Ферроцерий (Мишметалл)

Ферроцерий представляет собой сплав редкоземельных металлов с железом. Его главное свойство — пирофорность, то есть способность воспламеняться при трении или ударе. Искры от ферроцерия достигают температуры 3315°C, что позволяет поджигать любые горючие материалы.

Мишметалл (от немецкого mischmetall — смесь металлов) является промежуточным продуктом переработки редкоземельных руд. Ферроцерий — наиболее распространенная разновидность мишметалла, содержащая дополнительно около 5% железа. Материал изобретен в 1903 году Карлом Ауэром фон Вельсбахом и первоначально использовался в зажигалках под названием ауэрметалл.

Мировой рынок редкоземельных металлов, включая мишметалл, оценивается в 8,5 млрд долларов. Китай контролирует более 60% производства. Ежегодный выпуск ферроцерия составляет около 700 тонн.

Химический состав и маркировка

Состав ферроцерия зависит от месторождения исходного сырья и целевого назначения. Стандартный сплав содержит 45-50% церия, 20-25% лантана, около 15% неодима, 10% других редкоземельных элементов и 5% железа. В некоторых рецептурах доля редкоземельных металлов достигает 95%, железа — 5%, дополнительно вводятся оксиды магния.

На российском рынке продукция выпускается по ТУ 48-4-280-91. Основные марки:

• МЦ50Ж3 — содержание церия около 50%, железа около 3%

• МЦ50Ж6 — содержание церия около 50%, железа около 6%

Маркировка отражает соотношение компонентов. Сплав с большим содержанием железа (МЦ50Ж6) тверже и дает более интенсивное искрообразование. Материал с меньшим содержанием железа (МЦ50Ж3) лучше растворяется в металлургических расплавах.

Физико-химические свойства

Пирофорность обусловлена низкой температурой воспламенения церия — 150-180°C. При трении отделяются мелкие частицы сплава, которые мгновенно окисляются кислородом воздуха. Реакция идет с выделением тепла, раскаленные частицы образуют яркие искры.

Другие важные свойства:

• повышенная магнитная восприимчивость

• устойчивость к высоким температурам

• стойкость к окислению и коррозии

• способность поглощать влагу (геттерные свойства)

• твердость, сочетающаяся с хрупкостью

Материал сохраняет рабочие характеристики без особых условий хранения. При комнатной температуре в сухом помещении он стабилен и не теряет свойств с течением времени.

Технология производства

Производство ферроцерия основано на переработке монацитовых руд. Редкоземельные концентраты восстанавливаются двумя методами.

Первый метод — рудовосстановительный. В электропечах используется углерод и кварцит, процесс ведется при высоких температурах.

Второй метод — алюминотермический. Теоретические основы разработаны академиком Н.П. Лякишевым. Алюминий восстанавливает оксиды редкоземельных металлов, образуя сплав с железом.

Готовый продукт содержит не менее 98% редкоземельных металлов, из которых более 45% приходится на церий. После выплавки сплав подвергается термической обработке для улучшения механических свойств. Затем материал перерабатывается в товарные формы: стержни, гранулы, порошок или плитки.

Применение в металлургии

В черной металлургии ферроцерий используется как раскислитель и модификатор. Добавка мишметалла очищает сталь и чугун от серы и кислорода. Присутствие редкоземельных элементов изменяет форму неметаллических включений, что повышает механические свойства готового проката.

Для магниевых сплавов мишметалл особенно важен. Легирование редкоземельными элементами повышает жаропрочность магния. Это позволяет использовать легкие магниевые конструкции в авиакосмической промышленности при температурах до 300°C. В автомобилестроении такие сплавы применяются для корпусов коробок передач и картеров двигателей.

В литейном производстве мишметалл добавляется в чугуны для получения шаровидного графита. Прочность такого чугуна возрастает в 1,5-2 раза по сравнению с обычным серым чугуном.

Электротехника и электроника

Ферромагнитные свойства редкоземельных сплавов используются в производстве индуктивных деталей. Из мишметалла изготавливаются сердечники дросселей и трансформаторов для специальной аппаратуры.

Геттерные свойства (способность поглощать газы) применяются в вакуумной технике. В электровакуумных приборах мишметалл поглощает остаточные газы, создавая более глубокий вакуум и продлевая срок службы электронных ламп.

В производстве жестких дисков используются магниты на основе редкоземельных элементов. Добавка мишметалла улучшает коэрцитивную силу и температурную стабильность магнитных материалов.

В аккумуляторах на основе гидридов металлов мишметалл повышает емкость и циклический ресурс. Никель-металлогидридные аккумуляторы с редкоземельными добавками выдерживают до 1000 циклов заряд-разряд.

Химическая промышленность и другие применения

В химической промышленности ферроцерий используется как катализатор. Соединения церия ускоряют реакции окисления, дегидрирования и алкилирования.

В пиротехнике мишметалл входит в состав искровых составов для фейерверков и сигнальных огней. Добавка обеспечивает яркое белое или желтое свечение.

В стекольной промышленности оксиды церия добавляются в расплав для получения желтых и красных оттенков. Такое стекло используется в светофорах, автомобильных фарах и декоративных изделиях.

Благодаря гигроскопичности, ферроцерий применяется в герметичных приборах для осушения внутреннего объема. Небольшие таблетки сплава устанавливаются в блоках автомобильной электроники и оптических приборах.

Формы поставки и требования к качеству

Ферроцерий поставляется в нескольких товарных формах:

• стержни диаметром от 2 до 20 мм, длиной 50-300 мм

• гранулы размером 1-10 мм

• дробленка фракции 10-50 мм

• порошок с размером частиц менее 0,5 мм

• плитки весом 1-5 кг

Продукция должна соответствовать ТУ 48-4-280-91. Каждая партия сопровождается паспортом качества с указанием фактического химического состава. Контролируется содержание церия, лантана, неодима, железа и примесей.

Упаковка зависит от формы поставки. Стержни упаковываются в картонные коробки по 100-500 штук. Гранулы и дробленка фасуются в бумажные мешки с полиэтиленовыми вкладышами по 20-25 кг. Порошок поставляется в герметичных металлических барабанах для исключения контакта с воздухом.

Транспортировка и хранение

Ферроцерий относится к пирофорным материалам. Пыль сплава способна самовоспламеняться на воздухе, поэтому при погрузке и выгрузке исключается искрообразование.

Хранение допускается в закрытых складских помещениях при относительной влажности не более 75%. Температурный режим не регламентируется, материал стабилен от -60 до +50°C.

Не допускается хранение совместно с кислотами и окислителями. При контакте с водой возможна коррозия с выделением водорода.

Транспортировка осуществляется крытым транспортом. Для порошковых фракций применяются правила перевозки опасных грузов класса 4.3 (вещества, выделяющие воспламеняющиеся газы при взаимодействии с водой).

Особенности 

Для металлургического применения предпочтительна марка МЦ50Ж3. Меньшее содержание железа облегчает растворение в расплаве и снижает риск образования тугоплавких соединений. Форма поставки — гранулы или дробленка фракции 10-50 мм для удобства дозировки.

Для химической промышленности и производства катализаторов требуется высокая чистота материала. Используются специальные сорта с содержанием редкоземельных металлов не менее 99%.

Ферроцерий (мишметалл) занимает уникальную нишу среди металлургической продукции. Пирофорность делает его незаменимым для производства зажигалок и средств розжига в экстремальных условиях. Металлургические свойства обеспечивают качественное модифицирование сталей и сплавов. Геттерные и магнитные характеристики востребованы в электронике и приборостроении.

При выборе материала необходимо учитывать целевую марку (МЦ50Ж3 или МЦ50Ж6), форму поставки и требования к чистоте.

Для получения актуальной информации о наличии ферроцерия, точных ценах и условиях отгрузки свяжитесь с нашими менеджерами по контактам на сайте. Осуществляем поставки по России и странам СНГ.