ساختار، ریزساختار، خواص مغناطیسی و الکترومغناطیسی فریت Ni-Mn-Zn تولید شده به روش احتراقی گلیسین- نیترات

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 4، دوره 7، شماره 27، فروردین و اردیبهشت 1396، صفحه 45-56   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

رضا قمری^{* 1}؛ خلیل الله قیصری²

¹دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، دانشکده فنی و مهندسی، اهواز

²استادیار، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی مواد، اهواز

تاریخ دریافت: 06 مهر 1394،  تاریخ بازنگری: 17 بهمن 1394،  تاریخ پذیرش: 27 خرداد 1396 

چکیده

     در این پژوهش، فریت نانوساختار منگنز-­ نیکل- روی با ترکیب شیمیایی ­Mn_0.5-xNi_xZn_0.5Fe₂O₄                        (x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5) به روش سنتز احتراقی تولید شد. در این فرایند، از گلیسین به عنوان سوخت و از نیترات‌های فلزی به عنوان اکسنده استفاده شد. پودرها پس از تولید تحت آنالیز پراش پرتو ایکس قرار گرفت. داده‌های پراش­سنجی بیانگر تشکیل موفقیت‌آمیز ساختار اسپینل در ذرات پودر نانوساختار فریت منگنز- نیکل-روی، در همه نمونه‌ها تولید شده است. بررسی ریخت‌شناسی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدان نشان دهنده تشکیل توده­هایی به هم چسبیده و متخلخل از ذرات اولیه در اثر آزاد شدن گازهای حاصل از احتراق بود که اندازۀ ذارت اولیه آن در حدود 35 تا 50 نانومتر تخمین زده شد. بررسی‌های مغناطیسی و الکترومغناطیسی بر روی نمونه‌های پودری و فشرده شده به ترتیب با استفاده از دستگاه مغناطش‌سنج نمونه مرتعش و دستگاه القا، ظرفیت و مقاومت‌سنج انجام شد. با افزایش غلظت یون نیکل، مغناطش اشباع، همچنین نفوذپذیری مغناطیسی با کاهش مواجه گردید.

کلیدواژه‌ها

فریت نانوساختار منگنز- نیکل-روی؛ نفوذپذیری مغناطیسی؛ مغناطش اشباع؛ سنتز احتراقی؛ توزیع کاتیونی

عنوان مقاله [English]

Structure, Microstructure, Magnetic and Electromagnetic Properties Ni-Mn-Zn Ferrite Produced by Glycine-Nitrate Process

نویسندگان [English]

R Ghamari¹؛ Kh Gheisari²

چکیده [English]

      In this study, nanocrystalline Ni-Mn-Zn ferrites with the chemical composition of
Mn0.5-xNixZn0.5Fe2O4 (where x= 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0,4, 0.5) were synthesized by glycine nitrate process using glycine as a fuel and nitrate as an oxidizer. The as-synthesized powders were characterized by X-ray diffraction technique. X-ray diffraction data showed that nanocrystalline Ni-Mn-Zn ferrites powders with spinel structure have been formed successfully in the all samples. Morphological studies using field emission scanning electron microscopy showed agglomerated clusters with a lot of pores attributed to the large amount of gases released during the combustion synthesis with a particle size in the range of 28-50 nm. The magnetic and electromagnetic measurements on the as-synthesized powders and the compacted samples were carried out using a vibrating sample magnetometer (VSM) and an inductance/capacitance/resistance meter (LCR meter), respectively. Saturation magnetization and magnetic permeability decrease with the increase in Ni ion content.

کلیدواژه‌ها [English]

Nanocrystalline Ni-Mn-Zn Ferrites, Permeability, Saturation Magnetization, Combustion Synthesis, Cation Distribution

مراجع

1- R. Raeisi Shahraki, M. Ebrahim, S.A. Seyyed Ebrahimi, S.M. Masoudpanah, "Structural characterization and magnetic properties of superparamagnetic zinc ferrite nanoparticles synthesized by the coprecipitation method", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol.324, pp. 3762-3765, 2012.  

2- S. Komarneni, E. Fregeau, E. Breval, R. Roy," Hydrothermal Preparation of Ultrafine Ferrites and Their Sintering", Journal of American Ceramic Society,Vol. 71, pp. C26-C28,1988.       
           
3- A. S. Albuquerque, J. D. Ardisson, W. A. A.Macedo," A study of nanocrystalline NiZn-ferrite–SiO2 synthesized by sol–gel", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol.192,                                                                                                 pp. 277-280, 1999.     

4- L.A. Chick, L.R. Pederson, G.D. Maupin, J.L. Bates, L.E. Thomas, G. J. Exarhos,"Glycine-nitrate combustion synthesis of oxide ceramic powders", Materials Letter, Vol.10, pp. 6-12, 1990.

5- S. Verma, S. D. Pradhan, R. Pasricha, S. R. Sainkar, P. A. Joy," Novel Low-Temperature Synthesis of Nanosized NiZn Ferrite", Journal of American Ceramic Society, Vol.88, pp.2597-2599, 2005.

6- N. Borhan, K. Gheisari, "Structural and magnetic properties of nanocrystalline lithium–zinc ferrite synthesized by microwave-induced‌ glycine–nitrate process", Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, Vol. 27,  pp.1483-1490, 2014.

7- A. K. Singh, A. Verma, O.P. Thakur, C. Prakash ,T.C. Goe, R.G. Mendiratta, "Electrical and magnetic properties of Mn–

Ni–Zn ferrites processed by citrate precursor method", Materials Letters, Vol.57, pp.1040–1044, 2003.  

8- C.Venkataraju, G. Sathishkumar, K. Sivakumar, "Effect of cation distribution on the structural and magnetic properties of nickel substituted nanosized Mn–Zn ferrites prepared by co-precipitation method", Journal of  Magnetism and Magnetic Materials, Vol.322, pp.230–233, 2010.

9- A. K. Singha, A. K. Singha, T.C. Goelb, R.G. Mendirattac, "High performance Ni-substituted Mn–Zn ferrites processed by soft chemical technique", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol281, pp.276–280, 2004.  

10- S. E. Shirsat, B.G. Toksha, R.H. Kadam, S.M. Patange, D.R. Mane, G. S. Jangam, A. Ghasemi, "Doping effect of Mn2+ on the magnetic behavior in Ni–Zn ferrite nanoparticles prepared by sol–gel auto-combustion", Journal of  Physics and Chemistry of Solids, Vol.71, pp.1669–1675, 2010.

11- A. Goldman, Modern Ferrite Technology, 2nd Ed., Springer, New York, 2006.

12- R. Valenzuela, Magnetic ceramics, Cambridge University Press, New York, 1994.

13- K.A. Mohammed, A.D.Al-Rawas A.M.Gismelseed, A.Sella, H.M.Widatallah, A.Yousif, M.E. Elzain, M.Shongwe, "Infrared andstructuralstudiesofMg1–xZnxFe2O4 ferrites", Physica B, Vol.407, pp.795–804, 2012.

14-ن. برهان، خ. قیصری، ح. محسنی، "توزیع کاتیونی، شاخصه­های ساختاری و گشتاور مغناطیسی در ساختار کریستالی اسپینل فریت لیتیم-روی تولید شده به روش سنتز احتراقی گلیسین-نیترات"، مجله علمی-پژوهشی مواد نوین، ص 91-101، جلد 4، شماره 3، یهار 93.

15- A.K. Singha, T.C. Goelb, R.G. Mendirattac" High performance Ni-substituted Mn–Zn ferrites processed by soft chemical technique" Journal of  Magnetism and Magnetic Materials, Vol.281, pp.276-280, 2004.     

16- A.R. Bueno, M.L. Gregori, M.C.S. Nobrega, "Effect of Mn substitution on the microstructure and magnetic properties of Ni0.50−xZn0.50−xMn2xFe2O4 ferrite prepared by the citrate–nitrate precursor method", Materials Chemistry and Physics, Vol.105, pp.229-233, 2007.        
           
17- E. R. kumar, R. Jayaprakash, M.S. Seehra, T. Prakash, S. Kumar, "Effect of α-Fe2O3 phase on structural, magnetic and dielectric properties of Mn–Zn ferrite nanoparticles",Journal of Physics and Chemistry of Solids, Vol. 74, pp. 943-949, 2013.  

18- B.D. Cullity, Elements of X-ray Diffraction, 2nd Ed., Addison-Wesley Publishing Company, USA, 1978.

19- O.M. Hemeda, "Electron spin resonance and cationdistribution studies of the Co0.6Zn0.4MnxFe2-xO4  ferrite  system", Journal of  Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 251, pp.50-60, 2002.

20- E.C. Snelling, Ferrite for inductors and Transformers, Research Studies Press, New York, 2007. 

21- A.K.M. Akhtar Hossain, S.T. Mahmud, M. Seki, T. Kawai, H. Tabata, "Structural electrical transport and magnetic properties of
Ni1-xZnxFe2O4", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol.312, pp.210-219, 2007.