An innovative magnetic oxide dispersion-strengthened iron compound obtained from an industrial byproduct, with a view to circular economy

Abstract

Since the policy of Sustainable Production and Consumption has laid the basis for the world to begin its transition towards a circular economy, engineering has a moral responsibility to recycle industrial byproducts. This is currently done with calamine, which is a mill scale resulting from high temperature steel manufacturing. Although calamine is used in different ways, it could be given greater added value by subjecting it to processing by powder metallurgy. Therefore, the aim of this study was to obtain powder from iron with a core of enriched magnetite iron oxide, and to evaluate the effect of this iron oxide nucleus on the hardness and magnetic properties of the material after sintering. It was found that iron oxide acts as a reinforcement for iron (the highest achieved hardness was 77.7 ± 1.2 HRB) due, in part, to the coherency between phases, and confers a ferrimagnetic behavior to it. Therefore, this material has potential for use in magnetic applications at higher frequencies than current soft materials.

Dado que la política de Producción y Consumo Sostenible ha sentado las bases para que el mundo comience su transición hacia una economía circular, la ingeniería tiene la responsabilidad moral de reciclar los subproductos industriales. Esto se hace actualmente con calamina, que es una escala de laminación resultante de la fabricación de acero a alta temperatura. Aunque la calamina se utiliza de diferentes formas, se le podría dar un mayor valor agregado sometiéndola a procesamiento por pulvimetalurgia. Por tanto, el objetivo de este estudio fue obtener polvo a partir de hierro con un núcleo de óxido de hierro de magnetita enriquecido, y evaluar el efecto de este núcleo de óxido de hierro sobre la dureza y propiedades magnéticas del material después de la sinterización. Se encontró que el óxido de hierro actúa como refuerzo para el hierro (la mayor dureza alcanzada fue 77,7 ± 1,2 HRB) debido, en parte, a la coherencia entre fases, y le confiere un comportamiento ferromagnético. Por lo tanto, este material tiene potencial para su uso en aplicaciones magnéticas a frecuencias más altas que los materiales blandos actuales.