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Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana

versión impresa ISSN 1405-3322

Bol. Soc. Geol. Mex vol.59 no.1 México jun. 2007

http://dx.doi.org/10.18268/bsgm2007v59n1a10 

Artículos

Obtención y caracterización de ferritas ternarias de manganeso por mecanosíntesis

Mechanosynthesis and characterization of ternary Mn ferrites

Francisco Prieto-García 1  

Félix Sánchez de Jesús 2  

María Aurora Méndez-Marzo 2  

Graciela García-Barrera 3  

Alberto José Gordillo-Martínez 1  

1Centro de Investigaciones Químicas. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Carretera Pachuca-Tulancingo km 4.5, 42090, Ciudad Universitaria, Pachuca, Hidalgo, México. prietog@uaeh.edu.mx

2Centro de Investigaciones en Materiales y Metalurgia. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Carretera Pachuca-Tulancingo km 4.5, 42090, Ciudad Universitaria, Pachuca, Hidalgo, México

3Centro de Estudios Académicos sobre Contaminación Ambiental. Universidad Autónoma de Querétaro, Cerro Las Campanas s/n. Santiago de Querétaro, México

Resumen

Partículas cristalinas de MnFe2O4 fueron sintetizadas por molienda y mezclado en un molino de bola, obteniéndose a partir de mezcla estequiométrica de manganosita (MnO) y hematite (α-Fe2O3). El proceso de mecanosíntesis fue realizado a temperatura ambiente en recipientes de acero endurecido y con frascos del carburo de tungsteno. El análisis cuantitativo de las fases se realizó por difracción de rayos X del polvo. El método de Rietveld fue utilizado para estudiar las transformaciones químicas producidas por la acción de la molienda de los polvos.

La fase de espinela del compuesto cristalino MnFe2O4 comienza a aparecer después de 10 h de molienda y alcanza su contenido máximo (fracción molar aproximadamente 0.8) después de 35 h de molienda. Una prolongada molienda indujo a una contaminación severa en la mezcla del polvo con hierro metálico cuando se utilizó el recipiente de acero inoxidable endurecido. La contaminación con Fe se origina en el interior del recipiente por el deterioro de las bolas. La fricción de las bolas puede inducir una reacción redox entre Fe(III) y el hierro metálico, transformando la fase de la espinela sintética MnFe2O4 en una fase del tipo wustita (Fe, Mn)O. La permeabilidad magnética a los diferentes tiempos de molienda lo demuestra.

Palabras clave: Ferrita del manganeso; Mecanosíntesis; Ferrita cristalina; Permeabilidad magnética; Método de Rietveld

Abstract

Crystalline MnFe2O4 particles were synthesized by a high-energy ball milling technique, starting from a manganosite (MnO) and hematite (α-Fe2O3) stoichiometric powder mixture. The mechanosynthesis process was performed at room temperature both in hardened steel and in tungsten carbide vials. X-ray powder diffraction quantitative phase analysis by the Rietveld method was used to study the chemical transformations promoted by the milling action. The crystalline MnFe2O4 spinel phase begins to appear after 10 h of milling and reaches its maximum content (≈0.8 molar fraction) after 35 h of milling. A prolonged milling time induces a dramatic contamination of the powder mixture, when hardened stainless steel was adopted, due to metallic iron originating from vial and balls debris. Ball milling is able to induce a redox reaction between FeIII and metallic iron, transforming the MnFe2O4 spinel phase into a wüstite type (Fe, Mn)O phase. Magnetic permeability in different time of miller demonstrates.

Keywords: Manganese ferrite; Mechanosynthesis; Nanostructured ferrite; Magnetic permeability; Rietveld method

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Recibido: 09 de Marzo de 2007; Revisado: 31 de Marzo de 2007; Aprobado: 16 de Abril de 2007

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