Ferity
Základní charakteristika
Feritové magnety jsou vůbec nejrozšířenější skupinou magnetů. Jejich celosvětová spotřeba dosahuje ročně cca 300 000 tun a nadále mírně stoupá.
Jsou to chemicky kysličníky železa a barya nebo stroncia. Obsahují cca 86 % Fe2O3 a cca 14 % BaO nebo SrO.
Alternativní název je keramický magnet (ceramic magnet) vzhledem k jeho vlastnostem a technologii výroby.
Největší výhodou je nejnižší kilogramová cena a velký rozměrový i tvarový rozsah. K dalším přednostem patří několikanásobně vyšší koercivita než dosahují magnety Alnico a také mnohem větší teplotní a chemická odolnost než u neodymových magnetů.
Vedle trvalých magnetů se v technické praxi používají také magneticky měkké ferity pro jádra cívek, transformátorů a tlumivek (Více na www.ferity.cz).
Struktura feritů
Feritové magnety patří do skupiny tzv. hexagonálních feritů se vzorcem MO.6Fe2O3, kde M je baryum (Ba) nebo stroncium (Sr). Krystalová struktura je poměrně složitá, ale může být popsána jako šestiboký kvádr se svislou osou c, která je snadnou osou magnetování (osa magnetické anizotropie).
Obr: Prostorová struktura feritu BaFe12O19 (www.researchgate.net)
Výroba feritů
Základními surovinami pro výrobu magneticky tvrdých feritů jsou oxid železitý (Fe2O3) a uhličitany barya (BaCO3) nebo stroncia (SrCO3). Z této směsi vzniká tzv. kalcinací za vysokých teplot komplexní hexaferit. Potom následuje mletí na jemný prášek a lisování do požadovaných tvarů buď za sucha nebo za vlhka (ve formě vodní suspenze). Anizotropní permanentní magnety se lisují v magnetickém poli.
Konečnou podobu a vlastnosti získávají feritové magnety spékáním (sintrováním) při teplotách kolem 1250°C. Potom jsou dle potřeby magnetovány. Běžná rozměrová tolerance vyráběných feritových magnetů je ±3%, broušením diamantovými nebo korundovými nástroji lze dosáhnout tolerance až ±0,05 mm. Je však třeba dbát na to, aby se broušené ploch nezahřívaly (viz tabulka magnetických vlastností - max. teplota použití).
Vlastnosti feritů
Ferity patří k magnetům s nižší vnitřní energií, ale díky poměrně vysoké maximální pracovní teplotě a odolnosti proti odmagnetování (hodnota Hc) mají stále široké uplatnění.
Magnetické vlastnosti - ferity
| Třída materiálu | Koercivita | Remanence | Max. součin | Curieova teplota | |
| HcB | Hcj | Br [mT] | (BH)max [kJ/m3] | oC | |
| [kA/m] | |||||
| Y10T(C1) | 125~160 | 210~280 | 200~235 | 6.5~9.5 | ≤250 |
| Y22H | 220~250 | 280~320 | 310~360 | 20.0~24.0 | ≤250 |
| Y25 | 135~170 | 140~200 | 360~400 | 22.5~28.0 | ≤250 |
| Y28 | 175~210 | 180~220 | 370~400 | 26.0~30.0 | ≤250 |
| Y28H-1 | 240~260 | 250~280 | 380~400 | 27.0~30.0 | ≤250 |
| Y30(C5) | 191~210 | 199~220 | 380~385 | 26.0~28.0 | ≤250 |
| Y30BH | 223~235 | 231~245 | 380~390 | 27.0~30.0 | ≤250 |
| Y33 | 220~235 | 225~240 | 410~420 | 31.5~33.0 | ≤250 |
| Y35 | 175~195 | 180~200 | 400~410 | 30.0~32.0 | ≤250 |
| C8 | 235~255 | 242~265 | 385~390 | 27.8~30.0 | ≤250 |
| C10 | 288~300 | 280~287 | 400~410 | 30.4~31.9 | ≤250 |
| Y38 | 285~305 | 294~310 | 440~460 | 36.6~40.6 | ≤250 |
| Y40 | 330~354 | 340~360 | 450~460 | 37.6~41.8 | ≤250 |
První třída Y10T je izotropní, materiál je možné zmagnetovat v libovolném směru, ale má výrazně nižší energii, ostatní jsou anizotropní s jedním směrem magnetizace. Anomálií u feritů je nárůst koercivity se stoupající teplotou (teplotní koeficient Hcj = +0,27 %/°C).
Fyzikální vlastnosti – ferity
Ferity mají po sintrování povahu keramického materiálu. Jejich význačnými rysy je tvrdost a křehkost. To vyžaduje opatrnost při manipulaci zmagnetovaných výrobků v blízkosti ostatních magnetů nebo feromagnetických materiálů.
Hlavní fyzikální parametry feritových magnetů shrnuje následující tabulka.
| Veličina | Rozměr | Hodnota | |
| Hustota | g/cm3 | 4,9 až 5,1 | |
| Pevnost v tlaku | N/mm2 | 700 | |
| Pevnost v tahu | N/mm2 | 50 | |
| Pevnost v ohybu | N/mm2 | 55 | |
| Youngův modul pružnosti | N/mm2 | 150.103 | |
| Elektrický odpor | W•m | 100 | |
| Tvrdost podle Mohse | 6 až 7 | ||
| Tvrdost podle Vickers | D.P.N | 400 až 600 | |
| Curieova teplota | °C | 450 | |
| Tepelná vodivost | W/m•K | 2,9 | |
| Měrné teplo | J/(kg•K) | 795−855 | |
| Koeficient teplotní roztažnosti (20-100°C) | 1/K | Kolmo k ose | 10-5 |
| Rovnoběžně s osou | 1,5.10-5 | ||
Chemická odolnost
Feritové permanentní magnety jsou odolné vůči mnohým chemikáliím jako jsou organická rozpouštědla, slabé kyseliny a zásady. U silných organických a anorganických kyselin, např. kyseliny šťavelové, chlorovodíkové, sírové a fluorovodíkové, je odolnost závislá na teplotě, koncentraci a době expozice.
Plastomagnety
Kromě sintrovaných magnetů se z feritového prachu a plastového pojidla vyrábějí tzv. plastomagnety. Předností těchto magnetů je dosažení přesnějších rozměrových tolerancí a možnost výroby složitých tvarů včetně kompozitních sestav s jinými materiály a součástmi (např. s hřídelí rotoru elektromotoru). Nevýhodou je nižší vnitřní magnetická energie oproti sintrovaným magnetům.
Pryžové magnety
Feritový prach lze využít i pro výrobu magnetické pryže. Jedná se o pružný materiál, kde se jako pojiva používají syntetické elastopolymery. Magnetická energie sice nedosahuje hodnot sintrovaných magnetů, ale zato vynikají elasticitou a možností výroby tenkých pásů až do tloušťky 0,3 mm.
Použití
Feritové magnety mají velmi široký záběr použití. Uplatňují se jako přídržné magnety v průmyslovém, kancelářském i domácím provedení. Montují se do elektromotorů a generátorů, elektromotorů, magnetických spojek a brzd.
Jsou součástí různých separátorů kovových příměsí, pásových a jiných dopravníků a manipulátorů. Používají se při výrobě reproduktorů, hraček, slouží jako senzory polohy a otáčení, jako koncové spínače atd.
