專利名稱：一種超細鎳金屬粉末的液相制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于粉末冶金技術領域，特別涉及一種超細鎳金屬粉末的制備方法。
背景技術：
—般而言，超細粉體是指粒徑小于1微米的粉末。由于粒徑較小，超細粉體具有一 系列特殊效應，并擁有許多區(qū)別于普通粉體的特殊性質，近年來逐漸成為各國研究的熱點。
鎳具有優(yōu)良的加工性、耐蝕性、電真空性和電磁控性，廣泛應用于冶金、化工、電子 和新材料等領域。超細鎳粉由于具有極大的體積效應和表面效應，在化學活性、電導性，磁 性等方面顯示出許多特殊性質，因而擁有廣泛的應用前景。首先，超細鎳粉是一種優(yōu)良的催 化劑，其立體選擇性是普通鎳粉的十倍左右；其次，超細鎳粉導電性好，抗氧化性強，可替代 貴金屬粉末制備電子工業(yè)常用的導電漿料；將超細鎳粉均勻的分散在高分子基體中，可制 備電磁屏蔽材料，用于抗電磁干擾、降低電磁污染；將超細鎳粉分散于載液中形成磁流體， 可用于旋轉密封和制造電磁阻尼器。 制備超細鎳粉的方法主要有濕化學法、羰基金屬分解法、電解法、蒸發(fā)冷凝法、 物理粉碎法等，其中濕化學法最為常用，羰基金屬分解法制得超細鎳粉質量最好。專利 CN100387383C首先通過可溶性鎳鹽制成草酸鎳沉淀，然后在低真空下將草酸鎳分解、鈍化 制得超細鎳粉；專利CN100431750C采用水溶性高分子單體為表面分散劑，通過可溶性鎳鹽 的液相化學還原制得納米鎳粉。這些濕化學法由于采用了沉淀劑、還原劑等原料導致產品 純度降低。專利申請公開CN1947902、CN1817528、CN1817526介紹了四羰基鎳熱分解制備不 同形貌、不同粒度超細(納米)鎳粉的方法，產品純度高，但粉末分散性差，易粘結長大，而 且該工藝方法較復雜，易引起系統(tǒng)泄露導致有毒物質的擴散。如果能改進羰基金屬熱分解 制備工藝的這些缺點，羰基法制超細粉工藝無疑具有更加廣泛的應用前景。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于改進羰基金屬熱分解制備技術中的不足，提供一種工藝簡單、 生產安全、價格低廉、生產效率高的方法，從而制備的超細鎳金屬粉末不僅純度高、分散性 好、不易粘結長大，且粒徑控制簡單易行。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明的技術方案為 制備一種超細鎳金屬粉末的液相制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟為將 四羰基鎳、有機載液和分散劑混合均勻，注入通有氮氣或氬氣保護氣的容器后開始加熱，并 在整個過程中保持攪拌，反應溫度為50 20(TC，反應時間為0. 1 12小時，最后通過真 空過濾或離心分離的方法提取超細鎳金屬粉末，所述的有機載液可以為二甲苯、二苯醚、二 甲基亞砜有機溶劑的一種或者幾種的混合溶液，所述的分散劑為硬脂酸、軟脂酸或油酸，其 用量為四羰基鎳摩爾量的1 2倍，該方法使用的保護氣可以為氮氣或氬氣，保護氣流量為 50 200毫升/分鐘，所述的四羰基鎳體積百分比濃度為1% 20%。
上述反應的化學方程式為Ni (C0)4 — Ni+4C0個
本發(fā)明中使用的有機載液可以為二甲苯、二苯醚、二甲基亞砜等有機溶劑的一種 或者幾種的混合溶液；分散劑為硬脂酸、軟脂酸或油酸，在羰基金屬分解為金屬單質的瞬間 將其包裹，形成保護層；保護氣可以為氮氣或氬氣，保護氣流量控制在50-200毫升/分鐘。
本發(fā)明制備的超細鎳金屬粉末可通過真空過濾或離心分離的方法提取。
根據(jù)上述目的和技術方案，本發(fā)明的工作原理為(l)四羰基鎳、分散劑和載液三 者可互溶，并通過攪拌保持反應體系的均勻性；(2)在一定溫度條件下，四羰基鎳分解為單 質金屬鎳和一氧化碳；(3) —氧化碳不溶于分散劑或載液，由載氣帶出反應體系，也促使反 應不斷向著分解的方向進行；(4)單質金屬鎳在體系中一經出現(xiàn)就被分散劑包裹，彼此之 間互相獨立，即使互相碰撞也不會粘結長大；(5)金屬粉末的粒徑由羰基金屬在反應體系 中的濃度、反應溫度、反應時間三方面決定，成正比例關系。 本發(fā)明的突出特點是(l)產品超細鎳粉純度高；(2)反應溫度低、時間短、工藝 簡單、生產效率高，可操作性及可重復性強；(3)原料無需處理，不需要特殊設備，生產成本 低；(3)由于分散劑的包覆作用，提高了鎳粉的分散性，不易氧化，同時避免了顆粒的粘結 長大；(4)金屬鎳粉末的粒徑可由羰基金屬濃度、反應時間和反應溫度精確控制；(5)本發(fā) 明適應性廣，可用于大多數(shù)羰基金屬超細粉體的制備，為制備超細金屬粉末提供了新的途 徑。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明，但實施例不限制本發(fā)明，且發(fā)明中未述 及之處適用于現(xiàn)有技術。 制備一種超細鎳金屬粉末的液相制備方法，該方法的具體步驟為將四羰基鎳、有 機載液和分散劑混合均勻，注入通有氮氣或氬氣保護氣的容器后開始加熱，并在整個過程 中保持攪拌，反應溫度為50 200°C ，反應時間為0. 1 12小時，最后通過真空過濾或離心 分離的方法提取超細鎳金屬粉末，所述的有機載液可以為二甲苯、二苯醚、二甲基亞砜有機 溶劑的一種或者幾種的混合溶液，所述的分散劑為硬脂酸、軟脂酸或油酸，其用量為四羰基 鎳摩爾量的1 2倍，該方法使用的保護氣可以為氮氣或氬氣，保護氣流量為50 200毫 升/分鐘，所述的四羰基鎳體積百分比濃度為1 % 20% 。
上述反應的化學方程式為Ni (C0)4 — Ni+4C0個 本發(fā)明制備的超細鎳金屬粉末可通過真空過濾或離心分離的方法提取。
根據(jù)上述目的和技術方案，本發(fā)明的工作原理為(l)四羰基鎳、分散劑和載液三 者可互溶，并通過攪拌保持反應體系的均勻性；(2)在一定溫度條件下，四羰基鎳分解為單 質金屬鎳和一氧化碳；(3) —氧化碳不溶于分散劑或載液，由載氣帶出反應體系，也促使反 應不斷向著分解的方向進行；(4)單質金屬鎳在體系中一經出現(xiàn)就被分散劑包裹，彼此之 間互相獨立，即使互相碰撞也不會粘結長大；(5)金屬粉末的粒徑由羰基金屬在反應體系
中的濃度、反應溫度、反應時間三方面決定，成正比例關系。
實施例1 將四羰基鎳5毫升(相當于38. 6mmo1) 、二甲苯50毫升、硬脂酸11克(相當于 38. 6mmo1)混溶均勻，加入到帶有進出氣口和攪拌裝置的反應容器中，持續(xù)通入氮氣，流量 控制在90 100毫升/分鐘，保持攪拌，然后開始加熱升溫，保持5(TC， 12小時。最后通過離心分離得到超細鎳粉約1. 35克，平均粒度為110納米。
實施例2將四羰基鎳5毫升(相當于38.6mmol)、二甲苯450毫升、油酸20克(相當于 70.8rnmo1)混溶均勻，加入到帶有進出氣口和攪拌裝置的反應容器中，持續(xù)通入氮氣，流量 控制在150 160毫升/分鐘，保持攪拌，然后開始加熱升溫，保持9(TC， 10小時。最后通 過離心分離得到超細鎳粉約1. 03克，平均粒度為60納米。
實施例3 將四羰基鎳10毫升(相當于77.2mmol)、二甲基亞砜50毫升、油酸35克(相當于 123. 9mmo1)混溶均勻，加入到帶有進出氣口和攪拌裝置的反應容器中，持續(xù)通入氬氣，流量 控制在180 190毫升/分鐘，保持攪拌，然后開始加熱升溫，保持15(TC，8小時。最后通 過真空過濾得到超細鎳粉約4. 10克，平均粒度為0. 8微米。
實施例4 將四羰基鎳10毫升(相當于77.2mmol)、二苯醚50毫升、軟脂酸20克(相當于 78. Ommol)混溶均勻，加入到帶有進出氣口和攪拌裝置的反應容器中，持續(xù)通入氬氣，流量 控制在60 70毫升/分鐘，保持攪拌，然后開始加熱升溫，保持200°C，0. 1小時。最后通 過離心分離得到超細鎳粉約1. 22克，平均粒度為0. 5微米。 本發(fā)明的突出特點是(l)產品超細鎳粉純度高；(2)反應溫度低、時間短、工藝 簡單、生產效率高，可操作性及可重復性強；(3)原料無需處理，不需要特殊設備，生產成本 低；(3)由于分散劑的包覆作用，提高了鎳粉的分散性，不易氧化，同時避免了顆粒的粘結 長大；(4)金屬鎳粉末的粒徑可由羰基金屬濃度、反應時間和反應溫度精確控制；(5)本發(fā) 明適應性廣，可用于大多數(shù)羰基金屬超細粉體的制備，為制備超細金屬粉末提供了新的途 徑。
權利要求
一種超細鎳金屬粉末的液相制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟為將四羰基鎳、有機載液和分散劑混合均勻，注入通有氮氣或氬氣保護氣的容器后開始加熱，并在整個過程中保持攪拌，反應溫度為50～200℃，反應時間為0.1～12小時，最后通過真空過濾或離心分離的方法提取超細鎳金屬粉末。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種超細鎳金屬粉末的液相制備方法，其特征在于，所述的有機載液可以為二甲苯、二苯醚、二甲基亞砜有機溶劑的一種或者幾種的混合溶液。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種超細鎳金屬粉末的液相制備方法，其特征在于，所述的分散劑為硬脂酸、軟脂酸或油酸，其用量為四羰基鎳摩爾量的1 2倍。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種超細鎳金屬粉末的液相制備方法，其特征在于，該方法使用的保護氣可以為氮氣或氬氣，保護氣流量為50 200毫升/分鐘。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種超細鎳金屬粉末的液相制備方法，其特征在于，所述的四羰基鎳體積百分比濃度為1% 20%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超細鎳金屬粉末的液相制備方法，該方法的具體步驟為將四羰基鎳、有機載液和分散劑混合均勻，注入通有保護氣的容器后開始加熱，并在整個過程中保持攪拌，反應溫度為50～200℃，反應時間為0.1～12小時，最后通過真空過濾或離心分離的方法提取超細鎳金屬粉末；與現(xiàn)有的羰基金屬氣相分解方法相比，此方法只需要較低的反應溫度和較短的反應時間，工藝簡單、生產效率高。更重要的是使用此方法制備的超細鎳金屬粉末純度高，分散性好，不易氧化，粒度可控。
文檔編號B22F9/30GK101708558SQ20091021785
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權日2009年11月16日
發(fā)明者樸東鶴, 李 一, 李楠, 柳學全, 袁鳳艷, 雷福偉, 霍靜 申請人:吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司;鋼鐵研究總院