本发明专利技术涉及通过使含铁的五羰基化物和作为可挥发的硅化合物的硅烷或无卤的有机硅烷的气体混合物热分解以制造含硅铁粉的方法，按该方法，气体混合物流过加了热的反应室，并通过热传导加热此气体混合物。所得的含硅铁粉的特点是杂质元素含量特别低。可用此含硅铁粉制造铁芯，磁铁及吸收雷达的材料。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及含硅铁粉，其制备方法，实施该法的设备及该含硅铁粉的用途。长时期以来，气相的铁的五羰基化合物热分解提供了简单的，成本上可行的，可按大的工业规模实施的制造高纯的细铁粉的方法。这样制得的铁粉用于多种工业用途中。比如羰基铁粉在粉末冶金领域有显著的作用，粉末冶金是以这种粉末颗粒的纯度、低形成温度、小的尺寸、球状的形状及附带的良好烧结性为基础的。由于其有益的磁特性，羰基铁粉还有大量用于制造电气器件。与情性粘合剂混合后，用压制模塑或注射模塑法加工此粉末，从而生产出塑性的一粘接的粉末铁芯。这类铁芯含有作为细粒铁磁物质的羰基铁粉，其各个绝缘的颗粒被上述的薄层相互分开。尺寸尽可能小的这些颗粒间的绝缘性越完好，则除了在相同的条件下，因铁粉铁芯中的涡流产生的铁损则越低。由于在羰基铁粉的场合下，各颗粒为理想的球状，所以与具有不规则的角和边的颗粒的情况相比，电绝缘较简单，而且更耐久。尤其是在高压模制的情况下，绝缘层不会迅速破坏，而且在颗粒间不形成金属接触。羰基铁粉还用于构成电磁屏蔽。混入了硅提供了一种影响羰基铁粉的磁特性的附加方案。比如在电气工程中的上述用途方面，铁粉含一些硅可能是合乎需要的，因为含Si 1-4％同时而有相近的高透磁率的铁-硅合金，与纯铁相比，其磁滞损失和矫顽力明显较低。此外，铁-硅合金比纯铁更能耐受环境的影响。细分散的金属粉末还潜在地适于作催化剂。比如，文献已公开了硅-铁合金在Fischer-Tropsch法中对CO氢化的催化效果。D.J.Frurip等人在Non-Crystalline Solids 68(1984.p.1)中谈到，通过Fe(co)5、SiH4和SF6气态混合物的激光热解制造尺寸为5-30nm的非晶态的铁硅颗粒。在此法中，SiH4和SiF6所吸收的IR激光将该气体混合物局部地从350℃加热到600℃，然后使此化合物热分解。X.Gao等人在Joural of Inorganic Materials 7(1992,pp.429-439)中述及了借助CW-CO2激光制备超细硅-铁颗粒的类似的连续工艺，该工艺无需加作为光敏剂的SF6。除了别的以外，形成了具有成份Fe3Si,Fe2Si,FeSi3和FeSi2的颗粒。Vs 4,468.474述及一种通过硅烷、卤硅烷与有机化合物(铁的五羰基化物、乙酰乙酮酸铁及二茂铁)和烃类的气体混合物激光热解来制造催化活性的铁-硅合金的方法。得到了含5-15％(原子)的Fe、65-88％(原子)的Si及2-30％(原子)的C的铁-硅合金或含10-30％(原子)Fe及70-90％(原子)的Si铁-硅合金。这类粉末选择性地催化CO向C2-C6链烷的氢化。上述方法的缺点在于采用了高功率的红外激光来加热此气体混合物，结果此工艺就变得复杂而昂贵，因而似乎对于大工业规模不适用。V.G.Syrkin等人在1970年的Soviet Powder Metallurgy and MetalCeramics(p.447-449)中提及，在通过铁的五羰基化物热分解制造铁粉的过程中，用某些添加剂来控制颗粒尺寸。所用的添加剂除其它的之外尤其是用机硅化合物，如四乙氧基硅烷、三乙基硅烷、乙基二所氯硅烷及甲基乙基二氯硅烷。在存在上述添加剂时，形成平均颗粒尺寸约为2.5nm的铁粉或铁绵。若用四乙氧基硅烷和乙基二氯硅烷，则此粉末有0.35-0.09％(重量)的低的硅含量，若用三乙基硅烷和甲基乙基二氯硅烷，则所得的粉末的硅含量为0。没有提供有关该有机化合物用量的任何信息。SU-A 344 014述及一种制造细分散的铁-硅合金粉的工艺，该工艺包括将溶于苯中的(SiCl3)2Fe(CO)4的溶液以雾状引入加热到350℃的反应室中。任选地，该溶液还含铁的五羰基化物。形成了含50％(重量)的铁和50％(重量)的Si的粉末，而若还采用了铁的五羰基化物，则形成含94％(重量)的铁和6％(重量)的硅的粉末。此法的缺点是，使用了含卤的原料，从而带来了附带的腐蚀及处置的问题。尤其是，使用含卤的原料会导致形成盐。此外，此工艺尚需使用大量溶剂。本专利技术的目的在于提供一种制造多用途含硅铁粉的方法，该铁粉的含硅量可在很宽的限度内变化，而且次要组份只占很小的比例，该铁粉尤其在其被进一步处理方面，呈现出羰基铁粉的有益特性。尤其是，本专利技术的目的在于提供一种不复杂的方法，该法可在成本上可行地用来在制造羰基铁粉的工艺的基础上制造含硅铁粉。本专利技术建立在制造含硅铁粉的已知方法的基础上，该已知方法是使含铁的五羰基化物和挥发性的硅化合物的气态混合物热分解的方法，按该法，该气体混合物流过加了热的反应室，从而通过热传导进行此气体混合物的加热。本专利技术的特点是，所用的挥发性的硅化物是硅烷或除三乙基硅烷和甲四乙氧基硅烷之外的无卤的有机硅烷。适用的硅烷包括在室温时为气态的，或挥发性的硅烷，如甲硅烷SiH4、乙硅烷Si2H6，丙硅烷Si3H8及所有的结构上为异构的丁硅烷Si4H10，戊硅烷Si5H12及已硅烷Si6H14。适用的有机硅烷还包括在室温时为气态的，或可挥发的，并且是由甲硅烷衍生的单一四取代的有机硅烷，其中这些可以相同或不同的取代基可以是烷基，烷氧基或芳基，或被氢、烷基、烷氧基或芳基取代的甲硅烷基。例子是甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、乙基硅烷、二乙基硅烷和四乙基硅烷。采用氨基硅烷，如H3Si-NH2、(H3Si)2NH和(H3Si)3N也是可能的。在一较佳实施方案中使用了甲硅烷。这种新方法的优点在于这种新的含硅铁粉的硅含量可在很宽的限度内改变，而且可通过选择此气体混合物的组成进行系统的调节。原则上该气体混合物中的铁的五羰基化物和挥发性的硅化合物间的可比任意选择而铁的五羰基化物在通常是超量使用的。但，较好是按铁的五羰基化物和挥发性的硅化合物之和为基准采用最多为50％(重量)，尤其好是0.4-25％(重量)的挥发性的硅化合物。铁的五羰基化物和挥发性的硅化合物可以它们的气体化合物被单独采用，或以与其它气体的混合物使用。这样的气体混合物还可含，如其它气体，CO、H2和氨，这些气体可独自存在或共存。按一较佳实施方案，该气体混合物还含CO。CO的比例以最多9g％(体积)为佳，而60-98％(体积)则尤佳。若同时还用氨，则可得到N百分比增高的产物。较好是用最多为10％(体积)的氨，而特别好是用1-5％(体积)的氨。同时使用氨还有这样的优点氨有可能加速铁的五羰基化物被分解成铁和CO。在另一实施方案中，在该气体混合物中还存有氢。该气体混合物中的氢含是以最多为60％(体积)为好，而1-40％(体积)则尤佳。按本专利技术制得的含硅铁粉的硅含量最多可为25％(重量)。硅含量为0.5-25％较好，0.5-10％则尤好，而1-4％(重量)则特好。硅含量可用已知的元素分析法，如用得自SEM底片的X射线微畴分析法确定。该含硅铁粉可含次要组份，尤其是氧、碳、氢和氮。氧含量最多可为30％(重量)，较好是低于10％(重量)，0.1-5％(重量)则尤佳。碳含量最多可为10％(重量)，较好是小于8％(重量)，而0.1-7％(重量)则特好。氮含量最多可为2％(重量)。若还用了氨，则其氮含量较好是0.5-2％(重量)，不用氨，则最好是小于0.5％(重量)。氢含本文档来自技高网...
【技术保护点】
通过使含铁的五羰基化物及挥发性的硅化合物的气体混合物热分解制造含铁硅粉的方法，按该法该气体混合物流经加过热的反应室，并且通过热传导加热此气体混合物，其中所用的挥发性硅化合物是硅烷或除三乙基硅烷和四乙氧基硅２烷之外的无卤的有机硅烷。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J思蒙，R施勒格，B洛伊特纳，
申请(专利权)人：BASF公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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