制備
一、一種超細鐵粉的制備方法
超細鐵粉是粉末冶金工業的基礎原料之一,由于具有較大的比表面積及活性, 因而具有電、磁、光以及催化、吸附和化學反應性等特殊的性能。因此,用途極為廣泛,主要用于粉末冶金、制造機械零件、生產摩擦材料、減摩材料、超硬材料、磁性材料、潤滑劑及其制品。其次鐵粉廣泛應用于化工、切割、發熱材料、焊條等。目前國內已有部分廠家采用還原法生產超細鐵粉,主要基于還原推舟爐,配套破碎、篩分設備,但因設備限 制,生產成本較高,同時產品形貌不規則,粒徑不均勻,使用上受也到一定限制。 其他還包括氫氣還原鐵鹽前驅體制備超細鐵粉,得到的鐵粉具有良好的樹枝狀形 貌,粒度均勻,生產成本低。但氫氣需專門的產氫設備,同時得到的鐵粉需經過 破碎等后工序。
針對上述超細鐵粉制備方法存在的問題,提供一種超細鐵粉的制備方法,該方法成本低,鐵粉形貌為球形,粒度分布均勻,無需專門的產氫設備,且得到的鐵粉無需破碎等后工序。采用的技術方案如下:將液相合成制備的過150-300目篩的草酸亞鐵粉末放入流態化爐中,并向流態化爐通入由1-5%還原性氣體和95-99%惰性氣體組成的弱還原氣氛的氣體,草酸亞鐵粉末在氣流的作用下在流態化爐內做流態化運動;將爐內加熱升溫至350-500℃ 并保持該溫度,經過1-3小時反應,即可得到超細鐵粉。本發明與現有技術相比,其優勢在于:
1、本工藝采用流態化爐,將草酸亞鐵處于懸浮和翻滾狀態,且相互之間處于運動和碰撞狀態,避免了在煅燒過程中產物的團聚,使得超細鐵粉更加分散且避 免了產品需破碎等后處理過程,粒度更細,比表面積更大,且球形度也較好,由于所有草酸亞鐵顆粒處于相同的氣氛和狀態下,所以所得的超細鐵粉粒度分布更加均勻。
2、由于剛生成的鐵粉表面活性很強,為了避免氧化,需通入弱還原氣氛的氣體保護避免其被氧化。
3、弱還原氣氛的氣體可采用一些工業尾氣,包括水煤氣等,避免了需專門的產氫設備,從而成本更低。
二、一種改性納米鐵粉的制備方法
納米鐵粉與其它納米金屬材料一樣,同樣存在易團聚、易氧化、與其他材料復合時相溶性差的問題,CN201410058077.4以硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑、陽離子表面活性劑、緩蝕劑和有機溶劑為原料,對納米鐵粉進行表面改性,制備得到改性納米鐵粉,解決納米鐵粉易團聚、易氧化、與其他材料復合時相溶性差的問題,具有重要的實際意義。
目前,國內、外關于同時使用硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑和緩蝕劑改性納米鐵粉的研究和技術鮮見報道。采用如下技術方案:按照硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑、陽離子表面活性劑、緩蝕劑、有機溶劑與納米鐵粉的 質量百分比為(0.001%~55%):(0.00001%~45%):(0.001%~45%):(0.001%~35%):(0.001%~98%):(0.001%~85%)的比例,依次將硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑、陽離子表面活性劑和緩蝕劑加入有機溶劑中,在頻率為20kHz~1MHz、功率為30W~15kW的超聲波 分散作用下,攪拌0.1h~5.0h后,再加入納米鐵粉,進一步在頻率為20kHz~1MHz、功率為30W~15kW的超聲波分散作用下,攪拌反應0.1h~20.0h,然后依次經過離心分離、無水乙醇洗滌、離心分離、去離子水洗滌、離心分離、真空干燥、研磨和過篩工藝過程,制備得到改性納米鐵粉。
應用 [2]
鐵粉在硫酸法鈦白生產中廣泛的應用,主要用于三價鐵的還原。鐵粉在粉末冶金零件生產中的應用,鐵粉產量的85%用于粉末冶金零件的制造,其中70%~ 83%的粉末冶金零件用于汽車工業。鐵粉在磁性材料中的應用,粒徑小于5nm的 鐵粉具有很好的磁性。磁性流體是一種新型功能材料,它可以被磁控,用環狀磁 鐵在旋轉密封處產生環狀磁場,將磁性流體約束在磁場之中形成磁性流體環,用于無磨損、長壽命的動態密封,磁性流體被磁化后,磁壓力增加,磁性流體中的物體會浮起,可用于磁性液體比重計的研制。
超細鐵粉在醫藥和食品中的應用,利用納米技術和先進的生物技術相結合,用超細鐵粉作為載體,可以使藥物在外 磁場作用下引導至病變部位,使其發揮特殊的醫療作用。鐵粉在焊條制造業中的應用,鐵粉也是發展高效焊條制造業的主要原料,其耗用量占鐵粉總用量的14%~ 20%。超細鐵粉可以作為汽車尾氣處理、化工、冶金的催化劑,應用于超硬材料、 硬質合金、高密度合金、機械設備、涂料、橡膠制品顏料等的生產制造,還可應用于農業—種子優選、種子凈化、土壤改良等。