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收藏词条   编辑词条 铁粉

创建时间:2008-08-02

粉末冶金工业中一种最重要的金属粉末。铁粉在粉末冶金生产中用量最大,其耗用量约占金属粉末总消耗量的85%左右。铁粉的主要市场是制造机械零件,其所需铁粉量约占铁粉总产量的80%。

铁粉生产   

自20世纪30年代初铁粉开始用于粉末冶金工业以来,曾涌现许多铁粉生产方法。由于技术和经济上的各种理由,其中不少方法从未超出实验或中试阶段,例如用热氢还原氯化亚铁的化学冶金法;另一些方法,诸如涡旋机械粉碎法(Hametag Process)、水溶液电解法、流化床氢还原法、旋转盘雾化液态钢法(D.P.G.Process)、空气雾化液态生铁法(R.Z.Process)及转化天然气和固体碳的联合还原法等,经历了相对短时间的工业应用,而后因出现其他更有竞争性的方法而不再用于铁粉的工业生产。至于用羰基法生产的铁粉(见羰基制粉法),因其颗粒微细,加以价格昂贵,不适用于烧结机械零件和电焊条;但其纯度高、颗粒结构特殊,显示出优异性能。

现今主宰铁粉市场的铁粉生产工艺是:属于铁氧化物还原工艺的赫格纳斯法和派隆法、低碳钢液的水雾化法、属于高纯生铁喷丸的球磨和脱碳工艺的QMP法和r)omfel•法。其中赫格纳斯法和水雾化法的铁粉生产量具有压倒优势。

赫格纳斯法(Hoganas Process)   

是瑞典Hoganas公司开发的固体碳一氢二步还原工艺。先将铁精矿粉(总铁≥71.5%,SiO2<0.5%)与低硫焦炭屑-石灰石粉(用以脱硫)混合还原剂间层式装填在SiC质还原容器内,通过隧道窑加热至约1200℃,使矿粉还原成海绵铁。海绵铁经破碎成小于0.175mm(-80目)或小于0.14mm(-100目)后,铺加于钢带式还原炉内,在800~900℃下以分解氨进行还原退火。退火后的烧结粉块加以锤破,即可得到优质海绵铁粉。

派隆法(Pyron Process)   

将低碳沸腾钢的轧钢铁鳞破碎至小于0.147mm后,置于多炉床焙烧炉内在980℃下氧化成Fe2O3。然后将Fe2O3粉喂送至带式炉内,在温度不超过1050℃下通以氢气使之还原成铁粉。

低碳钢液水雾化法     低碳废钢通过熔化造渣除去或减少磷、硅和其他杂质元素后,通过漏嘴流入雾化器中,同时喷入高压(约8.3MPa)水流击碎金属流而成液滴,液滴落入底下的水槽冷却而凝固成粉。粉末经磁选、脱水和干燥后,送入带式炉,在800~1000℃下以分解氨气予以还原退火处理,即得纯度高的水雾化铁粉。

QMP法    

为加拿大Quebec Metal Powder公司所开发。将高纯的熔融生铁水(含碳量约为3.3%~3.8%)注入漏包,从漏嘴流下的铁水被水平喷射的高压水流击碎成粒(约3.2mm)后,落入一吸入空气的水冷容器中,使之部分氧化。经干燥的铁粒用球磨法加以粉碎,然后将过筛至小于0.147mm的粉末送入有分解氨气保护的带式炉内,在800~1040℃下利用自身所含的氧进行脱碳退火,再用分解氨气体另行还原退火,即可得粉末冶金用铁粉。

Domfer法    

其原理基本上与QMP法的相似,也是雾化与还原相结合的一种工艺。所不同的是,将球磨至小于0.147mm的高碳铁粉和相同粒度的轧钢铁鳞按一定的氧/碳比例(接近2)掺混后,置于钢带式炉内,在烧结高温下进行反应,反应生成的一氧化碳既是还原气氛又可用以密封炉子。这样,铁鳞还原成铁,而球磨铁粉同时脱碳。

铁粉的颗粒特征与性能比较     

铁粉的颗粒外貌和结构因生产工艺的不同而相异,其所显示的粉末性能因而也各有差别。由铁氧化物还原而得的铁粉颗粒,如图1所示,具有典型的海绵状外貌,其内部结构多孔隙,显示有较大的比表面。水雾化铁粉颗粒的外形呈不规则的土豆状,其内部结构密实,如图2所示。由水雾化和还原工艺相结合所得的QMP和Domfer铁粉中,具有相当比例的多孔颗粒,因而它们的性能介于还原铁粉和水雾化铁粉之间。

还原铁粉与水雾化铁粉相比,具有较低的松装密度、较高的压制性。水雾化铁粉纯度高、压缩性高,为高密度、抗动应力结构零件的上佳原料。

工业铁粉的应用    

汽车零件制造业是粉末冶金机械零件的最大用户,占其量的60%~72%,占所有铁粉耗用量的50%左右。铁粉也是发展高效电焊条的重要原料,其耗用量占铁粉总耗用量的10%左右。铁粉消耗于其他方面的应用,诸如火焰切割、磁力探伤、脱气物料、静电复印显影剂用载体、人体热敷袋、合金添加元素、催化剂、蓄电池电极、食品增铁剂和谷物选种等,近年来得到迅速发展。

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