新闻资讯
超纯铁的研发过程及方向
纯铁纯度在99.990%~99.999 9%范围内,称为超纯铁。其性能优异以及潜在的应用价值大,其价格非常昂贵,产品价格达到3 ~150 万元/t。超纯铁是当前高纯金属研究中的热点之一。其大致研发过程是:
1、早在1986 年日本的安彦教授就已经用电解法制备出了超纯铁,在电解液中采用电沉积的方法制备的超纯铁纯度达到99.995%。
2、1987 年法国学者F.Faudot 也开展了超纯铁制备的研究,采用水平区域熔炼法制备超纯铁,得到RRR(剩余电阻率)> 4 000 的99.999%超纯铁。
3、1999 年日本东北大学金属研究所采用超高真空(6.7×10-8 Pa)加热结合冷坩埚熔炼技术开发出含铁99. 998 8%的超高纯铁,制出样品10 kg。
4、2000 年,日本东北大学的Masahito Uchikoshi等公开了一种超纯铁生产方法。采用离子交换树脂法分离FeCl 水溶液中的杂质元素, 得到99.999 7%的超纯铁。
5、2009 年,M.Uchikoshi 等又新开发了一种超纯铁制备炉,采用控制化合价离子交换法(VC-AES)结合带等离子电弧熔炼的氧化精炼法(O-PAM),得到纯度为99.999 3%的超纯铁。
6、另外,上世纪90年代,德国、美国也开展了该方面的研究,我国的超纯铁的研究则更晚些。
总的来看,当前超纯铁的制备工艺仍很不成熟, 研究与开发还集中在小规模试验室阶段,超纯铁的供应也不能满足需求。
今后超纯铁的研发方向将是:
1、短流程、低成本生产和检测技术的开发
超纯铁的制备工艺仍非常复杂且费用昂贵。如何实现短流程生产、降低生产成本是未来纯铁研究的一大难题。目前,工业纯铁和超纯铁正朝着纯度越来越高的方向发展, 如何检验其中的痕量元素也成为研究的热点之一。
2、前沿技术的引入
电渣重熔是一门前沿技术,它可以得到材质纯净,成分均匀,综合性能优良的铸件,不仅具有精炼提纯功能,而且具有顺序凝固的功能。将该技术引入工业纯铁的生产工艺中,将缩短工艺流程、降低成本和提高产品的最终性能。
空间提纯技术是20 世纪80 年代美国率先开展的。宇宙空间的超高真空(10 -10 Pa)、超低温、无重力(g=10-15g0 , g0为地球重力)的条件,为金属提纯提供优越条件。液态金属具有最大的表面张力系数,物料可自由悬浮而无需坩埚,可以实现纯铁无污染熔炼,为生产纯度更高的纯铁提供有利条件。
3、 新型铁基合金材料
纯度达到一定值时, 纯铁性质会发生很大的改变。例如铁铬合金(不锈钢),铬含量的极限值为30%, 而超纯铁中的铬含量极限值可以达到50%,这样合金的耐高温性能可以提高到1 000 ℃以上。纯铁纯度的提高将产生特殊性能的合金,会大大提高新材料的使用范围和使用寿命。
归纳起来,短流程、低成本生产和检测技术的开发是工业纯铁及超纯铁未来研究的方向。将电渣重融、空间提纯等新技术引入超纯铁的研发中,将进一步提高铁的纯度。随着超纯铁研究的发展,将出现新型材料。