ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структурные изменения порошка карбонильного железа при термообработке из "Карбонильное железо" Под термической обработкой порошков карбонильного железа подразумевается процесс их нагрева в определенной газовой среде, главным образом в восстановительной. Такой обработке подвергаются только первичные порошки, полученные непосредственно в аппарате разложения нентакарбонила железа и содержащие, как указывалось выше, значительные примеси кислорода, углерода и азота. Термическая обработка порошков карбонильного железа всегда связана с течением соответствующих химических процессов, обусловливающих изменение состава порошка и его структуры. Целью такой обработки является повышение некоторых электромагнитных свойств материала (магнитной проницаемости) или его чистоты, а в отдельных случаях спекание порошкового железа в монолитный блок. [c.133] Как отмечалось в гл. V, основными примесями в первичном порошке карбонильного железа являются цементит Ре С, нитрид Ре4М и магнетит Ред04, количество которых достигает суммарно 30 % от массы порошка (содержание углерода, азота и кислорода до 1 % каждого). Кроме того, порошковое карбонильное железо содержит некоторое количество адсорбированных газов (СО, СОд, N1 3 и др.), из которых преобладающим является окись углерода. [c.133] Как видно нз диаграммы состояния Ре—На—Н2О (рис. 48), восстановление магнетита Рез04 до Ре может происходить только при температуре ниже 570 С. [c.134] На основании имеющихся данных, карбид железа РвдС может быть удален из порошков карбонильного железа сравнительно легко. Практически взаимодействие его с водородом начинается уже при температуре около 250 °С. Значительно труднее удалить из карбонильного железа элементарный углерод, содержание которого в порошке иногда достигает 0,02—0,03%, так как он начинает реагировать с водородом с достаточной скоростью только при температуре выше 400 °С. [c.136] Нитрид железа РвдМ при температуре около 350 °С легко реагирует с водородом по реакции С /И-4). Кроме того, при температурах около 400 °С он распадается на элементы [107]. [c.136] Диссоциация аммиака по реакции (УП-5) проходит полностью при температуре 400 °С [107]. В соответствии с известными положениями повышение содержания водорода в смеси На + NHз будет соответствовать сдвигу равновесия реакции (УН-4) вправо и в то же время подавлять реакцию (УП-5). [c.136] Таким образом, из приведенного анализа условий протекания реакций (УИ-1) — (УП-5) необходимо сделать вывод, что термическую обработку порошков карбонильного железа в атмосфере водорода целесообразно проводить при возможно более низких температурах (в интервале 300—400 °С) и значительном избытке водорода с непрерывным удалением продуктов реакции. Практически это достигается длительной обработкой порошков при указанных температурах в токе водорода, причем наиболее медленно здесь протекает реакция удаления углерода С /П-2). Поэтому именно она лимитирует продолжительность процесса термообработки. [c.136] Такой метод термической обработки карбонильного железа применялся фирмой И. Г. Фарбениндустри в тридцатых годах. [c.137] Для лучшего понимания механизма обезуглероживания карбонильных порошков, что особенно важно при получении железа особой чистоты и компактного железа для металлургии, необходимо изучить структурные изменения, происходящие в частицах порошка при его термообработке в среде водорода. Исследование этих изменений удобно производить по методике, разработанной Шлехтом и Шубардтом [ПО]. [c.137] Согласно этой методике порошок карбонильного железа засыпают в пористые трубки Макварда и в течение 24 ч нагревают в токе водорода при различных температурах в интервале от 400 до 1200 С. При этом порошок спекается и его вынимают из трубок в виде стержней. [c.137] Нильного железа являются наиболее подходящим исходным материалом для получения металлического железа особой чистоты, а также для широкого использования в порошковой металлургии. [c.140] Как указывалось, термическая обработка порошков карбонильного железа в токе водорода без спекания их частиц позволяет существенно повысить магнитную проницаемость материала. С этой целью в промышленности применяются различные типы установок, предназначенных для осуществления процесса. [c.140] Установка фирмы И. Г. Фарбениндустри состоит из горизонтальной трубчатой печи длиной 0,5 м и диаметром 0,3 м. Порошок обрабатывают при 350 °С. Его загружают в лодочки по 150 кг в каждую. Полученный в результате термообработки порошок содержит примерно 0,1 % С, 0,1 % О и 0,01 % N. Магнитная проницаемость сердечников, изготовленных из такого порошка, составляет около 48 гс/э. [c.140] Повышение температуры термообработки до 450— 500 °С приводит к полному освобождению порошка от углерода и кислорода, но сопровождается заметным спеканием его частиц. Это делает необходимым дробление порошка, при котором сферическая форма частиц теряется. Магнитная проницаемость сердечников, изготовленных из такого порошка, возрастает примерно до 55 гс/э. [c.140] В ГДР на заводе Лейна-верке им. В. Ульбрихта термообработка порошкового карбонильного железа производится при температуре 500 С в печи с наружным электрообогревом [111]. Перед подачей в печь водород увлажняется и нагревается. Порошок загружают на противни равномерным слоем толщиной 2—3 см. 15—20 противней устанавливают в печь друг на друга. При использовании исходного порошка с содержанием 0,8% С, 0,6% О и 0,8% N после термообработки он содержит 0,03—0,1 % С, 0,1—0,25 % О и 0,03—0,05 % N. Магнитная проницаемость сердечников, изготовленных из такого порошка, составляет 33—40 гс/э. [c.140] Как отмечалось выше, при термообработке порошков карбонильного железа в атмосфере водорода реакция обезуглероживания порошка является лимитирую щей. В наших экспериментах по подбору оптимальных условий термообработки порошкового карбонильного железа марки Р-10, проводимой в токе водорода при неподвижном слое толщиной 3—5 см, установлено, что до температуры 350 °С обезуглероживание порошка практически не происходит. При 370—380 °С удаление углерода из порошка идет уже с заметной скоростью (рис. 52). Спекания порошка при этом не наблюдается. [c.141] Предотвратить спекание порошка при его термообработке в токе водорода можно несколькими путями. [c.143] На практике спекание порошков карбонильного железа при их термообработке предотвращают методом предварительной изоляции поверхности частиц порошка защитной микропленкой из какого-либо трудновссстанав-ливаемого соединения. В качестве изолирующих веществ обычно используют окислы таких металлов, как алюминий, магний, кремний и др. [1131. Изоляция поверхности частиц порошка производится либо механическим смешением его с соответствующим веществом, либо химическим осаждением изоляционной пленки на частицы порошка. [c.143] В качестве изолирующих присадок при механическом смешении используют силикаты кальция, алюминия, железа, бария и меди, количество которых обычно не превышает 0,5 % от массы порошка. Смесь порошка с присадкой тщательно перемешивается в смесителе барабанного типа в атмосфере инертного газа. Например, по патентным данным , 40 кг порошка карбонильного железа перемешивается в течение 3 ч с 80 г силиката кальция в атмосфере газовой смеси, состоящей из 83% Nj и 17 о СОа. Термообработка изолированного таким способом порошка при температуре 550 °С в течение 10 ч в неподвижном слое не сопровождается спеканием и конгломернро-ванием его частиц. [c.143] Вернуться к основной статье