Yerli hammaddelerden üretilen M tipi stronsiyum hekzaferrit (SrO.6Fe2O3) mıknatısın özelliklerinin katkı maddeleriyle geliştirilmesi

Manyetizma, çok eski çağlardan beri bilinmekte ve insanoğlunun ilgisini çekmektedir. Zayıf mıknatıslar doğada "mıknatıs taşı" diye adlandırılan manyetit, Fe3O4, açısından zengin kayalar şeklinde çok miktarda bulunmaktadır. Bu kayalar yıldırım düşmesi sonucu oluşan büyük elektrik akımları tarafından manyetize edilmektedir. Bilinen ilk manyetik cihaz, temel parça olarak Çin kaşığı şeklinde oyulmuş bir mıknatıs taşını barındıran South Pointer'dır. Bu ilk ve ilkel manyetik cihazdan sonra günümüze kadar çok sayıda gelişme yaşanmıştır. Demire "kızıl sıcaklık"tan su verilmesi ile mıknatıs özelliği (artık ısıl manyetizasyon) kazandığının keşfedilmesi sonucu ilk yapay kalıcı mıknatıslar üretilmiştir. Ardından pusulanın icadı ile denizlere açılarak yeni kıtalar keşfeden insanoğlu, daha sonraları manyetik kaldırma ve kesintisiz hareket hayalleri kurmaya başlamıştır. Manyetizma konusunda bilgi birikimi gün geçtikçe artmıştır. 19. yüzyılın başlarına gelindiğinde William Sturgeon tarafından teknik bir şaheser yaratılmıştır; elektromıknatıs. Elektromıknatıslar, o dönemki elektrik motorları ve jeneratörlerin tahrik edilmesi için kullanılan zayıf kalıcı mıknatıslardan daha etkili olduklarını kanıtlamışlardır. İçinde bulunduğumuz on yıllar, manyetik uygulamaların muazzam derecede genişlemesine tanık olmuştur. Yüzyıl boyunca, özellikle de Avrupa'da, geliştirilen bilim, endüstrileşmiş dünyanın her yanında kullanım için hazır hale gelmiştir. Kalıcı manyetizasyon, manyetik kayıt ve yüksek frekans malzemelerindeki gelişmeler dünyada çoğu insanın faydalandığı bilgisayarlar, haberleşme aygıtları ve tüketici ürünlerinde elde edilen gelişmelerin temelini oluşturmaktadır. Kalıcı mıknatıslar, her yıl üretilen bir milyar ufak motorda var olarak elektromıknatısların yerini almak üzere geri dönmüşlerdir. Manyetik depolama, bilgi devrimi ve internete destek olmaktadır. Yerbiliminde, tıbbi görüntülemede ve faz dönüşümleri teorisinde yaşanan çığır açıcı gelişmeler manyetizmaya bağlanabilir. Bu tezde, stronsiyum kaynağı olarak ticari stronsiyum karbonat ve demir oksit kaynağı olarak da çelik üretimi sırasında oluşan ve atık sınıfında yer alan tufalin kullanılması ile elde edilen stronsiyum hekzaferrit mıknatıs ürünün manyetik özelliklerine etki eden faktörlerin araştırılması hedeflenmiştir. Stronsiyum hekzaferrit mıknatıs üretiminde geleneksel seramik üretim yöntemi kullanılmıştır. Demir oksit hammaddesi olan tufal öncelikle manyetik ayrıştırıcıdan geçirilip manyetik olmayan kısımlarından temizlendikten sonra daha etkili bir öğütme için ısıl işleme tabi tutulmuştur. Önce bilyalı değirmende, sonrasında da atritörde öğütülen tufal, ardından ticari stronsiyum karbonat ile değişik oranlarda harmanlanmıştır. Bu harmanlar, seçilen sıcaklık ve sürelerde kalsinasyon işlemine tabi tutulmuştur. Kalsinasyon ürünleri önce bilyalı değirmende, ardından atritörde öğütülmüştür. Elde edilen stronsiyum hekzaferrit tozları su ilave edilip yaş olarak presle şekillendirildikten sonra kontrollü olarak kurutulup belirlenen sıcaklık ve sürelerde sinterlenmiştir. Sinterlenen numuneler manyetize edilerek mıknatıs haline getirilmiştir. Çalışmalar süresince kimyasal ve manyetik analizler yapılmıştır. Hammadde olarak kullanılan farklı tufallere kimyasal analiz uygulanarak bileşimleri tespit edilmiştir. Ardından ham halde ve ısıl işlem uyguladıktan sonra XRD ile yarı kantitatif faz analizleri gerçekleştirilmiştir. Tufalin öğütülmesi sonucunda elde edilen tufal tozuna elek ve optik mikroskop aracılığıyla boyut analizi yapılmıştır. Tufal tozu ile stronsiyum karbonat atritör yardımıyla harmanlanarak kalsine edilmiştir. Bir kısım harman da LaCl3 ve Co2O3 ilaveli olarak hazırlanmıştır. Kalsinasyon sonrası elde edilen ürün tekrar öğütüldükten sonra XRD, SEM ve EDS analizleri yapılmıştır. Ardından pres ile şekillendirilerek elde edilen numuneler katkısız ve SiO2 ile CaCO3 katkılı olarak sinterlenmiş ve sonrasında manyetize edilmişlerdir. Mıknatıs özelliği kazanan numunelere permagraf cihazı ile manyetik özellik analizi yapılmıştır. Bu analiz sonucunda, en iyi değerlerin elde edildiği numunede kalıntı manyetizasyonun (Br) 231 mT ve maksimum enerji değeri (BH)maks'ın 8,2 kJ/m2 olduğu tespit edilmiştir.