硅鐵氮化用結(jié)合劑

本文采用的實驗原料是FeSi75，將FeSi75和高純氮氣直接反應得到氮化硅鐵。因為FeSi75是粉末狀，而根據(jù)煉鋼用氮化硅鐵的技術(shù)要求，產(chǎn)品需滿足粒度和強度方面的要求。向原料FeSi75中加入一定比例的添加劑，使原料成球型。要使粉末成型必須加入合適的粘結(jié)劑，同時為了使球形原料能夠和氮氣充分反應，球形原料內(nèi)部需具備一定的孔隙，為此我們加入碳酸氫銨。碳酸氫銨在高溫下分解成氨氣、二氧化碳、水蒸氣，在分解之后為原料制造孔隙，同時產(chǎn)生的氣體跟隨持續(xù)流通的氮氣排除反應爐外，不會給反應產(chǎn)物帶來雜質(zhì)。最后，加入一定量的水配合粘結(jié)劑和碳酸氫銨使原料FeSi75成型且內(nèi)部具有較大的孔隙率。 

按照粘結(jié)劑的化學屬性劃分，粘結(jié)劑可以分為無機粘結(jié)劑和有機粘結(jié)劑。有機粘結(jié)劑又可以分為親水粘結(jié)劑、油類粘結(jié)劑和各種無油粘結(jié)劑。

根據(jù)粘結(jié)劑的分類，實驗所使用的粘結(jié)劑必須為親水粘結(jié)劑。親水粘結(jié)劑就是容易和水混合或者溶解于水的粘結(jié)劑，這類粘結(jié)劑一般不單獨使用，往往和其他粘結(jié)劑配合使用。以下是幾種主要的親水粘結(jié)劑： 

①亞硫酸鹽溶液。 

亞硫酸鹽溶液又叫紙漿廢液，是用亞硫酸法(造紙漿的一種處理方法)造紙漿時剩下的廢液。造紙漿所得的亞硫酸鹽溶液是是褐色的液體，很稀，必須經(jīng)過濃縮才能當粘結(jié)劑使用。亞硫酸鹽溶液價格非常便宜，而且可以使造紙時的廢液得到充分利用。同時使用亞硫酸鹽溶液作粘結(jié)劑可以減少或者完全不用糊精及油類粘結(jié)劑(尤其是用亞硫酸鹽溶液與瀝青等配合成綜合粘結(jié)劑時，往往能代替油類粘結(jié)劑)。 

②糖漿。 

糖漿俗稱糖稀，是暗褐色的液體，比重1.30~1.35，一般含糖量在40%~45%之間。含糖的多少決定它粘結(jié)力的大小。在長期保存(特別是在夏天)以后容易發(fā)酵，發(fā)酵以后就會降低粘結(jié)力。糖漿的價格較貴，而且可作為飼料，最好少用或者不用。亞硫酸鹽溶液完全可以替代它。 

③糊精。 

糊精是用馬鈴薯或者玉蜀黍中的淀粉在加熱時經(jīng)過酸處理后得到的產(chǎn)品。由于處理時的溫度和加熱時間的不同，糊精的顏色有白、黃、淡黃三種。糊精的粘結(jié)力很強，含水4%、糊精2%的型心砂，干拉強度能夠達到12kg/cm2。糊精可以用粉狀加入型心砂中，或者用100份的糊精和50份的水打成漿子加入。白糊精就好打成漿子加入，如果糊精用粉狀加入，應先和砂子攪拌兩分鐘后再加水攪拌八分鐘。糊精的價格比亞硫酸鹽溶液貴，而且是用糧食加工制作而成，只有在使用亞硫酸鹽溶液得不到滿意的結(jié)果時才使用。 

在考慮粘結(jié)劑選擇時，亞硫酸鹽溶液雖然價格便宜，但是會往氮化硅鐵中引入雜質(zhì)，所以不能使用亞硫酸鹽溶液作為生產(chǎn)氮化硅鐵的粘結(jié)劑。糖漿的價格較貴且不能長期保存，不適合氮化硅鐵的大規(guī)模生產(chǎn)。糊精類粘結(jié)劑的組成元素主要是C和H元素[70-71]，C和H元素亦同碳酸氫銨一樣在氮化過程中以二氧化碳、水蒸氣的形式隨氮氣排出管式爐。在使用FeSi75生產(chǎn)氮化硅鐵過程中，先將原料和添加劑充分混合，經(jīng)干燥后再進行氮化。根據(jù)表1粘結(jié)劑級別和比強、表2各級粘結(jié)劑的工藝性能，經(jīng)過對比，采用比強度、自然干燥性能、干強度以及烘烤溫度都較高的黃糊精作為粘結(jié)劑。