一種六方氮化硼包裹鈷鎳合金材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種六方氮化硼包裹鈷鎳合金材料的制備方法。將一定摩爾比例六方氮化硼的前驅體和鈷鎳合金化合物前驅體混合研磨，在氮氣氛圍下高溫焙燒制備六方氮化硼包裹納米鈷鎳顆粒。本發(fā)明原料便宜易得，成本低，制備方法操作簡單，避免了電弧法制備等方法涉及的高壓及強氧化劑；生產產率高缺陷少，且六方氮化硼包裹鈷鎳合金納米顆粒具有高的導熱性能、高溫抗氧化性能、良好的軟磁性能及絕緣性能。
【專利說明】
一種六方氮化硼包裹鈷鎳合金材料的制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及電子元件散熱技術領域，特別是一種高導熱率、高機械強度、高溫抗氧化性的無機復合金屬納米顆粒填隙材料。更具體的涉及一種制備少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的方法，一種基于鈷鎳合金化合物前驅體的制備，焙燒六方氮化硼前驅體混合物進而得到少層六方氮化硼包裹鈷鎳顆合金顆粒的方法。
【背景技術】
[0002]隨著工業(yè)生產和科學技術的發(fā)展，人們對材料不斷提出新的要求。在電子電器領域，由于集成技術和組裝技術的迅速發(fā)展，電子元件、邏輯電路向輕、薄、小的方向發(fā)展，發(fā)熱量也隨之增加，從而需要高導熱的絕緣材料，有效地去除電子設備產生的熱量，這關系到電子類產品的使用壽命和質量的可靠性。導熱硅膠墊片廣泛作為填隙材料用于電子產品中，但是現(xiàn)有的導熱片材料非常軟，在應用于主板背面有針腳的工況時會有被刺穿而產生短路的風險。本專利的目的在于克現(xiàn)有技術的缺點，提供一種具有良好的抗撕裂、抗高溫氧化、抗刺穿性能和高導熱率、高機械強度的填隙材料。
[0003]六方氮化硼是一種具有類似石墨烯層狀結構的物質，它是一種寬禁帶半導體(3.5?5.9eV)，具有良好的電絕緣性，導熱性，化學穩(wěn)定性等性能。在增強陶瓷、耐高溫機械器件制備、電子填隙材料等方面具有廣泛的工業(yè)應用。少層六方氮化硼納米片(厚度約為?10nm)因為具有不同的微觀形貌而導致其獨特的特性，除了上述所具有的性能外，還具有其他的特別性能，如，高導電子率、優(yōu)良的紫外發(fā)光性能、良好的機械性能等，尤其是其在電子導熱膠填料、催化劑載體、超疏水涂層、膜電極材料、特殊電子器件等方面具有廣泛的潛在應用。
[0004]六方氮化硼包裹的納米金屬顆粒作為一種新型的納米氮化硼與納米金屬顆粒的復合材料，引起了廣大學者和企業(yè)的關注。例如，納米金屬顆粒在作為導熱膠填隙材料時，容易與空氣接觸，從而導致納米金屬顆粒氧化和腐蝕；以化學性質穩(wěn)定的六方氮化硼作為包裹材料，對金屬顆粒納米材料具有保護作用，可以避免環(huán)境因素的影響，同時將納米金屬顆粒限域在很小的空間內，既保持了金屬顆粒的特性，又實現(xiàn)了納米金屬粒徑的可控制備，因而有助于克服現(xiàn)有電子導熱填隙材料的不足而成為性能優(yōu)越的納米導熱材料。因此本發(fā)明研發(fā)出了一種六方氮化硼包裹磁納米粒子的制備方法，使磁金屬顆粒難于被氧化、抗氧化性大大提高、使其應用更加廣泛。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服目前電弧法等制備方法存在的不足，提供一種成本低、工藝簡單、易于工業(yè)生產的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金的化學合成方法，同時有效地提高六方氮化硼包裹納米鈷鎳顆粒的制備產率和質量。
[0006]本發(fā)明涉及一種少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的方法，包括如下步驟:
(I)將六方氮化硼前驅體和納米鈷鎳合金前驅體按一定比例混合研磨均勻； (2)將步驟(I)所得的混合物放入管式爐中，在一定的升溫速率下達到煅燒溫度并且保持一段時間;然后分別用乙醇和水清洗所得產物，最后放入干燥箱中干燥得到最終產品。
[0007]步驟(I)中，所述的六方氮化硼前驅體為硼酸銨，硼氫化鈉，硼氫化鉀，氨硼烷，硼粉或硼酸中的一種。
[0008]步驟(I)中，所述的納米鈷鎳合金前驅體為納米鈷顆粒前驅體和納米鎳顆粒前驅體的混合物，或鈷鎳合金配合物;其中，所述的納米鈷顆粒前驅體為六水硝酸鈷，氯化鈷，醋酸鈷，氮化鈷，氯化六氨合鈷或鈷粉中的一種，所述的納米鎳顆粒前驅體為六水硝酸鎳，氯化鎳，醋酸鎳，氮化鎳，氯化六氨合鎳或鎳粉中的一種。
[0009]步驟(I)中，所述的六方氮化硼前驅體和納米鈷鎳合金前驅體物質的量之比為1:1?1:6;其中，納米鈷鎳合金前驅體中，鈷鎳的物質的量比為1:1。
[0010]步驟(2)中，所述的升溫速率是l°C/min?10°C/min。
[0011]步驟(2)中，所述的煅燒溫度是700°01200°C，煅燒時間為I?5 h。
[0012]與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明具有以下特點:
I)本發(fā)明開發(fā)了一種化學合成法制備少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金的新工藝路線，該工藝制備成本低，操作容易控制，可以實現(xiàn)工業(yè)化生產，產率在40%以上。
[0013]2)本發(fā)明所制備的少層六方氮化硼納米層的厚度為?10 nm，鈷鎳合金顆粒直徑為-50 nm。其純度高，缺陷少，幾乎不含有雜質，能很好的分散在水、乙醇、異丙醇、N，N-二甲基酰胺等溶劑中。
[0014]3)本發(fā)明所制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒復合材料，具有較好良好的抗撕裂、抗高溫氧化、抗刺穿性能和高導熱率、高機械強度及絕緣性能。
【附圖說明】
[0015]圖1是實施例(I)制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的FTIR譜圖。
[0016]圖2是實施例(2)制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的XRD譜圖。
[0017]圖3是實施例(3)制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的SEM照片。
[0018]圖4是實施例(4)制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的TEM照片。
[0019]圖5是實施例(4)制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的導熱片。
[0020]圖6是實施例(4)制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的磁力回歸曲線。
[0021]圖7是實施例(5)制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的差熱圖。
[0022]具體的設施方式
下面通過具體實施例和附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0023]實施例1:
分別稱取I g硼酸銨和2 g六水硝酸鈷與六水硝酸鎳混合物，室溫混合研磨20分鐘。放入管式爐中煅燒，在升溫速率5°C/min下升到700°C，在700°C下保持5h。將煅燒后所得產品分別用乙醇和水清洗三遍，然后放入干燥箱中干燥得到少層六方氮化硼包裹納米鎳顆粒產品O
[0024]圖1是本實施事例制備少層六方氮化硼包裹納米鎳顆粒的FTIR譜圖；從FTIR譜圖中看出產品的氮化硼紅外特征峰，證明氮化硼制備成功。
[0025]實施例2: 分別稱取I g硼氫化鈉和3g醋酸鈷與醋酸鎳，室溫混合研磨10分鐘。放入管式爐中煅燒，在升溫速率10°C/min下升到1200°C，在1200°C下保持lh。將煅燒后所得產品分別用乙醇和水清洗，然后放入干燥箱中干燥得到少層六方氮化硼包裹鈷鎳顆粒產品。
[0026]圖2是本實施事例制備的六方氮化硼包裹鈷鎳金屬顆粒的XRD譜圖；從XRD譜圖中看出產品的氮化硼和金屬鈷鎳的特征峰，證明氮化硼包裹鈷鎳金屬顆粒制備成功。
[0027]實施例3:
分別稱取I g硼氫化鉀和1.2g氯化鈷與氯化鎳，室溫混合研磨10分鐘。放入管式爐中煅燒，在升溫速率5°C/min下升到900°C，在900°C下保持5h。將煅燒后所得產品分別用乙醇和水清洗，然后放入干燥箱中干燥得到少層六方氮化硼包裹納米鈷鎳顆粒產品。
[0028]圖3是本實施事例制備的六方氮化硼包裹鈷鎳金屬顆粒的SEM照片；從SEM圖中看出六方氮化硼完整包裹金屬鈷鎳顆，六方氮化硼層數在?10 nm,納米鎳顆粒直徑在?50nm，證明氮化硼包裹鈷鎳金屬顆粒制備成功。
[0029]實施例4:
分別稱取I g硼氫化鉀和1.2g氯化六氨合鈷鎳，室溫混合研磨10分鐘。放入管式爐中煅燒，在升溫速率5°C/min下升到900°C，在900°C下保持2h。將煅燒后所得產品分別用乙醇和水清洗三遍，然后放入干燥箱中干燥得到少層六方氮化硼包裹納米鎳顆粒產品。
[0030]圖4是本實施事例制備的六方氮化硼包裹鈷鎳金屬顆粒的TEM照片；從TEM圖中看出六方氮化硼完整包裹金屬鈷鎳顆粒，六方氮化硼層數在5?10 nm,納米鎳顆粒直徑在?50nm，證明氮化硼包裹鈷鎳金屬顆粒制備成功。
[0031 ]圖5是本實施事例制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的導熱片；圖5所示制備成的導熱片導熱率是215.5W/(m.K)。
[0032]圖6是本實施事例制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的磁力回歸曲線；圖6所示磁性測試所得顯示良好的軟磁性。
[0033]實施例5:
分別稱取I g氨硼烷和2 g氯化鈷與氯化鎳混合物，室溫混合研磨10分鐘。放入管式爐中煅燒，在升溫速率5°C/min下升到100tC，在1000°C下保持4h。將煅燒后所得產品分別用乙醇和水清洗，然后放入干燥箱中干燥得到少層六方氮化硼包裹鈷鎳顆粒產品。
[0034]圖7是本實施事例制備的少層六方氮化硼包裹鈷鎳合金顆粒的差熱圖；由差熱圖所示樣品在450°C左右才開始氧化金屬，證明其具有良好的高溫抗氧化性能。
【主權項】
1.一種六方氮化硼包裹鈷鎳合金材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將六方氮化硼前驅體和納米鈷鎳合金前驅體按一定比例混合研磨均勻； (2)將步驟(I)所得的混合物放入管式爐中，在一定的升溫速率下達到煅燒溫度并且保持一段時間;然后分別用乙醇和水清洗所得產物，最后放入干燥箱中干燥得到最終產品。2.根據權利要求1所述的一種六方氮化硼包裹鈷鎳合金材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述的六方氮化硼前驅體為硼酸銨，硼氫化鈉，硼氫化鉀，氨硼烷，硼粉或硼酸中的一種。3.根據權利要求1所述的一種六方氮化硼包裹鈷鎳合金材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述的納米鈷鎳合金前驅體為納米鈷顆粒前驅體和納米鎳顆粒前驅體的混合物，或鈷鎳合金配合物;其中，所述的納米鈷顆粒前驅體為六水硝酸鈷，氯化鈷，醋酸鈷，氮化鈷，氯化六氨合鈷或鈷粉中的一種;所述的納米鎳顆粒前驅體為六水硝酸鎳，氯化鎳，醋酸鎳，氮化鎳，氯化六氨合鎳或鎳粉中的一種。4.根據權利要求1所述的一種六方氮化硼包裹鈷鎳合金材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述的六方氮化硼前驅體和納米鈷鎳合金前驅體物質的量之比為1:1?1:6;其中，所述納米鈷鎳合金前驅體中，鈷鎳的物質的量比為I: I。5.根據權利要求1所述的一種六方氮化硼包裹鈷鎳合金材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的一定的升溫速率是l°C/min?10°C/min。6.根據權利要求1所述的一種六方氮化硼包裹鈷鎳合金材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的煅燒溫度是700°01200°C，煅燒時間為I?5 h。
【文檔編號】B22F9/20GK105921761SQ201610518850
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】范東亮, 呂曉萌, 馮金, 張素云, 劉軍, 謝吉民
【申請人】江蘇大學