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铁粉的发展、制作方法及铁粉的作用

[发布时间]2014-5-27 15:11:41 [浏览量]7825  [返 回]

铁粉是粉末冶金的重要原料。铁粉的工业制取和应用始于20世纪20年代。当时德国生产的电解铁粉和羰基铁粉,主要用作化学工业的催化剂。30年代开始生产粉末冶金铁基零件。1933年德国研究出旋涡研磨法生产铁粉。1936年瑞典在海绵铁生产的基础上用还原法由磁铁矿生产出低成本的铁粉。40年代后在德、英、美等国又出现熔融金属雾化法制造铁粉,并在此基础上迅速推进了雾化预合金(合金钢、超合金等)粉末的生产。中国于1958年开始用还原法生产铁粉,60年代开始用雾化法研制各种合金和合金钢粉末。
  铁粉的生产方法中,还原法和雾化法是主要的生产方法。这两种方法的生产能力在世界铁粉总生产能力中大约各占一半。电解法和羰基法主要用于制作磁性材料所需的高纯度、细粒度的铁粉,产量很少。
还原法利用固体或气体还原剂(焦炭、木炭、无烟煤、水煤气、转化天然气、分解氨、氢等)还原铁的氧化物(铁精矿、轧钢铁鳞等)来制取海绵状的铁。在各还原法中,隧道窑固体碳还原制取海绵铁,粉碎后再用带式炉氢气还原的两阶段还原法,即Hgans法在产量上占压倒多数。这种还原法的工艺流程见图。最长的隧道窑长265米,年产铁粉65000吨。所生产的优质铁粉一般含铁>
98.5%,碳≤0.01%,磷和硫都小于0.03%,氢损为0.1~0.2%。此外,美国还有用带式炉氢还原铁鳞的方法(pyron法),生产一些松装密度低的铁粉。苏联有用炭黑和转化天然气共同还原铁鳞的联合还原法。雾化法
用高压水流或空气流把熔融铁水流冲击成雾状,制成铁粉。此法用电炉熔炼,可利用废钢为原料,生产率高;但雾化后需还原退火(脱碳降氧)、研磨等后续处理才能获得优质铁粉。粉末颗粒一般为不规则形状或近球形。此法常用两种生产方式:①用水或空气雾化高碳铁水流;②用高压水雾化低碳钢水流。高压水雾化法应用广泛,所生产的铁粉约占世界总产量的1/3。还可以生产完全合金化的低合金钢粉。
  性能质量指标
用于生产粉末冶金铁基制品的铁粉,其质量指标一般包括:化学成分,如铁、碳、氧、硫、磷等和酸不溶物含量,氧含量可用氢损(在氢中还原的损失重量)近似地表示;物理、工艺性能,如筛分粒度组成、松装密度、流动性、压缩性和烧结尺寸稳定性等。如作为制造高密度、高强度的机械零件之用,对铁粉的氧含量和压缩性(铁粉在一定压力下压制后能达到的压坯密度)指标有严格的要求。还原法和雾化法都已能生产出低氧含量和高压缩性的优质铁粉。
  用途
铁粉的主要用途有:①作为粉末冶金制品的原料,耗用量约占铁粉总耗用量的60~80%;②作为电焊条的原料,在药皮中加入10~70%铁粉可改进焊条的焊接工艺并显著提高熔敷效率;③作为火焰切割的喷射剂,在切割钢制品时,向氧-乙炔焰中喷射铁粉,可改善切割性能,扩大切割钢种的范围,提高可切割厚度;④还可作为有机化学合成中的还原剂、复印机油墨载体等

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