羰基铁粉的特点和用途是什么? ¹

概述

羰基铁粉是一种深灰色的粉末状物质，通过高温高压下的CO与铁的反应生成5羰基铁油状物，经过低压分离后得到产品。经过退火防氧化处理后即可出货。羰基铁粉的合成反应式为Fe+5CO =Fe(CO)₅，在温度为200℃，200bar的条件下进行。

羰基铁在300℃，1bar的条件下分解为Fe和CO。

在羰基铁粉的分解过程中，由于Fe具有催化CO与CO₂反应的作用，通常使用NH₃作为保护气体来抑制该反应。因此，羰基铁粉中会有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为97%，其中C和N的含量均小于1%。由于存在Fe₂O₃、Fe₃N等杂质，以及铁粉对CO和NH₃气体的吸附，导致铁粉硬度较大，通常被称为硬粉。

将铁粉用H₂气体还原1小时，铁含量将提高到约99.0%，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，也被称为软粉。

羰基铁粉具有很高的活性，放置一段时间后会发生自动团聚，导致颗粒度增加，颗粒粘粘，对注射成型应用有较大的影响。目前市场上质量最好的羰基铁粉由德国BASF公司生产。

羰基铁粉对工艺要求非常高，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的粒度和碳含量。

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使用活性较大的铁粉作为烧结中的液相，以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。在军工项目中，羰基铁粉主要用于替代已被禁止的贫铀材料来生产穿甲弹弹芯。在注射成型工艺中，对最大粉末填装量有很高的要求，因此松装密度要求也很高。然而，粉末粒度越小，越容易发生拱桥现象，从而导致松装密度降低。因此，颗粒不粘连非常重要。直到德国BASF公司开发出专有牌号的羰基铁粉，注射成型才真正得到工业应用。

2.铁粉芯：

由于羰基铁粉具有粒度小（10um以下）、活性大、形状不规则（洋葱头层状结构）的特点，因此在高频和超高频下具有高磁通率，被广泛应用于制造磁性材料，尤其在制作高频铁粉芯中起着不可替代的作用。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：

传统的高性能金刚石工具通常使用成本昂贵的钴粉作为基体。最近的研究和生产表明，使用羰基铁粉可以减少钴粉的用量，同时也能达到相当高的性能。此外，对于传统的铁基金刚石工具，使用羰基铁粉可以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：

羰基铁粉可用于合成金刚石的触媒，但在中国尚未有市场。

5.营养补铁：

美国ISP公司的羰基铁粉已经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的补给。目前的数据表明，羰基铁粉的人体吸收率超过80%，远远超过目前使用的化合物铁补给物。同时，羰基铁粉的使用也不会导致铁元素摄入过量中毒。国内尚无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中应用广泛。根据资料表明，90年代以后对羰基铁粉吸波材料的研究非常迅速。