RU2454296C2 - Charge for producing magnetostrictive ferrites with high constants of magnetostriction - Google Patents

Charge for producing magnetostrictive ferrites with high constants of magnetostriction Download PDF

Info

Publication number
RU2454296C2
RU2454296C2 RU2010106291/02A RU2010106291A RU2454296C2 RU 2454296 C2 RU2454296 C2 RU 2454296C2 RU 2010106291/02 A RU2010106291/02 A RU 2010106291/02A RU 2010106291 A RU2010106291 A RU 2010106291A RU 2454296 C2 RU2454296 C2 RU 2454296C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
ferrites
mixture
magnetostriction
charge
Prior art date
Application number
RU2010106291/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010106291A (en
Inventor
Алексей Геннадьевич Баделин (RU)
Алексей Геннадьевич Баделин
Андрей Михайлович Смирнов (RU)
Андрей Михайлович Смирнов
Владимир Корнильевич Карпасюк (RU)
Владимир Корнильевич Карпасюк
Владислав Владимирович Сорокин (RU)
Владислав Владимирович Сорокин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ)
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ТЕХНОЛОГИЯ НАНОКЕРАМИКИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ), Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ТЕХНОЛОГИЯ НАНОКЕРАМИКИ" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ)
Priority to RU2010106291/02A priority Critical patent/RU2454296C2/en
Publication of RU2010106291A publication Critical patent/RU2010106291A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2454296C2 publication Critical patent/RU2454296C2/en

Links

Landscapes

  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Magnetic Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, particularly, to materials intended for production of magnetostrictive ferrites. Ferrites may be used in high-power ultrasound cleaning and machining systems, polymer welding machines, servicing equipment of hydraulic and thermal power stations, etc. Proposed charge comprises, in wt %: gallium oxide - up to 52.39, iron oxide - 44.63-96.39, at least, one of lithium oxide - up to 3,61; magnesium oxide - up to 20.15; cobalt oxide - up to 25.44; copper oxide - up to 33.25; nickel oxide - up to 31.87; zinc oxide - up to 8.89; aluminium oxide - up to 9.25; titanium dioxide - up to 4.86 and manganese oxide - up to 38.01. Ferrite is produced from said charge on cooling in magnetic field from synthesis temperature down to 100°C.
EFFECT: magnetostriction over 26×10-6, operating temperatures of - 70 to 600°C.
3 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов, в частности к процессам порошковой металлургии, а именно к созданию магнитострикционных ферритовых керамических материалов.The invention relates to a technology for creating and processing composite and ceramic materials, in particular to powder metallurgy processes, and in particular to the creation of magnetostrictive ferrite ceramic materials.

Известна шихта (авторское свидетельство СССР N 25847), используемая для изготовления ферритовых сердечников, которая имеет следующий состав, мас.%: закись никеля - 25,0-35,0; закись кобальта - 0,1-10,0; закись меди - 0,1-10,0; окись свинца - 0,5-3,0; двуокись кремния - 0,2-1,0; борный ангидрит - 0,1-0,5; окись железа - остальное. Недостатком изделий на ее основе является недостаточная величина константы магнитострикции, ограничивающая область их применения.Known mixture (USSR author's certificate N 25847) used for the manufacture of ferrite cores, which has the following composition, wt.%: Nickel oxide - 25.0-35.0; cobalt oxide - 0.1-10.0; copper oxide - 0.1-10.0; lead oxide - 0.5-3.0; silicon dioxide - 0.2-1.0; boric anhydrite - 0.1-0.5; iron oxide - the rest. The disadvantage of products based on it is the insufficient magnitude of the magnetostriction constant, limiting the scope of their application.

Известен также ферритовый материал литий-титановой системы Li1,20,4Ti1,4О4, содержащий, мас.%: карбонат лития - 33,53; окись железа -24,16; двуокись титана - 42,31. Температура точки Кюри данного материала равна -148°С (125 К), что позволяет использовать его лишь в малом диапазоне рабочих температур, т.к. при более высоких температурах он парамагнитен.Also known is the ferrite material of the lithium-titanium system Li 1.2 Fe 0.4 Ti 1.4 O 4 , containing, wt.%: Lithium carbonate - 33.53; iron oxide -24.16; titanium dioxide - 42.31. The temperature of the Curie point of this material is -148 ° C (125 K), which allows it to be used only in a small range of operating temperatures, because at higher temperatures it is paramagnetic.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является магнитострикционный ферритовый материал, имеющий следующий состав, мас.%: окись никеля - 30,89; окись цинка - 0,35; окись железа - 68,76. Константа магнитострикции ферритовых сердечников на основе данного материала составляет 25×10-6, диапазон рабочих температур от 0 до 500°С. Недостатком прототипа является невозможность его использования при магнитных полях малой напряженности (до 1000 Э) (JP 55-009431 А, МПК H01F 1/34, 23.01.1980, реферат).Closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a magnetostrictive ferrite material having the following composition, wt.%: Nickel oxide - 30.89; zinc oxide - 0.35; iron oxide - 68.76. The magnetostriction constant of ferrite cores based on this material is 25 × 10 -6 , the operating temperature range is from 0 to 500 ° C. The disadvantage of the prototype is the impossibility of its use in low-intensity magnetic fields (up to 1000 Oe) (JP 55-009431 A, IPC H01F 1/34, 01/23/1980, abstract).

Целью изобретения является получение магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции, используемых при магнитных полях малой напряженности в широких диапазонах температур.The aim of the invention is to obtain magnetostrictive ferrites with high values of the magnetostriction constant used in low-intensity magnetic fields in wide temperature ranges.

Технический результат достигается использованием шихты, имеющей состав LiaMgbCocCudNieZnfGagAlhTixMnyFezO4, причем а может принимать значения от 0 до 0.56, b может принимать значения от 0 до 1, с может принимать значения от 0 до 0.8, d может принимать значения от 0 до 1, е может принимать значения от 0 до 1, f может принимать значения от 0 до 0.22, g может принимать значения от 0 до 1, h может принимать значения от 0 до 0.35, х может принимать значения от 0 до 0.56, у может принимать значения от 0 до 1.11, z может принимать значения от 1.1 до 3.The technical result is achieved by using a mixture having the composition Li a Mg b Co c Cu d Ni e Zn f Ga g Al h Ti x Mn y Fe z O 4 , and a can take values from 0 to 0.56, b can take values from 0 to 1, c can take values from 0 to 0.8, d can take values from 0 to 1, e can take values from 0 to 1, f can take values from 0 to 0.22, g can take values from 0 to 1, h can take values from 0 to 0.35, x can take values from 0 to 0.56, y can take values from 0 to 1.11, z can take values from 1.1 to 3.

Шихта для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции может содержать, масс.%:The mixture for producing magnetostrictive ferrites with high values of the magnetostriction constant may contain, wt.%:

Окись литияLithium oxide 0-3.610-3.61 Окись магнияMagnesium oxide 0-20.150-20.15 Окись кобальтаCobalt oxide 0-25.440-25.44 Окись медиCopper oxide 0-33.250-33.25 Окись никеляNickel oxide 0-31.870-31.87 Окись цинкаZinc oxide 0-8.890-8.89 Окись галлияGallium oxide 0-52.390-52.39 Окись алюминияAlumina 0-9.250-9.25 Двуокись титанаTitanium dioxide 0-4.860-4.86 Окись марганцаManganese Oxide 0-3 8.010-3 8.01 Окись железаIron oxide 44.63-96.39.44.63-96.39.

Шихта для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции изготавливается по обычной оксидной технологии путем смешения оксидов в соотношении мас.% согласно таблице 1. Смешение оксидов и первый помол проводятся в шаровой мельнице в течение четырех часов. Стадию ферритизации проводят при температуре 1000°С в течение 4 часов. Второй помол проводят в шаровой мельнице в течение 10 часов. В качестве связки используется раствор поливинилового спирта, который вводится в количестве 3%.The mixture for producing magnetostrictive ferrites with high values of the magnetostriction constant is made by conventional oxide technology by mixing oxides in the ratio of wt.% According to table 1. The mixture of oxides and the first grinding are carried out in a ball mill for four hours. The ferritization step is carried out at a temperature of 1000 ° C. for 4 hours. The second grinding is carried out in a ball mill for 10 hours. As a binder, a solution of polyvinyl alcohol is used, which is introduced in an amount of 3%.

Дополнительное введение сульфата аммония в количестве 5% по массе порошка позволяет создать шихту с неупорядоченной кристаллической решеткой, что приводит к активации поверхности (Левин Б.Е., Третьяков Ю.Д., Летюк Л.Ф. Физико-химические основы получения, свойства и применение ферритов. - 1979, - 471 с.), а следовательно, спекаемости, что, в свою очередь, обеспечивает улучшение всех технологических свойств готовых изделий и снижение числа бракованных изделий.Additional introduction of ammonium sulfate in an amount of 5% by weight of the powder allows you to create a mixture with a disordered crystal lattice, which leads to surface activation (Levin B.E., Tretyakov Yu.D., Letiuk L.F. Physicochemical principles of preparation, properties and the use of ferrites. - 1979, - 471 pp.), and therefore, sinterability, which, in turn, ensures the improvement of all technological properties of finished products and a decrease in the number of defective products.

Изделия, изготовленные из шихты для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции, можно охлаждать от температуры синтеза до 100°C в постоянном магнитном поле. Исходя из того, что в поликристаллических ферритах существуют направления трудного и легкого намагничивания, причем магнитострикция по различным направлениям намагничивания имеет разные знаки (Смит Я., Вейн X. Ферриты. - 1962, - 223 с.), охлаждая изделие в магнитном поле, и тем самым формируя магнитную текстуру образца, можно увеличить константу магнитострикции для области сильных магнитных полей. Кроме того, взаимодействие внешнего магнитного поля с магнитным полем намагниченного образца может приводить к сложным механическим деформациям. Например, при взаимодействии продольно намагниченного образца с перпендикулярным полем магнита возникает деформация кручения.Products made from a mixture to obtain magnetostrictive ferrites with high values of the magnetostriction constant can be cooled from the synthesis temperature to 100 ° C in a constant magnetic field. Based on the fact that in polycrystalline ferrites there are directions of difficult and easy magnetization, the magnetostriction in different directions of magnetization has different signs (Smith J., Wayne X. Ferrites. - 1962, - 223 s.), Cooling the product in a magnetic field, and thereby forming the magnetic texture of the sample, it is possible to increase the magnetostriction constant for the region of strong magnetic fields. In addition, the interaction of an external magnetic field with the magnetic field of a magnetized sample can lead to complex mechanical deformations. For example, when a longitudinally magnetized sample interacts with a perpendicular field of a magnet, torsion deformation occurs.

ПримерExample

Шихта для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции, содержащая, мас.%: NiO - 30,74; ZnO - 0,49; Fе2О3 - 69,04. Изделие на основе данной шихты характеризуется значением константы магнитострикции, равной 28,5×10-6, и диапазоном рабочих температур от 0 до 570°С.The mixture for producing magnetostrictive ferrites with high values of the magnetostriction constant, containing, wt.%: NiO - 30.74; ZnO - 0.49; Fe 2 O 3 - 69.04. A product based on this charge is characterized by a magnetostriction constant of 28.5 × 10 -6 and a range of operating temperatures from 0 to 570 ° C.

Изделия, полученные на основе рассматриваемой шихты, отличаются значением магнитострикции, превышающим 26×10-6, рабочими температурами от -70 до 600°С, а также характеризуются более высокой нагрузочной способностью.Products obtained on the basis of the charge under consideration differ in magnetostriction value in excess of 26 × 10 -6 , operating temperatures from -70 to 600 ° C, and are also characterized by a higher load capacity.

Изделия на основе шихты для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции могут применяться в мощных системах ультразвуковой очистки и металлообработки, аппаратах для сваривания полимеров, приборах технического обслуживания ГЭС и ТЭЦ а также в сверхчувствительных приемниках звука, механизмах микро- и наноперемещений для наукоемкого технологического, научного и медицинского оборудования, нажимных устройствах, клапанах, расходомерах, линиях задержки звуковых и электрических сигналов, бесконтактных датчиках уровня, системах механической модуляции, лазерной технике, оптике, дефектоскопии.Charge-based products for producing magnetostrictive ferrites with high values of the magnetostriction constant can be used in powerful ultrasonic cleaning and metalworking systems, apparatus for welding polymers, maintenance devices for hydroelectric power stations and thermal power plants, as well as in ultra-sensitive sound receivers, micro- and nanoscale mechanisms for high-tech, scientific and medical equipment, pressure devices, valves, flow meters, delay lines for sound and electrical signals, Comp act level sensors, mechanical modulation systems, laser technology, optics inspection.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (3)

1. Шихта для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции, содержащая окись железа, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит окись галлия и по меньшей мере один из окиси лития, окиси магния, окиси кобальта, окиси меди, окиси никеля, окиси цинка, окиси алюминия, двуокиси титана, окиси марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:
окись лития до 3,61 окись магния до 20,15 окись кобальта до 25,44 окись меди до 33,25 окись никеля до 31,87 окись цинка до 8,89 окись галлия до 52,39 окись алюминия до 9,25 двуокись титана до 4,86 окись марганца до 38,01 окись железа 44,63-96,39
1. The mixture for producing magnetostrictive ferrites with high values of the magnetostriction constant, containing iron oxide, characterized in that it further comprises gallium oxide and at least one of lithium oxide, magnesium oxide, cobalt oxide, copper oxide, nickel oxide, zinc oxide, alumina, titanium dioxide, manganese oxide in the following ratio of components, wt.%:
lithium oxide up to 3.61 magnesium oxide up to 20.15 cobalt oxide up to 25.44 copper oxide up to 33.25 nickel oxide up to 31.87 zinc oxide up to 8.89 gallium oxide up to 52.39 alumina up to 9.25 titanium dioxide up to 4.86 manganese oxide up to 38.01 iron oxide 44.63-96.39
2. Шихта для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции по п.1, отличающаяся тем, что в шихту дополнительно вводят 5 мас.% порошка сульфата аммония.2. The mixture to obtain magnetostrictive ferrites with high values of the magnetostriction constant according to claim 1, characterized in that an additional 5 wt.% Of ammonium sulfate powder is added to the mixture. 3. Магнитострикционный феррит, полученный из шихты по п.1 или 2 путем охлаждения в постоянном магнитном поле от температуры синтеза до 100°С. 3. Magnetostrictive ferrite obtained from the mixture according to claim 1 or 2 by cooling in a constant magnetic field from the synthesis temperature to 100 ° C.
RU2010106291/02A 2010-02-25 2010-02-25 Charge for producing magnetostrictive ferrites with high constants of magnetostriction RU2454296C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010106291/02A RU2454296C2 (en) 2010-02-25 2010-02-25 Charge for producing magnetostrictive ferrites with high constants of magnetostriction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010106291/02A RU2454296C2 (en) 2010-02-25 2010-02-25 Charge for producing magnetostrictive ferrites with high constants of magnetostriction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010106291A RU2010106291A (en) 2011-08-27
RU2454296C2 true RU2454296C2 (en) 2012-06-27

Family

ID=44756312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010106291/02A RU2454296C2 (en) 2010-02-25 2010-02-25 Charge for producing magnetostrictive ferrites with high constants of magnetostriction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2454296C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543523C1 (en) * 2014-03-27 2015-03-10 Открытое Акционерное Общество "Конструкторское Бюро-1" Ferrite material
RU2759859C1 (en) * 2021-04-09 2021-11-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Radio absorbing ferrite

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU781986A1 (en) * 1979-02-09 1980-11-23 Предприятие П/Я А-1216 Ferrite material
RO103239A2 (en) * 1989-02-08 1991-12-02 Inst Cercetari Stiintifice Production method of spinel ferrite of manganese-zinc with titanium dioxide additive

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU781986A1 (en) * 1979-02-09 1980-11-23 Предприятие П/Я А-1216 Ferrite material
RO103239A2 (en) * 1989-02-08 1991-12-02 Inst Cercetari Stiintifice Production method of spinel ferrite of manganese-zinc with titanium dioxide additive

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543523C1 (en) * 2014-03-27 2015-03-10 Открытое Акционерное Общество "Конструкторское Бюро-1" Ferrite material
RU2759859C1 (en) * 2021-04-09 2021-11-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Radio absorbing ferrite

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010106291A (en) 2011-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20080072069A (en) Oxide based magnetic material, process for producing the same, sintered ferrite magnet and process for producing the same
JPWO2011001831A1 (en) Ferrite sintered magnet manufacturing method and ferrite sintered magnet
Long et al. Synthesis and magnetism of hierarchical iron oxide particles
WO2014050433A1 (en) Ferrite sintered magnet and method for producing same
RU2454296C2 (en) Charge for producing magnetostrictive ferrites with high constants of magnetostriction
CN106229103B (en) A kind of Fe with good DC superposition characteristic95Si1B2P0.5Cu1.5The preparation method of powder core
JP6070454B2 (en) Ferrite compound
US11289250B2 (en) Sintered ferrite magnet
WO2016175332A1 (en) Rare earth permanent magnet and method for producing rare earth permanent magnet
JP2018030751A (en) Ferrite compound
EP1052658A1 (en) Ferrite magnet powder and magnet using said magnet powder, and method for preparing them
CN104078177A (en) Rare earth based magnet
CN110760750B (en) Rare earth permanent magnet material, preparation method thereof and motor
Thakur et al. History and applications of important ferrites
JPWO2014084059A1 (en) Ferrite compound
Almuhamady et al. The synthesis and the magnetic properties of Co-Ti Fe2O4 ferrite doped with rare earth ions Nanoparticles
Suryanarayana et al. Synthesis and magnetic studies of Ni-Cu-Zn ferrite nanocrystals
KR101549064B1 (en) Perovskite manganite-based ceramic composite having enhanced magnetocaloric effect and magnetoresistance
JP6732158B1 (en) MnZn-based ferrite and method for producing the same
KR20130134970A (en) Method for producing ferrite core and the ferrite core
JP2016162872A (en) Manganese-based magnet
Sun et al. Cation distribution and temperature dependence of Brillouin function for nickel-substituted manganese–zinc ferrites
Kumar et al. STRUCTURAL AND MAGNETIC PROPERTIES OF ZINC DOPED NICKEL FERRITE Ni (ZnXFe2O4 SYNTHESIZED USING SOL-GEL AUTO-COMBUSTION AND HYDROTHERMAL METHODS
DULAL STRUCTURAL AND MAGNETIC CHARACTERIZATION OF SPINEL FERRITES WITH HIGH MAGNETIZATION
Acharjee Study of the Structural, Electrical and Magnetic Properties of Rare Earth Yttrium Doped Mn-Zn Ferrites

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130226

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140720

PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180226