главная > справочник > химическая энциклопедия:

Ферриты

Notice: Undefined variable: iko in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 95

Notice: Undefined variable: goo in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Notice: Undefined variable: mn in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Ферриты, сложные оксиды железа(III) с более основными оксидами других металлов. Иногда ферритами называют вообще все ферримагнетики независимо от их химической природы. Практически важные ферриты относятся к следующим структурным группам.

ферриты со структурой шпинели имеют общую формулу , где М^II - Ni, Со, Mn, Mg, Cu, Fe, Zn, Cd. Они кристаллизуются в кубической кристаллической решетке, пространств. группа Fd3m, z = 8. К этой группе относится также ферриты лития LiFe₅O₈ (можно считать, что в нем ионы M²⁺ замещены Li⁺_0,5 + Fe³⁺_0,5)• B нормальных шпинелях ионы M²⁺ расположены в октаэдрических узлах, а ионы Fe³⁺ - в тетраэдрических. В обращенных шпинелях половина ионов Fe³⁺ находится в октаэдрических позициях, а другая половина этих ионов и ионы M²⁺ - в тетраэдрических, занимая их статистически. Большей частью существуют смешанные шпинели, в которых оба вида ионов располагаются и в тех и в других позициях. ферриты со структурой шпинели могут растворять значительные количества Fe₂O₃. Они могут образовывать непрерывные твердые растворы друг с другом, Fe³⁺ может частично замещаться другими ионами - Al, Cr³⁺, Ga, In, Sc, а также Ti⁴⁺ и т.д.

Ферриты со структурой граната кристаллизуются в кубической кристаллической решетке, пространственная группа Ia3d, z = 8, имеют общую формулу R₃Fe₅O₁₂, где R - РЗЭ от Sm до Lu, а также Y. Важнейший из них - иттрий-железный гранат Y₃Fe₅O₁₂. В структуре этих ферритов ионы РЗЭ занимают додекаэдрические позиции, ³/₅ ионов Fe³⁺ -тетраэдрические, остальные ²/₅ - октаэдрические. Ионы R могут частично замещаться ионами РЗЭ с большими ионными радиусами (Pr, Nd, La, но не Ce), а также Bi и двухвалентными ионами Ca, Sr, Mn (в этом случае часть Fe³⁺ замещается ионами с большим зарядом - Sn⁴⁺, Zr⁴⁺, Ge⁴⁺, Ti⁴⁺, Si⁴⁺ и даже V⁵⁺ и т. п.). Железо в ферритах-гранатах частично может замещаться Al, Ga, Cr³⁺, In, Sc, причем Al и Ga преим. занимают тетраэдрические, а остальные - октаэдрические позиции.

Гексаферриты - ферриты с гексагональной структурой типа минерала магнетоплюмбита PbFe₁₂O₁₉ (пространств, группа Р6₃/ттс) или родственной ей. Различают несколько типов этих ферритов, в частности BaFe₁₂O₁₉ (обозначается M, часто его называют ферроксдюром), BaM₂Fe₁₆O₂₇ (обозначение W, эти ферриты и последующие часто наз. феррокспланами), BaM₂F₁₂O₂₂ (обозначение Y), Ba₃M₂Fe₂₄O₄₁ (Z), Ba₂M₂Fe₂₈O₄₆ (X), Ba₄M₂Fe₃₆O₆₀ (V), где M - Fe²⁺, Mn, Ni, Со, Zn, Mg, возможна также комбинация, например. Li⁺ + Fe³⁺. Кристаллические структуры гексаферритов построены из шпинельных блоков, разделенных гексагональными блоками, в которых расположены ионы Ba (они могут замещаться частично или полностью ионами Ca, Sr или Pb). Возможно замещение ионов Ba трехзарядными ионами, например La, при этом равное количество ионов Fe³⁺ замещается на Fe²⁺ . Возможно также замещение ионов Fe ионами Al, Ga или комбинацией двух- и четырехзарядных ионов.

Ортоферритами называют группу ферриты с ромбической структурой типа искаженной структуры минерала перовскита CaTiO₃ (пространств. группа Pcmn, z = 4). Их формула RFeO₃, где R -РЗЭ. Структура ортоферритов, подобно другим ферриты, допускает разнообразные изоморфные замещения. Если вышеописанные группы ферриты все являются ферримагнетиками, ортоферриты - антиферромагнетики и только при очень низких температурах (несколько градусов К и ниже) становятся ферримагнетиками.

Ферриты, как правило,- кристаллические вещества с сравнительно высокой твердостью и высокими температурами плавления. Они не растворимы в воде и органических растворителях, разлагаются кислотами. Устойчивы на воздухе, но при температурах 1000 ⁰C и выше могут диссоциировать, а содержащие Fe²⁺ и Mn²⁺ - окисляться. Соотношение катионов и анионов в ферриты может отличаться от стехиометрического при избытке или недостатке кислорода.

Поликристаллические ферриты производят по технологии получения керамики спеканием (при температурах от 900 до 1500 ⁰C на воздухе или в спец. атмосфере) смесей оксидов или карбонатов, совместно упаренных растворов солей (нитратов, сульфатов, двойных сульфатов типа шенитов) или совместно осажденных гидроксидов, оксалатов, карбонатов. Монокристаллы ферриты выращивают методами Вернейля, Чохральского, зонной плавки обычно под давлением O₂ несколько МПа или несколько десятков МПа. Чаще используют гидротермальное выращивание в растворах NaOH, Na₂CO₃, NH₄Cl или смеси хлоридов под давлением от 20 до 120 МПа либо выращивание из растворов в расплаве (смеси PbO + PbF₂, PbO + B₂O₃, BaO + B₂O₃ или более сложные) при применении в качестве исходных веществ смеси оксидов. Пленки ферритов со структурой шпинели выращивают обычно методом хим. транспортных реакций с галогеноводородами (HCl) в качестве носителя. Пленки ферритов-фанатов и гексаферритов выращивают методом жидкостной эпитаксии из растворов в расплаве, а также путем разложения паров, например, -дикетонатов металлов.

Ферриты используют в качестве магнитных материалов в радиотехнике, электронике, автоматике, вычислительной технике (ферритовые антенны, сердечники, элементы памяти и т.д.). Помимо описанных, известны ферриты и других составов и структур, например для щелочных металлов M^IFeO₂, для щел.-зем. M₂^IIFe₂O₅ и т.д. Многие ферриты входят в состав шлаков, специальных цементов и т. п.

Лит.: Рабкин Л.И., Соскин С.А., Эпштейн Б.Ш., Ферриты. Строение, свойства, технология производства, Л., 1968; Журавлев Г.И., Химия и технология ферритов, Л., 1970; Левин Б.E., Третьяков Ю.Д., Л е т ю к Л. M., Физико-химические основы получения, свойства и применение ферритов, M., 1979; Летюк Л.М., Журавлев Г.И., Химия и технология ферритов, Л., 1983. п. И. Федоров.