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  • 分享鐵粉用途及其生產原理

    發布時間:2020-03-03 16:22:29 星期二
    摘要:

    鐵粉是一種最重要的金屬粉末。鐵粉在粉末冶金生產中用量最大,其耗用量約占金屬粉末總消耗量的85%左右。鐵粉的主要 […]

    鐵粉是一種最重要的金屬粉末。鐵粉在粉末冶金生產中用量最大,其耗用量約占金屬粉末總消耗量的85%左右。鐵粉的主要市場是制造機械零件,其所需鐵粉量約占鐵粉總產量的80%。

     

    電焊條藥皮中加入10~70%鐵粉可改進焊條的焊接工藝并顯著提高熔敷效率。

    切割不銹鋼鐵粉,在切割鋼制品時,向氧-乙炔焰中噴射鐵粉,可改善切割性能,擴大切割鋼種的范圍,提高可切割厚度。

    在粉末冶金制品行業中,一般耗用還原鐵粉總量的60%~80%,這是目前鐵粉使用的領域中規模最大的一種消耗。

    化工用還原鐵粉,主要用于化工催化劑,貴金屬還原,合金添加,銅置換等,這也是其最本質的作用。

     

    除去以上的集中最廣泛的一些工業用途,鐵粉還可以用于還原劑,還可以用來做防止油脂變質的保鮮劑,這是我們日常生活中比較實用的一些小的用途。

     

    一、鐵粉的分類

    鐵粉按習慣上分為粗粉、中等粉、細粉、微細粉和超細粉五個等級。

    粒度為150~500μm范圍內的顆粒組成的鐵粉為粗粉,

    粒度在44~150μm為中等粉,

    10~44μm的為細粉,

    0.5~10μm的為極細粉,

    小于0.5μm的為超細粉。

    按照生產方式,還可分為還原鐵粉和霧化鐵粉。

    還有一類特殊的鐵粉——羥基鐵粉,至于用羰基法生產的羥基鐵粉,因其顆粒微細,價格昂貴,不適用于燒結普通機械零件和電焊條;但其純度高、顆粒結構特殊,顯示出優異性能。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。高性能金剛石工具采用成本昂貴的鈷粉做基體,使用羰基鐵粉可部分取代Co粉,在達到高的性能同時降低成本。

     

    二、鐵粉生產工藝原理簡介

    1、現今普通鐵粉生產工藝主流是赫格納斯法、派隆法、低碳鋼水霧化法和QMP法。

    赫格納斯法

    先將鐵精礦粉與低硫焦炭屑-石灰石粉(用以脫硫)混合還原劑間層式裝填在SiC質還原容器內,通過隧道窯加熱至約1200℃,使礦粉還原成海綿鐵。海綿鐵經破碎成小于0.175mm(-80目)或小于0.14mm(-100目)后,鋪加于鋼帶式還原爐內,在800~900℃下以分解氨進行還原退火。退火后的燒結粉塊加以錘破,即可得到優質海綿鐵粉。

    派隆法(Pyron Process)

    將低碳沸騰鋼的軋鋼鐵鱗破碎至小于0.147mm后,置于多爐床焙燒爐內在980℃下氧化成Fe2O3。然后將Fe2O3粉喂送至帶式爐內,在溫度不超過1050℃下通以氫氣使之還原成鐵粉。

    低碳鋼液水霧化法

    低碳廢鋼通過熔化造渣除去或減少磷、硅和其他雜質元素后,通過漏嘴流入霧化器中,同時噴入高壓(約8.3MPa)水流擊碎金屬流而成液滴,液滴落入底下的水槽冷卻而凝固成粉。粉末經磁選、脫水和干燥后,送入帶式爐,在800~1000℃下以分解氨氣予以還原退火處理,即得純度高的水霧化鐵粉。

    QMP法

    QMP法為加拿大Quebec Metal Powder公司所開發。將高純的熔融生鐵水(含碳量約為3.3%~3.8%)注入漏包,從漏嘴流下的鐵水被水平噴射的高壓水流擊碎成粒(約3.2mm)后,落入一吸入空氣的水冷容器中,使之部分氧化。經干燥的鐵粒用球磨法加以粉碎,然后將過篩至小于0.147mm的粉末送入有分解氨氣保護的帶式爐內,在800~1040℃下利用自身所含的氧進行脫碳退火,再用分解氨氣體另行還原退火,即可得粉末冶金用鐵粉。

     

    2、羥基鐵粉生產原理:

    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。

    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。由于有Fe2O3,Fe3N 等雜質的存在,造成這種羥基鐵粉硬度比較大,通常被稱之為硬粉。將鐵粉用氫氣還原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。

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