[科普中国]-拨基粉末

1889年 Ludwig Mond和 Carl Langer发现羰基镍,引起了科学家们的浓厚兴趣。周期表中某些过渡元素(镍、钴、铁等)能与一氧化碳反应生成羰基化合物,经热分解可获得不含有害杂质、粒度小、活性高等性能独特的羰基粉末。

基本概念在羰基铁粉的生产中,除了需要能制取纯度较高的一氧化碳的装置外,还需要耐较高压力和较高温度的高压热分解设备,使五羰基铁[Fe(CO)5]液体转化为雾气的无泄漏热分解设备;由于五羰基铁易燃易爆、有毒性,还需要一系列安全防护设施等。因此该工艺流程较复杂,技术上难度较高,一次性投资较大,阻碍了羰基法的发展,世界上只有德国、美国、前苏联等少数几个国家掌握了该工艺。

我国对该工艺技术的研究较晚,1958年化工部北京化工研究院开始研究并进行小批量生产。20世纪80年代末核工业部原八五七厂利用军工技术和20多年生产羰基镍粉的技术和经验,研究开发了羰基铁粉,并形成了一定规模的生产能力。此外国内羰基铁粉主要生产企业有陕西兴化化学股份有限公司羰基铁粉厂、江苏盱眙天一超细金属粉末有限公司等。1

羰基铁粉生产工艺羰基铁粉制取包括铁和一氧化碳合成羰基铁的高压合成和羰基铁的热分解制粉两个主要工序。两个反应可表示为:

该反应可逆,正向反应在20~30MPa下,150~200℃发生。逆反应在190~300℃发生。

羰基粉末性质与应用羰基粉末较细,一般粒度为3μm左右,纯度高,如羰基铁粉一般不含S、P、Si等杂质,这些杂质不生成羰基物,如不考虑碳和氧气,碳基铁粉在化学成分上是各种铁粉中纯度最高的。经退火处理后,碳和氧的总含量可降到0.03%以下,但羰基粉的成本很高,此外金属羰基化合物挥发时都有不同程度上的毒性,特别是羰基镍有剧烈的毒性,生产中要采取防毒措施。这使得其在金刚石工具中的应用受到一定限制。

在金刚石工具中广泛应用的主要有:加拿大INCO公司的羰基镍粉和德国BASF公司的羰基铁粉,间或也使用羰基钴粉。基于良好的烧结性能和机械性能,主要用于胎体材料,也有相当部分用于激光焊接过渡层。

报道的其他制备方法还有很多,如脉冲电子沉积法、超声化学法、非晶晶化法、微乳液法、激光合成法等。另外,随着研究的深入,不断的有新的制备方法出现。许多方法作为研究超细粉末的性质是可行的,但作为以应用目的工业化制备尚不成熟。2

本词条内容贡献者为:

任毅如 - 副教授 - 湖南大学