује енергију електромагнетног таласа, који се широко користи у електронској технологији против сметњи
Параметри магнетних карактеристика и мере побољшања
Магнетни карактеристични параметри
1. Почетна пропусност
µИ=лим_(△Х→0){△Б/△Х}
2. Magnetic lossQuality factor: Q=ωL / R;
Тангенс губитка: танδ=1/К;
Специфични коефицијент губитка: тан /µи =1/µи·К
Општи материјал µи·К = константа.
3. Temperature stability Temperature coefficient: αμ
Специфични температурни коефицијент: αу/µи
4. Falling reflects the stability of the material over time
5. Магнетно старење
6. Cutoff frequency fr The frequency point corresponding to the rapid drop due to the domain wall or natural resonance, which measures the upper limit of the material application frequency.
Повезане теорије и методе за побољшање магнетне пермеабилности
И. Теоријски преглед почетне пермеабилности:
Микроскопски механизам: реверзибилна ротација домена, померање зида реверзибилног домена
µи = µи окрет + µи позиција
За општи синтеровани ферит:
1. Ако постоји много унутрашњих пора, мала густина, померање зида је тешко, µи конверзија је доминантна;
2. Ако су зрна кристала велика, поре су мало, а густина је велика, померање зида је главни фактор.
Тежина магнетизације зависи од снаге магнетизације (Однос МсХ) до ретардације је већи, лако се магнетизира; иначе, тешко је магнетизирати.
< p>Two, theoretically improve the magnetic permeability conditions:1. Неопходни услови:
1>. Ms should be high (∝Ms2 );
2>.k1, λs→0;
2. Довољни услови:
1>. Less raw material impurities, ;
2>. The density should be increased (P ↓), that is, the material grain size should be large (D↓);
3>. The structure should be uniform (grain boundary block ↓);
4>. Eliminate internal stress s·σ ↓ ;
5>. Stoma ↓, another phase ↓ (demagnetizing field↓)
Треће, побољшајте µи метод
(1) Побољшајте Мс материјала
Спинел ферит Мс = | МБ-МА|
1. Изаберите јединични ферит са високим Мс
Као што су: МнФе2О4 (4,6--5 µБ); НиФе2О4 (2,3 µБ)
2. Додајте Зн да смањите МА
Додатно:
ЦоФе2О4 (3,7 µБ) магнетокристална анизотропија
Фе3О4 (4 µБ) ниска отпорност и висока К
Ли0,5Фе2,5О4(2,5 µБ)
Лоша синтерабилност, 10000Ц, Ли испари
(2). Смањите к1 и с
1. Јединични ферит са Л=0; МнФе2О4, Ли0.5Фе2.5О4, МгФе2О4
2. Изаберите Л за гашење; НиФе2О4, ЦуФе2О4
3. Јонска супституција смањује к1, λс
1>. Add Zn2+ to dilute the magnetic anisotropy of magnetic ions
2>. Add Co2+: general ferrite k1<0, k1>0 of Co2+, positive
Негативна к компензација;
3>. Introducing Fe2+, Fe2+ is positive k in MnZn, which can be positive and negative compensation
Подешавање компензације к;
4>. Add Ti4+, 2Fe3+ Fe2++Ti4+;
5>High permeability composition range
(3). Микроструктура:
5> p>
1. Кристално стање: величина зрна, потпуност, униформност;
2. Гранично стање зрна: дебљина, поре, друге фазе;
3. Кристалне поре унутар зрна, друга фаза: величина, број и дистрибуција;
4. Висок µ материјал: велика зрна, једнообразна и потпуна зрна, танке границе зрна, без пора и других фаза
(四). Утицај унутрашњег напрезања на µ:
1>. It is caused by magnetostriction during the magnetization process, which is proportional to s;
2>. After sintering, the cooling rate is too fast, the lattice strain and ion, Distortion due to uneven distribution of vacancies;
3>. The stress caused by pores, impurities, other phases, lattice defects, uneven crystallization, etc., is related to the purity of the raw materials and the process.
Губитак меког ферита
Узроци магнетног губитка
У слабом наизменичном пољу меки магнетни материјали ће се магнетизовати и складиштити енергију с једне стране, а са друге стране, Б из различитих разлога заостаје за Х и изазива губитак, односно материјал апсорбује енергију из наизменичног поља и распршује га у облику топлотне енергије.
Magnetic loss класификација
Нерезонантна зона (мањи губитак):
1>. Eddy current loss;
Узрокује га вртложна струја изазвана електромагнетном индукцијом.
Генерално, када је ρ ферита веома висок, губитак вртложне струје се може занемарити; за материјале са високим μ, због високог садржаја Фе^2+ (ρ=10^-2～10Ωм), губитак вртложне струје је релативно велики.
Ефикасан начин да се смањи губитак вртложних струја је повећање ρ (ρ унутар зрна, ρ на граници зрна)
2>. Hysteresis loss;
То значи да меки магнетни материјал има неповратну магнетизацију у наизменичном пољу да формира петљу хистерезе, што узрокује губитак материјала, а величина је пропорционална површини петље.
Разлог: неповратно померање зида чини да Б заостаје за Х.
Методе за смањење губитка:
1) Под ниским пољем, да би се спречио иреверзибилни процес магнетизације, смањење губитака је у складу са методом повећања µи; али у исто време треба обратити пажњу на спречавање неповратног померања зида Појава на
2) Under the high field, the irreversible magnetization process is completed as soon as possible, and the area of the hysteresis loop is reduced.
3>. Residual loss;
Да Сви губици меких магнетних материјала осим губитка вртложне струје и губитка хистерезе су углавном губици магнетног ефекта у слабом пољу ниске фреквенције. У високофреквентном пољу, резонантни реп се протеже до поља ниске фреквенције;
Магнетни накнадни ефекат одређује Иу: Дифузију јона и концентрацију празнине; везано за радну температуру и фреквенцију;
Време релаксације дифузије: τ = 1 / (9,6 ρ·ф·екп(-θ/Т))
< p>where f: lattice vibration frequency; ρ: diffuse ion concentration; θ: activation energy;Енергија активације јона θ је висока, а температура околине Т је ниска, тако да је τ много дуже од одговарајућег τ фреквенције примене. Низак губитак;
Резонантна област (велики губитак):
4>. Size loss;
5>. Domain wall Loss;
6>. Natural resonance
Методе за побољшање перформанси меких феритних материјала
1. Сировине: висока чистоћа, добра активност, мање нечистоћа, за МнЗн материјале
, величина честица је најбоља у опсегу од 0,15 до 0,25 µм. Обратите посебну пажњу на мешање великих нечистоћа са релативно великим радијусом;
2. Поред испуњавања високих Мс, формула је важнија да испуни к1≈0, λс≈0;
Генерално, када се захтева да µи буде испод 5000 Када је потребно, можете додати неопходне адитиве као што су ЦаО, ТиО2, ЛаО, ЦуО, Би2О3, Б2О3, БаО, В2О5, ЗрО2, итд. да бисте побољшали карактеристике губитка и друге ефекте перформанси ;
3. Обезбедите високу густину И одличну микроструктуру, процесом магнетизације доминира померање зида. Метода секундарног редукционог синтеровања и метода синтеровања у балансираној атмосфери су неопходни услови за добијање стабилних и одличних перформанси;
4. Користите одговарајући процес топлотне обраде за даље побољшање перформанси микроструктуре, промовисање хомогенизације и елиминисање унутрашњег стреса, Подесите стабилну дистрибуцију јона и слободних места.
Припрема праха меког феритног материјала
Припрема меког феритног праха углавном усваја методу ватре и влажну хемијску методу. Припрема феритног праха углавном усваја влажну хемијску методу, припрема меког феритног праха углавном усваја влажне хемијске методе као што су метода ко-преципитације, сол-гел метода и хидротермална метода. У наставку се као пример описује мокри процес за припрему Мн-Зн феритног праха.
1 Припрема финог феритног праха методом ко-преципитације
Припрема финог феритног праха методом хемијске ко-преципитације је одабир одговарајуће соли метала растворљиве у води и припремање у складу са методом припреме. Измери се састав материјала, раствори се метална со и равномерно помеша у јонском стању, а затим се одабере одговарајући талог да равномерно исталожи или кристализује металне јоне, а затим се талог дехидрира или термички разложи да би се добио фини феритни прах. Стога је метода хемијске копреципитације најекономичнија метода за припрему феритног праха. Због карактеристика високе чистоће, уједначене расподеле величине честица и добре активности припремљених честица праха, последњих година је дубоко проучаван и широко коришћен. Метода копреципитације се може поделити на неколико метода према различитим таложницима: карбонат, оксалат и хидроксид.
1) Hydroxide co-precipitation method This method can be divided into neutralization method and oxidation method. The neutralization method is to neutralize the ferric ions and other metal salt solutions that make up the ferrite material with an alkali, and under certain conditions, directly form spinel ferrite in the aqueous solution. The ionic reaction equation is: 2Fe3++ M 2++ OH----- MO- Fe2O 3↓ The main influencing factors for the formation of ferrite in the neutralization method are the pH value and temperature of the solution (generally pH is 10-13, and the temperature is near boiling) .
The main process of the oxidation method is to first prepare an aqueous sulfate solution containing ferrous ions and other divalent metal ions, add an excess of strong alkali solution, and maintain the pH at a certain value to form a suspension, and then Air is introduced into this solution to oxidize and gradually generate ferrite precipitates. The formation of ferrite and its grain size are affected by factors such as solution pH and temperature. At pH>10, the size of ferrite particles increases with the increase of metal cation concentration, and decreases with the decrease of temperature. To prepare a sediment with practical value, perfect structure, and a certain particle size, it is necessary to select appropriate conditions to achieve.
2) Метода ко-преципитације карбоната
Метода ко-преципитације карбоната је додавање одговарајуће угљене киселине за таложење у раствор соли метала, добије се преципитат прекурсора, а затим калцинише у прах. У копреципитацији, да би се спречило загађење натријум јонима, НХ3-НХ4ХЦО 3 се користи као таложни агенс, који може елиминисати потешкоће у филтрацији и пост-синтеровању узроковане употребом једног средства за таложење. Овај метод има једноставан процес, лак рад, ниску цену и добру економску вредност.
2Сол-гел метода
Сол-гел метода је нова метода влажне хемијске синтезе која се појавила 1990-их и која се широко користи у различитим неорганским функцијама у синтези материјала. Ова метода је растварање металних органских једињења као што су алкоксиди у органским растварачима, хидролиза, полимеризација и формирање сола додавањем чисте воде итд., а затим предузимање одговарајућих метода за формирање гелова, а затим њихово сушење на ниској температури у вакууму . Лабави суви гел се затим калцинише на високој температури да би се добио оксидни прах нано-размера. Структура и својства гела у великој мери зависе од накнадног процеса сушења и згушњавања и на крају одређују својства материјала.
Прашак припремљен овом методом има високу чистоћу, добру униформност и малу величину честица. Посебно за вишекомпонентне системе, његова униформност може достићи молекуларни или атомски ниво.
Температура синтеровања је нижа од високотемпературне чврсте фазе реакције, а величина зрна се повећава са повећањем температуре и времена. Температура потпуне кристализације је око 750 ℃. У поређењу са методом копреципитације, нанопрашак синтетизован овом методом агломерира се само током синтеровања и потпуно кристалише на ниској температури (700-800 ℃). Ово штеди енергију и избегава уношење нечистоћа из реактора због високе температуре синтеровања. Истовремено, пре печења је лако делимично формирати гел, који има велику површину, што погодује формирању производа. То је боља метода за припрему ултрафиног праха.
3Хидротермална метода
Хидротермална метода је такође нова синтетичка метода за припрему ултрафиног праха развијена у последњих 10 година. Ова метода користи воду као растварач за хемијску реакцију супстанци у раствору на одређеној температури и притиску за припрему микропрахова неорганског функционалног материјала. Овом методом се може постићи допинг мултивалентних јона. Ове карактеристике су нови материјали за истраживање Пружа повољне услове. У хидротермалној реакцији, формирање кристалних зрна микропраха пролази кроз процес растварања-кристализације. Припремљени кристали микропраха имају малу величину честица и релативно уједначену величину честица и не захтевају претходну обраду на високој температури. Температура синтезе је око 900 ℃, а формирани кристали су релативно потпуни, високе чистоће и високе активности. Студије су показале да температура и време хидротермалне реакције имају већи утицај на чистоћу, величину честица и магнетна својства производа, а припремљена кристална зрна микропраха су углавном само десетине нанометара.
4Суперкритична метода
Суперкритична метода се односи на методу припреме финог праха у суперкритичним условима у хидротермалном реактору са органским растварачима итд. уместо воде као растварача. Нестанак течне фазе током реакције погодује равномерном расту и кристализацији честица у систему. Она је супериорнија од хидротермалне методе и метода је вредна даљег проучавања. Расподела величине честица микропраха припремљеног методом сушења суперкритичног флуида је релативно уједначена, кристал је комплетан, специфична површинска енергија је мала и није лако агломерирати.
Историја истраживања меких феритних материјала
Прва земља на свету која је започела истраживање - Кина
Кина је била прва земља на свету која је открила материјални магнетизам и земље у којима се примењују магнетни материјали. Постоје записи о природним магнетним материјалима (као што је магнетит) још у периоду зараћених држава.
Метода производње вештачких материјала са трајним магнетом измишљена је у 11. веку. Године 1086. „Менгки Би Тан“ је забележио прављење и употребу компаса. Од 1099. до 1102. постојао је опис компаса који се користио за навигацију, а откривен је и феномен геомагнетне деклинације.
Примена меких магнетних материјала у индустрији
Примена меких магнетних материјала у индустрији почела је крајем деветнаестог века. Појавио се са успоном електричне енергије и телекомуникацијске технологије. Његов опсег примене је изузетно широк. Меки магнетни материјали се не користе само у области кућних апарата, информационих технологија, аутомобила и других пратећих области, већ што је још важније, меки магнетни материјали као главне сировине за производњу електронских компоненти доносе сталну потражњу за њима. Последњих година потражња на тржишту расте из године у годину, а повећавају се и категорије производа, што је постало светла тачка у развоју индустрије магнетних материјала. Према статистикама ауторитативних организација, производња меких магнетних материјала у Кини је 2004. године премашила 100.000 тона, а приход од продаје био је око 7 милијарди јуана. Његова производња чинила је око 33% укупне светске производње магнетних материјала, а остварени приход од продаје чинио је светске магнетне материјале. Око 40% укупног прихода од продаје материјала.
Потражња за домаћим трајним феритним магнетним материјалима високих перформанси (еквивалентним ФБ4 и ФБ5 и изнад серије јапанских ТДК производа) чиниће око 40% укупне потражње за трајним феритним магнетним материјалима у 2000. (мање од 60.000 тона) повећана на више од 70% (приближно 150.000 тона) меких феритних магнетних материјала високих перформанси (еквивалентних ПЦ40 и Х5Ц2 и изнад серије јапанских ТДК производа) у 2005. години чини потражњу за меким феритним магнетизмом. Удео укупне потражње за материјалом ће се повећати са мање од 10% у 2000. на више од 30% у 2005. (ПЦ40 и изнад 20.000 тона, Х5Ц2 и изнад 10.000 тона)
Феритни меки магнетни материјали у 20. веку Резултати истраживања
Људска истраживања ферита почела су 1930-их.
Током 1940-их, Холланд Ј.Л. Сновик је изумео феритни меки магнетни материјал са високом отпорношћу и добрим карактеристикама високе фреквенције.
Од 1940-их до 1960-их година били су период брзог развоја науке и технологије. Проналазак радара, телевизијског емитовања, интегрисаних кола итд. имао је веће захтеве за меким магнетним материјалима, а производиле су се траке од меке магнетне легуре. И меки феритни материјали. Педесете године прошлог века биле су период снажног развоја ферита. Године 1952. успешно је развијен магнетоплумбит тврди ферит; 1956. године у овом кристалном систему развијен је планарни ферит ултра високе фреквенције, а истовремено је откривен ферит типа граната са елементима ретких земаља, формирајући тако спинел. Постоје три главна система феритних материјала кристалног система: камени тип , типа магнетоплумбита и типа граната. Седамдесетих година прошлог века, развојем телекомуникација, аутоматске контроле и рачунарске индустрије, развијене су меке магнетне легуре за магнетне главе. Поред традиционалних кристалних меких магнетних легура, појавио се још један тип материјала - аморфни меки магнет. Треба рећи да је појава ферита важна прекретница у историји развоја јаког магнетизма и магнетних материјала. До сада су феритни магнетни материјали били широко коришћени у многим областима високе технологије.
Тренд развоја меких феритних материјала
Материјали који апсорбују ферит
Due to the rapid development of science and technology, in the stealth technology of weapons and electronics In the computer information leakage prevention technology and the thermal effect in biology, the application of ferrite as a microwave absorbing material is particularly important. In recent years, researchers have focused on composite ferrite materials and nano-sized ferrites to control their electromagnetic parameters. Ferrite nano-magnetic materials are used as microwave absorbers, and the specific surface area of nano-scale particulate materials is larger than that of conventional coarse powders. 3-4 orders of magnitude, high absorption rate. On the one hand, it can absorb free molecules in the empty space or other molecules in the medium that are connected together by bonding, resulting in anisotropic changes. On the other hand, in the microwave field, the movement of active atoms and electrons is intensified, which promotes magnetization, and finally converts electromagnetic energy into heat energy, thereby increasing the absorption capacity of the absorber.
Примена у складиштењу информација
Магнетно снимање феритног материјала за складиштење информација је технологија и уређај који користи феромагнетне медије за унос, снимање, складиштење и излаз информација. Магнетни материјали који се користе за магнетно снимање подељени су у две категорије: магнетни медији за снимање, који се користе као материјали за снимање и складиштење информација, а припадају трајним магнетним материјалима. Други тип су материјали магнетне главе, који су сензорски материјали који се користе за унос и излаз информација, а припадају меким магнетним материјалима.
Магнетна течност
Магнетна течност је нова врста функционалног материјала. Састоји се из три дела: магнетне честице, стабилизатор (површински и активни агенс) и течност носача. Делује у магнетном пољу. Следеће показује супериорне перформансе од других магнетних материјала, тако да се широко користи. Ово је синтетички колоидни систем, укључујући колоидне магнетне микроматеријале (магнетит), дисперговане у континуираној течности која носи честице уз помоћ сурфактаната, пречник магнетних честица је око 10 мм. Магнетни флуид интегрише способност магнетизације чврсте супстанце и флуидност течности. Под дејством магнетног поља, магнетна течност се може магнетизовати, показујући суперпарамагнетизам. Магнетна течност има широк спектар примена у области биомедицине. Магнетни носач лека развијен последњих година је висока и нова технологија која је од велике пажње у земљи и иностранству.
Зелени магнетни материјали
Са отварањем Светске изложбе 2010 . Нови економски модел заснован на ниској потрошњи енергије, малом загађењу и ниским емисијама - долазак ере економије са ниским садржајем угљеника. Одржива нискоугљенична и зелена економија биће општи тренд будућег светског развоја, који је важан за нову енергију, заштиту животне средине, очување енергије и друге нове. Индустрија ће донети огромне средњорочне и дугорочне прилике за улагања и развој. Економија са ниским садржајем угљеника укључује широк спектар индустријских и управљачких поља, а такође је уско повезана са развојем магнетних материјала. То ће такође бити важан правац развоја за примену и тржиште нових високотехнолошких магнетних материјала у будућности
China's magnetic materials market h2> Тренутни статус кинеског тржишта магнетних материјала
Тренутни статус кинеског тржишта магнетних материјала
Производи од меког ферита, апликације високе технологије чиниле су 22%, као што су дигиталне комуникације, електромагнетна компатибилност (ЕМЦ), широкопојасна радио фреквенција, анти-електромагнетне сметње (ЕМИ), ХД екран, аутомобилска електроника. Примена традиционалних производа средњег и нижег квалитета чини 78%, као што су телевизори, адаптери за напајање, електронске пригушнице, обични прекидачки трансформатори за напајање и антенске шипке.
Са укупне тачке гледишта, перформансе кинеских феритних магнета су и даље у средњем и ниском степену. Иако је производња на првом месту у свету, вредност излаза није идеална. Укупна излазна вредност кинеских магнетних материјала је око 26,5 милијарди јуана, излазна вредност трајног ферита је 6,2 милијарде, а просечна цена је 15.000 јуана по тони; излазна вредност меког ферита је 9,3 милијарде, а просечна цена је 31.000 јуана по тони, а преостали магнети од самаријум-кобалта, неодимијумски гвожђе-бор магнети и метални магнети чине 11 милијарди јуана на тржишту.
Изгледи за развој кинеског тржишта магнетних материјала
1. Повећање трошкова рада и енергије је тренд;
2. И даље је неизбежно да ће цена сировина наставити да расте усред флуктуација. ;
3. Извоз магнетних производа и електронских компоненти ће се полако опорављати у заокретима
4. Оштра конкуренција и ратови цена од стране домаћих даљих корисника неизбежно ће приморати цене компанија за магнетне материјале да падну, а профит ће успорити.
5. Компаније које немају обим производње и масовно произведене производе од магнетног материјала ниског и средњег домета боре се да преживе
6. Компаније са предностима у погледу трошкова и технолошким предностима ће се добро развијати
7. Укупан ниво кинеског истраживања и развоја магнетног материјала биће у складу са међународним напредним нивоом и биће јака земља од великог произвођача магнетних материјала.