羰基铁粉的特点和用途

概述

羰基铁粉是深灰色粉末状物质，其通过CO与铁在高温高压下反应，生成5羰基铁油状物，经低压分离后得到产品。经退火防氧化处理即可出货。当温度为200℃，200bar的条件下羰基合成反应式如下Fe+5CO =Fe(CO)₅。

羰基铁在300℃，1bar的条件下分解为Fe和CO

Fe(CO)₅= Fe+5CO

在分解过程中，因为Fe 有催化CO与CO₂ 反应的作用，通常采用通NH₃ 作为保护气体来抑制该反应。这样一来羰基铁粉中就不可避免的会有N元素的存在。从旋风收集器中收集到的产品一般铁含量约在97%左右，其中C和N的含量均小于1%。由于有Fe₂O₃，Fe₃N 等杂质的存在，同时，铁粉表明也会对CO和NH₃气体有一定的吸附，这些因素造成铁粉硬度比较大，通常被称之为硬粉。

将铁粉用H₂气体还原1小时，铁含量将提高到99.0%左右，同时其他元素的含量也将明显降低。这种还原过的羰基铁粉，硬度稍低，也被称之为软粉。

羰基铁粉活性很大，正常情况放置一段时间后，因为熵的增加，会发生自动团聚。发生团聚的铁粉颗粒度增加，颗粒粘粘，对于注射成型应用有比较大的影响。目前市场上质量的羰基铁粉为德国BASF公司生产。

羰基铁粉对工艺的要求非常高，5羰基铁分解时温度变化3度，气体流量增加5%就能明显改变羰基铁粉粒度及碳含量。

特点和用途

1.传统粉末冶金及注射成型：

传统粉末冶金中的高比重合金，需要采用活性较大的铁粉作为烧结中的液相，形成较为连续的粘结相，抑制脆性相的产生，从而获得高致密度或全致密的高性能产品。军工项目中主要用于替代已经被禁止的贫铀材料来生产穿甲弹弹芯。注射成型工艺中对粉末填装量要求很高。因此衡量粉末的标准中的松装密度要求很高。然而粉末粒度越小，越容易发生拱桥现象，松装密度越小。这种情况下颗粒不粘连非常重要。直到德国BASF公司开发出了专有牌号，注射成型才真正得到工业应用。

2.铁粉芯：

因为具有粒度小（10um以下），活性大，形状不规则（洋葱头层状结构），羰基铁粉具有在高频和超高频下的高磁通率，也被广泛应用于制造磁性材料，在制作高频铁粉芯中有不可替代的作用。美国Micrometals公司是该领域内的标准制定者，该公司很多产品都是基于德国BASF公司提供的羰基铁粉制造的。

3.金刚石工具：

传统高性能金刚石工具采用成本昂贵的钴粉做基体。最近的研究和生产表明使用羰基铁粉减少Co粉用量，也能达到相当高的性能。此外，对于传统的铁基金刚石工具，使用羰基铁粉能提高基体对金刚石的把持力，提高基体的耐磨性能。

4.金刚石触媒：

合成金刚石的触媒，在中国没有市场。

5.营养补铁：

美国ISP公司的羰基铁粉已经正式被美国药品管理监督局认可，可直接添加到食品中作为铁元素补给。目前的数据表明，羰基铁粉被人体吸收率超过80%，远远超出目前使用的化合物铁补给物。同时，羰基铁粉的使用也不会造成铁元素摄入过量的中毒。国内还没有资料表明政府已经允许羰基铁粉作为营养补铁使用。

6.微波吸收材料：

羰基铁粉在国防领域的应用。根据资料表明，90年代以后的对羰基铁粉吸波材料的研究非常迅速。