Порошок лантана: состав, гранулометрия и применение в металлургии
Порошок лантана мелкодисперсный металлический материал серого цвета, получаемый восстановлением оксида лантана (LaO) кальцием или литием с последующим измельчением в инертной атмосфере. Характеризуется высокой химической активностью, пирофорностью в тонкодисперсном состоянии и способностью образовывать интерметаллические соединения с большинством переходных металлов. Основной компонент для легирования специальных сталей, жаропрочных сплавов и магниевых лигатур.
Технические характеристики
Массовая доля основного вещества в порошке лантана составляет от 99,0 до 99,9 % (La-основа). Примеси: железо (Fe) не более 0,05 %, кремний (Si) до 0,03 %, кальций (Ca) до 0,02 %. Насыпная плотность варьируется от 1,5 до 2,5 г/см в зависимости от фракции. Удельная поверхность по БЭТ от 0,5 до 2,0 м/г. Температура плавления 920 C, температура кипения 3464 C.
| Фракция, мкм | Массовая доля La, % | Насыпная плотность, г/см | Содержание O, % | Рекомендуемое применение |
|---|---|---|---|---|
| от 40 до 100 | 99,5 | 2,2 | 0,08 | Порошковая металлургия, прессование |
| от 100 до 200 | 99,3 | 2,0 | 0,10 | Лигатуры для магниевых сплавов |
| от 200 до 500 | 99,0 | 1,8 | 0,12 | Модифицирование чугуна и стали |
Особенности гранулометрии и хранения
Стандартный диапазон размеров частиц от 40 до 500 мкм. Для вакуумно-дугового переплава и электронно-лучевой плавки поставляются фракции от 100 до 300 мкм. Порошок лантана склонен к окислению на воздухе, поэтому упаковывается в герметичные контейнеры под аргоном или вакуумом. Хранение при температуре от 15 до 25 C и относительной влажности не более 30 %. Срок годности в заводской упаковке 12 месяцев.
Применение в промышленности
- Металлургия редкоземельных элементов шихта для получения интерметаллидов LaNi (водородные аккумуляторы) и LaCo (магнитострикционные материалы).
- Черная металлургия модификатор структуры высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ), раскислитель и десульфуратор стали в ковше.
- Цветная металлургия легирующий компонент магниевых сплавов (система Mg-La) для повышения жаропрочности до 300 C.
- Порошковая металлургия основа для спеченных магнитов SmCo с добавлением лантана для стабилизации магнитных свойств.
- Химическая промышленность катализатор в процессах крекинга углеводородов и синтеза аммиака (LaO после окисления).
Вопросы и ответы
Какой размер частиц оптимален для введения в расплав стали?
Для введения в сталеплавильный ковш рекомендуется фракция от 100 до 300 мкм. Более мелкие частицы (менее 40 мкм) склонны к окислению и угару, крупные (более 500 мкм) медленно растворяются в расплаве.
Допустимо ли хранение порошка лантана в негерметичной таре?
Нет. Порошок лантана пирофорен при контакте с воздухом, особенно во фракциях менее 100 мкм. Хранение только в герметичных контейнерах под аргоном или в вакуумной упаковке.
Какие примеси критичны для качества порошка лантана?
Наиболее критичны кислород (O) более 0,15 % снижает пластичность сплавов, и кальций (Ca) более 0,05 % вызывает образование шлаковых включений при легировании.
В каких отраслях используют порошок лантана кроме металлургии?
В производстве водородных аккумуляторов (LaNi), в оптике для легирования стекол (увеличение показателя преломления), и в каталитической химии как предшественник оксидных катализаторов.