一種Ni-P金屬間化合物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬間化合物制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供一種反應(yīng)合金法制備高質(zhì)量 的（Ni 2P+Ni5P4)金屬間化合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎳磷金屬間化合物的優(yōu)良物理、化學(xué)、電磁性能，已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。例如： 交通方面，如可用于船舶、汽車(chē)、飛機(jī)的汽缸、活塞環(huán)、活塞桿、軸承；塑料機(jī)械方面，如塑料 制品的模具、擠出機(jī)零部件、滾筒；印刷機(jī)械方面，如滾筒、鉛字、打印機(jī)、輪子、照相凹版滾 柱；光學(xué)儀器、照相機(jī)、電子計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備；醫(yī)療器械；鐘表、軸、葉輪；各種工具、量具； 化工設(shè)備、核燃料容器、原子反應(yīng)堆等。鎳磷金屬間化合物的制備方法很多，傳統(tǒng)方法包括 化學(xué)鍍鎳磷合金法、液相脈沖放電法、熔煉和熔鑄技術(shù)、氣相沉積法等，但是，由于鎳和磷的 熔點(diǎn)差別大以及磷的沸點(diǎn)低、蒸汽壓高、易吸水等特點(diǎn)，使得制備含磷合金樣品具有一定的 難度。利用化學(xué)鍍鎳磷合金法的鍍?cè)〕煞謴?fù)雜，難以控制，對(duì)PH值要求高，容易造成環(huán)境污 染。液相脈沖放電法過(guò)程所用的工藝復(fù)雜、設(shè)備價(jià)格昂貴。熔煉和熔鑄技術(shù)合成溫度高，通 常在1000°C以上，因此合成出來(lái)的鎳磷合金晶粒粗大，磷燒損率高、能耗大。氣相沉積法必 須考慮的因素較多，沉積參數(shù)的變化范圍很寬，效率低下，應(yīng)用范圍較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種反應(yīng)球磨法制備（Ni2P+Ni 5P4)金屬 間化合物的方法，所述方法利用反應(yīng)球磨法對(duì)鎳粉及分析純的赤磷在室溫下進(jìn)行球磨，制 備出（Ni 2P+Ni5P4)金屬間化合物；
[0004] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0005] 一種Ni-P金屬間化合物的制備方法，包括如下步驟：
[0006] (1)按比例將鎳粉和赤磷混合，作為磨料；
[0007] (2)室溫下，將步驟⑴混合的磨料和磨球同時(shí)裝入球磨機(jī)的球磨罐中，裝填完畢 后，將球磨罐蓋蓋緊并用機(jī)械泵抽至真空，關(guān)掉真空閥，通入惰性氣體，反復(fù)操作直至將球 磨罐充滿(mǎn)惰性氣體，然后封閉抽氣孔；
[0008] (3)室溫下，將步驟⑵密封好的球磨罐，置于球磨機(jī)上球磨；
[0009] (4)球磨結(jié)束后，待球磨罐中的磨料在惰性氣體氣氛中自然冷卻到室溫，再在空氣 中打開(kāi)球磨罐并取出產(chǎn)物。
[0010] 步驟（1)中，所述鎳粉純度>99. 5%，赤磷為分析純；
[0011] 所述磨料中，各組分按原子百分比計(jì)算，鎳粉55~67at. %，赤磷33~45at. %。
[0012] 步驟⑵中，所述磨球與磨料的質(zhì)量比為10~30 :1 ;
[0013] 所述磨球中20mm的大球和10mm的小球的數(shù)量比例為1:5。
[0014] 步驟（3)中，所述球磨的時(shí)間為10~100h，球磨轉(zhuǎn)速為100~300轉(zhuǎn)/分鐘。
[0015] 所述球磨機(jī)為高能球磨機(jī)，包括行星式球磨機(jī)或振動(dòng)式球磨機(jī)或攪拌式球磨機(jī)。
[0016] 所述惰性氣體為氬氣。
[0017] 所述制備方法制得的產(chǎn)物為（Ni2P+Ni5P4)金屬間化合物，含有Ni 2P和Ni5P4兩相， 組織均勻。
[0018] 本發(fā)明的機(jī)理是：粉末在高能球磨機(jī)中球磨，粉末經(jīng)磨球的碰撞、擠壓，重復(fù)地發(fā) 生變形、斷裂、焊合、原子間相互擴(kuò)散，引起原子尺度的混合，進(jìn)而在固相狀態(tài)實(shí)現(xiàn)合金化。 同時(shí)，球磨反應(yīng)過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)不同于普通的固態(tài)反應(yīng)，可以合成常規(guī)方法難以合 成的新型合金材料。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：
[0020] (1)本發(fā)明的合成溫度低（室溫），能耗小，設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單、雜質(zhì)易去除，效率高， 所制備得到的（Ni 2P+Ni5P4)金屬間化合物成塊狀，制備過(guò)程中不受傳統(tǒng)方法制備鎳磷合金 的各種因素限制，材料抗氧化性較好，減少P的燒損，對(duì)空氣造成的污染?。?br>[0021] (2)所制備得到的（Ni2P+Ni5P4)金屬間化合物組織均勾，利用掃描電子顯微鏡 (SEM)和X射線衍射儀（XRD)方法分析，所述鎳磷合金中只含有Ni 2P和Ni5P4兩相。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是附粉與赤磷摩爾比為3:2，球磨20小時(shí)后（附孑+附5?4)金屬間化合物的外 觀照片；
[0023] 圖2是Ni粉與赤磷摩爾比為3:2,球磨20小時(shí)后（Ni2P+Ni5P 4)金屬間化合物的 SEM圖片；
[0024] 圖3是Ni粉與赤磷摩爾比為13:7,球磨15小時(shí)后（Ni2P+Ni5P 4)金屬間化合物的 SEM圖片；
[0025] 圖4是Ni粉與赤磷摩爾比為3:2,球磨25小時(shí)后（Ni2P+Ni5P 4)金屬間化合物的 XRD圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不限于此。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 將純度為99. 99wt. %、規(guī)格為200目的鎳粉與分析純的赤磷按原子百分比3:2混 合，與瑪瑙磨球一起密封于瑪瑙球磨罐中，球料比為20:1，大球（20mm)與小球（10mm)以 1:5的比例混合搭配；裝填完畢后，將球磨罐蓋蓋緊并用機(jī)械泵抽真空，真空計(jì)顯示約10P 以下，關(guān)掉真空閥，通入氬氣，反復(fù)抽真空，通氬氣3~5次后密封，以確保球磨過(guò)程中無(wú)氧 氣參與反應(yīng)；反應(yīng)球磨在XQM-4型球磨機(jī)上（長(zhǎng)沙天創(chuàng)粉末技術(shù)有限公司）進(jìn)行；球磨機(jī)的 轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為20小時(shí)，球磨結(jié)束后，打開(kāi)球磨罐之前將讓球磨罐中的磨 料在氬氣氣氛中自然冷卻到室溫。
[0029] 球磨后磨料為塊狀，其外觀照片見(jiàn)圖1，圖1為塊狀的（Ni2P+Ni5P 4)金屬間化合物。
[0030] 利用掃描電子顯微鏡（SEM)對(duì)其形貌進(jìn)行分析見(jiàn)圖2,圖2說(shuō)明塊狀鎳磷合金中只 含有Ni 2P和Ni5P4，顏色較亮的為Ni2P，顏色較暗的為Ni 5P4，有少量孔洞，兩相均勻分布；
[0031] 利用能譜儀（EDS)測(cè)量所制得的塊狀鎳磷合金的總成分，其組成見(jiàn)表一，表一中 名義成分為磨料的原始成分，實(shí)際成分為球磨結(jié)束后塊狀鎳磷合金的成分，從表中可看出， 在（Ni2P+Ni5P4)金屬間化合物制備過(guò)程中磷損耗很少，其相組成為Ni 2P*Ni5P4,附丨相 中鎳含量為63. lat. %，磷含量為36. 9at. % ;Ni5P4相中鎳含量為50. lat. %，磷含量為 49. 9at. % 〇 [0032]表一
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種Ni-P金屬間化合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 按比例將鎳粉和赤磷混合，作為磨料； (2) 室溫下，將步驟（1)混合的磨料和磨球同時(shí)裝入球磨機(jī)的球磨罐中，裝填完畢后， 將球磨罐蓋蓋緊并用機(jī)械泵抽至真空，關(guān)掉真空閥，通入惰性氣體，反復(fù)操作直至將球磨罐 充滿(mǎn)惰性氣體，然后封閉抽氣孔； (3) 室溫下，將步驟（2)密封好的球磨罐，置于球磨機(jī)上球磨； (4) 球磨結(jié)束后，待球磨罐中的磨料在惰性氣體氣氛中自然冷卻到室溫，再在空氣中打 開(kāi)球磨罐并取出產(chǎn)物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，所述鎳粉純度>99. 5%， 赤磷為分析純；所述磨料中，各組分按原子百分比計(jì)算，鎳粉55~67at. %，赤磷33~ 45at. % 〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，所述磨球與磨料的質(zhì)量 比為10~30 :1 ;所述磨球中20mm的大球和IOmm的小球的數(shù)量比例為1:5〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3)中，所述球磨時(shí)間為10~ 100h，球磨轉(zhuǎn)速為100~300轉(zhuǎn)/分鐘。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述球磨機(jī)為高能球磨機(jī)，包括行星 式球磨機(jī)或振動(dòng)式球磨機(jī)或攪拌式球磨機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法制得的產(chǎn)物為 (Ni2P+Ni5P 4)金屬間化合物，含有Ni2P和Ni5P4兩相，組織均勻。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于金屬間化合物制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備(Ni2P+Ni5P4)金屬間化合物的方法。這種方法是將純度＞99.5％的鎳粉與分析純的赤磷按原子百分比赤磷33～45at.％、鎳粉55～67at.％混合，裝入球磨機(jī)的球磨罐中；在有氬氣保護(hù)的環(huán)境下與磨球密封于球磨罐中，球料質(zhì)量比為10～30:1，球磨時(shí)間為10～100小時(shí)。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，易于操作，對(duì)設(shè)備和原料純度要求較低，能耗小，成本低，可制備出高質(zhì)量的(Ni2P+Ni5P4)金屬間化合物。
【IPC分類(lèi)】C22C1-05, C22C1-10, C22C19-03
【公開(kāi)號(hào)】CN104745849
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510129075
【發(fā)明人】蘇旭平, 宋媛媛, 張進(jìn), 劉亞, 吳長(zhǎng)軍, 彭浩平
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月23日