ферриты

ФЕРРИТЫ

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

Ф. со структурой шпинели имеют общую формулу , где М^II — Ni, Со, Mn, Mg, Cu, Fe, Zn, Cd. Они кристаллизуются в кубич. кристаллич. решетке, пространственная группа Fd3m, z = 8. К этой группе относится также Ф. 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 которых оба вида ионов располагаются и в тех и в других позициях. Ф. со структурой шпинели могут растворять значит. количества Fe₂O₃. Они могут образовывать непрерывные твердые растворы друг с другом, Fe³⁺ может частично замещаться др. ионами — Al, Cr³⁺, Ga, In, Sc, а также Ti⁴⁺ и т. д.

Ф. со структурой граната кристаллизуются в кубич. кристаллич. решетке, пространственная группа Ia3d, z = 8, имеют общую формулу R₃Fe₅O₁₂, где R — РЗЭ от Sm до Lu, а также Y. Важнейший из них — иттрий-железный гранат Y₃Fe₅O₁₂ (см. гранаты синтетические). В структуре этих Ф. 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 Ф. — гранатах частично может замещаться Al, Ga, Cr³⁺, In, Sc, причем Al и Ga преим. занимают тетраэдрические, а остальные — октаэдрич. позиции.

Гексаферриты -Ф. с гексагон. структурой типа минерала магнетоплюмбита PbFe₁₂O₁₉ (пространств, группа Р6₃/ттс) или родственной ей. Различают неск. типов этих Ф., в частности BaFe₁₂O₁₉ (обозначается M, часто его называют ферроксдюром), BaM₂Fe₁₆O₂₇ (обозначение W, эти Ф. 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 которых 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 количество ионов Fe³⁺ замещается на Fe²⁺. Возможно также замещение ионов Fe ионами Al, Ga или комбинацией двух- и четырехзарядных ионов.

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

Ф., как правило, — кристаллич. вещества с сравнительно высокой твердостью и высокими температурами плавления. Они не раств. в воде и органических растворителях, разлагаются кислотами. Устойчивы на воздухе, но при температурах 1000 °C и выше могут диссоциировать, а содержащие Fe²⁺ и Mn²⁺ — окисляться. Соотношение катионов и анионов в Ф. может отличаться от стехиометрического при избытке или недостатке кислорода.

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

Ф. используют в качестве магн. материалов в радиотехнике, электронике, автоматике, вычислительной технике (феррито-вые антенны, сердечники, элементы памяти и т. д.). Помимо описанных, известны Ф. и др. составов и структур, напр. для щелочных металлов M^IFeO₂, для щел.-зем. M₂^IIFe₂O₅ и т. д. Многие Ф. 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, М., 1979; Летюк Л.М., Журавлев Г.И., Химия и технология ферритов, Л., 1983.}

_{П. И. Федоров}