Магнитомягкие материалы

Имеют малую коэрцитивную силу и высокую магнитную проницаемость (менее 800 А/м, у лучших менее 1 А/м). Используются в качестве магнитопроводов, сердечников траснформаторов, электромагнитов, в электроизмерительных приборах. Магнитомягкие материалы должны пропускать максимальные магнитные потоки, иметь минимальные потери на перемагничивание (малые вихревые токи), повышенное удельное сопротивление.

Материалы:

• электролитическое железо ( _кр.=600, Н_с=30 А/м, =0,1 мкОм·м) – получают путем электролиза раствора Fe₂(SO₄)₃ или FeCl₃ : анод чистое Fe, катод – мягкая сталь. Осажденные слои (4-6 мм) измельчают в порошок в шаровых мельницах, подвергают вакуумному отжигу и переплавке в вакууме;

• карбонильное железо ( _кр.=2000-3000, Н_с=6,4 А/м, =0,1 мкОм·м) - получают по реакции Fe(CO)₅= Fe+5CO. Fe(CO)₅ получают при взаимодействии Fe и CО при 200С и Р = 150атм. В порошке карбонильного Fe отсутствуют Si, P,S , но есть углерод;

• электротехническая сталь ( _кр.=200-600, Н_с=10-65 А/м, =0,25-0,6 мкОм·м) – получают холодной прокаткой листов электротехнической стали и отжиге при 900-1000^оС. Это приводит к сильной магнитной анизотропии из-за текстурированности материала. Толщина листов = 0,05-1 мм. Может иметь электроизоляционное покрытие. Применение - для ленточных сердечников трансформаторов, понижая их массу на 20-40%;

• сплавы пермаллои – это Fe – Ni сплавы (содержат Ni от 40-50% до 72-80%).

1).  _кр.= 1500 - 4000, Н_с=5 - 32 А/м,  = 0,45-0,9 мкОм·м;

2).  _кр.= 7000 - 100000, Н_с=0,65-5 А/м,  = 0,2 - 0,8 мкОм·м;

Пермаллои 45Н, 50Н (45-50% Ni) используют для изготовления сердечников трансформаторов, реле магнитных цепей. Добавляют Co, Mn ,Cr, Si, Cu. Например,

50НХС	76НХД	79НМ
Cr, Si	Cu	Mn

Буква «П» - материал имеет прямоугольную петлю гистерезиса,

«У» - улучшенный.

• супермалой (содержит Ni –79%, Mo –5%, Fe –15%, Mn – 0,5%),  _кр.=100000, Н_с=0,3 А/м,  = 0,6 мкОм·м);

• альсиферы (содержит 9,5% Si, 5,6% Al, остальное Fe). Тверды, хрупки, но не уступают по свойствам высоконикелевым пермаллоям. Используют для магнитных экранов, корпусов приборов путем литья. ( _кр.= 35400, Н_с= 1,8 А/м,  = 0,8 мкОм·м);

• К высокочастотным магнитомягким материалам относят ферриты. У них  в 10³-10¹³ раз больше чем у Fe. Получают в виде керамики и монокристаллов. Это оксидные материалы, в основном со структурой шпинелей MeFe₂O₄. Ферритовую керамику получают по технологической схеме аналогично радиокерамике, но предъявляют более высокие требования к чистоте сырья, степени его дисперсности и активности. В ней отсутствует стекловидная фаза. Процессы массопереноса происходят за счет диффузии. Исходные окислы измельчают и перемешивают, затем брикетируют или гранулируют. Далее проводят предварительный обжиг с целью ферритизации продукта. Опять измельчают и формуют с использованием пластификаторов (водный раствор поливинилового спирта, парафин). Далее проводят спекание при температуре 1100-1400^оС в контролируемой газовой среде.

Ферриты являются твердыми и хрупкими материалами, допускающие только шлифовку и полировку (исключена обработка резанием). Наиболее распространены твердые растворы замещения: Ni – Zn, Mn – Zn - ферритов; NiFe₂O₄, MnFe₂O₄ – ферримагнетики; ZnFe₂O₄ –немагнитен.

Марки: 6000НМ, 1000НН, 2000НМ1, 100ВЧ и т.д.

Цифра - _н, Н – низкочастотный, М – Mn, Н – Ni; ВЧ – высочастотный. Н_с от 0,24 для относительно низкочастотных (до 50 МГц), до 1000 для высокочастотных,  от 0,1-5 до 10⁵-10⁷ мкОм·м.

Применяют для сердечников трансформаторов, контурных катушек, фильтров, магнитных антенн. Монокристаллы используют для магнитных головок записи и воспроизведения сигналов в магнитофонах (положительное качество – твердость к истиранию).