فریت-(آهن ربا)-Ferrite Magnets-فریت ها جزء مواد فری مغناطیسی و سخت و شکننده اند

آهنرباهای فریت (Ferrite Magnets) سرامیک هایی هستند. که از ترکیب آهن و فلزهای دو ظرفیتی مانند باریم، استرانسیم، سرب، نیکل، کبالت و… ساخته می شوند.

فریت-(آهن ربا)-Ferrite Magnets-فریت ها جزء مواد فری مغناطیسی و سخت و شکننده اند

فریت ها جزء مواد فری مغناطیسی هستند. آنها سخت و شکننده اند. و رنگشان خاکستری یا سیاه است.

آهنربای طبیعی یا همان مگنتیت با فرمول Fe3O4، نمونه ای از یک آهنربای فریت است که از قرن ها پیش برای ساخت قطب نما به کار می رفته است.

فریت ها آهنرباهای چندان قوی ای نیستند. اما به دلیل های مختلف از جمله قیمت ارزانشان، کاربردهای وسیعی در صنایع گوناگون دارند.

ساختار و فرمول شیمیایی

فرمول کلی فریتها را می توان به صورت

نوشت که در آن M یک فلز دوظرفیتی مانند نیکل، منگنز، مس، باریم، ایتریم و … است. از نظر ساختار ماده، فریت ها جز مواد چند بلوری هستند. به این معنی که از تعداد زیادی بلورهای ریز با جهت گیری های مختلف تشکیل شده اند. از لحاظ ساختار بلوری فریت ها انواع مختلفی دارند مانند فریتهای اسپینل، گارنت، پروسکایت و هگزاگونال (شش وجهی). برای ساخت آهنرباها از سه خانوادۀ اصلی فریت ها استفاده می شود که عبارتند از:

فریت های هگزاگونال، فریت های اسپینل و فریت های گارنت

فریت های هگزاگونال

فرمول کلی آن ها به صورت

است که در آن M معمولاً باریم استرانسیم یا سرب است. ساختار بلوری آنها به صورت منشور شش وجهی یا هگزاگونال با یک محور عمودی است. مغناطیس ماده در راستای این محور عمودی آسان تر از سایر محورها انجام می شود. به همین دلیل این فریتها از لحاظ مغناطیسی جزء مواد مغناطیسی سخت محسوب می شوند. یعنی اندازه یا جهت میدان مغناطیسی آنها به راحتی تغییر نمی کند. و از این رو برای ساخت آهنرباهای دائمی مناسب اند. این خانواده را «هگزافریت» نیز می نامند. هگزافریتها مواد اصلی ساخت آهنرباهای فریت دائمی هستند. «باریم هگزافریت»

نمونه ای از هگزافریت ها است.

فریت های اسپینل

فرمول کلی آنها به صورت (Fe2O4)M است. که در آن M یکی از فلزهای منگنز، نیکل، کبالت، روی، مس یا منیزیم است. ساختار بلوری آنها همریخت بلور کانی اسپینل (MgAl2O4) و مکعبی شکل است. جهت گیری بلوری تأثیری در مغناطش ماده ندارد و به همین دلیل جزء مواد مغناطیسی نرم محسوب می شوند. یعنی اندازه با جهت میدان مغناطیسی آنها به آسانی تغییر می کند. از این رو برای ساختار آهنرباهای موقت مناسب اند. «نیکل فریت» (NiFe2O4) و «منگنز فریت» (MgFe2O4). نمونه هایی از فریت های اسپینل هستند.

فریت های گارنت

فرمول کلی آنها به صورت (Fe5O12)M3 است که در آن M فلز ایتریم (Y) یا یک عنصر خاکی کمیاب دیگر است. ساختار بلوری آن مشابه کانی گارنت (لعل) و مکعبی شکل است. اما پیچیدگی بیشتری نسبت به ساختار اسپینل دارد و مغناطش این ماده در جهت های مختلف نتایج متفاوتی دارد. این مواد نیز جزء مواد مغناطیسی سخت محسوب می شوند. «ایتریم آهن گارنت» (YIG) با فرمول (Fe5O12)Y3. نمونه ای از فریتهای گارنت است که در مدارهای الکترونیکی تجهیزات مایکروویو به کار می رود.

مواد فری مغناطیسی

آهنرباهای فریت را از دستۀ مواد فری مغناطیسی هستند. در این مواد جهت گشتاورهای مغناطیسی اتم ها مخالف هم است. اما چون اندازه شان برابر نیست یکدیگر را به طور کامل خنثی نمی کنند. و گشتاور مغناطیسی خالصی در ماده باقی می ماند. هنگامی که این مواد در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرند. تمام این گشتاورهای باقی مانده هم جهت می شوند و ماده خاصیت مغناطیسی پیدا می کند. بیشتر این گشتاورها پس از حذف میدان خارجی نیز تقریباً هم جهت می مانند. و ماده را به یک آهنربای دائمی تبدیل می کنند.

یکی از نمونه های معروف آهنرباهای فریت، یکی از اکسیدهای آهن به نام مگنتیت با فرمول Fe3O4 است. که آن را به عنوان «آهنربای طبیعی» نیز می شناسند. این ماده دو یون آهن سه ظرفیتی و یک یون آهن دو ظرفیتی دارد. جهت گیری گشتاور مغناطیسی دو یون آهن سه ظرفیتی مخالف هم است و یکدیگر را خنثی می کنند. اما گشتاور مغناطیسی یون های آهن دو ظرفیتی خنثی نشده باقی می ماند. و در ماده خاصیت مغناطیسی ایجاد می کنند.

فریتهای سخت و نرم

از لحاظ خواص مغناطیسی،فریتها به دو دستۀ «سخت» (آهنرباهای دائمی) و «نرم» (آهنرباهای موقت) تقسیم می شوند:

فریتهای نرم

این مواد از یک سو تراوایی مغناطیسی بالایی دارند. و با قرار گرفتن در یک میدان مغناطیسی خارجی به راحتی خاصیت مغناطیسی پیدا می کنند. و میدان را تقویت می کنند. از سوی دیگر وادارندگی پایینی دارند و با حذف میدان خارجی، خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند. به عبارت دیگر مغناطش و وامغناطش این فریتها به آسانی انجام می شود.

از این فریتها در تجهیزاتی استفاده می شود. که میدان های مغناطیسی متناوب ایجاد می کنند مانند هستۀ ترانسفورماتورها و القاگرهای دستگاههای مخابراتی و میکروالکترونیک. یک مزیت مهم فریتهای نرم نسبت به مواد مغناطیسی نرم فلزی و رسانا این است که عایق الکتریسیته هستند. چرا که با تغییر اندازه یا جهت میدان مغناطیسی، در مواد رسانا جریان های الکتریکی القا می شود. و این امر منجر به تولید گرما و اتلاف انرژی می شود. به این پدیده ایجاد «جریان گردابی» (Eddy Current) گفته می شود. عایق بودن فریتها از ایجاد جریان گردابی و اتلاف انرژی جلوگیری می کنند.

فریتهای سخت

فریتهای سخت برای ساخت آهنرباهای دائمی به کار می روند. در این مواد نیروی وادارندگی زیاد است و پس از مغناطیسی شدن. به راحتی نمی توان جهت یا اندازۀ میدان مغناطیسی آنها را تغییر داد. از این رو برای ساخت آهنربای در یخچال ها، بلندگوها و میکروفون ها، جداکننده های مواد معدنی و … استفاده می شوند. برای ساخت فریتهای سخت از خانواده ای از فریت ها موسوم به «هگزافریت ها» استفاده می شود.

تاریخچه

اولین آهنربای فریت توسط دو محقق ژاپنی به نام های «یوگورو کاتو» (Yogoro Kato). و «تاکشی تاکِی» (Takeshi Takei) از مؤسسه فناوری توکیو در 1930 ساخته شد. حدود بیست سال بعد در 1950 باریم هگزافریت (BaF12O19) در آزمایشگاه فیزیک شرکت هلندی فیلیپس کشف شد. این کشف بصورت اتفاقی رخ داد. قرار بود نمونه ای از مادۀ لانتانیم فریت ساخته شود تا در مورد خواص نیم رسانایی آن تحقیق شود. در اثر اشتباه یک دستیار آزمایشگاه مادۀ باریم هگزافریت ساخته شد. وقتی که متوجه شدند این ماده خاصیت مغناطیسی دارد و ساختارش را با پراش اشعۀ ایکس مشخص کردند،

آن را به بخش پژوهش های مغناطیس فرستادند. از آنجا که این ماده هم ارزان بود و هم وادارندگی بالایی داشت (170KA/m). شرکت فیلیپس در 1952 آن را به تولید انبوه رساند و با نام تجاری «فروکسدور» (Ferroxdure) به بازار عرضه کرد. قیمت پایین و عملکرد مناسب آن باعث توسعۀ سریع استفاده از آهنرباها در صنایع مختلف شد. همین شرکت در سال 1960 آهنربای «استرانسیم هگزافریت» (StFe12O19) را عرضه کرد که توانمندتر از باریم هگزافریت بود. این دو ماده با تکیه بر عملکرد خوب. و قیمت پایینشان تا دهۀ 1980 بخش عمدۀ بازار آهنرباها را در اختیار داشتند. در دهۀ 1980 فریت

فریت-(آهن ربا)-Ferrite Magnets-فریت ها جزء مواد فری مغناطیسی و سخت و شکننده اند

و در سال 1991 فریت Ba2ZnFe18O33 ارائه شدند که عملکرد بهتر از فریتهای قبلی داشتند.

ویژگی های و کاربردها

توان آهنربایی فریتها چندان بالا نیست و حداکثر به 30 کیلوژول بر مترمکعب می رسد. از این رو ایجاد میدان های مغناطیسی قوی به وسیلۀ فریتها به معنای استفاده از مقادیر زیادی آهنرباست.بنابراین در مواردی که حجم با وزن آهنرباها باید کم باشد. نمی توان از آنها استفاده کرد. اما برخی ویژگی های خاص آن ها باعث شده در مواردی دیگر کاربردهای وسیعی داشته باشند. فریتها ارزان هستند، مواد اولیه شان فراوان است و پایداری شیمیایی بالایی دارند. دمای کوری (Curie Point) آن ها بالا و در حدود 475 -420 درجۀ سلسیوس است. و علاوه بر آن وادارندگی آنها با افزایش دما نه تنها کم نمی شود بلکه افزایش می یابد. از همین رو در جاهایی که نیاز به دماهای بالا هست، می توان از آنها استفاده کرد.

از فریت ها در ساخت موتورهای الکتریکی کوچک استفاده می شود. که کاربردهای بسیاری در قطعات خودروها و ابزارهای بدون سیم. مانند دریل ها و پیچ گوشتی های برقی و شارژی دارند. آهنرباهای بلندگوها و میکروفون ها و نیز در یخچال ها نیز فریت ها هستند.

یک خاصیت مهم فریتها این است که عایق الکتریسیته هستند. این ویژگی برای استفاده از آنها در کاربردهایی مانند هستۀ ترانسفورماتورها و القاگرها بسیار مفید است. چرا که در جاهایی که میدان مغناطیسی متغیر وجود دارد. تغییر میدان مغناطیسی موجب القای جریان الکتریکی در مواد رسانا و فلزها شده است. که این به نوبۀ خود باعث ایجاد گرما و اتلاف انرژی می شود. این پدیده را ایجاد «جریان گردابی» (Eddy Current) می نامند. به همین دلیل در چنین مواردی نمی توان از آهنرباهای فلزی استفاده کرد. اما آهنرباهای فریت به دلیل عایق بودن جریان گردابی را به شدت کاهش می دهند. و از اتلاف انرژی به صورت گرما جلوگیری می کنند.

تراوایی مغناطیسی فریتها بالاست و به همین دلیل برای ساخت تجهیزاتی مانند آنتن ها به کار می روند.

برخی از فریتها انرژی امواج ماکروویو را فقط در یک جهت جذب می کنند. و از این رو برای ساخت موج برهای مایکروویو استفاده می شوند.

کاربرد تکنولوژی فریت در تأسیسات

یکی از خاص ترین کاربردهای فریتها، تولید امواج الکترومغناطیسی می باشد. که برای اولین بار در دنیا پروفسور دنیل استفانینی در سال 1992. روش جدید رسوب زدایی با استفاده از فریتها را ابداع و آن را ثبت اختراع نمود. و تا کنون بدون افشاء نحوه عملکرد، شرکت هیدروپت انگلستان است. که در دنیا دانش فنی فرآوری آب، با تکنولوژی فریت را در اختیار دارد. رسوب زدایی با تکنولوژی فریت در مدل های خانگی. تجاری و صنعتی در 8 مدل اصلی در انگلستان تولید می گردند. فریت ها ترکیبات سرامیکی می باشند که از اکسید آهن، مولیبدن، باریم و استرانسیوم در شرایط خاص ساخته می شود. به نحوی که یون های آهن در مرکز کریستال ها قرار می گیرند. که با مولیبدن، باریم و استرانسیوم احاطه شده است.

دلیل خاص بودن فریتهای شرکت هیدروپت که آن را غیرقابل کپی برداری می نماید. آنالیز مواد تشکیل دهندۀ آن نیست. بلکه زمان و مقدار تزریق مولیبدن و استرانسیوم. و توالی تزریق در فرکانس های خاص می باشد. فریت ها در رسوب زدایی هیدروفلو نقش هسته ترانسفورماتور با فرکانس بالا را بازی می کنند. و از آلیاژ بسیار خاص و پیچیده ساخته می شوند. که قادر هستند سیگنال های ارسالی را تا کیلومترها با حداقل توان دستگاه القاء نمایند.

تکنولوژی فریت به هیچ عنوان از مغناطیس یا آنتن الکترومغناطیسی. یا هر وسیله ای میدان های مغناطیسی دائم یا متغیر دارد. استفاده نمی نماید و مبانی طراحی کاملاً منحصر بفرد دارد و از اصول ترانسفورماتور استفاده می نماید. اهمیت تکنولوژی فریت در کاربردهایی مثل جاده های عمیق. چاه های نفت و گاز و خطوط انتقال سیال نمایانگر می باشد.

یکی از ویژگی های منحصر به فرد فریتها این است. که امواج الکترومغناطیسی با طول موج های بلند را جذب می کنند. در حالی که فلزها آنان را منعکس می کنند و مواد عایق آنها را از خود عبور می دهند. از این ویژگی برای جذب امواج رادار و پنهان کاری هواپیماها استفاده می شود. برای این کار هواپیماها را با رنگ های خاصی که از فریتها ساخته می شوند رنگ آمیزی می کنند.

فولاد رسول دلاکان

با سالها تجربۀ ارزشمند و گرانبها در عرصه تأمین و توزیع انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی. با گواهینامه ها و آنالیزهای معتبری که ضمیمه محصولاتش به مشتریان خویش ارائه داده است. توانسته رضایتمندی مشتریان خویش را همواره فراهم آورد.

صنعتگر شریف و گرامی از اینکه ما را جهت خرید کالا (فولاد آلیاژی) مورد نیاز خویش. انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.

ارتباط با ما
02128423820 09122136675– 09922704358
واتس آپ: 09122136675
اینستاگرام: fooladdalakan
ایمیل : [email protected]