本發(fā)明涉及金屬粉末材料領(lǐng)域，特別是一種所制得鎳粉粒徑小、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)過程環(huán)保性好的一種固相還原制備超細(xì)鎳粉的方法。

背景技術(shù)：

超細(xì)鎳粉因?yàn)榫哂歇?dú)特的電磁性、催化性大的表面效應(yīng)和體積效應(yīng)等性能，在導(dǎo)電漿料、電池材料、磁性材料等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前，我國(guó)用于工業(yè)化生產(chǎn)超細(xì)鎳粉的方法主要有液相還原法、羰基鎳熱分解法和蒸發(fā)-冷凝法，其中以液相還原法最為常見。中國(guó)專利[cn104889415a]通過將硝酸鎳、尿素和葡萄糖按一定比例溶于去離子水，配至成溶液加熱，直至發(fā)生劇烈氧化還原反應(yīng)，得到納米氧化鎳前驅(qū)體粉末，再將納米氧化鎳前驅(qū)體粉末放入氫氣或氨氣中還原得到納米鎳粉。中國(guó)專利[cn1426865a]通過硫酸鎳先與硼氫化鉀反應(yīng)生成細(xì)小晶核，再與水合肼共同混合加熱還原得到超細(xì)鎳粉。中國(guó)專利[cn102699338a]則是通過先濕法合成鎳粉前驅(qū)體，然后用包覆劑將前驅(qū)體包覆（包覆劑為碳酸鹽，主要指草酸鎂、草酸鋅、草酸鈣、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鎂或碳酸鈣），再對(duì)其進(jìn)行洗滌烘干，烘干后進(jìn)行還原反應(yīng)，再洗滌除去包覆劑和分解產(chǎn)物得到超細(xì)鎳粉。盡管液相還原法制備得到的鎳粉具有顆粒小，球形度高，分散性好等優(yōu)點(diǎn)，但仍存在工藝過程復(fù)雜、對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重污染、成本高，合成量不大等缺點(diǎn)。

羰基鎳熱分解法可生產(chǎn)得到粒徑大小一般為1μm左右的鎳粉，但是存在分解溫度較高、鎳粉易燒結(jié)、粒徑較大且分布不均勻等缺點(diǎn)；蒸發(fā)-冷凝法可制備外形規(guī)則（多為球形）、反應(yīng)活性高、表面光滑、結(jié)晶程度高、純度高、粒徑容易控制的納米鎳粉，但是存在設(shè)備復(fù)雜（一般要求具有高真空系統(tǒng)）、密封性能要求高、生產(chǎn)效率較低、成本較高等缺點(diǎn)。

固相還原法具有工藝過程簡(jiǎn)單、制備成本低、產(chǎn)量高、參數(shù)可控等特點(diǎn)。中國(guó)專利[cn102649161b]通過制備草酸鎳前驅(qū)體，然后在450-550℃進(jìn)行固相還原處理得到鎳粉前驅(qū)體，再將制備得到的鎳粉前驅(qū)體進(jìn)行渦輪破碎和氣流破碎最終得到鎳粉，其制備得到鎳粉的純度高，粒徑分布窄，呈多孔隙類球形形貌。但也存在著鎳粉顆粒粒度大，分散性較差等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有用于工業(yè)化生產(chǎn)超細(xì)鎳粉的方法鎳粉顆粒粒度大、分散性較差，或者設(shè)備復(fù)雜、生產(chǎn)效率較低，或者環(huán)境污染大、生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，提供一種固相還原制備超細(xì)鎳粉的方法，該方法通過向草酸鎳粉末中添加合適的金屬鹵化物作為阻隔劑，可控制還原得到的鎳粉粒徑，防止生成的鎳粉顆粒之間的團(tuán)聚，同時(shí)對(duì)鹵化物阻隔劑進(jìn)行有效回收，具有較好的環(huán)保性。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題,本發(fā)明的技術(shù)方案是:

本發(fā)明一種固相還原制備超細(xì)鎳粉的方法，所述鎳粉的制備方法包括以下步驟：

(a)選用草酸鎳粉末作為原料，加入合適的金屬鹵化物阻隔劑，選擇無(wú)水乙醇作為球磨介質(zhì)，在球磨機(jī)中混合均勻；

(b)將草酸鎳粉末和金屬鹵化物阻隔劑的混合漿料放置在烘箱進(jìn)行烘干；

(c)將烘干的混合料裝入燒舟，在還原氣氛下進(jìn)行固相還原反應(yīng)；

(d)停止加熱，冷至室溫后，取出粉末樣品，并對(duì)樣品進(jìn)行蒸餾水洗滌，充分除去可溶于水的金屬鹵化物阻隔劑，隨后將洗滌得到的粉末放入烘箱內(nèi)烘干，得到超細(xì)單質(zhì)鎳粉粉末；

(e)含金屬鹵化物阻隔劑的洗滌溶液，經(jīng)過蒸餾加熱去水后可回收得到金屬鹵化物阻隔劑，金屬鹵化物阻隔劑經(jīng)過破碎篩分后可以重復(fù)利用。

上述步驟(a)中，所述草酸鎳粉末粒度范圍為0.1-1毫米，金屬鹵化物阻隔劑包括氯化鉀和或氯化鎂和或氯化鈉金屬鹵化物，粒度范圍為0.1-1毫米，金屬鹵化物阻隔劑的加入量為30-50wt%，球磨轉(zhuǎn)速為100-180轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為12-24小時(shí)，球料比選擇為(5-10)：1。

上述步驟(b)中，所述混合漿料在干燥箱內(nèi)50-75℃溫度下進(jìn)行2-4小時(shí)烘干，得到充分干燥的草酸鎳和金屬鹵化物均勻混合的原料。

上述步驟(c)中，所述還原氣氛選擇為氫氣，還原溫度為420-500℃，保溫時(shí)間為0.5-2小時(shí)。

上述步驟(d)中，所述蒸餾水洗滌3-8次，烘干溫度50-75℃，時(shí)間為3-5小時(shí)。

如上所述一種固相還原制備超細(xì)鎳粉的方法，所制備得到的超細(xì)鎳粉顆粒平均粒度范圍為0.1-0.5μm。

本發(fā)明原理:首先利用球磨的作用使得草酸鎳和金屬鹵化物阻隔劑的混合粉末細(xì)化，并形成均勻混合粉末；在固相還原過程中，草酸鎳受熱分解為氧化鎳和二氧化碳，氧化鎳在高溫作用下被氫氣還原成金屬鎳粉，并釋放出水汽；由于金屬鹵化物阻隔劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在受熱過程中不與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，可以有效隔離各個(gè)草酸鎳粉末顆粒之間的作用，大幅減輕所生成的金屬鎳粉在高溫還原氣氛中產(chǎn)生燒結(jié)擴(kuò)散粘結(jié)而使粉末顆粒變大；當(dāng)金屬鹵化物阻隔劑被洗滌清除后，就可以獲得超細(xì)金屬鎳粉，同時(shí)，可以對(duì)金屬鹵化物阻隔劑有效回收利用。

本發(fā)明一種固相還原制備超細(xì)鎳粉的方法,其有益效果有：

1、通過向草酸鎳粉末中添加合適的金屬鹵化物作為阻隔劑，可控制還原得到的鎳粉粒度，能制得超細(xì)粒徑的鎳粉；

2、生產(chǎn)過程中對(duì)鹵化物阻隔劑進(jìn)行有效回收，使得該制備方法具有較好的環(huán)保性；

3、工藝過程簡(jiǎn)單、制備成本低、產(chǎn)量高、參數(shù)可控。

附圖說(shuō)明：

圖1，為實(shí)施例中制備超細(xì)鎳粉的典型形貌圖；

圖2，為對(duì)比例中制備超細(xì)鎳粉的典型形貌圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

實(shí)施例1

選取粉末粒度范圍0.1-1毫米的草酸鎳粉末作為原料，加入30wt%氯化鉀阻隔劑，選用無(wú)水乙醇作為球磨介質(zhì)，放入球磨機(jī)中，球磨12小時(shí)，球料比選擇5:1，轉(zhuǎn)速設(shè)置為180轉(zhuǎn)/分鐘。混合完成的漿料放置在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度75℃，時(shí)間2小時(shí)，得到充分干燥的草酸鎳和氯化鉀均勻混合的原料。然后，將烘干后的混合料裝入燒舟，放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛下進(jìn)行還原，溫度500℃，保溫時(shí)間為0.5小時(shí)。還原得到的粉末進(jìn)行蒸餾水洗滌5次，將粉末中的氯化鉀阻隔劑脫去；之后烘干，溫度50℃，時(shí)間5小時(shí)。

本實(shí)施例制備所得鎳粉的平均粒徑為0.403μm，比表面積為3.31m²/g。

實(shí)施例2

選取粉末粒度范圍0.1-1毫米的草酸鎳粉末作為原料，加入40wt%氯化鈉阻隔劑，選用無(wú)水乙醇作為球磨介質(zhì)，放入球磨機(jī)中，球磨18小時(shí)，球料比選擇7:1，轉(zhuǎn)速設(shè)置為150轉(zhuǎn)/分鐘?；旌贤瓿傻臐{料放置在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度60℃，時(shí)間3小時(shí)，得到充分干燥的草酸鎳和氯化鈉均勻混合的原料。然后，將烘干后的混合料裝入燒舟，放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛下進(jìn)行還原，溫度460℃，保溫時(shí)間為1小時(shí)。還原得到的粉末進(jìn)行蒸餾水洗滌5次，將粉末中的氯化鈉阻隔劑脫去；之后烘干，溫度60℃，時(shí)間4小時(shí)。

本實(shí)施例制備所得鎳粉的平均粒徑為0.280μm，比表面積為3.73m²/g。

實(shí)施例3

選取粉末粒度范圍0.1-1毫米的草酸鎳粉末作為原料，加入50wt%氯化鈉阻隔劑，選用無(wú)水乙醇作為球磨介質(zhì)，放入球磨機(jī)中，球磨24小時(shí)，球料比選擇10:1，轉(zhuǎn)速設(shè)置為120轉(zhuǎn)/分鐘。混合完成的漿料放置在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度50℃，時(shí)間4小時(shí)，得到充分干燥的草酸鎳和氯化鈉均勻混合的原料。然后，將烘干后的混合料裝入燒舟，放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛下進(jìn)行還原，溫度420℃，保溫時(shí)間為2小時(shí)。還原得到的粉末進(jìn)行蒸餾水洗滌5次，將粉末中的氯化鈉阻隔劑脫去；之后烘干，溫度75℃，時(shí)間3小時(shí)。

本實(shí)施例制備所得鎳粉的平均粒徑為0.152μm，比表面積為4.42m²/g。

對(duì)比例1

選取粉末粒度范圍0.1-1毫米的草酸鎳粉末作為原料，不加入阻隔劑，選用無(wú)水乙醇作為球磨介質(zhì)，放入球磨機(jī)中，球磨12小時(shí)，球料比選擇5:1，轉(zhuǎn)速設(shè)置為180轉(zhuǎn)/分鐘。球磨完成的漿料放置在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度75℃，時(shí)間2小時(shí)。然后，將烘干后的混合料裝入燒舟，放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛下進(jìn)行還原，溫度500℃，保溫時(shí)間為0.5小時(shí)。

本實(shí)施例制備所得鎳粉的平均粒徑為4.76μm，比表面積為0.33m²/g。

對(duì)比例2

選取粉末粒度范圍0.1-1毫米的草酸鎳粉末作為原料，不加入阻隔劑，選用無(wú)水乙醇作為球磨介質(zhì)，放入球磨機(jī)中，球磨18小時(shí)，球料比選擇7:1，轉(zhuǎn)速設(shè)置為150轉(zhuǎn)/分鐘。球磨完成的漿料放置在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度60℃，時(shí)間3小時(shí)。然后，將烘干后的混合料裝入燒舟，放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛下進(jìn)行還原，溫度460℃，保溫時(shí)間為1小時(shí)。

本實(shí)施例制備所得鎳粉的平均粒徑為4.05μm，比表面積為0.38m²/g。

對(duì)比例3

選取粉末粒度范圍0.1-1毫米的草酸鎳粉末作為原料，不加入阻隔劑，選用無(wú)水乙醇作為球磨介質(zhì)，放入球磨機(jī)中，球磨24小時(shí)，球料比選擇10:1，轉(zhuǎn)速設(shè)置為120轉(zhuǎn)/分鐘。球磨完成的漿料放置在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度50℃，時(shí)間4小時(shí)。然后，將烘干后的混合料裝入燒舟，放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛下進(jìn)行還原，溫度420℃，保溫時(shí)間為2小時(shí)。

本實(shí)施例制備所得鎳粉的平均粒徑為3.74μm，比表面積為0.42m²/g。

綜合實(shí)施例與對(duì)比例情況，通過加入適量的金屬鹵化物作為阻隔劑，選擇合適的工藝，所制備出的鎳粉粒度明顯小于不加入金屬鹵化物作為阻隔劑的粒度，比表面積大幅提高。

以上所述實(shí)施例僅僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不僅限于上述幾種實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，所做出的任何變形與改進(jìn)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求書為準(zhǔn)。