化學(xué)法制備超細(xì)鐵粉的工藝介紹
? ? ? ?超細(xì)鐵粉的制備方法主要有兩種,一種是化學(xué)法制備,一種是物理法制備,今天我們先來了解一下化學(xué)法制備超細(xì)鐵粉?;瘜W(xué)法制備超細(xì)鐵粉的工藝有:氣相還原法,固相還原法,液相還原法,羰基法,微乳液法,電解法,冷凍干燥法。具體如下:
? ? 氣相還原法
氣相還原法一般是將FeCl2等鐵鹽在高溫下蒸發(fā),然后用H2或NH3還原劑進(jìn)行還原來制備超細(xì)鐵粉。反應(yīng)過程分為鐵鹽脫水、蒸發(fā)以及氣相還原三個(gè)步驟。氣相還原法中鐵瞬間成核,成核溫度低,鐵粉粒徑小,粒度分布集中,可以質(zhì)量較高的納米級超細(xì)鐵粉;但因其在氣相時(shí)反應(yīng),反應(yīng)過程精細(xì),容易受裝置等的影響,穩(wěn)定性不好,目前尚未見大批量。
固相還原法
固相還原法一般指的是在H2氣氛下,將FeC2O4·2H2O或FeOOH等前驅(qū)體或鐵粉的氧化物分解、還原來制備超細(xì)鐵粉。從鐵鹽溶液中沉淀析出的FeC2O4·2H2O作為前驅(qū)體,經(jīng)熱分解、氫氣還原和表面鈍化處理后,制取了長徑約50nm的橢球或短棒狀α—Fe金屬磁粉。這種工藝的特點(diǎn)是采用純化學(xué)試劑,過程簡潔,易操作,設(shè)備投資少,成本低,在實(shí)際工業(yè)上將會有很好的前景。
液相還原法
溶液中的金屬鐵鹽在強(qiáng)還原劑的作用下,還原為單質(zhì)金屬鐵粒子。該法可在較低的溫度下制備非晶態(tài)的納米鐵磁粒子,并且硼在合金中共沉積,有利于非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
羰基法
羰基鐵粉的制取方法一般分為普通熱分解法和激光熱分解法。普通熱分解法是讓Fe(CO)5在一定溫度下直接分解制取鐵粉,分解方程式:Fe(CO)5=Fe+5CO。
采用在有保護(hù)性液體(即載液)與分散劑存在的條件下,熱分解羰基鐵來制取納米級金屬鐵顆粒。這樣不僅可以避免顆粒長大,而且還可防止顆粒被氧化。但Fe(CO)5通過普通熱分解得到的鐵粉平均粒徑較大,純度不高,所以現(xiàn)在一般采用激光熱解法制備羰基鐵粉。激光熱解法的原理是利用連續(xù)激光流動體系,將羰基化合物Fe(CO)5裂解來制備超細(xì)鐵粉。但由于羰基法系統(tǒng)成本較高,且Fe(CO)5為有毒易爆物質(zhì),整個(gè)工藝流程的操作復(fù)雜,這些阻礙了羰基法的應(yīng)用普及。
微乳液法
超細(xì)鐵粉的微乳液法是在微乳液體系中采用有機(jī)強(qiáng)還原劑還原FeCl2等低價(jià)鐵鹽,然后將水、有機(jī)物及其他懸浮物去除,經(jīng)真空干燥,用磁懸浮選出鐵微粒。其中w/o型微乳液法或o/w型反向微乳液法是制備包裹型超細(xì)鐵粉的一種有效而簡便的方法。微乳液法制備的納米粉末顆粒均勻,并且通過調(diào)節(jié)微乳液組成可調(diào)整產(chǎn)品粒徑,成本較低,產(chǎn)率較高,易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
? 電解法
用高度拋光的不銹鋼作陰極,工業(yè)純鐵粉或低碳鋼做陽極,它們的材料可為黑色金屬廢料,如軋鋼鐵鱗、低品位礦石、鋼、鑄鐵、海綿鐵壓塊等;電解液為氯化物或硫酸鹽的水溶液;電流通過電解槽產(chǎn)生鐵離子并被沉積在陰極上,由此使靠近陰極面的金屬離子被耗盡而引起離子的遷移,從而繼續(xù)用從陽極材料獲得的金屬離子供給電解槽,這樣在陰極板上就沉積海綿狀或固體狀物質(zhì)而不斷地制造鐵粉粉末。
冷凍干燥法
冷凍干燥法是新型制備無機(jī)材料的方法,其原理是先使干燥的溶液噴霧在冷凍劑中冷凍,然后再在低溫低壓下真空干燥,將溶劑升華除去,就可以得到相應(yīng)物質(zhì)的超微顆粒。從熔融鐵鹽出發(fā),凍結(jié)后需要進(jìn)行分解,從而得到超細(xì)鐵粉。
以上就是百得匯總結(jié)的幾種化學(xué)法制備超細(xì)鐵粉的工藝,希望對大家有所幫助。想了解更多鐵粉相關(guān)知識,請斷續(xù)關(guān)注百得匯。