Карбонильное железо

Карбонильное железо — это чистое мелкодисперсное железо луковичной структуры (с размером частиц от 1 мкм до 20 мкм(μm)) высокой степени чистоты, которое получают путём разложения пентакарбонила железа в вертикальных цилиндрических аппаратах разложения. Основной примесью в карбонильном железе является углерод, побочными примесями являются азот и кислород.^[1]

Карбонильное железо
Визуальный вид порошка карбонильного железа
Общие
Систематическое наименование	Карбонильное железо
Сокращения	КЖ, железо ОСЧ
Хим. формула	Fe
Внешний вид	Мелкодисперсный порошок серого цвета
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Примеси	С от 0,01% до 1,2% N до 1,2% O до 1,2%
Молярная масса	55,845 г/моль
Плотность	7,8 г/см³
Структура
Кристаллическая структура	луковичная структура
Классификация
Рег. номер CAS	7439-89-6
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Производство порошкового карбонильного железа, основанное на термическом разложении его пентакарбонила, является второй фазой карбонил-процесса, в которой исходному металлу — железу придаются вполне определённые физико-химические свойства (дисперсность, химический состав, структура частиц), обеспечивающие достижение заданных электромагнитных параметров материала.

Развитие различных технологий сделало очевидным преимущества использования карбонильного железа в следующих областях: порошковая металлургия, электротехника, машиностроение, электроника, радиотехника, электромагнитные муфты и так далее.^[1]

История

С 1925 г. при активных разработках эффективного синтеза пентакарбонила железа начали проводиться работы по его разложению с целью получить высокодисперсный порошок железа. Изначально подбиралось опытное оборудование, в котором наиболее оптимально протекал процесс термического разложения пентакарбонила железа при температурах 260—280°С. В тот же год на полученном порошковом железа проводилась последующая термическая обработка при 350С водородом и Шлехт достигал значительного снижения содержащихся в них примесей углерода и кислорода. При дополнительной газовой сепарации порошка выделялась однородная фракция его, применявшаяся в технике слабых токов для изготовления магнитодиэлектрических сердечников.^[2]

Детальное изучение электромагнитных свойств порошкового карбонильного железа началось в 1925 г. фирмой «Siemens» в Германии, которая применила этот материал для изготовления сердечников катушек индуктивности аппаратуры проводной связи. Было установлено, что такой порошок обладает весьма низкими потерями на гистерезис, вихревые токи и магнитную вязкость, что делало применение его для указанной цели особенно перспективным. После полученных данных вся Западная Европа стала применять карбонильное железо для изготовления сердечников для катушек индуктивности.^[2]

В связи с этим с 1927 г. в Германии на заводе в г. Оппау было пущено в эксплуатацию крупное производство порошкового карбонильного железа. В сороковых годах США и Англия на основе патентов фирмы «И. Г. Фарбениндустри» также организовали у себя промышленное производство порошкового карбонильного железа, и с тех пор оно широко используется во всех технически развитых странах.^[2][3]

В Советском Союзе синтез пентакарбонила железа был осуществлен в 1930—1933 гг. П. В. Усачевым, В. Г. Телегиным и В. Л. Волковым на опытной установке в Государственном институте высоких давлений.^[2]

В 1935—1940 гг. В. Г. Телегиным, а позднее В. И. Евсеевым проводились также работы по получению порошков карбонильного железа разложением пентакарбонила. В 1941 г. на одном из заводов химической промышленности было организовано небольшое производство порошков карбонильного железа, которое работало в 1946 г., выпуская порошки для промышленности средств связи.^[2]

С 1948 г. все работы по технологии синтеза пентакарбонила железа, получению порошков карбонильного железа и созданию магнитодиэлектриков на их основе проводились в специальной лаборатории, созданной в Москве. В 1950—1952 гг. на основе работ этой лаборатории в системе химической промышленности началось строительство крупного производства порошкового карбонильного железа, которое запустилось в 1953 г.^[2], а в 1986 г. была проведена полная реконструкция производства. Выпуск порошков карбонильного железа не прекращается из-за растущей потребности применения во многих областях, а также ведутся исследовательские работы в новых областях возможного применения порошкового железа.

Области применения

Карбонильное железо нашло своё применение в следующих областях:

• Радиоэлектроника и проводная связь;^[4]
• Порошковая металлургия^[5];
• MIM-технология;
• Магнитнопорошковая дефектоскопия (МПК)^[6][7];
• Алмазный инструмент;
• Синтез искусственных алмазов;
• Магнитореологические жидкости(MRF)^[8];
• Электромагнитные муфты;^[9]
• Радиопоглощающие материалы (РПМ) и покрытия (РПП)^[10][11];
• Ферросплавы и технически чистое железо для прецизионных сплавов^[5];
• Препараты от железодефицитной анемии и БАД на основе железа;
• Порошковое железо класса ОСЧ для различных целей;
• Катализатор в системе среднетемпературной паровой конверсии монооксида углерода (СО);
• Феррография^[12][13].