一種超細鎳鈷合金粉的制備方法與流程

本發明涉及粉末功能材料的制備工藝，具體涉及一種超細鎳鈷合金粉的制備方法。
背景技術：
：隨著科學技術的高速發展，人們對材料提出了不同的要求，超微粒子具有明顯的小尺寸效應和表面效應，長期以來引起眾多研究者的興趣。晶粒尺寸小而均勻、團聚度低、比表面積大、化學活性高的粉末，為新材料的開發提供了廣闊的前景。超細鎳鈷(ni-co)合金粉末具有特殊的性能，不同于一般單純鎳、鈷金屬粉末的物理、化學、磁性和機械性能，在硬質合金、貯氫合金、磁性材料、催化劑、電鍍、電池等行業具有廣泛的應用前景。此外，在硬質合金制備方面，鈷金屬價格昂貴，資源稀缺，人們一直在研究鈷的替代品，如鎳和鐵，但以鐵粉作為粘結劑的硬質合金通常機械強度很低，用純鎳作為硬質合金的粘結相，所得到的硬質合金的物理機械性能不如鈷作粘結劑的性能，而且工藝控制較困難。而以鎳取代部分鈷的鎳鈷合金則可取得較好的效果，并降低生產成本。其應用如下：硬質合金。由于鈷金屬價格昂貴，資源稀缺，人們一直在研究鈷的代用品，常見的代用品就是鎳和鐵，以鐵粉作為粘結劑的硬質合金通常機械強度很低，用純鎳作為硬質合金的粘結相，所得到的硬質合金的物理機械性能不如鈷作粘結劑的性能，而且工藝控制困難。因此，通過合金化方式彌散強化粘結相歷來是制取新一代硬質合金的基本出發點。為了克服純鎳作粘結金屬的缺點，同時節約鈷金屬，許多國家都進行了以鎳部分取代部分鈷的研究，并取得了良好的效果。瑞典山特維克公司對p30合金進行的研究結果表明，刀具對缺口的敏感性隨著粘結合金屬中鎳含量的提高而增大。另有人發現，1400攝氏度下燒結1小時后，無論粘結金屬中鎳含量如何，所有合金幾乎都能達到百分之百的致密化。儲氫合金電極。儲氫合金是一種能在晶體的空隙中大量儲存氫原子的合金材料。這種合金具有可逆吸放氫的神奇性質。它可以存儲相當于合金自身體積上千倍的氫氣，其吸氫密度超過液態氫和固態氫密度，即輕便又安全，顯示出無比的優越性。具有實用價值的儲氫合金必須具備以下基本性能：1、儲氫量大；2、容易活化；3、離解壓力適中；4、在室溫下吸放氫反應速度快；5、成本低壽命長。合金鍍層。鎳鈷合金鍍層(鎳鈷比例大于7：3)呈青白色，是抗腐蝕性能很好的合金鍍層之一。他適用于手表、自行車零件等的電鍍，作為鍍半光亮鎳－鎳或鎳－銅后的代鉻鍍層，它具有良好的焊接性，很適于在電子元件和印刷電路板中使用。由于鈷的加入，改善了鎳鍍層的光澤，使其更具有飽滿度，并提高了純鎳層的硬度和強度，而接觸電阻低，因此它不僅可作為防護裝飾性鍍層，而且還可以作為機械鍍層使用。由于其較高的硬度還可用于電鍍。磁性材料。當前磁記錄技術已經成為信息新技術中的重要部分，對磁記錄的主要要求是提高其記錄密度、記錄容量和記錄設備的小型化，這對磁記錄介質和磁記錄頭提出了更高的要求。而鎳鈷合金由于具有臨界各向異性和低導熱系數的特性，成為一種很重要的磁性材料，特別在磁致伸縮傳感器材料方面。催化劑。氧化二氮作為內燃機循環流化床、汽車排放氣體、生產脂肪酸的副產物，經常排放到大氣中。而氧化二氮對大氣層中臭氧的破壞反應及室溫效應有催化作用。因此從環境保護的角度出發，在氧化二氮排入大氣之前要使其分解。鎳和鈷對氧化二氮的分解有催化作用，而鎳鈷合金粉對此分解反應的催化作用則更顯著。其制備方法主要包括有固相法、氣相法、液相法，又可細分為機械合金法、羰基法、超聲波輻照法、水熱還原法、多元醇還原法、電沉積法、共沉淀-熱分解法、鹵化物氣相還原法等等。如專利號為200810135036.5的專利采用了高壓氫還原的方法制備超細鎳鈷合金粉，粒度均勻，產品品質好，但存在設備復雜，對操作要求高等缺點。專利號為200810028925.1采用凝膠法-氫還原制備納米鎳鈷合金粉，其作為電磁波吸收劑性能優良，但由于采用凝膠法制備前驅體，陰離子無法完全洗干凈，其作為其他用途存在雜質含量高的缺點。本方法采用均相共沉淀制備氫氧化鎳鈷前驅體，再經過氫還原得到超細鎳鈷合金粉末，得到的產品粒度分布均勻，雜質含量(如碳、硫等)低，形貌為球形，可制備從0.2um-10um范圍粒度的產品，可廣泛用于各個行業。技術實現要素：本發明的目的在于克服上述方法的不足之處，提供了一種制備超細鎳鈷合金粉的方法，該方法安全可靠、無毒、無污染，設備簡單、流程短且成本低，得到的產品粒度分布均勻，雜質含量(如碳、硫等)低，形貌為球形，可制備從0.2um-10um范圍粒度的產品，可廣泛用于各個行業。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種超細鎳鈷合金粉的制備方法，包括以下步驟：(1)將鎳鈷鹽晶體按照所需比例加純水溶解，溶解溫度為40-60℃，總濃度為0.6-2.5mol/l，加入分散劑如聚乙二醇、pvp(聚乙烯吡咯烷酮)等分散劑，分散劑的濃度為0.01-0.05mol/l，同時加入尿素，尿素的濃度為鎳鈷鹽總摩爾濃度的4-5倍。(2)將混合溶液倒入反應釜內，攪拌升溫，攪拌速度為200r/min，升溫速度為0.6-1.5℃/min，當溫度到達90-95℃時停止升溫，并保持此溫度攪拌反應4-8小時。(3)將反應物取出用純水洗滌至洗水電導率≤100us/cm為止，然后烘干，烘干至水分含量≤1.0％為止，然后將物料過200目篩，取篩下物。(4)將篩分后的物料放入還原爐內通入氫氣還原，還原時間10-18小時，還原溫度350-400℃，氫氣總用量與物料質量之比為：0.04-0.08:1。(5)還原后的鎳鈷合金粉在惰性氣氛下經過破碎篩分包裝即可得到超細鎳鈷合金粉。其中，上述所述步驟(1)中的鎳鈷鹽晶體包括：六水氯化鎳，六水氯化鈷，七水硫酸鎳，七水硫酸鈷，六水硝酸鎳，六水硝酸鈷。其中，所述步驟(2)加熱方式包括：水浴加熱，電加熱，油浴加熱，蒸汽加熱。其中，所述步驟(4)氫氣包括：純凈的氫氣，含氮氣的氫氣，含一氧化碳的氫氣，含二氧化碳的氫氣。其中，所述步驟(5)惰性氣氛包括：氮氣氣氛，二氧化碳氣氛，氬氣氣氛。與現有的超細鎳鈷合金粉制備方法相比，本發明具有以下優點：1.尿素均相沉淀-氫氣還原法制備超細鎳鈷合金粉工藝流程短，設備簡單，成本低。2.可通過還原溫度來控制鎳鈷合金粉的粒度，從而實現了鎳鈷合金粉的粒度可控。3.本發明生產的鎳鈷合金粉粒度分布窄，形貌為球形，比表面大，雜質(碳、硫)含量低。能滿足不同行業的用途。本發明的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。附圖說明圖1：本發明中超細鎳鈷合金粉的制備工藝流程圖圖2：本發明制備的超細鎳鈷合金粉sem(fsss粒徑為1.0um)圖3：本發明制備的超細鎳鈷合金粉sem(fsss粒徑為0.2um)具體實施方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步闡述：以下結合具體實施例對本發明作進一步的說明，本發明的范圍不受這些實施例的限制。實施例1(1)將六水氯化鎳鎳鈷鹽晶體按照7:3比例加純水溶解，溶解溫度為60℃，總濃度為1.5mol/l，加入聚乙二醇分散劑，分散劑的濃度為0.02mol/l，同時加入尿素，尿素的濃度為鎳鈷鹽總摩爾濃度的4倍。(2)將混合溶液倒入反應釜內，通過蒸汽攪拌升溫，攪拌速度為200r/min，升溫速度為1℃/min，當溫度到達90℃時停止升溫，并保持此溫度攪拌反應7小時。(3)將反應物取出用純水洗滌至洗水電導率＝80us/cm為止，然后烘干，烘干至水分含量＝0.6％。然后將物料過200目篩，取篩下物。(4)將篩分后的物料放入還原爐內通入氫氣氮氣混合氣還原，還原時間10小時，還原溫度368℃，氫氣總用量與物料質量之比為：0.08:1。(5)還原后的鎳鈷合金粉在氮氣氣氛下經過破碎篩分包裝即可得到超細鎳鈷合金粉。其檢測指標如下：指標fsssbetcsofe數值0.5um12m2/g0.01％0.0018％0.1％0.0035％指標d10d50d90數值0.5um2.0um3.9um實施例2(1)將六水氯化鈷鎳鈷鹽晶體按照6:4比例加純水溶解，溶解溫度為50℃，總濃度為2mol/l，加入聚乙二醇分散劑，分散劑的濃度為0.03mol/l，同時加入尿素，尿素的濃度為鎳鈷鹽總摩爾濃度的4倍。(2)將混合溶液倒入反應釜內，通過水浴攪拌升溫，攪拌速度為200r/min，升溫速度為1.5℃/min，當溫度到達95℃時停止升溫，并保持此溫度攪拌反應6小時。(3)將反應物取出用純水洗滌至洗水電導率＝90us/cm為止，然后烘干，烘干至水分含量＝0.5％。然后將物料過200目篩，取篩下物。(4)將篩分后的物料放入還原爐內通入氫氣與二氧化碳混合氣還原，還原時間10小時，還原溫度400℃，氫氣總用量與物料質量之比為：0.06:1。(5)還原后的鎳鈷合金粉在氮氣氣氛下經過破碎篩分包裝即可得到超細鎳鈷合金粉。其檢測指標如下：指標fsssbetcsofe數值1um8m2/g0.012％0.0015％0.09％0.0034％指標d10d50d90數值0.9um3.0um4.9um實施例3(1)將七水硫酸鎳鎳鈷鹽晶體按照5:5比例加純水溶解，溶解溫度為40℃，總濃度為2.4mol/l，加入聚乙二醇分散劑，分散劑的濃度為0.04mol/l，同時加入尿素，尿素的濃度為鎳鈷鹽總摩爾濃度的5倍。(2)將混合溶液倒入反應釜內，通電升溫同時進行攪拌，攪拌速度為200r/min，升溫速度為1℃/min，當溫度到達95℃時停止升溫，并保持此溫度攪拌反應8小時。(3)將反應物取出用純水洗滌至洗水電導率＝80us/cm為止，然后烘干，烘干至水分含量＝0.6％。然后將物料過200目篩，取篩下物。(4)將篩分后的物料放入還原爐內通入氫氣與氬氣混合氣還原，還原時間10小時，還原溫度390℃，氫氣總用量與物料質量之比為：0.06:1。(5)還原后的鎳鈷合金粉在氬氣氣氛下經過破碎篩分包裝即可得到超細鎳鈷合金粉。其檢測指標如下：指標fsssbetcsofe數值0.9um10m2/g0.01％0.0017％0.09％0.0034％指標d10d50d90數值1.0um2.9um4.8um實施例4(1)將七水硫酸鈷鎳鈷鹽晶體按照7:3比例加純水溶解，溶解溫度為60℃，總濃度為1.8mol/l，加入聚乙二醇分散劑，分散劑的濃度為0.02mol/l，同時加入尿素，尿素的濃度為鎳鈷鹽總摩爾濃度的4倍。(2)將混合溶液倒入反應釜內，通過油浴攪拌升溫，攪拌速度為200r/min，升溫速度為1℃/min，當溫度到達95℃時停止升溫，并保持此溫度攪拌反應5小時。(3)將反應物取出用純水洗滌至洗水電導率＝40us/cm為止，然后烘干，烘干至水分含量＝0.6％。然后將物料過200目篩，取篩下物。(4)將篩分后的物料放入還原爐內通入氫氣還原，還原時間10小時，還原溫度350℃，氫氣總用量與物料質量之比為：0.04:1。(5)還原后的鎳鈷合金粉在二氧化碳氣氛下經過破碎篩分包裝即可得到超細鎳鈷合金粉。其檢測指標如下：指標fsssbetcsofe數值0.51um11.8m2/g0.01％0.0018％0.12％0.0031％指標d10d50d90數值0.7um2.0um3.9um實施例5(1)將六水硝酸鎳鎳鈷鹽晶體按照6:4比例加純水溶解，溶解溫度為50℃，總濃度為2mol/l，加入聚乙二醇分散劑，分散劑的濃度為0.03mol/l，同時加入尿素，尿素的濃度為鎳鈷鹽總摩爾濃度的4倍。(2)將混合溶液倒入反應釜內，通過水浴攪拌升溫，攪拌速度為200r/min，升溫速度為1.5℃/min，當溫度到達95℃時停止升溫，并保持此溫度攪拌反應6小時。(3)將反應物取出用純水洗滌至洗水電導率＝90us/cm為止，然后烘干，烘干至水分含量＝0.5％。然后將物料過200目篩，取篩下物。(4)將篩分后的物料放入還原爐內通入氫氣與二氧化碳混合氣還原，還原時間10小時，還原溫度400℃，氫氣總用量與物料質量之比為：0.06:1。(5)還原后的鎳鈷合金粉在氮氣氣氛下經過破碎篩分包裝即可得到超細鎳鈷合金粉。其檢測指標如下：指標fsssbetcsofe數值1um9m2/g0.012％0.0014％0.08％0.0036％指標d10d50d90數值0.9um3.2um4.7um實施例6(1)將六水硝酸鈷鎳鈷鹽晶體按照7:3比例加純水溶解，溶解溫度為60℃，總濃度為1.5mol/l，加入聚乙二醇分散劑，分散劑的濃度為0.02mol/l，同時加入尿素，尿素的濃度為鎳鈷鹽總摩爾濃度的4倍。(2)將混合溶液倒入反應釜內，通過蒸汽攪拌升溫，攪拌速度為200r/min，升溫速度為1℃/min，當溫度到達90℃時停止升溫，并保持此溫度攪拌反應4小時。(3)將反應物取出用純水洗滌至洗水電導率＝80us/cm為止，然后烘干，烘干至水分含量＝0.6％。然后將物料過200目篩，取篩下物。(4)將篩分后的物料放入還原爐內通入氫氣氮氣混合氣還原，還原時間10小時，還原溫度368℃，氫氣總用量與物料質量之比為：0.08:1。(5)還原后的鎳鈷合金粉在氮氣氣氛下經過破碎篩分包裝即可得到超細鎳鈷合金粉。其檢測指標如下：指標fsssbetcsofe數值0.5um12m2/g0.01％0.0018％0.1％0.0035％指標d10d50d90數值0.5um2.0um3.9um最后說明的是，上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。當前第1頁12