DE3216362A1

DE3216362A1 - Verfahren zur herstellung von weitgehend kohlenstoff-, stickstoff- und sauerstoff-freien eisenpulvern

Info

Publication number: DE3216362A1
Application number: DE19823216362
Authority: DE
Inventors: Max Dipl.-Chem. Dr. 6701 Dannstadt-Schauernheim Appl; Franz Ludwig Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Ebenhoech; Reinhold 6733 Hassloch Schlegel; Erfried Dipl.-Chem. Dr. 6710 Frankenthal Voelkl
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1981-05-05
Filing date: 1982-05-03
Publication date: 1982-11-25

Description

Verfahren zur Herstellung von weitgehend kohlenstoff,-
stickstoff- und sauerstoff-freien Eisenpulvern Oarbonyleisenpulver fällt bei der thermischen Zersetzung von Eisenpentacarbonyl - die meist in Gegenwart von Ammoniak durchgeführt wird - in feinen kugelförmigen Teilchen an, die Je nach den gewählten Zersetzungsbedingungen 0,5 bis 1 Gew.% Kohlenstoff, 0,2 bis 1 Gew.% Stickstoff und 0,2 bis 1 Gew.% Sauerstoff enthalten. Dieser Carbid,-Nitrid- und Oxid-Gehalt verleiht dem Eisenpulver eine bestimmte innere Struktur, die für viele Anwendungen erwünscht ist, für andere dagegen nicht. Er muß weitgehend dann entfernt werden, wenn das Pulver zur Herstellung von Massekernen für niedere Frequenzen mit hoher Permeabilität oder als Einsatz zu sintermetallurgischen Legierungen oder für pharmazeutische Produkte verwendet werden soll.
Zur Entfernung des Kohlenstoffs, Stickstoffs und des Sauerstoffs wird das Carbonyleisenpulver in einer Nasserstoftatmosphäre, z.B. in-strömendem Wasserstoff auf ca. 400 bis 5000C in ruhender Schicht in Schalen erhitzt. Wegen des schlechten Wärmeübergangs und der langsamen Diffusion ist eine lange Behandlungszeit notwendig. Dabei frtten die kugelförmigen Teilchen so fest zusammen, daß ein fester Kuchen entsteht, der fest an der Wand haftet sind mit Kraftaufwand geldst werden muß. Der Kuchen muM anschließend durch Mahlen in Kugelmühlen wieder zerkleinert werden.
Reduzieren in Drehrohröfen ist wegen der Bildung dicker, haftender Wandbeläge nicht möglich.
Zur VermeidurE dieses Nachteiles ist es bekannt, die Reduktion mit Wasserstoff bei hohem Druck und relativ niederer Temperatur durchzuführen (DE-PS 833 493). Dieses verfahren hat den Nachteil, daß für seine Durchführung aufwendige, druckfeste Apparaturen benötigt werden. Es ist ferner auch bekannt, das Eisenpulver vor der Reduktion mit einer dünnen Schicht eines schwer reduzierbaren Stoffes, z.B. Wasserglas oder Aluminiumsalz, zu umhüllen (DE-PS 851 960). Dabei resultiert aber ein Produkt, das zwar für Massekerne günstige Eigenschaften hat, wegen seiner Verunreinigung mit Fremdstoffen aber weder für die erstellung sintermetallurgischer Legierungen noch pharmazeutischer Zubereitungen brauchbar ist.
Um die Ausbildung von festhaftenden Wandbelägen bei der Wärmebehandlung von Metallpulvern zu verhindern, ist es aus der DE-OS 27 31 845 bekannt, den Metallpulvern eine organische Substanz, wie Dextrosen, Stärke, organische Säuren, Öle, Alkohole, Wachse, Fette oder deren Derivate zuzusetzen. Die mit diesen Substanzen versehenen Metallpulver werden dann gegebenenfalls pelletisiert, dann der Wärmebehandlung unterzogen und anschließend gemahlen.
Wesentliche Voraussetzung bei diesem Verfahren ist jedoch, daß die zugesetzte organische Substanz mit dem Metallpulver innig vermischt ist, was aber bei den geringen Mengen an zuzusetzender Substanz relativ aufwendig ist.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bei einem Verfahren zur Herstellung von weitgehend kohlenstoff-, stickstoff- und sauerstoff-freiem Eisenpulver durch Behandeln der Eisenpulver mit Wasserstoff bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart einer organischen Substanz zu vermeiden.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man als Eisenpulver eIn in Gegenwart eines schwerflüchtlgen Cles durch thermische Zersetzung von Eisenpentacarbonyl erlaltenes Eisenpulver einsetzt.
Die Zersetzung des Eisencarbonyls kann wie üblich bei Temperaturen von 200 bis 3000C in freiem Raum durchgeführt werden. Der Kohlenstoffgehalt des anfallenden Eisenpulvers wird durch die Zersetzung in Gegenwart des Öles überraschenderweise nicht in ungünstigem Maße beeinfluBt.
Das schwerflüchtige Öl kann man entweder direkt in den Zersetzungsraum fiEr das Eisencarbonyl eindüsen oder man kann es auch in den Verdampfer für das Eisencarbonyl einführen und zusammen mit diesem verdampfen.
Die schwerflüchtigen Öle werden dem Carbonyl, bezogen auf seinen Eisengehalt, in Mengen von 0,05 bis 2 Gew.% zugesetzt.
Als schwerflüchtige Öle im Sinne der vorlIegenden Erfindung kommen Öle mit einem Siedebereich von 300 bis 56000 und einem Flammpunkt über 1800C in Betracht, die um Crackungen zu vermeiden, möglichst nur paraffinische bzw.
isoparaffinische Bestandteile enthalten und auRerdem weitgehend schwefelfrei sein sollten. Geeignet sind beispielsweise die als Weißöl bzw. Halbweißöle bezeichneter.
hoch ausraffinierten Mineralölfraktionen der Spindelöl-und Leicht-Maschinenöl-Viskositätslage. Diese Öle bestehen aus Isoparaffinen und Naphthenkohlenwasserstoffen und sind frei von Aromaten und Hartparaffinen.
Die auf diese Weise erhaltenen Eisenpulver sind gleichmäßig mit einer dünnen ölschicht überzogen und lassen sich in üblicher Weise durch Behandlung in einer Wasserstoffatmosphäre bei Temperaturen von 350 bis 6000C von ihrem Stickstoff-, Sauerstoff- und Kohlenstoffgehalt befreien.
Beispiel a) In den Verdampfer eines Carbonyl-Zersetzers werden Je 100 kg Eisenpentacarbonyl, die 28,5 kg Eisenpulver liefern, 100 ml Weißöl (Dichte 0,850 bei 15°C; Viskosität 36 cSt bei 20°C, Flammpunkt 2000C) zudosiert.
Das ausgetragene Eisenpulver wirkt in Aussehen, Geruch und Fließverhalten gegenüber einem Eisenpulver, das in Abwesenheit des Öls erhalten worden ist, unverändert.
Das geölte Pulver wird 20 Stunden lang in 100 mm dicker Schicht in Schalen bei 450°C mit Wasserstoff behandelt. Dabei entsteht ein weicher, zwischen den Fingern zerreibbarer Schwamm der kaum an der Schale haftet. - Ungeöltes Eisenpulver haftet in der Vergleichsschale als fester Kuchen, der mit dem Meißel entfernt werden muß.
In der folgenden Tabelle sind die Gehalte an 0, N und C der beiden Proben nach der Reduktion wiedergegeben.
% C % N % O geöltes Pulver 0,03 <0,03 0,14 ungeöltes Pulver 0,03 <0,03 0,15 b) In einem Labor-Drehöfchen, das chargenweisen betrieben wird, findet sich das geölte Pulver nach nur 3 Stunden Behandlungsdauer mit Wasserstoff bei 450°C als Granulat von 1 bis 15 mm Korngröße wieder. Die Pellets lassen sich leicht zerreiben. SIe sind bis auf einen Restgehalt von 0,03 Gew.% C und 0,01 Gew.% N durchreduziert. - Beim Vergleichsversuch mit nicht geöltem Eisenpulver unter gleichen Bedin- gungen findet man etwa die Hälfte des Einsatzes als nicht reduziertes, feines Pulver die andere Hälfte reduziert als harte Kruste an der beheizten Ofenwand wieder.

Claims

Patentanscruch Verfahren zur Herstellung von weitgehend kohlenstoff-, stickstoff- und sauerstoff-freiem Eisenpulver durch Behandeln der Eisenpulver mit Wasserstoff bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart einer organischen Substanz, dadurch zekennzeichnet, daß man als Eisenpulver ein in Gegenwart eines schwerflüchtigen öles durch thermische Zersetzung von Eisenpentacarbonyl erhaltenes Eisenpulver einsetzt.