Test 11

 

$CoF{e}_2{O}_4$கோபால்ட் ஃபெரைட் ($CoF{e}_2{O}_4$) ஒரு கடின காந்தப் பீங்கான் (Hard Ferrite) ஆகும். இதன் ஒவ்வொரு கூறுபாட்டின் பங்கு மற்றும் பயன்கள் குறித்த விரிவான விளக்கம் கீழே:

1. இரும்பு ஆக்சைடு ($F{e}_2{O}_3$) - 80–85% & கோபால்ட் ஆக்சைடு ($CoO$) - 8–10%

• பங்கு: இவை முதன்மை கட்டமைப்புப் பொருட்கள் ஆகும். அதிக வெப்பநிலையில் (1000°C - 1200°C) சின்டரிங் செய்யும்போது, இவை வினைபுரிந்து சுழல் கட்டமைப்பு (Spinel structure) கொண்ட $CoF{e}_2{O}_4$ ஐ உருவாக்குகின்றன.

• பயன்: கோபால்ட் இருப்பதால், இந்த காந்தம் அதிக கட்டாயத் திறன் (High Coercivity) மற்றும் அதிக காந்த ஒடுக்குமை (High Magnetostriction) பெறுகிறது. அதாவது, இது ஒரு காந்தப்புலத்தில் வைத்து காந்தமாக்கப்பட்ட பிறகும், அதன் காந்தத்தன்மையை எளிதில் இழக்காது. அதிக வெப்பநிலையிலும் (Curie temperature ~520°C) நிலைத்தன்மையுடன் செயல்படும்.

2. துத்தநாக ஆக்சைடு ($ZnO$) - 2% & அலுமினியம் ஆக்சைடு ($A{l}_2{O}_3$) - 2–3% (Dopants)

• $ZnO$ இன் பங்கு: Zn இன் அயனிகள் Fe அல்லது Co இடங்களில் செருகப்பட்டு, காந்தத் திருப்தி செறிவு (Saturation Magnetization) ஐ மாற்றியமைக்கின்றன. Zn சேர்க்கை A-தள (tetrahedral sites) காந்தத் திருப்பங்களை மாற்றுவதால், நிகர காந்தத் திருப்புத்திறன் (Net Magnetic Moment) அதிகரிக்கும்.

• $A{l}_2{O}_3$ இன் பங்கு: இது மின்தடைத் தன்மையை (Electrical Resistivity) அதிகரித்து, வெப்ப இழப்புகளைக் குறைக்கிறது. மேலும், தானிய எல்லைகளை (Grain boundaries) வலுப்படுத்தி, இயந்திர வலிமையையும் (Mechanical Strength) மேம்படுத்துகிறது. இதனால் பீங்கான் உடையும் தன்மை (Brittleness) ஓரளவு குறைகிறது.

3. கார்பன் (Carbon) - 1–2%

• பங்கு:

  • பிணைப்புப் பொருள் (Binder): பீங்கான் தூளை அழுத்தி உருவாக்கும் முன், துகள்களை ஒன்றாக இணைத்து, ஒரு சீரான வடிவத்தைப் பெற உதவுகிறது.

  • ஆக்சிஜன் கட்டுப்படுத்தி (Oxygen Scavenger): சின்டரிங் போது, மிகச்சிறிய அளவு CoO அல்லது $F{e}_2{O}_3$ மேலும் ஆக்சிஜனேற்றம் அடையாமல் தடுக்கிறது.

• விதி: வெப்பப்படுத்தும் போது (400-600°C) கார்பன் $C{O}_2$ ஆக எரிந்து நீங்கிவிடும். எனவே இறுதிப் பொருளில் இது இருக்காது; சில நேரங்களில் மீதமிருக்கும் சதவீதம் (<0.1%) தற்செயலான குறைபாடாக இருக்கும்.

முக்கிய பயன்கள்:

இந்தக் கலவை உருவாக்கும் நிரந்தர பீங்கான் காந்தம் பின்வரும் சிறப்புப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது:

1. அதிக கட்டாயத்திறன் (High Coercivity - Hc > 1000 Oe): சாதாரண ஃபெரைட்டை விட காந்தத்தை இழக்காது.

2. அதிக கியூரி வெப்பநிலை (~520°C): என்ஜின்கள் அல்லது மோட்டார்கள் போன்ற அதிக வெப்பமிக்க சூழல்களில் பயன்படுத்தலாம்.

3. அரிப்புத் தடுப்புத்திறன்: ஈரப்பதத்திலோ, அமிலக் கரைசல்களிலோ (pH 5-9) இரும்பு காந்தங்கள் போல் துருப்பிடிக்காது.

4. அதிக மின் தடை (Resistivity ~ ${10}^8$ ohm-cm): உலோகக் காந்தங்கள் போல் மின்னோட்டத்தைக் கடத்தாது; எனவே மின்காந்த குறுக்கீடு (EMI) தடுப்பு மற்றும் மின்மாற்றிகளின் உள்ளகம் (Transformer Cores) ஆகியவற்றுக்கு ஏற்றது.

எங்கெல்லாம் பயன்படுகிறது?

• தானியங்கி மின் மோட்டார்கள் (Automotive Motors): விண்ட்ஷீல்ட் வைப்பர்கள், எலக்ட்ரிக் கதவு பூட்டுகள்.

• மைக்ரோவேவ் சாதனங்கள் (Microwave Devices): Magnetron tubes.

• உயிர் மருத்துவப் பயன்பாடு (Biomedical): Drug delivery systems (CoFe2O4 superparamagnetic particles).

• நினைவக சாதனங்கள் (Memory Devices): High-density magnetic recording media.

இந்தக் கலவையில் கோபால்ட் இருப்பதால், சாதாரண ஸ்ட்ரோன்டியம் ஃபெரைட்டை ($SrF{e}_{12}{O}_{19}$) விட இது அதிக விலை கொண்டது, ஆனால் மிக உயர்ந்த செயல்திறன் தேவைப்படும் இடங்களில் இதுவே சிறந்த தேர்வாகும்.