專利名稱：超微球形金屬鎳粉的制造方法
技術領域：
本發明涉及的是一種超微球形金屬鎳粉的一種制造方法，屬于粉體材料的制造技術領域。
超微金屬鎳粉具有很大的表面效應和體積效應，在磁性，內壓、熱阻、化學活性等方法顯示出許多特殊的性質，其應用技術正在不斷地滲透到各個科學領域。
已有的制造金屬鎳粉的方法很多如機械粉碎法，電解法，羧基熱離解法，真空蒸餾冷凝法、漿化高壓氫還原法和溶液還原法等。采用這些的方法所制得的金屬鎳粉不是形狀不規則粒度大，就是制造方法成本太高，不能推向工業生產。
液相還原法制備鎳粉一般都通過兩步完成。第一步在常溫下制備出Ni(OH)2膠體，屬液相成核反應；第二步在一定溫度條件下用水合肼還原Ni(OH)2生成金屬鎳粉，屬氧化——還原反應。兩步的基本化學反應為(1)(2)兩步反應條件的改變都將影響鎳粉的粒度和形狀，尤其是第一步生成的Ni(OH)2膠體的顆粒大小和形狀，對最終生成的鎳粉的大小和形狀有著直接的影響和起決定性作用。
在Ni(OH)2沉淀過程中，由于膠粒間范德華引力作用，膠粒將迅速自發的聚集和長大。同時又因為剛沉淀出的膠粒尺寸很小，其布郎運動非常顯著，使得膠粒間的聚集更加致密而不可逆。從而使Ni(OH)2膠團和最終還原生成的鎳粉顆粒粗大而不規則。
日本平4-74810，采用含水合肼的混合還原劑還原鎳鹽制備鎳粉，日本平5-51610，采用肼或肼的化合物直接還原氫氧化鎳，所得鎳粉粒徑大且形狀不規則，團聚嚴重。
上海華東理工大學，以水合肼為還原劑，硝酸銀為成核劑，聚乙烯吡咯烷酮為保護劑制備鎳粉是將硫酸鎳溶液直接滴加到含有Na2CO3水合肼及PVP的混合液中，再加入AgNO3成核。該方法雖能制得粒徑較細的鎳粉，但過程中極易產生片狀鎳且制造成本很高不易工業化生產。
本發明的目的在于克服以上的不足，提供一種能大大降低生產成本，鎳粉粒徑小、規則的適宜工業化生產的超微球形金屬鎳粉的制造方法。
本發明的目的是這樣來實現的本發明方法是在二價可溶性鎳鹽溶液中加入酰胺類表面活性劑，在堿性條件下與堿金屬氫氧化物反應生成氫氧化鎳沉淀，然后在pH為8～13、溫度在40～90℃范圍內，加入肼或肼的水合物還原氫氧化鎳，制得平均粒徑為0.1～2μm的球形金屬鎳粉。
本發明中鎳鹽的濃度為0.1～3mol/L，所用的鎳鹽可以是氯化鎳、硫酸鎳等可溶性鎳鹽。
本發明中酰胺類表面活性劑的濃度為1％～1‰(重量百分比)，分子量≥100萬。
本發明肼或肼的水合物濃度為10～80％(重量百分比)。
本發明的特點就在于預先在鎳鹽溶液中加入特定的高分子表面活性劑，利用表面活性劑良好的空間位阻作用及特性吸附，在沉淀反應剛生成的Ni(OH)2膠粒表面形成一層保護模，有效地阻止了Ni(OH)2膠粒的聚集和長大，從而保證了第二步還原反應制備出超微球形的高質量鎳粉。
本發明方法勿需使用AgNO3等貴金屬鹽做成核劑和大量的有機保護劑，而只用微量的(十萬分之一至萬分之一Ni/添加劑)酰胺類表面活性劑，便能制造出平均粒徑0.1～2.0μm的高品質規則球形金屬鎳粉。金屬鎳粉粒徑分布范圍窄(0.1～0.3μm或1.0～2.00μm)和氧化率極低(120～140℃烘干6小時，含氧量≤0.03％，且在常溫下空氣中置放60天含氧量不增加)。本發明方法可減少環境污染，適宜工業化生產，大幅度降低生產成本，可廣泛應用于化工催化、粉末冶金、電池、磁性材料及電子電器等行業。
下面介紹
具體實施例方式實施例1在容積為2000L的搪瓷反應釜中，加入1000L濃度為1.2mol/L的氯化鎳溶液和1L重量百分比濃度為5‰的聚丙烯酰胺溶液，在攪拌條件下，加入濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液至pH值11.5，然后升溫到70℃，再如入60％(重量百分比濃度)的水合肼溶液140L進行還原反應。反應時間為30分鐘。反應結束，經過濾、洗滌、真空干燥、制粉狀金屬鎳粉。
通過上述方法制得的金屬鎳粉在電鏡下觀察為球形，平徑粒度為0.2μm。
實施例2在容積為2000L的反應釜中，加入1000L濃度為0.5mol/L的硫酸鎳溶液和重量百分比濃度為1％的聚丙烯酰胺溶液0.5L，在攪拌條件下，加入濃度為10mol/L的氫氧化鈉溶液，至pH值9，然后再升溫到90℃，加入80％(重量百分比)濃度的水合肼溶液50L進行還原反應。反應時間為20分鐘。反應結束，經過濾，洗滌，真空干燥制造粉狀金屬鎳粉。
通過上述方法制得的金屬鎳粉在電鏡下觀察為球形，平徑粒徑為1.0μm。
實施例3在容積為2000L的反應釜中，加入濃度為1.0mol/L的硫酸鎳溶液1000L和(重量百分比)濃度為0.5％聚丙烯酰胺溶液1L，在攪拌條件下加入重量濃度為8mol/L的氫氧化鈉溶液，至pH值13，然后升溫70℃，加入重量百分比濃度為40％的水合肼溶液170L進行還原反應，反應時間為30分鐘。反應結束經過濾，洗滌干燥得平均粒徑為0.3μm的金屬鎳粉。
實施例4在容積為2000L的反應釜中，加入濃度為1.5mol/L的硫酸鎳溶液1000L和0.1％(重量百分比)濃度的聚丙烯酰胺溶液3L，在攪拌條件下，加入濃度為10mol/L濃度的氫氧化鈉溶液至pH值12，然后再升溫至75℃，加入重量百分比濃度為60％的水合肼溶液150L進行還原反應。反應時間20分鐘。反應結束，經過濾，洗滌干燥，制得平均粒徑為0.1μm的金屬鎳粉。
實施例5在容積為2000L的反應釜中，加入濃度為1.2mol/L的硫酸鎳溶液1000L和0.3％(重量百分比)濃度的聚丙烯酰胺溶液2L，在攪拌條件下，加入50mol/L濃度的氫氧化鈉溶液至pH值10，然后升溫至80℃，加入重量百分比濃度為40％的水合肼溶液進行還原反應。反應時間10分鐘。經過濾，干燥制得平均粒徑為0.2μm的金屬鎳粉。
實施例6在容積2000L的反應釜中，加入濃度為1.5mol/L的硫酸鎳溶液1000L和重量百分比濃度為1％濃度的聚丙烯酰胺溶液0.5L，在攪拌條件下，加入濃度為10mol/L的氫氧化鈉溶液至pH值8，然后升溫至85℃，加入重量百分比濃度為80％的水合肼100L，進行還原反應。反應時間40分鐘。經過濾、洗滌、干燥制得平均粒度0.2μm的金屬鎳粉。
上述各實施例中聚丙烯酰胺的分子量均≥100萬。
權利要求
1.超微球形金屬鎳粉的制造方法，其特征在于所述的方法是在二價可溶性鎳鹽溶液中加入酰胺類表面活性劑，在堿性條件下，與堿金屬氫氧化物反應生成氫氧化鎳沉淀，然后在pH為8～13，溫度在40～90℃條件下，加入肼或肼的水合物還原氫氧化鎳，制得超微球形金屬鎳粉。
2.根據權利要求1所述的超微球形金屬鎳粉的制造方法，其特征在于可溶性鎳鹽溶液濃度為0.1～3mol/L。
3.根據權利要求1或2所述的超微球形金屬鎳粉的制造方法，其特征在于酰胺類表面活性劑的濃度為1％～1‰(重量百分比)，分子量≥100萬。
4.根據權利要求1或2所述的超微球形金屬鎳粉的制造方法，其特征在于堿金屬氫氧化物的濃度為1～10mol/L。
5.根據權利要求3所述的超微球形金屬鎳粉的制造方法，其特征在于堿金屬氫氧化物濃度為1～10mol/L。
6.根據權利要求1或2所述的超微球形金屬鎳粉的制造方法，其特征在于肼或肼的水合物濃度為10～80％(重量百分比)。
7.根據權利要求3所述的超微球形金屬鎳粉的制造方法，其特征在于水合肼濃度為10～80％(重量百分比)。
8.根據權利要求4所述的超微球形金屬鎳粉的制造方法，其特征在于水合肼濃度為10～80％(重量百分比)。
9.根據權利要求5所述的超微球形金屬鎳粉的制造方法，其特征在于水合肼濃度為10～80％(重量百分比)。
全文摘要
本發明提供了一種超微球形金屬鎳粉的制造方法。該方法是在二價可溶性鎳鹽溶液中,加入酰胺類表面活性劑,然后在堿性條件下,用肼或肼的水合物直接還原,制造出粒徑分布范圍窄和氧化率極低、平均粒度為0.1～2.0μm的高品質金屬鎳球形粉末。本發明方法極大地降低了生產成本和減少了環境污染,制造的金屬鎳粉可廣泛應用于化工催化、粉末冶金、電池、磁性材料及電子電器等行業。
文檔編號B22F9/24GK1223919SQ9812403
公開日1999年7月28日 申請日期1998年12月29日 優先權日1998年12月29日
發明者唐峙峰 申請人:成都開飛高能化學工業有限公司