Jernpulver er et finfordelt og svært rent metallpulver med en partikkelstørrelse som vanligvis er mellom 1 og 250 mikrometer. Pulveret har mange bruksområder i ulike industrier. De urenhetene som finnes i jernpulver, er som regel karbon, svovel og oksygen.
jernpulver
Jernpulver i en beholder med en diameter på omtrent fire centimeter.
Bruk
Påvisning av sprekker på en rørledning ved hjelp av magnetpartikkel-undersøkelse. Sprekkene skyldes spenningskorrosjon og ses som tynne sorte linjer som ligger i to grupper midt på bildet. Rørledningen er magnetisert, og de ferromagnetiske partiklene (av jern eller jernoksid) som er spredd utover røroverflaten, har samlet seg ved sprekker der magnetfeltet lekker ut av rørets overflate. Overflaten er hvitmalt for å oppnå kontrast.
Jernpulver har en rekke anvendelser, mest innen pulvermetallurgi til produksjon av gjenstander ved sammenpressing (kompaktering) kombinert med oppvarming (sintring), ved 3D-printing og ved sprøytestøping.
Industrielle bruksområder
Tannhjul, illustrasjonsfoto.
- Bilindustri, for eksempel motordeler, tannhjul og andre mekaniske komponenter produsert ved pulvermetallurgi. En liten kornstørrelse gir komponentene høy styrke, hardhet og slitasjemotstand.
- Flyindustri, for eksempel strukturelle komponenter som lager og bøssinger produsert ved pulvermetallurgi.
- Elektronikkindustri, for eksempel magnetiske komponenter som induktorer, transformatorer og magnetkjerner produsert ved pulvermetallurgi. Disse komponentene har svært gode magnetiske egenskaper og gode høyfrekvens-egenskaper.
- Kjemisk industri, for eksempel reduksjonsmiddel og katalysator.
- Overflatebelegging, for økt motstand mot slitasje, korrosjon og temperatur.
- Sveising, for eksempel som belegg på elektroder.
- Produksjon av maling: Magnetmaling inneholder jernpulver slik at magneter fester seg til den malte overflaten, dette benyttes blant annet til oppslagstavler.
- Magnetpulver-undersøkelse: Deteksjon av sprekker og andre feil i eller like under overflaten av ferromagnetiske materialer, for eksempel stål.
- Matvareindustri: Rent jernpulver av matvarekvalitet blir tilsatt matprodukter (særlig kornprodukter) for å motvirke jernmangel. Matvareemballasje kan også tilsettes rent jernpulver som absorberer oksygen ved en kjemisk reaksjon for å øke holdbarheten til matvarene.
Produksjonsmetoder
Jernpulver blir produsert ved forskjellige metoder, som resulterer i partikler med ulik form, størrelse, forurensningsnivå og bruksområde.
Gassforstøving og vannforstøving
Forstøving er en metode hvor metallsmelte på forskjellig vis blir brutt opp i små dråper som deretter størkner raskt til et fast pulver.
De to vanligste forstøvingsmetodene er gass- og vannforstøving, hvor en tynn stråle av metallsmelte blir brutt opp i dråper av henholdsvis en høytrykk jetstrøm av gass (eller luft) og av kraftig spraying med vann. Pulveret som dannes ved disse metodene, har en partikkelstørrelse i området 10–300 mikrometer avhengig av produksjonsbetingelsene og mengden forurensninger i pulveret.
Gassforstøving gir runde partikler, og ved bruk av inertgass er forurensningsnivået i pulveret meget lavt. Gassforstøvet jernpulver benyttes blant annet i bløte magneter for elektronikk. De fineste graderingene er velegnet for sprøytestøping (metall injeksjonsstøping) og 3D-printing fordi små runde partikler sikrer god flyt, god pakningstetthet og muliggjør geometrier med små detaljer.
Vannforstøving er en mer kostnadseffektiv prosess enn gassforstøving, men resulterer i pulver som har en irregulær form og et noe høyere oksygeninnhold enn gassforstøvet pulver. Spraying med vann øker i tillegg avkjølingshastigheten og reduserer dermed kornstørrelsen til pulverpartiklene. Vannforstøvet jernpulver (og stålpulver) anvendes i konvensjonelle pulvermetallurgiske prosesser (kompaktering kombinert med sintring).
Sentrifugalforstøving
Med sentrifugalforstøving oppnår man et finere pulver med et smalere størrelsesspekter enn ved gassforstøving.
Ved sentrifugalforstøving blir utgangsmaterialet først formet som en stav og deretter montert i en hurtig roterende spindel. Tuppen av staven varmes opp av en lysbue mens staven mates framover. Etter hvert som tuppen smelter, slynges små dråper av smelte ut i produksjonskammeret og størkner.
Reduksjon av jernoksid
Reduksjon av jernoksid ved hjelp av hydrogen gir et porøst pulver («jernsvamp-pulver»). Partiklene i dette pulveret har en irregulær form, og partikkelstørrelsen er i området 20–150 mikrometer. Pulverets porøsitet gjør det velegnet som råmateriale for porøse filtre og oljeimpregnerte bøssinger. Pulveret benyttes også til produksjon av diamantverktøy (som bindemiddel), sveiseelektroder og litium-jernfosfat-batterier.
Termisk dekomponering
Fint jernpulver avbildet i et scanning elektronmikroskop. Partikkelstørrelsen er under fem mikrometer.
Karbonyljernpulver produseres ved termisk dekomponering av pentakarbonyljern (Fe(CO)5) som er framstilt ved en reaksjon mellom jern og karbonyl (CO). Dette pulveret er meget rent, og partiklene er runde med en diameter i området 1–8 mikrometer. Pulveret er derfor velegnet for sprøytestøping og 3D-printing, og det brukes i bløte magnetiske materialer og i materialer som absorberer mikrobølger. Karbonyljernpulver er av matvarekvalitet.
Elektrolyse
Kjemisk elektrolyse av en jernsalt-løsning gir et flakformet pulver med en partikkelstørrelse under 10 mikrometer. Pulveret har en svært høy renhet over 99 prosent, og det anvendes i produkter med høye krav til renhet og magnetiske egenskaper. Også elektrolytisk jernpulver er av matvarekvalitet.
Beslektede produkter
Stålpulver
Stålpulver er pulver av stål, det vil si jern med karbon og andre legeringselementer, som for eksempel mangan, krom, nikkel og molybden. Stålpulver har høyere styrke og hardhet enn jernpulver, men duktiliteten er lavere og de magnetiske egenskapene generelt sett dårligere enn hos jernpulver. Stålpulver blir blant annet brukt innen bilindustrien til puvermetallurgisk framstilling av tannhjul og en rekke andre deler med komplisert geometri.
Jernfilspon
Jernfilspon er grovere enn jern- og stålpulver og framstilles ved mekanisk bearbeiding av et stykke metall, for eksempel ved filing, sliping, fresing, boring eller dreiing. Jern er ferromagnetisk, som innebærer at det magnetiseres i et ytre magnetfelt. Den mest kjente utnyttelsen av jernfilspon er som pedagogisk hjelpemiddel for å vise formen på magnetiske feltlinjer. Når man strør jernfilspon rundt en magnet, innretter partiklene i jernfilsponen seg etter de magnetiske feltlinjene slik at formen på magnetfeltet blir synlig. Jernfilspon brukes også innen hobbyvirksomhet og kunst.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.