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 バリウムフェライトの結晶構造
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.031.782 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| バリウムFe12O19 | |
| モル質量 | 1 111 .448 グラムモル−1 |
| 外観 | 黒一色 |
| 密度 | 5.28グラム/ cm3 |
| 融点 | 1,316 °C (2,401 °F; 1,589 K) |
| 不溶性の | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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バリウムフェライト（BaFe、BaM）は、化学式BaFeで表される化合物である。
12お
19（BaO ：6Fe
2お
3 [1]このフェライト材料と関連するフェライト材料は、磁気ストライプカードやスピーカーのマグネットの構成要素です。
BaFeはBaと表記される2歳以上
鉄3+
12お2−19
.フェ3歳以上
BaMの中心は強磁性結合しており、BaMの1単位胞は40μBの正味磁気モーメントを持つ。[2]この技術分野は通常、材料科学や固体化学の関連分野の応用と考えられている。
バリウムフェライトは、高磁性材料であり、高い充填密度を持ち、[説明が必要]金属酸化物です。この材料の研究は少なくとも1931年にまで遡り、[3]磁気カードストリップ、スピーカー、磁気テープに応用されています。[1]特に成功した分野は長期データストレージです。この材料は磁性があり、温度変化、腐食、酸化に耐性があります。[4]
化学構造
フェ3歳以上
高スピン d 5配置のスピン中心は強磁性結合している。[2] [5]この技術分野は通常、材料科学や固体化学の関連分野の応用であると考えられている。
工業的に有用な「六方晶フェライト」の関連ファミリーも知られており、これもバリウムを含む。[1]通常のスピネル構造とは対照的に、これらの材料は酸化物の六方最密構造を特徴とする。さらに、酸素中心の一部はBaに置き換えられている。2歳以上
イオン。これらの種の化学式にはBaFeが含まれる。
12お
19、BaFe
15お
23、およびBaFe
18お
27[6 ]
塩化バリウム、塩化鉄(II)、硝酸カリウム、水酸化ナトリウムを水酸化物と塩化物の濃度比2:1で混合することにより、一段階の水熱プロセスでバリウムフェライトの結晶を形成できる。ナノ粒子は、硝酸鉄(III)、塩化バリウム、クエン酸ナトリウム、水酸化ナトリウムから製造される。[ 7 ]しかし、典型的な製造方法は、炭酸バリウムを酸化鉄(III)で焼成することである。[8]
![{\displaystyle {\ce {->[{\text{Δ}}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/75d5d7f52b701b6c4f9d85e22372bcec275983ee)
プロパティ
バリウムフェライトは長期データ保存に利用されています。この材料は、湿度や腐食など、さまざまな環境ストレスに耐性があることが証明されています。フェライトはすでに酸化されているため、それ以上酸化することはできません。これがフェライトが腐食に非常に強い理由の 1 つです。[9]バリウムフェライトは、長期保存でよく見られるもう 1 つの問題である熱減磁にも耐性があることが証明されています。[4]キュリー温度は通常、約 450 °C (723K) です。
バリウムフェライト磁石は温度が上昇すると、その高い固有保磁力が向上し、これが熱減磁に対する耐性を高めます。フェライト磁石は、温度が上昇するにつれて減磁に対する耐性が大幅に高まる唯一の磁石です。バリウムフェライトのこの特性により、モーターや発電機の設計、スピーカーの用途でよく使用されます。フェライト磁石は 300 °C までの温度で使用できるため、上記の用途に最適です。フェライト磁石は非常に優れた絶縁体であり、電流を流さず、脆く、セラミックの特性を示しています。フェライト磁石は機械加工性も優れているため、さまざまな形状やサイズに切断できます。[10]
化学的性質
バリウムフェライトは、一般的に湿気に対して安定しており、耐腐食性がある堅牢なセラミックです。 [9] Ba-Feフェライトは酸化物であるため、金属合金ほど酸化によって分解されることはなく、Ba-Feの寿命ははるかに長くなります。[4]
機械的性質
金属粒子はテープや磁気テープにデータを保存するために使用されてきましたが、大容量データ保存の限界に達しています。データテープの容量を (25 倍) 増やすには、金属粒子でテープ長を (45%)、トラック密度を (500%) 以上増やす必要があり、個々の粒子のサイズを小さくする必要がありました。粒子のサイズが小さくなると、金属粒子の酸化と劣化を防ぐために必要な不活性化コーティングを厚くする必要がありました。これは、不活性化コーティングが厚くなると許容できる信号対雑音比を達成するのが難しくなるという問題を引き起こしました。
バリウムフェライトは金属粒子を完全に凌駕します。これは主に、Ba-Fe がすでに酸化状態にあるため、保護コーティングによってサイズが制限されないためです。また、六角形のパターンのため、整列していない棒状の金属粒子に比べて整列しやすくなります。もう 1 つの要因は粒子のサイズの違いです。金属粒子のサイズは 40 ～ 100 nm ですが、Ba-Fe はわずか 20 nm です。したがって、最小の金属粒子でも、Ba-Fe 粒子の 2 倍のサイズになります。[11]
アプリケーション
バリウムフェライトは、記録媒体、永久磁石、磁気ストライプカード（クレジットカード、ホテルのキー、ID カード）などの用途に使用されています。材料の安定性により、サイズを大幅に縮小でき、パッキング密度を大幅に高めることができます。以前のメディア デバイスでは、記録に必要な保磁力値を得るために、ドープされた針状酸化物材料を使用していました。ここ数十年で、針状酸化物はバリウムフェライトに置き換えられました。ドープ剤なしでは、針状酸化物は非常に低い保磁力値を生成するため、材料は磁気的に非常に柔らかくなります。一方、バリウムフェライトの保磁力レベルが高いため、材料は磁気的に硬くなり、記録材料用途に最適な選択肢となります。
磁気ストライプ
バリウムフェライトを使用したIDカードは、磁気指紋で識別され、リーダーによる自動調整が可能となっている。[12]
スピーカーマグネット
バリウムフェライトはスピーカーマグネットの一般的な材料です。この材料は焼結と呼ばれるプロセスを使用してほぼあらゆる形状とサイズに成形できます。焼結では、粉末状のバリウムフェライトを金型に押し込み、加熱して融合させます。バリウムフェライトは磁性を保持したまま固体ブロックになります。この磁石は減磁に対する優れた耐性を備えているため、長期間にわたってスピーカーユニットで使用できます。[13]
テープデータストレージメディア
バリウムフェライトは、エンタープライズレベル[14]および汎用リニアテープオープン（LTO）テープストレージメディアに使用されています。バリウムフェライトは高密度であるため、従来の金属粒子（MP）メディア技術と比較して、エンタープライズおよびLTOテープの両方でデータ容量が向上しました。[15]
この分野の開発により、Ba-Fe粒子のサイズは約20nmまで縮小されました。これは、粒子を100nm以上に縮小することが難しい金属粒子技術とは対照的です。[4]バリウムフェライトは、粒子の独特の形状により、他のほとんどの金属粒子よりも優れた充填特性を備えています。[4]これにより、磁気配向の制御が向上し、信号対雑音特性が向上します。[14]
自然発生
この化合物は自然界にも存在しますが、非常に稀です。バリオフェライトと呼ばれ、熱変成作用に関連しています。[16] [17]
参考文献
- ^ abc Pullar, Robert C. (2012). 「六方晶フェライト：ヘキサフェライトセラミックスの合成、特性、および用途のレビュー」。Progress in Materials Science 57 ( 7): 1191–1334. doi :10.1016/j.pmatsci.2012.04.001. ISSN 0079-6425.
- ^ ab Cao, HB; Zhao, ZY; Lee, M.; Choi, ES; McGuire, MA; Sales, BC; Zhou, HD; Yan, J.-Q.; Mandrus, DG (2015 年 6 月 1 日). 「強磁性量子常誘電体 BaFe12O19 の高圧浮遊ゾーン成長と構造特性」. APL Materials . 3 (6): 062512. arXiv : 1503.02568 . Bibcode :2015APLM....3f2512C. doi : 10.1063/1.4922934 . S2CID 98312433.
- ^ Guillissen, Joseph; van Rysselberghe, Pierre J. (1931). 「亜鉛およびバリウムフェライトに関する研究」. J. Electrochem. Soc. 59 (1): 95–106. doi :10.1149/1.3497845. S2CID 97566562.
- ^ abcde Watson, Mark L.; Beard, Robert A.; Kientz, Steven M.; Feebeck, Timothy W. (2008). 「先進バリウムフェライト記録媒体に記録されたデータにおける熱消磁効果の調査」IEEE Trans. Magn. 44 (11): 3568–3571. Bibcode :2008ITM....44.3568W. doi :10.1109/TMAG.2008.2001591. S2CID 22303270.
- ^ Rowley, SE; Chai, Yi-Sheng; Shen, Shi-Peng; Sun, Young; Jones, AT; Watts, BE; Scott, JF (2016 年 5 月 17 日). 「マルチフェロイックヘキサフェライト BaFe12O19 および SrFe12O19 における一軸強誘電量子臨界性」. Scientific Reports . 6 (1): 25724. Bibcode :2016NatSR...625724R. doi :10.1038/srep25724. ISSN 2045-2322. PMC 4869023. PMID 27185343 .
- ^ 後藤康正、高田俊夫 (1960) 「BaO - Fe系の相図
2お
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- ^ Heck, Carl (1974). 「セラミック磁石材料 (フェライト)」.磁性材料とその応用. Butterworths . pp. 291–294. ISBN 9781483103174。
- ^ ab 岡崎千里;森 三郎；金丸文和（1961） 「六方晶バリウムモノフェライト、BaO・Feの磁気的および結晶学的性質」
2お
3". J. Phys. Soc. Jpn. 16 (3): 119. doi :10.1143/JPSJ.16.119. - ^ 「フェライト磁石の特性」e-Magnets UK . 2013年12月8日閲覧。
- ^ 「バリウムフェライト：概要」。富士フイルム。2017年8月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年8月13日閲覧。
- ^ Honey, Gerard (2000)。「カードベースの識別システム」。電子アクセス制御。ニューネス。pp. 47–55。ISBN 9780750644730。
- ^ 「ハードフェライト（セラミック）磁石」。マグナワークステクノロジー。2018年10月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年12月8日閲覧。
- ^ ab 「バリウムフェライト：概要」。データストレージ。富士フイルムテクノロジーズ。米国：富士フイルム。
- ^ 「富士フイルムのバリウムフェライト磁気テープがデータ密度の世界記録を達成：平方インチあたり295億ビット」（プレスリリース）。富士フイルム。2010年1月22日。2020年10月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年10月12日閲覧。
- ^ 「バリオフェライト」. mindat.org .
- ^ 「鉱物リスト」ima-mineralogy.org 2011年3月21日。