Ферриты

ФЕРРИТЫ, сложные оксиды железа(Ш) с более основными оксидами др. металлов. Иногда ферритами наз. вообще все ферримагнетики независимо от их хим. природы. Практически важные ферриты относятся к след, структурным группам.

Ферриты со структурой шпинели имеют общую ф-лу , где М^II - Ni, Со, Mn, Mg, Cu, Fe, Zn, Cd. Они кристаллизуются в кубич. кристаллич. решетке, пространств. группа Fd3m, z = 8. К этой группе относится также феррит лития LiFe₅O₈ (можно считать, что в нем ионы M²⁺ замещены Li⁺_0,5 + Fe³⁺_0,5)· B нормальных шпинелях ионы M²⁺ расположены в октаэдрич. узлах, а ионы Fe³⁺ - в тетраэдрических. В обращенных шпинелях половина ионов Fe³⁺ находится в октаэдрич. позициях, а другая половина этих ионов и ионы M²⁺ - в тетраэдрических, занимая их статистически. Большей частью существуют смешанные шпинели, в к-рых оба вида ионов располагаются и в тех и в других позициях. Ферриты со структурой шпинели могут растворять значит. кол-ва Fe₂O₃. Они могут образовывать непрерывные твердые р-ры друг с другом, Fe³⁺ может частично замещаться др. ионами - Al, Cr³⁺, Ga, In, Sc, а также Ti⁴⁺ и т.д.

Ферриты со структурой граната кристаллизуются в кубич. кристаллич. решетке, пространств. группа Ia3d, z = 8, имеют общую ф-лу R₃Fe₅O₁₂, где R - РЗЭ от Sm до Lu, а также Y. Важнейший из них - иттрий-железный гранат Y₃Fe₅O₁₂ (см. Гранаты синтетические). В структуре этих ферритов ионы РЗЭ занимают додекаэдрич. 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 - октаэдрич. позиции.

Гексаферриты -ферриты с гексагон. структурой типа минерала магнетоплюмбита PbFe₁₂O₁₉ (пространств, группа Р6₃/ттс)или родственной ей. Различают неск. 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, напр.. Li⁺ + Fe³⁺. Кристаллич. структуры гекса-ферритов построены из шпинельных блоков, разделенных гексагон. блоками, в к-рых расположены ионы Ba (они могут замещаться частично или полностью ионами Ca, Sr или Pb). Возможно замещение ионов Ba трехзарядными ионами, напр. La, при этом равное кол-во ионов Fe³⁺ замещается на Fe²⁺ . Возможно также замещение ионов Fe ионами Al, Ga или комбинацией двух- и четырехзарядных ионов.

Ортоферритами наз. группу ферритов с ромбич. структурой типа искаженной структуры минерала перовскита CaTiO₃ (пространств. группа Pcmn, z = 4). Их ф-ла RFeO₃, где R -РЗЭ. Структура ортоферритов, подобно другим ферритам, допускает разнообразные изоморфные замещения. Если вышеописанные группы ферритов все являются ферримагнетиками, ортоферриты - антиферромагнетики и только при очень низких т-рах (неск. град. К и ниже) становятся ферримагнетиками.

Ферриты, как правило,- кристаллич. в-ва с сравнительно высокой твердостью и высокими т-рами плавления. Они не раств. в воде и орг. р-рителях, разлагаются к-тами. Устойчивы на воздухе, но при т-рах 1000 ⁰C и выше могут диссоциировать, а содержащие Fe²⁺ и Mn²⁺ - окисляться. Соотношение катионов и анионов в ферритах может отличаться от стехиометрического при избытке или недостатке кислорода.

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

Ферриты используют в качестве магн. материалов в радиотехнике, электронике, автоматике, вычислительной технике (феррито-вые антенны, сердечники, элементы памяти и т.д.). Помимо описанных, известны ферриты и др. составов и структур, напр. для щелочных металлов M^IFeO₂, для щел.-зем. M₂^IIFe₂O₅ и т.д. Многие ферриты входят в состав шлаков, спец. 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.