硅鐵氮化用結合劑

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，而根據煉鋼用氮化硅鐵的技術要求，產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劑，同時為了使球形原料能夠和氮氣充分反應，球形原料內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，同時產生的氣體跟隨持續流通的氮氣排除反應爐外，不會給反應產物帶來雜質。最后，加入一定量的水配合粘結劑和碳酸氫銨使原料FeSi75成型且內部具有較大的孔隙率。 

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

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

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，必須經過濃縮才能當粘結劑使用。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劑可以減少或者完全不用糊精及油類粘結劑(尤其是用亞硫酸鹽溶液與瀝青等配合成綜合粘結劑時，往往能代替油類粘結劑)。 

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力的大小。在長期保存(特別是在夏天)以后容易發酵，發酵以后就會降低粘結力。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過酸處理后得到的產品。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果時才使用。 

在考慮粘結劑選擇時，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，所以不能使用亞硫酸鹽溶液作為生產氮化硅鐵的粘結劑。糖漿的價格較貴且不能長期保存，不適合氮化硅鐵的大規模生產。糊精類粘結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生產氮化硅鐵過程中，先將原料和添加劑充分混合，經干燥后再進行氮化。根據表1粘結劑級別和比強、表2各級粘結劑的工藝性能，經過對比，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劑。