Ferrita de bario - Barium ferrite
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Modelo 3D ( JSmol )
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| Tarjeta de información ECHA |
100.031.782 
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PubChem CID
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| Ba Fe 12 O 19 | |
| Masa molar | 1 111 0,448 g · mol -1 |
| Apariencia | sólido negro |
| Densidad | 5,28 g / cm 3 |
| Punto de fusion | 1.316 ° C (2.401 ° F; 1.589 K) |
| insoluble | |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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| Referencias de Infobox | |
La ferrita de bario , abreviada BaFe, BaM, es el compuesto químico con la fórmula BaFe 12 O 19 . Este y los materiales de ferrita relacionados son componentes de tarjetas de banda magnética e imanes de altavoz . BaFe se describe como Ba 2+ (Fe 3+ ) 12 (O 2− ) 19 . Los centros de Fe 3+ están acoplados ferromagnéticamente . Esta área de tecnología generalmente se considera una aplicación de los campos relacionados de la ciencia de los materiales y la química del estado sólido .
La ferrita de bario es un material altamente magnético , tiene una alta densidad de empaquetamiento y es un óxido metálico . Los estudios de este material se remontan al menos a 1931 y ha encontrado aplicaciones en tiras de tarjetas magnéticas, altavoces y cintas magnéticas . Un área en particular en la que ha tenido éxito es el almacenamiento de datos a largo plazo; el material es magnético, resistente a cambios de temperatura, corrosión y oxidación.
Estructura química
Los centros Fe 3+ , con una configuración d 5 de alto espín , están acoplados ferromagnéticamente . Esta área de tecnología generalmente se considera una aplicación de los campos relacionados de la ciencia de los materiales y la química del estado sólido .
Se conoce una familia relacionada de "ferritas hexagonales" útiles industrialmente, que también contienen bario . En contraste con la estructura de espinela habitual , estos materiales presentan una estructura hexagonal de óxidos muy compacta . Además, algunos de los centros de oxígeno son reemplazados por iones Ba 2+ . Las fórmulas para estas especies incluyen BaFe 12 O 19 , BaFe 15 O 23 y BaFe 18 O 27 .
Se puede utilizar un proceso hidrotermal de un paso para formar cristales de ferrita de bario, mezclando cloruro de bario , cloruro ferroso , nitrato de potasio e hidróxido de sodio con una proporción de concentración de hidróxido a cloruro de 2: 1. Las nanopartículas se preparan a partir de nitrato férrico , cloruro de bario, citrato de sodio e hidróxido de sodio. Sin embargo, la preparación típica es calcinando carbonato de bario con óxido de hierro (III) :
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Propiedades
Se ha considerado la ferrita de bario para el almacenamiento de datos a largo plazo. El material ha demostrado ser resistente a una serie de tensiones ambientales diferentes, incluidas la humedad y la corrosión. Debido a que las ferritas ya están oxidadas, no se pueden oxidar más. Esta es una de las razones por las que las ferritas son tan resistentes a la corrosión. La ferrita de bario también demostró ser resistente a la desmagnetización térmica, otro problema común con el almacenamiento a largo plazo. La temperatura de Curie suele rondar los 450 C (723 K).
Cuando los imanes de ferrita de bario aumentan de temperatura, su alta coercitividad intrínseca mejora, esto es lo que los hace más resistentes a la desmagnetización térmica. Los imanes de ferrita son el único tipo de imanes que se vuelven sustancialmente más resistentes a la desmagnetización a medida que aumenta la temperatura. Esta característica de la ferrita de bario la convierte en una opción popular en diseños de motores y generadores y también en aplicaciones de altavoces. Los imanes de ferrita se pueden usar en temperaturas de hasta 300 ° C, lo que los hace perfectos para ser utilizados en las aplicaciones mencionadas anteriormente. Los imanes de ferrita son aislantes extremadamente buenos y no permiten que fluya ninguna corriente eléctrica a través de ellos y son frágiles, lo que muestra sus características cerámicas. Los imanes de ferrita también tienen buenas propiedades de mecanizado, lo que permite cortar el material en muchas formas y tamaños.
Propiedades químicas
Las ferritas de bario son cerámicas robustas que generalmente son estables a la humedad y resistentes a la corrosión. El BaFe también es un óxido, por lo que no se degrada debido a la oxidación tanto como lo haría una aleación de metal; dando a BaFe una esperanza de vida mucho mayor.
Propiedades mecánicas
Se han utilizado partículas metálicas (MP) para almacenar datos en cintas y tiras magnéticas, pero han alcanzado su límite para el almacenamiento de datos de alta capacidad. Para aumentar su capacidad en (25x) en la cinta de datos, el MP tuvo que aumentar la longitud de la cinta en (45%) y la densidad de seguimiento en más (500%), lo que hizo necesario reducir el tamaño de las partículas individuales. A medida que las partículas se redujeron de tamaño, el revestimiento pasivador necesario para evitar la oxidación y el deterioro del MP tuvo que volverse más grueso. Esto presentó un problema, ya que a medida que el recubrimiento de pasivación se hacía más grueso, se hacía más difícil lograr una relación señal / ruido aceptable.
La ferrita de bario supera completamente las clases MP, principalmente porque BaFe ya está en su estado oxidado y, por lo tanto, no está restringido en su tamaño por una capa protectora. También debido a su patrón hexagonal es más fácil de organizar en comparación con la caña desorganizada como MP. Otro factor es la diferencia en el tamaño de las partículas, en MP el tamaño varía entre 40-100 nm mientras que el BaFe es de solo 20 nm. Entonces, la partícula de MP más pequeña sigue siendo el doble del tamaño de las partículas de BaFe.
Aplicaciones
La ferrita de bario se utiliza en aplicaciones como soportes de grabación, imanes permanentes y tarjetas de banda magnética (tarjetas de crédito, llaves de hotel, tarjetas de identificación). Debido a la estabilidad del material, se puede reducir considerablemente su tamaño, lo que hace que la densidad de empaque sea mucho mayor. Los dispositivos de medios anteriores utilizaban materiales de óxido acicular dopado para producir los valores de coercitividad necesarios para registrar. En las últimas décadas, la ferrita de bario ha reemplazado a los óxidos aciculares; sin dopantes, los óxidos aciculares producen valores de coercitividad muy bajos, lo que hace que el material sea muy blando magnéticamente, mientras que los niveles más altos de coercitividad de la ferrita de bario hacen que el material sea magnéticamente duro y, por lo tanto, una opción superior para aplicaciones de material de registro.
Rayas Magnéticas
Las tarjetas de identificación que utilizan ferrita de bario están hechas con una huella dactilar magnética que las identifica, lo que permite a los lectores autocalibrarse.
Imanes de altavoz
La ferrita de bario es un material común para los imanes de los altavoces. Los materiales se pueden formar en casi cualquier forma y tamaño utilizando un proceso llamado sinterización , mediante el cual la ferrita de bario en polvo se presiona en un molde y luego se calienta hasta que se fusiona. La ferrita de bario se convierte en un bloque sólido mientras conserva sus propiedades magnéticas. Los imanes tienen una excelente resistencia a la desmagnetización, lo que les permite seguir siendo útiles en unidades de altavoz durante un largo período de tiempo.
Cinta abierta lineal
La ferrita de bario se utiliza para el almacenamiento de cinta abierta lineal (LTO). La ferrita de bario podría conducir a futuras mejoras en las cintas LTO debido a su alta densidad de datos.
Los avances en el campo también han dado como resultado la reducción del tamaño de las partículas de BaFe a aproximadamente 20 nm. Esto contrasta con la tecnología MP, que se considera menos prometedora debido a problemas para encoger las partículas a más de 100 nm.
La forma es otro factor. Las partículas metálicas suelen tener formas cilíndricas que no se compactan ni se apilan bien. La ferrita de bario tiene mejores propiedades de empaquetamiento. BaFe se puede reducir a un tamaño más pequeño y una mayor densidad de empaque debido a su estructura circular y se puede apilar mejor.
Ocurrencia natural
El compuesto se encuentra en la naturaleza, aunque es extremadamente raro. Se llama barioferrita y está relacionada con el pirometamorfismo.