سنتز و بررسي خواص مغناطيسي هگزافزيت كلسيم جايگزين شده با لانتانم

Synthesis and Magnetic Study of La Substituted Calcium Hexaferrite

در اين تحقيق هگزافريت كلسيم، جايگزين شده با لانتانم، با فرمول شيميايي Ca1 XLaXFe12O19 و (X =0/06 0/2 60/4 0/6 ) و نسبت مولي Fe3+ / Ca2+ برابر 11، به روش همرسوبي شيميايي سنتز شد. محلول حاوي نيترات كلسيم، نيترات آهن و نيترات لانتانم توسط محلول هيدروكسيد سديم pH = 14 با 1/5M در دماي محيط رسوب داده شد. رسوب به دست آمده در دماي 1200 درجه سانتيگراد با سرعت حرارتي 5 درجه سانتيگراد min و زمان نگهداري يك ساعت، در اتمسفر هوا كلسينه شد. تاثير جايگزيني لانتانم بر روي تشكيل هگزافريت كلسيم و خواص مغناطيسي آن، توسط روش هاي پراش اشعه ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و مغناطيس سنج با نمونه ارتعاشي (VSM) مورد مطالعه قرار گرفت. فاز هگزافريت كلسيم، با اندازه ذرات كمتر از 2μm، تنها در نمونه هاي حاوي افزودني لانتانم و كلسينه شده در دماي 1200 درجه سانتيگراد تشكيل شد. مطابق با فرمول Ca1 XLaXFe12O19، ميزان فاز هگزا فريت كلسيم در نمونه ، با افزايش X از 0/2 تا 0/4 افزايش و براي مقادير بالاتر X كاهش مي يابد. آهنربايش و نيروي پسماندزداي بهينه در نمونه 12CFL4، به ترتيب 50/65emu.g 1 و 210/91Oe به دست آمد. جايگزيني Ca2+ توسط La3+ از لحاظ تشكيل فاز سخت مغناطيس هگزافريت كلسيم، داراي محدوده خاصي مي باشد كه تجاوز از آن مقدار باعث تشكيل فاز ثانويه LaFeO3 گرديد.

In this research, La-substituted hexagonal calcium ferrite, Ca1-XLaXFe12O19 (x varies from 0 to 0.6 in steps of 0.2) and Fe3+/Ca2+ mole ratio=11 have been synthesized through the co-precipitation route. The ferrite precursors were obtained from aqueous mixtures of calcium nitrate, ferric nitrate and lanthanum nitrate by precipitating calcium, iron and lanthanum ions using 1.5M sodium hydroxide solution at pH 14 in room temperature. These precursors were calcined with different amount of La at 1200PC for constant calcination time 1h in a static air atmosphere. Several methods such as X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and vibrating sample magnetometer (VSM) have been used to obtain detailed information on the crystallography, morphology and magnetic properties of the precursor powders calcined at different temperatures. X-ray diffraction pattern of the powder with La and calcined at 1200PC for 1h which indicates the formation of calcium hexaferrite and also Q-Fe2O3 was detected beside the M-phase. However in powder without any amount of dopant, CaFe4O7 and Q-Fe2O3 phases were formed. The results of scanning electronic microscopy showed that the CaM grains were regular hexagonal platelets with sizes from 1 to 2 Rm. The magnetic properties such as saturation magnetization (Ms), remanence (Mr) and coercivity (Hc), are calculated from the hysteresis loops. Low values of coercive field (200 Oe) and of the maximum magnetization (50 emu.g-1) were obtained on wellcrystallized Calcium hexaferrite particles (X= 0.4) calcined at 1200PC.