超细镍粉生产工艺及进展.doc
《超细镍粉生产工艺及进展.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《超细镍粉生产工艺及进展.doc(16页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、超细镍粉工艺现状与发展趋势孙磊,李军义,郭顺,罗文,杨国启, (宁夏东方钽业股份有限公司 宁夏石嘴山 753000)(国家钽铌特种金属材料工程技术研究中心 宁夏石嘴山 753000)摘要:超细镍粉是一种重要的功能材料,具有广阔的应用前景,已成为我国功能材料开发的热点。本文介绍了国内外超细镍粉的制备工艺和方法,简要阐述各种方法研究现状及其优缺点,提出我国超细镍粉研究重点。关键字:超细镍粉; 制备方法; 现状; 趋势中图分类号:TFl237 文献标志码:ATechnology Status and Development Trend of Ultra-fine Nickel PowderSun L
2、ei, Li Junyi, Guo Shun, Luo Wen, Yang Guoqi(Ningxia Orient Tantalum Industry Co., Ltd., Shizuishan 753000)(1.National Engineering Research Center of Tantalum and Niobium Special Metal Materials, Ningxia , Shizuishan 753000)Abstrate:Ultra-fine Nickel powder is an important function material due to it
3、s extensive application and has become a hot point in function materials development in china. In this paper, the preparation method of ultra-fine nickel is introduced in world. The advantage and disadvantage of various methods are briefly analyzed and comparedFinally, research focus of ultra-fine n
4、ickel is pointed out in china.Keys word:Ultra-fine Nickel powder; fabrication method; Status; trend 超细镍粉以其独特的电磁性,催化性及大的表面效应和体积效应等性能,使其在导电浆料,电池材料,磁性材料,吸波及特种涂层等领域得到了广泛应用1-4。近年来,随着我国工业的发展对超细镍粉的需求量急剧增加,同时对超细镍粉的性能提出更高的要求。目前,我国超细镍粉的生产企业虽然很多,但是用于制备分离核同位素的特种分离膜的亚微米级镍粉和多层陶瓷电容器用镍粉等一些高端需求还完全依靠进口,但由于超细镍粉许多应用涉及国
5、防领域,发达国家对我国采取严格的限制。因此研究高端领域用超细镍粉制备技术对我国镍工业的发展具有重要意义。本文对现有纳米镍粉制备技术进行了归纳和总结,对目前我国纳米镍粉存在的问题进行了简要分析,并指出我国超细镍粉制备技术发展趋势。1 制备方法1.1 物理方法1.1.1 电爆炸丝法电爆炸丝法是制备金属和合金粉末的一种较新方法,用这种方法制备纳米粉体是在充满惰性气体的反应室中,通过对金属或合金原料丝沿轴线方向施加直流高电压,在原料丝内部形成很高的电流密度(107Acm2),使之爆炸获得了颗粒内部有晶格缺陷、可自燃、活性高的球形纳米镍粉。镍丝可通过一个供丝系统自动进入反应室中,从而使上述过程可重复进行
6、。该方法已用于制备纳米金属、合金及金属化合物等。通过改变爆炸条件,粒径可在20 nm到数十个微米之间进行调节,产量可达200 g/h5。此方法在日本、俄罗斯、德国、美国等国家已开始大规模应用。 1.1.2 蒸发-冷凝法蒸发-冷凝法是用真空蒸发、激光、电弧、高频感应、等离子体等方法使金属镍气化,并与惰性气体原子碰撞失去能量,然后骤冷使之凝结成为纳米粒子。根据加热方式的不同又分为等离子电弧法,等离子体法,溅射法等。1984年Gleiter6首先用真空蒸发-冷凝法制备了晶粒为30nm的纳米镍粉。蒋渝等7采用等离子电弧加热方式,在自由弧中将含熔融氢的等离子体流直接作用于自耗Ni阳极制备金属纳米镍粉末,
7、颗粒呈球形,纯度99.5%,直径最大91.5 nm,最小11.4 nm,平均粒径36.6 nm,松装密度O.144 g/cm3。粒度呈近正态分布,主要集中于10-60 nm范围内。胡志华等8采用氢、氩混合直流电弧等离子体法连续制备了纳米镍粉,产量最高可达38g/h,但是所制备的纳米镍粉粒径分布较宽。魏志强等人9通过调节电流强度、工作压力、气氛中氢氩比和气流循环强度等参数,制备出平均粒径47nm,粒度分布范围20-70nm,呈规则球形的高密度纳米镍粉。蒸发-冷凝法制备的镍粉纯度高、结晶性好表面光洁、抗氧化能力强,不足之处是设备复杂,生产效率低、成本高。兰州大学、宁波广博及加拿大麦吉尔大学采用该方
8、法生产镍粉。1.1.3 机械粉碎法机械粉碎是靠压碎、击碎和磨削等作用将块状金属或合金机械的粉碎成粉末。按照粉碎方式可以分为球磨法、气流粉碎法和机械冲击粉碎法等。球磨法是常用的一种制备镍粉的机械方法。该方法具有成本低廉、操作工艺简单、制备效率高等优点。韦钦等10在自行设计安装的机械一物理固相效应装置上,于惰性气氛下制备了粒径小于30 nm的纳米镍粉,惰性气氛避免了纳米镍粉的氧化。机械球磨法不足之处是制备的镍粉纯度较低、粒径分布不均匀等。1.2还原方法1.2.1 气相还原法气相还原法是指用氢气还原气态金属卤化物,得到很细或超细粉末。日本Toho钛公司11将固体NiCI2在l200 K左右气化,蒸汽
9、NiCl2与H2逆流还原制得粒径为0.41.0 um的球形微米镍粉。日本川铁矿业公司采用CVD法生产出粒径为200nm的镍粉,其粉末具有均匀的球形、粒度分布窄、结晶性高和纯度高(99.996%)等特点。张淑英12利用化学气相沉积制备出粒度细,平均粒径为0.31m,且粒径分布窄,形貌基本为球形或类球形,比表面积为1.98/g。Jshiwatari等13用硝酸镍溶液和丙烯、乙醇分别以7200和1000g/h的速度吹入C3H8正在燃烧的反应器中,获得纯度大于98%,粒度为0.1-0.3m的超细镍粉。用该法制备的镍粉具有球形度好、粒度分布窄、粉末活性高等特点,已广泛应用于MLCC陶瓷电容器电极材料。该
10、方法已实现工业化生产,但该方法工艺复杂,对设备的耐腐蚀能力要求较高,生产成本较高。1.2.2液相还原法1.2.2.1 多元醇法多元醇法主要是利用高沸点多元醇(如乙二醇,丙三醇等)的还原性来制备金属或合金粉。李鹏等14采用改进的多元醇液相还原工艺,用1,2-丙二醇作还原剂,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定剂保护下,制备出晶粒尺寸25nm、具有面心立方晶体结构的纳米镍粉。加入适量NaOH,不仅可以调节纳米镍粉的晶粒大小,而且可以提高粒径均匀性,这与NaOH能够提高成核速度和纳米镍成核、生长过程有关;适量的聚合物保护剂可以阻止晶粒长大,并且防止发生颗粒团聚。此方法工艺简单,产物粒径、形貌、纯度等易控制
11、,粉末抗氧化性较好,缺点是以多元醇作还原剂,生产成本较高。1.2.2.2水合肼还原法水合肼(N2H44H2O)还原NiS04溶液,可制得纳米级镍粉。为控制颗粒形状和抑制具有高表面能的微细颗粒团聚,在溶液中加入NaOH或Na2CO3调节溶液pH值,加入保护剂,防此颗粒团聚。李松林等15研究了以硫酸镍为原料、以水合肼为还原剂制备纳米镍粉,考察了不同分散剂对镍粉粒度及其分布的影响。所得粉末颗粒近球形,一次颗粒粒径在50-100nm之间,有轻微团聚。改变分散剂种类(PVP,PEGl500,PEG20000,CTAC)及用量,可使超细镍粉的比表面积在3.24-57.88 m2/g之间变化。湛菁等16以N
12、iS046H:0为原料,N2H4为还原剂,控制溶液pH值为10.0-13.0,反应温度为90,Ni2+浓度为0.2-0.3molL,N2H4Ni2+=2.2-3.0:1,反应时间为60min,添加适量PVP高分子表面活性剂,制备出300-400nm、BET=2.85m2/g、分散性好的球形镍粉。他们分析了水合肼还原制备超细镍粉机理为:首先NiSO4溶液与N2 H4H20发生配位反应生成Ni(N2 H4)nSO4沉淀,在碱性条件下,Ni(N2H4)n2+和OH一之间发生配体交换反应缓慢释放出N2H4和Ni(OH)2,使还原剂N2H4和Ni(0H)2达到分子级别的均匀混合,然后N2H4还原Ni(0
13、H)2释放出来的Ni2+得到Ni晶核,稳定的镍晶核长大得到分散性好的超细镍粉。本法具有原料易得、设备简单、操作方便、产品收率高和质量好,反应速率快,纳米镍粉粒度分布窄,粉末分散性好等优点,缺点是生产成本偏高。1.2.2.3 水溶性镍盐加压氢还原将水溶性镍盐(氢氧化镍、草酸镍等),用加压氢气还原,可制得超细镍粉。碱式碳酸镍水浆采取浆化氢还原法制得粒径为0.1-2m的超细镍粉。 此法需要不锈钢高压反应釜及催化剂,制备过程较复杂。中科院化工冶金研究所17成功研发了一种碱式碳酸镍水浆加压氢还原制备超细镍粉的新工艺。该工艺采用纯水作为分散介质与一定组分的碱式碳酸镍制浆进行加压氢还原,可以在比较温和的条件
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 超细镍粉 生产工艺 进展
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【人****来】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【人****来】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。