Имеют химический состав близкий к формуле: (Ba/SrO).6 Fe2O3. На практике для достижения тонкой кристаллической структуры материала от стехиометрической формулы отходят в сторону снижения содержания железа , а также применяют добавки , образующие межкристаллические прослойки из стеклообразующих элементов: оксидов кремния, бора, висмута и других, не входящих в кристаллическую структуру феррита. Замещение ВаО на SrО также делает процесс изготовления ферритовых магнитов более технологичным и экологичным.
Гексаферриты бария и стронция имеют гексагональную кристаллическую структуру типа магнетоплюмбита с большой константой кристаллографической анизотропии, что позволяет при мелкокристаллической структуре материала иметь большую коэрцитивную силу. Однако, вследствии того , что гексаферриты стронция и бария являются ферримагнетиками, индукция насыщения у них невелика.
Сочетание высокой коэрцитивной силы с достаточно высокой остаточной индукцией позволяет получать магниты с удовлетворительной (для очень большого числа применений) удельной магнитной энергией, а доступность и дешевизна исходного сырья, низкая себестоимость производства позволяет производить ферритовые магниты массой в десятки тысяч тонн в год и удовлетворять порядка 75% потребностей мирового рынка постоянных магнитов.
Ферритовые магниты характеризуются высокой коррозионной (химической) и структурной (кристаллической) стабильностью, что делает их экологически безопасными и годными к применению практически без ограничений во времени. Однако, в условиях, когда в пористую структуру феррита возможно попадание влаги, необходимо применять защитные покрытия во избежания растрескивания магнитов при морожении.
К достоинствам ферритовых магнитов можно отнести также возможность осуществлять у них многополюсное намагничивание на цельном компактном изделии, а также низкую электропроводность, позволяющую применять ферритовые магниты при наличии высокочастотных магнитных полей. Комбинация коррозионностойких порошков ферритовых магнитов с полимерными связующими позволяет производить эластичные и пластичные изделия методами экструзии или проката с размерами невозможными для керамических изделий, например в форме лент или тонкослойных плёнок.
Недостатком ферритовых магнитов является существенная зависимость коэрцитивной силы от температуры, которая ограничивает использование таких магнитов при отрицательных ( ниже -20˚С) температурах.
Несмотря на низкие (по сравнению с другими классами магнитных материалов) параметры, благодаря невысокой стоимости магнитотвердые ферриты наиболее широко применяются в промышленности и бытовых приборах, в которых вес применяемых магнитов не имеет существенных ограничений (холодильниках, вентиляторах, стиральных машинах, звуковых колонках музыкальных центров, телевизорах, для сервисных электродвигателей автомобилей и т. д. и т. п.)
1.Магнитные характеристики основных Российских марок ферритовых магнитов и их типичное применение.
Типовые марки ферррита | Br, Тл | Нсв, кА/м | Нсм, кА/м | (ВН)макc, кДж/м³ | Основное применение |
6БИ240 |
0,19 |
125 |
240 |
6 |
Датчики положения, ротора микродвигателей, связь, автоматика |
7БИ215 |
0,21 |
125 |
215 |
7 |
Ротора двигателей и муфт с многополюсным намагничиванием, СВЧ техника |
7БИ300 |
0,20 |
135 |
300 |
7 |
|
14БА255 | 0,29 | 185 | 255 | 14 | Кольцевые с радиальной текстурой для электродвигателей |
15БА300 | 0,30 | 200 | 300 | 15 | СВЧ магнетроны |
18БА300 | 0,32 | 220 | 300 | 18 | Сегменты для электродвигателей |
21СА320 | 0,34 | 240 | 320 | 21 | электродвигателей |
25РА170 | 0,38 | 165 | 170 | 25 | Динамические громкоговорители |
28БА170 | 0,39 | 165 | 170 | 28 | « - « |
22РА220 | 0,36 | 215 | 220 | 22 | сепараторы |
29РА240 | 0,40 | 232 | 240 | 29 | |
28СА250 | 0,39 | 240 | 250 | 28 | |
30РА190 | 0,40 | 185 | 190 | 30 | динамики |
Примечание: первая цифра в обозначении марки соответствует произведению( ВН)макc в
кДж/м³ , последняя цифра соответствует нижнему пределу коэрцитивной силы по намагниченности, при этом параметры измеряются по направлению магнитной текстуры или по направлению прессования. Первая буква в названии марки указывает на химический состав : бариевый гексаферрит — В, стронциевый — С, буква Р свидетельствует о смешанном составе феррита и введении в состав редкоземельного металла, чаще всего лантана. Вторая буква указывает на магнитную текстуру магнита: И — изотропная, А — анизотропная.
Кроме указанных в таблице марок существует целый ряд промежуточных, разработанных для конкретного применения с учётом экономической эффективности на конкретном производстве.
Торговая марка | Вr, Тл | Нсв, кА/м | Hcм, кА/м | (ВН)макс,кДж/м³ | Марка феррита |
ФМ 6/240 | 0,19-0,20 | 125-130 | 240-250 | 6,0-6,5 | 6БИ240 |
ФМ 18/220 | 0,33-0,34 | 210-220 | 220-230 | 18-19 | 18СА220 |
ФМ 27/350 | 0,36-0,37 | 265-270 | 350-355 | 27-28 | 27СА350 |
ФМ 28/250 | 0,39-0,395 | 240-260 | 250-270 | 28-29 | 28СА250 |
ФМ 31/260 | 0,40-0,41 | 220-230 | 230-240 | 31-32 | 31СА230 |
ФМ 33/260 | 0,40-0,42 | 245-250 | 255-260 | 32-33 | 33СА260 |
2.Другие (не магнитные) свойства ферритов, необходимые для расчётов при конструировании магнитных систем под конкретные условия применения.
Температура Кюри | 450 ˚С |
Проницаемость возврата изотропных ферритов | 1,5х10-6 Гн/м |
Проницаемость возврата анизотропных ферритов | 1,4х10-6 Гн/м |
Удельное электрическое сопротивление | 10³ - 106 Ом/м |
Удельное электрическое сопротивление специальной марки 7 БИ 215 | 106 - 1011 Ом/м |
Тангенс угла диэлектрических потерь марки 7 БИ 215 | 1х10-3 |
Плотность кажущаяся | (4,5 — 5,0)10³ кг/м3 |
Плотность рентгеновская | 5,27 х10³ кг/м³ |
Коэффициент теплопроводности | 1,9 -3,2 Вт/(м.К) |
Удельная теплоёмкость | 650 Дж/(кг.К) |
Коэффициент линейного расширения параллельно текстуре | 14х10-6 К-1 |
Коэффициент линейного расширения перпендикулярно текстуре | 10х10-6 К-1 |
Твёрдость по Моосу | 6-7 |
Температурный коэффициент остаточной индукции | - 0,2 %/К |
Предел прочности на разрыв | 25-35 МПа |
Предел прочности на сжатие | 200 — 550 МПа |
Предел прочности на изгиб | 70 — 90 МПа |
Предел прочности на кручение | (1,4 — 2,0)х105 МПа |
Модуль Юнга | (1,4 — 2,0)х105 МПа |
Коэффициент Пуассона | 0,26 — 0,40 |
Примечание: прочностные характеристики на разрыв и изгиб у марок «РА» выше примерно в 2 раза.
3.Типичные формы ферритовых магнитов и диапазон их размеров.
D = 10 — 30 мм H = 2 — 12 мм |
||
D наружный = |
||
L = 6 -150 мм W = 7 - 100 мм H = 3 - 20 мм |
||
A = 30 - 60 B = 20 - 40 H = 6 - 25 C = 4 - 8 R1 = 20 - 60 R2 = 14 -50 |
4.Композиционные магнитотвёрдые материалы.
Высокая химическая и структурная стабильность порошков магнитотвёрдых ферритов позволяет изготавливать композиционные материалы с использованием в качестве связки полимерные материалы, в том числе каучуки. Магниты изготавливаются методами каландрования или экструзии в виде лент и пластин, обладающих эластичностью. Как правило такие магниты намагничиваются многополюсно, причём эффектиная площадь полюсов связана с толщиной магнита.
Магнитные характеристики | Марка материала | |||
(ВН)макс, кДж/м³ | Нсв, кА/м | Нсм, кА/м | Вr, Тл | |
1,12 | 54,4 | - | 0,08 | ИПР-2042 |
1,88 | 68,8 | - | 0,11 | ИПР-2056 |
4,0 | 72 | 88 | 0,17 | Магнитопласт по ТУ 45-75 |
8,3 | 155 | 176 | 0,21 | Пластиформ 1Н |
8,6 | 118 | - | 0,22 | Пластиформ 1 |
Примечание: зарубежные фирмы выпускают композиционные материалы на основе порошков Nd-Fe-B с уровнем (ВН)макс= 32-100 кДж/м³ и Нсм=560 -960 кА/м; на основе Sm-Co с уровнем (ВН)макс= 32-80 кДж/м³ и Нсм=800 кА/м.
5.Кривые размагничивания типовых марок Российских ферритов
6. Марки ферритов разных производителей близкие по сочетанию свойств
Страна | Россия | Япония | Франция |
Китай |
Германия (Сeramic) |
Германия (НF) |
||
Нормативный документ | ОСТ 11 707.203 | ММРА 0100-87 | SI/T10410-93 | ММРА 0100-87 | DIN 17410 IEC404-8-1 |
|||
Уровень (ВН)макс |
Обозначение марки феррита | |||||||
минимальный | стандартный | |||||||
0,9 7 |
1,0 8 |
7БИ215 | 28РА240 | - | Y8Т | DM10T | Сeramic1 | HF 7/21 |
1 15 |
2 16 |
16БА190 | - | - | Y20 | DM20T | Сeramic2 | HF 20/19 |
2,1 19 |
2,2 20 |
19БА260 | - | - | Y20 | DM20 | Сeramic3 | HF 20/28 |
3,1 24 |
3,3 26,2 |
24РА230 | - | FXD300 | Y22Н | DM25 | Сeramic7 | HF 24/23 |
3,2 25 |
3,4 27,0 |
25БА170 | - | FXD330 | Y28 | DM30 | Сeramic5 | HF 25/ 22 |
3,5 28,3 |
3,8 30,5 |
28БА170 | - | FXD380 | Y28 | DM33H | Сeramic8А | HF 26/18 |
3,7 29,8 |
4,0 31,5 |
29РА240 | FB3N | FXD400 | Y30Н-1 | DM34H | Сeramic8В | HF 29 /22 |
3,5 28,3 |
3,8 30,5 |
28БА190 | FB4A | FXD500 | Y28 | - | - | HF 26 /18 |
3,9 31,3 |
4,2 33,6 |
30РА190 | FB4А | FXD520 | Y28 | - | - | HF 30/ 16 |
3,3 26,3 |
3,5 27,6 |
29РА240 | FB3N | FXD580 | Y30Н-2 | DM4229 | Сeramic8В | HF 28 /26 |
3,7 29,8 |
3,8 30,5 |
29РА240 | FB3N | FXD600 | Y32 | DM4129 | Сeramic8В | HF 30/ 16 |
4,1 32,8 |
4,2 33,6 |
- | FB5B | FXD620 | Y33 | DM4040 | Сeramic10 | HF 30 /31 |
3,4 26,9 |
3,5 27,0 |
28РА240 | FB6E | FXD680 | Y30Н-1 | DM4129 | Сeramic9 | HF 26/ 26 |
4,4 35,1 |
4,6 36,7 |
- | FB5N | - | - | DM4240 | Сeramic11 | HF 34 / 21 |
4,4 35,1 |
4,6 36,7 |
- | FB6N | - | - | DM4433 | Сeramic12 | HF 34 / 21 |
Примечание: в каталогах для российских марок указывается нижний допустимый уровень параметров, для немецких и французких указывается как минимальный, так и максимальный уровень свойств, для японских средний с указанием допустимого разброса свойств, поэтому точный выбор аналогов затруднён.