Đối với các mục đích sử dụng khác, xem Ferrite (định hướng) . Một chồng nam châm ferrite Một ferit là gốm nguyên liệu làm bằng cách trộn và bắn tỷ lệ lớn sắt (III) oxit (Fe 2 O 3 , rỉ sét ) pha trộn với tỷ lệ nhỏ của một hay nhiều kim loại yếu tố , chẳng hạn như bari , mangan , niken , và kẽm .Cả hai đều bằng điện không -conductive , có nghĩa rằng họ là cách điện, và ferrimagnetic , có nghĩa là họ có thể dễ dàng được từ hóahoặc bị thu hút bởi một nam châm. Ferrites thể được chia thành hai gia đình dựa trên khả năng chống lại được demagnetized (từ kháng từ ). Ferrites cứng có tính cưỡng chế cao , vì vậy rất khó để khử từ. Chúng được sử dụng để chế tạo nam châm vĩnh cửu cho nam châm tủ lạnh , loa , động cơ điện nhỏ , v.v. Các ferrit mềm có độ cưỡng chế thấp , vì vậy chúng dễ dàng thay đổi từ hóa và hoạt động như các dây dẫn của từ trường. Chúng được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử để tạo ra lõi từ hiệu quả gọi là lõi ferrite cho cuộn cảm và biến áp tần số cao , và trong các thành phần vi sóng khác nhau . Các hợp chất Ferrite có chi phí cực thấp, được làm từ sắt chủ yếu là sắt (oxit sắt) , và cũng có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Chúng rất ổn định và khó khử từ, và có thể được thực hiện với cả lực lượng cưỡng chế cao và thấp. Yogoro Kato và Takeshi Takei của Viện Công nghệ Tokyo đã tổng hợp các hợp chất ferrite đầu tiên vào năm 1930.

Thành phần, cấu trúc và thuộc tính

Ferrites thường ferrimagnetic hợp chất gốm có nguồn gốc từ oxit sắt . Magnetite (Fe 3 O 4 ) là một ví dụ nổi tiếng. Giống như hầu hết các đồ gốm khác, ferrites là chất dẫn điện cứng, giòn và kém . Nhiều ferrites áp dụng cấu trúc spinel với công thức AB 2 O 4 , trong đó A và B đại diện cho các cation kim loại khác nhau , thường bao gồm sắt (Fe). Các ferrit spinel thường sử dụng một mô típ tinh thể bao gồm các ôxit khối đóng kín (fcc) (O 2− ) với các cation chiếm một phần tám các lỗ tứ diện và các cation B chiếm một nửa các lỗ bát diện, tức là A 2+ B 3+ 2 O 2− 4 . Các tinh thể Ferrite không sử dụng cấu trúc spinel thông thường, mà là cấu trúc spinel nghịch đảo: Một phần tám các lỗ tứ diện bị chiếm bởi các cation B, một phần tư các vị trí bát diện bị chiếm bởi các cation A. và một phần tư khác bởi cation B. Nó cũng có thể có ferrites cấu trúc spinen hỗn hợp với công thức [M 2+ 1-δ Fe 3+ δ ] [M 2+ δ Fe 3+ 2 δ ] O 4 nơi δ là mức độ đảo ngược. Vật liệu từ tính được gọi là "ZnFe" có công thức ZnFe 2 O 4 , với Fe 3+ chiếm các vị trí bát diện và Zn 2+ chiếm các vị trí tứ diện, đây là một ví dụ về cấu trúc spinel ferrite bình thường.] Một số ferrites áp dụng cấu trúc tinh thể lục giác, như barium và strontium ferrites BaFe 12 O 19 (BaO: 6Fe 2 O 3 ) và SrFe 12 O 19 (SrO: 6Fe 2 O 3 ).  Về đặc tính từ tính của chúng, các ferrites khác nhau thường được phân loại là "mềm", "nửa cứng" hoặc "cứng", nghĩa là độ cưỡng bức từ thấp hoặc cao của chúng , như sau.

Ferrites mềm

Các lõi ferrite khác nhau được sử dụng để chế tạo máy biến áp nhỏ và cuộn cảm Ferrites được sử dụng trong lõi máy biến áp hoặc điện từ có chứa hợp chất niken , kẽm và / hoặc mangan . Chúng có độ cưỡng chế thấp và được gọi là ferrites mềm . Độ coerc thấp có nghĩa là từ hóa của vật liệu có thể dễ dàng đảo ngược hướng mà không tiêu tán nhiều năng lượng ( tổn thất trễ ), trong khi điện trở suất cao của vật liệu ngăn dòng điện xoáy trong lõi, một nguồn mất năng lượng khác. Do tổn thất tương đối thấp ở tần số cao, chúng được sử dụng rộng rãi trong lõi của RFmáy biến áp và cuộn cảm trong các ứng dụng như nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi và ăng ten vòng lặp được sử dụng trong radio AM. Các ferrites mềm phổ biến nhất là: Mangan-kẽm ferrite ( MnZn , với công thức Mn a Zn (1-a) Fe 2 O 4 ). MnZn có độ thấm và cảm ứng bão hòa cao hơn NiZn. Niken-kẽm ferit ( NiZn , với công thức Ni a Zn (1-a) Fe 2 O 4 ). Các ferrites NiZn thể hiện điện trở suất cao hơn MnZn, và do đó phù hợp hơn cho các tần số trên 1 MHz. Đối với các ứng dụng dưới 5 MHz, ferrites MnZn được sử dụng; trên đó, NiZn là sự lựa chọn thông thường. Ngoại lệ là với các cuộn cảm chế độ phổ biến , trong đó ngưỡng lựa chọn là 70 MHz. 

Ferrites bán cứng

Cobalt ferrite , CoFe 2 O 4 (CoO · Fe 2 O 3 ), nằm giữa vật liệu từ mềm và cứng và thường được phân loại là vật liệu bán cứng.  Nó được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng từ giảo của nó giống như cảm biến và cơ cấu chấp hành nhờ vào độ bão hòa cao Từ giảo (~ 200 ppm). CoFe 2 O 4 cũng có những lợi ích là không có đất hiếm , điều này làm cho nó trở thành một sự thay thế tốt cho Terfenol-D . Hơn nữa, các đặc tính từ tính của nó có thể được điều chỉnh bằng cách tạo ra tính bất đẳng hướng từ tính. Điều này có thể được thực hiện bằng cách ủ từ, nén có hỗ trợ từ trường, hoặc phản ứng dưới áp suất đơn hướng. Giải pháp cuối cùng này có ưu điểm là cực nhanh (20 phút) nhờ sử dụng phương pháp thiêu kết plasma plasma . Tính dị hướng từ cảm ứng trong coban ferrite cũng có lợi để tăng cường hiệu ứng từ điện trong composite. 

Ferrites cứng

Ngược lại, nam châm ferrite vĩnh cửu được làm bằng ferrites cứng , có độ cưỡng bức cao và độ hồi phục cao sau khi từ hóa. Ôxít sắt và bari hoặc strontium carbonate được sử dụng trong sản xuất nam châm ferrite cứng.  Độ cưỡng chế cao có nghĩa là các vật liệu có khả năng chống lại sự khử từ, một đặc tính thiết yếu đối với một nam châm vĩnh cửu. Chúng cũng có tính thấm từ cao . Những cái gọi là nam châm gốm này có giá rẻ, và được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm gia dụng như nam châm tủ lạnh. Từ trường tối đa B là khoảng 0,35 tesla và cường độ từ trường H là khoảng 30 đến 160 kiloampere mỗi mét (400 đến 2000 oersteds ).  Mật độ của nam châm ferrite khoảng 5 g / cm 3 . Các ferrites cứng phổ biến nhất là: Strontium ferrite , SrFe 12 O 19 (SrO · 6Fe 2 O 3 ), được sử dụng trong động cơ điện nhỏ, thiết bị sóng vi mô, phương tiện ghi âm, phương tiện quang từ, viễn thông và công nghiệp điện tử. Barium ferrite , BaFe 12 O 19 (BaO · 6Fe 2 O 3 ), một vật liệu phổ biến cho các ứng dụng nam châm vĩnh cửu. Barium ferrites là loại gốm mạnh mẽ thường ổn định với độ ẩm và chống ăn mòn. Chúng được sử dụng trong cácnam châm loa và như một phương tiện để ghi từ , ví dụ như trên các thẻ sọc từ tính .

Sản xuất

Ferrites được sản xuất bằng cách nung nóng hỗn hợp các oxit của các kim loại cấu thành ở nhiệt độ cao, như thể hiện trong phương trình lý tưởng hóa này: Fe 2 O 3 + ZnO → ZnFe 2 O 4 Trong một số trường hợp, hỗn hợp tiền chất bột mịn được ép vào khuôn. Đối với ferrit bari và strontium, các kim loại này thường được cung cấp dưới dạng cacbonat, BaCO 3 hoặc SrCO 3 . Trong quá trình gia nhiệt, các cacbonat này trải qua quá trình nung : MCO 3 → MO + CO 2 Sau bước này, hai oxit kết hợp để tạo ra ferrite. Hỗn hợp oxit thu được trải qua quá trình thiêu kết .

Công dụng

Lõi Ferrite được sử dụng trong cuộn cảm điện tử , máy biến thế và nam châm điện trong đó điện trở cao của ferrite dẫn đến tổn thất dòng điện rất thấp . Chúng thường được xem như một cục trong cáp máy tính, được gọi là hạt ferrite , giúp ngăn tiếng ồn điện tần số cao ( nhiễu tần số vô tuyến ) thoát ra hoặc đi vào thiết bị. Bộ nhớ máy tính ban đầu lưu trữ dữ liệu trong các từ trường còn lại của lõi ferrite cứng, được tập hợp thành các mảng của bộ nhớ lõi . Bột Ferrite được sử dụng trong các lớp phủ của băng ghi âm từ tính . Một loại vật liệu như vậy là sắt (III) oxit . Các hạt Ferrite cũng được sử dụng như một thành phần của vật liệu hấp thụ radar hoặc lớp phủ được sử dụng trong máy bay tàng hình và trong gạch hấp thụ lót các phòng được sử dụng để đo tương thích điện từ . Hầu hết các nam châm âm thanh phổ biến, bao gồm cả những người được sử dụng trong loa và thiết bị thu phát nhạc cụ điện từ , là nam châm ferrite. Ngoại trừ một số sản phẩm "cổ điển" nhất định, nam châm ferrite đã thay thế phần lớn nam châm Alnico đắt tiền hơn trong các ứng dụng này. Các hạt nano Ferrite thể hiện tính chất siêu thuận từ .