羰基金属粉是通过羰基冶金工艺，将金属原料与一氧化碳反应生成易挥发的Ni(CO)₄、Fe(CO)₅、Co₂(CO)₈）等羰基化合物，再通精确控制热分解条件制得的一类微米级与亚微米级单质金属粉末。该工艺区别于传统机械粉碎或电解沉积方法的最大特点在于其可实现原子层面的可控制造过程，制得粒径小、纯度高、形貌可控、表面活性大、流动性好和成形性佳的产品，被认为是工业化应用场景下最佳的金属提纯工艺。而基于羰基金属粉的优越性能，其本身也已成为粉末冶金、磁性材料、硬质合金、催化剂、导电浆料、增材制造（3D打印）等多种先进制造领域不可或缺的基础性原材料。

本篇文章我们聚焦最常见的两种羰基金属——羰基铁粉及羰基镍粉的关键特性，看看它们有哪些重要的应用价值。

羰基镍粉

Ni(CO)₄是羰基金属家族中第一个 被发现和合成的羰基物，是由金属镍与一氧化碳 直接反应而合成的，其合成条件比较温和，可以在常压、中压和高压下进行。

羰基镍粉通常具有大的比表面积以及复杂的微观形貌，如三维链状，树枝状、刺球状等结构。其中重松比的羰基镍粉（重镍粉）具有独特的结晶结构，呈弥散状，主要应用于硬质合金等的制备。而呈三维链状的轻镍粉主要用于镍镉电池等的制造。

1、硬质合金/金刚石工具作为粘结剂

以Co做粘结剂的硬质合金（如WC-Co系硬质合金）在耐腐蚀方面性相对较差，易受化学介质侵蚀。而镍粉由于独特的晶型结构，其表面能够与其他金属粉末紧密结合，在粉末烧结前形成稳固而均匀的分布，和其他粉末渗滤均匀，因此作为粘结剂时可加入少量难熔金属元素或化合物（如Cr、Cr3C2、Ta、Nb、Ti和稀土元素等），从而起到对粘结相的固溶强化和沉淀强化作用，提高合金的性能。

不过，在实际应用中，以电解镍粉作为粘结相的硬质合金仍存在液相烧结不完全的问题，导致合金致密度差，硬度、抗弯强度等物理性能不稳定、生产过程不易控制，因此行业内常用粒度细、纯度高、活性大的羰基镍粉替代电解镍粉作为粘结相，，所生产的硬质合金硬度、抗弯强度等物理机械性能指标均较电解镍粉有明显的提高

除此之外，在金刚石工具的制备过程中，羰基镍也可作为金属粘结剂，用电镀、电泳或化学镀的方法将金刚石磨粒牢牢黏结在金属基体上，来改善金刚石的表面特性，增强与金属基体的把持力，从而金刚石工具的耐用性。

2、电池制造

三维链状的羰基镍粉可形成良好的导电网络，可有效的将活性材料的颗粒和集流网连接起来，增加充分参与电化学过程活性材料的数量，提高电化学利用率，改善电极高倍率性能，在制造镍-镉、镍-氢电池的标准材料。

3、电子工业

羰基镍粉用于制备电子元件中的金属薄膜。通过化学气相沉积等技术，羰基镍可以在基底材料上分解并沉积出均匀、致密的镍薄膜，这些薄膜可用于制造集成电路、电容器、电阻器等电子元件，有助于提高电子设备的性能和可靠性。

二、羰基铁粉

相比羰基镍粉，羰基铁粉的合成条件要苛刻的多，一般是利用海绵铁及一氧化碳在5～30 MPa的压力和150～ 200 ℃的温度下进行合成。

羰基铁粉物理属性独特，具有纯度高、粒度细、活性大、洋葱头层状结构，流动性好且磁性优异等物理特点，其耐磨性、结构性及电磁性能均十分突出。目前其主要用在注射成形、软磁电感、吸波隐身等领域。

1、软磁电感

作为软磁材料，羰基铁粉由于内部特殊的“洋葱头”层状结构，其颗粒内部畴壁位移方向沿同心层切向分布，使得颗粒具有较低 磁滞伸缩系数及磁晶各向异性常数，加之颗粒致密的内部结构，几乎没有 气孔或者其他缺陷，进一步减少了磁通泄露，因此利用羰基铁粉制成的磁粉芯通常具有较低的涡流损耗、高饱和磁感应强度以及较高的磁导率频率稳定性，同时其直流叠加特性也远优于其他类型的磁粉芯。这使得它在需要承受大电流的应用中具有显著优势，尤其有利于其在100kHz~100MHz频段内进行大电流应用，，是制造 高频开关电路输出扼流圈、谐振电感及高频调谐磁心较为理想的材料。

不过，羰基铁粉同时也存在磁导率低和耐蚀性差等缺点，成型后电感值较低、防锈特性差等，羰基铁粉末制备的电感在长时间高温老化后存在Q值下降的问题，需要通过后端的电感喷涂处理解决其耐盐雾和潮湿环境的不足，无疑增加了电感的制造成本和环保成本。此外，需要注意的是，一次处理的羰基铁粉通常为硬粉，需再次经过高温退火消除洋葱状结构后，才可得到一体成型电感磁心所需的羰基铁软粉。

2、吸波材料

电磁环境污染与电磁信息泄露是当今信息大爆炸时代面临的两大问题。作为电磁屏蔽材料中的重要成员，含有羰基铁粉的吸波材料被电磁波（尤其是微波和雷达波） 射入时，凭借其中等导电性、高饱和磁化强度、较高的居里温度以及易于大规模工业化生产的特性，可在交 变电磁场的作用下产生强烈的磁化振荡，最终消耗电 磁波能量，实现吸收电磁波的作用。

不过，由于在高频交变磁场作用下，羰基铁粉制成的吸波材料会产生趋肤效应，即其内部会感应出的环形涡流产生的反向磁场会阻碍原磁场向颗粒内部的有效穿透，导致材料趋向于反射而非吸收电磁波，引发的磁损耗下降。因此，羰基铁粉若要用于高频吸波场景，往往需要通过改变颗粒的尺寸和形状等调整其自身的自然共振频率，从而与特定频率的电磁波相匹配，引发强烈的磁 共振现象，大幅度增强吸波效果。

3、金属注射成形（MIM）

金属注射成形（MIM）是传统粉末冶金工艺与现代塑料注射成型技术相结合而产生的一种新型近净成形技术，在制备高性能、均匀组织、复杂形状或薄壁的小型零部件方面具有独特的优势 。不过，要得到高强度、高密度的MIM成品，就要求粉末具有高烧结驱动力。羰基铁粉表观形貌为球形，粉末间的摩擦力较低，易于成型，同时其粒度约为 1～6μm、粒度分布单一、孔隙度低、纯度，因此烧结活性高，能够快速烧结，无疑是最适于 MIM 技术的金属材料之一。

参考来源：

肖冬明,张振华,陈正乾,等.羰基铁粉生产工艺及用途概述[J].山西冶金.

胡腾.高频谐振电感用羰基铁磁粉芯的制备及应用研究[D].电子科技大学.

肖冬明,罗世铭,陈旭军,等.羰基镍粉的制备及其在硬质合金行业的应用[J].硬质合金.

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