Processing and characterization of Ni-Zn nanoferrites for the development of soft magnetic devices.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2019-09-20T12:30:57Z No. of bitstreams: 1 DÉBORA ALBUQUERQUE VIEIRA - TESE PPG-CEMat 2013.pdf: 9380221 bytes, checksum: 0a03322a36aa0d1a4ef8b74097a23ffe (MD5)Made available in DSpace on 2019-09-20T12:30:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DÉBORA ALBUQUERQUE VIEIRA - TESE PPG-CEMat 2013.pdf: 9380221 bytes, checksum: 0a03322a36aa0d1a4ef8b74097a23ffe (MD5) Previous issue date: 2013-02-27As ferritas Ni-Zn são materiais que apresentam propriedades magnéticas e elétricas muito úteis para aplicações na indústria de materiais eletrônicos, na medicina, telecomunicações e catálise. Suas propriedades são dependentes do tipo de estrutura cristalina, da composição química e do método de processamento utilizado para sua obtenção. Este trabalho propôs preparar o sistema de ferrita Ni0,5Zn0,5Fe2O4 por reação de combustão em larga escala (200 gramas/bateladas), e posterior sinterização em forno resistivo. A caracterização estrutural, morfológica e magnética das ferritas visando a obtenção de material com características apropriadas para aplicação como dispositivos magnéticos moles foi investigada. As amostras foram obtidas inicialmente em recipientes com capacidades volumétricas diferentes. A partir da análise estrutural por difração de raios X, destas amostras foi selecionada a que apresentou-se cristalina e com maior rendimento. Baseado nesses dados selecionou-se o recipiente mais adequado e reproduziram-se em bateladas as ferritas Ni-Zn, a fim de garantir a reprodutibilidade da síntese. As amostras foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), adsorção de nitrogênio (BET), fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e caracterização magnética (VSM). Os resultados de difração de raios X mostraram que as amostras reproduzidas exibiram características estruturais semelhantes. Para efeito comparativo uma amostra de ferrita Ni-Zn comercial, obtida pelo método convencional de mistura de óxidos, fornecida pela Indústria e Comércio de Componentes Eletrônicos Ltda – IMAG foi utilizada como referência. As duas amostras da ferrita, tanto a reproduzida por reação de combustão quanto a amostra comercial foram submetidas a compactação, sinterização e subsequentes caracterizações. Os resultados de difração de raios X da amostra reproduzida e da amostra comercial apresentaram-se cristalinas, com tamanhos de cristalito de 34 e 45 nm e 65 e 78 nm antes e após a sinterização, respectivamente. As micrografias de ambas as amostras, revelaram uma morfologia homogênea, constituída de aglomerados porosos, e após a sinterização a amostra reproduzida apresentou partículas de formato hexagonal, e a amostra comercial partículas de formato irregular. Quanto a caracterização magnética, apresentaram comportamento de materiais magnéticos moles com baixo campo coercitivo (0,016 kOe), baixa perda por histerese (1293 emu.g-1 x kOe) e valores de magnetização elevados (68 emu.g-1), viabilizando a utilização da ferrita Ni-Zn reproduzida em dispositivos magnéticos moles, por apresentar características semelhantes a ferrita comercial fornecida. Estes resultados mostraram que a ferrita obtida por reação de combustão em larga escala laboratorial é promissora para aplicações da ferrita comercial.The Ni-Zn ferrite are materials that exhibit magnetic and electrical properties very useful to applications in electronic materials industry, medicine, telecommunications and catalysis. Their properties are dependent on the type of crystalline structure, of the chemical composition and processing method for obtaining it. This work proposes prepare the system of ferrite Ni0,5Zn0,5Fe2O4 by combustion reaction in large scale (200 grams / batches), and posterior sintering in oven resistive type. The structural morphological and magnetic characterization ferrites of aimed at obtaining material with characteristics suitable for application such as soft magnetic devices was investigated. The samples were initially obtained in receptacles with different volumetric capacities. As from the structural analysis by X-ray diffraction, of these samples was selected which was presented crystal clear and with higher yield. Based on these data was selected the most suitable container and reproduced in the batches Ni-Zn ferrite in order to ensure reproducibility of the synthesis. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption (BET), X-ray fluorescence by energy dispersive (EDX), scanning electronic microscopy (SEM) and magnetic characterization (VSM). The results of X-ray diffraction showed that the samples reproduced exhibited similar structural characteristics. For comparative effects a sample of Ni-Zn ferrite commercial, obtained by the conventional method of mixing oxides, provided by the Industry and Commerce of Electronic Components Ltd - IMAG was used as reference. The two samples of the ferrite, both the reproduced by combustion reaction how much the commercial sample were submitted to compaction sintering and subsequent characterizations. The results of X-ray diffraction of the reproduced sample and commercial sample were presented crystalline, with crystallite sizes of 34 and 45 nm and 65 and 78 nm before and after sintering, respectively. The micrographs of both samples revealed a homogeneous morphology, consisting of porous agglomerates, and after sintering the reproduced sample showed hexagonal format particles, and the commercial sample of irregular shape particles. As for magnetic characterization behavior of presented soft magnetic materials with low coercive field (0.016 kOe), low hysteresis loss (1293 emu.g-1 x kOe) and elevated magnetization values of (68 emu.g-1), enabling the use of Ni-Zn ferrite reproduced in soft magnetic devices, for presenting characteristics similar to commercial ferrite provided. These results showed that the ferrite obtained by combustion reaction in large scale laboratory is promising for the applications commercial ferrite