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羰基鐵粉的制備原理、特點及用途
2016-12-02 16:22:51   發布者:System

    羰基鐵粉簡介:

    羰基鐵粉是通過CO與鐵在高溫高壓下反應,生成5羰基鐵油狀物,經低壓分離后得到產品。經退火防氧化處理即可出貨。當溫度為200℃,200bar的條件下羰基合成反應式如下

    Fe+5CO =Fe(CO)5

    羰基鐵在300℃,1bar的條件下分解為Fe和CO

    Fe(CO)5= Fe+5CO

    在分解過程中,因為Fe 有催化CO與CO2反應的作用,通常采用通NH3作為保護氣體來抑制該反應。這樣一來羰基鐵粉中就不可避免的會有N元素的存在。從旋風收集器中收集到的產品一般鐵含量約在97%左右,其中C和N的含量均小于1%。由于有Fe2O3,Fe3N 等雜質的存在,同時,鐵粉表明也會對CO和NH3氣體有一定的吸附,這些因素造成鐵粉硬度比較大,通常被稱之為硬粉。

    將鐵粉用H2氣體還原1小時,鐵含量將提高到99.0%左右,同時其他元素的含量也將明顯降低。這種還原過的羰基鐵粉,硬度稍低,也被稱之為軟粉。

    羰基鐵粉活性很大,正常情況放置一段時間后,因為熵的增加,會發生自動團聚。發生團聚的鐵粉顆粒度增加,顆粒粘粘,對于注射成型應用有比較大的影響。目前市場上質量最好的羰基鐵粉為德國BASF公司生產。

    羰基鐵粉對工藝的要求非常高,5羰基鐵分解時溫度變化3度,氣體流量增加5%就能明顯改變羰基鐵粉粒度及碳含量。

    外觀:深灰色粉末。

    羰基鐵粉的特點和用途

    1.傳統粉末冶金及注射成型:傳統粉末冶金中的高比重合金,需要采用活性較大的鐵粉作為燒結中的液相,形成較為連續的粘結相,抑制脆性相的產生,從而獲得高致密度或全致密的高性能產品。軍工項目中主要用于替代已經被禁止的貧鈾材料來生產穿甲彈彈芯。注射成型工藝中對最大粉末填裝量要求很高。因此衡量粉末的標準中的松裝密度要求很高。然而粉末粒度越小,越容易發生拱橋現象,松裝密度越小。這種情況下顆粒不粘連非常重要。直到德國BASF公司開發出了專有牌號,注射成型才真正得到工業應用。

    2.鐵粉芯:因為具有粒度小(10um以下),活性大,形狀不規則(洋蔥頭層狀結構),羰基鐵粉具有在高頻和超高頻下的高磁通率,也被廣泛應用于制造磁性材料,在制作高頻鐵粉芯中有不可替代的作用。美國Micrometals公司是該領域內的標準制定者,該公司很多產品都是基于德國BASF公司提供的羰基鐵粉制造的。

    3.金剛石工具:傳統高性能金剛石工具采用成本昂貴的鈷粉做基體。最近的研究和生產表明使用羰基鐵粉減少Co粉用量,也能達到相當高的性能。此外,對于傳統的鐵基金剛石工具,使用羰基鐵粉能提高基體對金剛石的把持力,提高基體的耐磨性能。

    4.金剛石觸媒:合成金剛石的觸媒,在中國沒有市場。

    5.營養補鐵:美國ISP公司的羰基鐵粉已經正式被美國藥品管理監督局認可,可直接添加到食品中作為鐵元素補給。目前的數據表明,羰基鐵粉被人體吸收率超過80%,遠遠超出目前使用的化合物鐵補給物。同時,羰基鐵粉的使用也不會造成鐵元素攝入過量的中毒。國內還沒有資料表明政府已經允許羰基鐵粉作為營養補鐵使用。

    6.微波吸收材料:羰基鐵粉在國防領域的應用。根據資料表明,90年代以后的對羰基鐵粉吸波材料的研究非常迅速。

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