鐵氧體是一種具有鐵磁性的金屬氧化物

鐵氧體是一種具有鐵磁性的金屬氧化物。就電特性來說，鐵氧體的電阻率比金屬、合金磁性材料大得多，而且還有較高的介電性能。鐵氧體的磁性能還表現(xiàn)在高頻時(shí)具有較高的磁導(dǎo)率。因而，鐵氧體已成為高頻弱電領(lǐng)域用途廣泛的非金屬磁性材料。由于鐵氧體單位體積中儲存的磁能較低，飽合磁化強(qiáng)度也較低（通常只有純鐵的1/3?1/5）,因而限制了它在要求較高磁能密度的低頻強(qiáng)電和大功率領(lǐng)域的應(yīng)用.目錄簡介歷史沿革分類應(yīng)用生產(chǎn)工藝簡介歷史沿革分類應(yīng)用生產(chǎn)工藝

展開編輯本段簡介鐵氧體(ferrites)鐵氧體是一種非金屬磁性材料,又叫鐵淦氧。它是由三氧化二鐵和一種或幾種其他金屬氧化物(例如：氧化鎳、氧化鋅、氧化錳、氧化鎂、氧化鋇、氧化鍶等)配制燒結(jié)而成。它的相對磁導(dǎo)率可高達(dá)幾千，電阻率是金屬的1011倍，渦流損耗小，適合于制作高頻電磁器件?鐵氧體有硬磁、軟磁、矩磁、旋磁和壓磁五類。舊稱鐵淦氧磁物或鐵淦氧，其生產(chǎn)過程和外觀類似陶瓷，因而也稱為磁性瓷。鐵氧體是鐵和其他一種或多種適當(dāng)?shù)慕饘僭氐膹?fù)合氧化物。性質(zhì)屬于半導(dǎo)體，通常作為磁性介質(zhì)應(yīng)用,鐵氧體磁性材料與金屬或合金磁性材料之間最重要的區(qū)別在于導(dǎo)電性.通常前者的電阻率為102?108Q?cm,而后者只有10-6?10—4Q?cm.編輯本段歷史沿革中國最早接觸到的鐵氧體是公元前4世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的天然鐵氧體，即磁鐵礦（Fe304）,中國所發(fā)明的指南針就是利用這種天然磁鐵礦制成的。到 20世紀(jì)30年代無線電技術(shù)的發(fā)展，迫切地要求高頻損耗小的鐵磁性材料。而四氧化三鐵的電阻率很低，不能滿足這一要求。 1933年日本東京工業(yè)大學(xué)首先創(chuàng)制出含鉆鐵氧體的永磁材料，當(dāng)時(shí)被稱為 0P磁石。30?40年代，法國、日本、德國、荷蘭等國相繼開展了鐵氧體的研究工作，其中荷蘭菲利浦實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家J。L。斯諾克于1935年研究出各種具有優(yōu)良性能尖晶石結(jié)構(gòu)的含鋅軟磁鐵氧體，于1946年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。1952年，該室JoJ。文特等人曾經(jīng)研制成了以BaFe12019為主要成分的永磁性鐵氧體。這種鐵氧體與1956年該室的G.H。永克爾等人所研究的四種甚高頻磁性鐵氧體具有類似的六角結(jié)構(gòu)。1956年EoF.貝爾托和F.福拉又報(bào)道了亞鐵磁性的Y3Fe5012的研究結(jié)果。其中代換離子Y有Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu等稀土離子.由于這類磁性化合物的晶體結(jié)構(gòu)與天然礦物石榴石相同，故將其稱之為石榴石結(jié)構(gòu)鐵氧體。迄今為止，除了 1981年日本杉本光男采用超急冷法制得的非晶結(jié)構(gòu)的鐵氧體材料以外，從結(jié)晶化學(xué)的觀點(diǎn)看，均未超出上述三種類型的晶體構(gòu)造。所做的工作多數(shù)是為了適合新的用途而進(jìn)行改性和深入的研究。編輯本段分類按照磁學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用情況的不同，鐵氧體可分為：軟磁、永磁、旋磁、矩磁、壓磁等五種類型.一、軟磁材料

這類材料在較弱的磁場下，易磁化也易退磁，如鋅鉻鐵氧體和鎳鋅鐵氧體等?軟磁鐵氧體是目前用途廣，品種多，數(shù)量大，產(chǎn)值高的一種鐵氧體材料?它主要用作各種電感元件，如濾波器磁芯、變壓器磁芯、無線電磁芯,以及磁帶錄音和錄像磁頭等，也是磁記錄元件的關(guān)鍵材料。二、 永磁鐵氧體一種具有單軸各向異性的六角結(jié)構(gòu)的化合物。主要是鋇、鍶、鉛三種鐵氧體及其復(fù)合的固溶體。有同性磁和異性磁之分?由于這類鐵氧體材料在外界磁化場消失以后，仍能長久地保留著較強(qiáng)的恒定剩磁性質(zhì)，可以用于對外部空間產(chǎn)生恒穩(wěn)的磁場?其應(yīng)用很廣泛，例如：在各類電表中、發(fā)電機(jī)、電話機(jī)、揚(yáng)聲器、電視機(jī)和微波器件中作為恒磁體使用。三、 硬磁材料鐵氧體硬磁材料磁化后不易退磁,因此，也稱為永磁材料或恒磁材料。如鋇鐵氧體、鋼鐵氧體等?它主要用于電信器件中的錄音器，拾音器、揚(yáng)聲器，各種儀表的磁芯等。四、 旋磁材料磁性材料的旋磁性是指在兩個(gè)互相垂直的穩(wěn)恒磁場和電磁波磁場的作用下，平面偏振的電磁波在材料內(nèi)部雖然按一定的方向傳播，但其偏振面會(huì)不斷地繞傳播方向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。金屬、合金材料雖然也具有一定的旋磁性，但由于電阻率低、渦流損耗太大，電磁波不能深入其內(nèi)部，所以無法利用。因此，鐵氧體旋磁材料旋磁性的應(yīng)用，就成為鐵氧體獨(dú)有的領(lǐng)域。旋磁材料大都與輸送微波的波導(dǎo)管或傳輸線等組成各種微波器件?主要用于雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、遙測等電子設(shè)備中。五、矩磁材料

這是指具有矩形磁滯回線的鐵氧體材料。它的特點(diǎn)是，當(dāng)有較小的外磁場作用時(shí)，就能使之磁化，并達(dá)到飽和，去掉外磁場后，磁性仍然保持與飽和時(shí)一樣。如鎂錳鐵氧體，鋰錳鐵氧體等就是這樣.這種鐵氧體材料主要用于各種電子計(jì)算機(jī)的存儲器磁芯等方面.六、壓磁材料這類材料是指磁化時(shí)在磁場方向作機(jī)械伸長或縮短的鐵氧體材料，如鎳鋅鐵氧體，鎳銅鐵氧體和鎳鉻鐵氧體等?壓磁材料主要用作電磁能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的換能器，作磁致伸縮元件用于超聲?編輯本段應(yīng)用一、范圍磁性材料的應(yīng)用很廣泛，可用于電聲、電信、電表、 電機(jī)中，還可作記憶元件、微波元件等?？捎糜谟涗浾Z言、音樂、圖像信息的磁帶、計(jì)算機(jī)的磁性存儲設(shè)備、乘客乘車的憑證和票價(jià)結(jié)算的磁性卡等。下面著重談磁帶上所用的磁性材料和作用原理。二、 原理硬磁性材料被磁化以后，還留有剩磁，剩磁的強(qiáng)弱和方向隨磁化時(shí)磁性的強(qiáng)弱和方向而定。錄音磁帶是由帶基、粘合劑和磁粉層組成。帶基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成?磁粉是用剩磁強(qiáng)的r—Fe203或CrO2細(xì)粉。錄音時(shí)，是把與聲音變化相對應(yīng)的電流，經(jīng)過放大后，送到錄音磁頭的線圈內(nèi),使磁頭鐵芯的縫隙中產(chǎn)生集中的磁場。隨著線圈電流的變化 ,磁場的方向和強(qiáng)度也作相應(yīng)的變化?當(dāng)磁帶勻速地通過磁頭縫隙時(shí)，磁場就穿過磁帶并使它磁化。由于磁帶離開磁頭后留有相應(yīng)的剩磁，其極性和強(qiáng)度與原來的聲音相對應(yīng)。磁帶不斷移動(dòng)，聲音也就不斷地被記錄在磁帶上。放音時(shí)，將已錄音的磁帶以錄音時(shí)同樣的速度緊貼著放音磁頭縫隙進(jìn)。磁頭鐵芯是用高導(dǎo)磁率鐵氧體軟磁材料制成的，它對磁通阻力很小。因此，磁帶上所錄的音頻剩磁通，容易通過磁頭鐵芯而形成回路。磁帶上的剩磁通在放音磁頭線圈上感應(yīng)出一個(gè)與剩磁通變化規(guī)律相同的感應(yīng)電動(dòng)勢 ?再經(jīng)過放音放大器放大后，送去推動(dòng)揚(yáng)聲器，磁帶上所錄下的音頻信號便還原成原來的聲音。三、 作用錄像磁帶與錄音磁帶所用的材料及作用原理基本相同，不過錄音記錄的是代表聲音的電信號，而錄像記錄的是代表景物的電視信號。電視信號中不但有聲音信號還有圖像信號。錄像磁帶與錄音磁帶相比，錄像磁帶記錄的密度很高，因?yàn)殇浵翊艓в涗洸ㄩL是微米數(shù)量級，為在這波長范圍能有充

分的靈敏度和信噪比，磁性體粒度必須小，磁性層表面必須平滑。而且磁性層表面的耐磨性必須好,才能在同磁頭的高速摩擦以及同磁帶的輸送系統(tǒng)的固定部分摩擦條件下使用。為此，所使用的粘合劑必須耐熱、耐摩。四、計(jì)算機(jī)磁性存儲設(shè)備應(yīng)用于計(jì)算機(jī)磁性存儲設(shè)備和作為乘客乘車的憑證和票價(jià)結(jié)算的磁性卡所用的磁性材科及作用原理，同磁帶所用的磁性材料及作用原理基本相同，只是用處不同而已。在磁性卡上有一窄條磁帶，當(dāng)你乘地鐵從甲站到乙站時(shí)，在甲站向儀器中投入從甲站到乙站的票錢（硬幣），之后投出一張磁性卡，在投出這張磁性卡的過程中已錄上了到乙站下車的磁記錄,拿這張磁性卡乘車到乙站后投入到儀器中，門開，出站。如果沒在乙站下車，而是在比乙站遠(yuǎn)的丙站下車,投入的硬幣不夠,出站門不開。要拿磁性卡補(bǔ)票后才能出站。在乙站或丙站投入磁性卡的過程，就是磁記錄經(jīng)過磁頭變成電信號的過程。再用電信號控制站門開關(guān)。電機(jī)的鐵芯所用的磁性材料一般用硬磁鐵氧體，這些材料的特點(diǎn)是磁化后不易退磁?對磁通的阻力小。編輯本段生產(chǎn)工藝根據(jù)鐵氧體結(jié)晶構(gòu)造和形態(tài)，制備工藝大致分為：多晶鐵氧體生產(chǎn)工藝；鐵氧體化學(xué)工藝；單晶鐵氧體制造工藝及其他特種工藝，如鐵氧體多晶薄膜和非晶鐵氧體等?一、多晶鐵氧體生產(chǎn)工藝類似陶瓷工業(yè)中常用的燒結(jié)過程，包括如下步驟：經(jīng)固相反應(yīng)形成鐵氧體的金屬氧化物或碳酸鹽或其他化合物,在混合均勻之后，經(jīng)球磨、干燥,壓成特定的形狀。在大約1000°C的溫度下進(jìn)行預(yù)燒后，再一次充分研磨

和混合。加入適量的粘合劑，壓成所要求的形狀或者作為塑性物質(zhì)擠壓成管狀、棒狀或條狀?然后在1200?1400°C溫度下燒結(jié)，準(zhǔn)確的溫度取決于所需的鐵氧體特性。在最后的燒結(jié)過程中，爐膛中的環(huán)境條件起有重要的作用。二、 鐵氧體化學(xué)工藝亦稱濕法工藝，有時(shí)還稱為化學(xué)共沉淀法。專門制備較高性能鐵氧體的工藝方法，又可分成中和法和氧化法。其過程是：先將制備鐵氧體時(shí)所需的金屬元素,配制成一定濃度的離子溶液,然后根據(jù)配方取適量溶液進(jìn)行混合，通過中和或氧化等化學(xué)反應(yīng)生成鐵氧體粉末，其后工藝過程與前面介紹的相同。三、 單晶鐵氧體制造工藝與非金屬單晶生長大致相同。Mn—Zn和Ni—Zn系鐵氧體單晶生長一般是采用布里茲曼法，即把多晶鐵氧體放入鉑坩堝里熔融后，在適當(dāng)?shù)臏囟忍荻入姞t中使坩堝下降，從坩堝底部慢慢固化生成單晶。為了使熔融狀態(tài)下形成的氧分壓達(dá)到平衡，晶體生長時(shí)在爐膛內(nèi)需要加幾個(gè)乃至 100個(gè)MPa的氧分壓。四、 鐵氧體