2011年第1季度评述

近期贵金属科技研究方面的热点动态

2011年第一季度评述)

新近的研究热点:超细镍粉生产研究

 

超细镍粉具有极大的体积效应和表面效应,在磁性、内压、热阻、光吸收、化学活性等方面显示出许多特殊的性质,在催化剂、烧结活化剂、导电料浆、电池硬质合金等方面有着广泛的应用。尽管目前国内有很多企业可以生产超细镍粉,但是用于制备分离核同位素的特种分离膜的亚微米级镍粉和生产贱金属电极多层陶瓷电容器等高端领域的超细镍粉还完全依赖进口,并目受发达国家控制,所以,开发生产高端领域用超细镍粉具有重要的意义。超细镍粉的一系列物理化学性质都随粉末形貌、颗粒大小及分布而改变,如何通过控制反应条件制备出满足需要的具有一定形状、大小及分布的颗粒,是超细镍粉研究的一个重要方面。目前,超细镍粉的制备方法有:碳基镍热分解法、蒸发-冷凝法、x射线辐射合成法、CVD法、高压氢还原法、液相还原法、微乳液法、超声雾化-热分解法、氢气保护机械球磨法、电解法、其中包括液相还原法、喷雾热解法、等离子法、气相法、固相法、电化学法、电火花法等。近年来,多层陶瓷电容器(MLCC)内电极贱金属化的飞速发展拓展了铜、镍粉的应用领域;在电子、电器、通信、现代电子战争、军舰、核潜艇等领域,为了防止外来的电磁干扰和防止本身的电磁波向外辐射,镍粉由于具有良好的电磁屏蔽性能成为电磁屏蔽导电涂料的主要原料。镍、铜在高温下易氧化,形成绝缘性氧化膜,故在使用过程中必须解决铜、镍粉的氧化问题。

在现有的技术中,为了改善镍粉的抗氧化性能以及镍粉与介质材料之间的烧结收缩匹配特性,人们除了不断改进各种制备方法外,也提出了一些新的思路,如通过对超细镍粉的表面进行包覆,来改善它的抗氧化性和提高与介质材料的烧结匹配性。R.Tomoshige等利用均匀沉淀法在镍粉的表面包覆了一层TiO2,抑制了镍粉的烧结收缩。 

T.Hatano等在镍粉的表面包覆了介质层的主要成分BaTiO3,很好地改善了镍粉和介质之间的烧结收缩匹配性,同时,也大大提高了镍粉的抗氧化性能。虽然利用表面包覆的镍粉制备的电极,电阻比未经包覆的镍粉制备的电极稍高。

超细镍粉的制造方法长期以来为人们所关注,传统的镍粉生产方法主要有四类:电解法制备镍粉,羰基法制备镍粉,还原法制备镍粉(包括高压氢还原,草酸镍或氧化镍还原),雾化法制备镍粉,上述方法中以羰基法及高压氢还原方法生产的镍粉粒度最细,羰基法生产镍粉的原理是在高温高压条件下,CO与镍高度选择性结合形成挥发性羰基镍与其它成分分离,并在一定条件下分解获得镍粉。羰基法首先由加拿大INCO公司开发并应用于生产。高压氢还原法的原理是用还原性气体直接从镍溶液中还原沉淀金属获得镍粉,还原反应通常在高温、高压下进行。上述两种方法因生产效率低,成本太高,严重影响了其应用范围。美国专利2805149和中国专利86100739B87101491是与本发明类似的水热浆化氢还原方法,这三种方法的共同点是浆料的pH值为中性、弱酸性或碱性,前两种方法均需对前驱体过滤洗涤至中性再加水调浆进行氢还原,第三种方法则不经过洗涤直接进行氢还原,三种方法条件苛刻,需要在高温高压条件下反应才能进行完全,这不仅增加了生产成本,而且工业实践中较难实施。清华大学核能与新能源技术研究院黄国勇等采用液相化学还原法,以硫酸镍为原料、水合肼为还原剂、氢氧化钠为pH值调节剂制备了超细镍粉,并利用粉末X射线衍射、扫描电镜、热重和X射线光电子能谱对其进行了表征.实验结果表明,所制粉末为面心立方(fcc)晶型、颗粒粒径范围约100,-400nm、纯度高、分散性好的球状镍粉,并获得优化工艺条件:[Ni2]=035molL[NaOH][Ni2]=25[N2H4][Ni2]=40,反应温度80.镍离子初始浓度决定产品二次颗粒大小,反应温度决定体系的反应速率,氢氧化钠和水合肼用量直接影响所得镍粉的还原率(黄国勇等.单分散球形镍粉的制备与表征.清华大学核能与新能源技术研究院.过程工程学报.2007,007(006).no.6.P.1126-1131)

江苏省冶金研究所石玉光等介绍以NiSO4·6H2O为原料,N2H4·H2O为还原剂,加入少量的NaOH和表面活性剂A,控制反应条件为:pH10Ni$2+浓度为2.0molLN2H4·H2ONi$2+25;反应温度为70±2,可制得平均粒径为75nm的超细金属镍粉。并通过透射电子显微镜(TEM)X射线衍射、微量热天平、离心粒度分析等分析手段考察了粉末的一次粒度和形貌、粉末的物相和组成、粉末的热稳定性及二次粒度的分布情况(石玉光等.超细金属镍粉的低温液相还原法制备.江苏省冶金研究所.江苏冶金.vol.31.2003.no.3.P.11-13)

新疆有色金属研究所员江平以水合肼为还原剂,以次亚磷酸钠为辅助还原剂,乙醇为分散剂,控制反应条件,对硫酸镍溶液和氢氧化钠溶液反应生成的氢氧化亚镍进行还原,制备平均粒径小于2μm,主含量大于98%的超细镍粉(员江平.水合肼还原法制备超细镍粉.新疆有色金属研究所.新疆有色金属.2002,025(002).no.2.P.20-21)

西安洪庆高科技研究所李红霞等采用包覆技术实现对材料吸波性能的改进,是当前吸波材料研究的热点问题,具有重要的军事应用价值。用液相法对微波吸收剂超微金属镍表面进行无机改性,对包覆镍粉进行了形貌表征、IR表征、XRD表征、抗氧化性、润湿性以及耐酸性等结构与性能研究。结果表明:SiO2以不定型态包覆在超微镍粉的表面,二氧化硅包覆改善了镍粉的分散性和疏水性,并提高了镍粉的耐酸性和抗氧化性(李红霞等.二氧化硅包覆超微镍粉的制备与性能表征.西安洪庆高科技研究所.表面技术.vol.36.2007.no.1.P.28-30)

中南大学陈一恒等利用还原法对超细镍粉进行表面改性,形成Ni-BO体系,从而提高镍粉的抗氧化性能.文章着重研究了NaBH4的用量、反应温度、PH值对超细镍粉抗氧化性的影响.最终确定了最佳条件.利用热重分析法DTA-TGA对镍粉的抗氧化性进行检测.研究表明,改性后镍粉的抗氧化性得到明显的改善(陈一恒等.MLCC内电极用超细镍粉表面改性研究.中南大学,冶金科学与工程学院.中国锰业.vol.24.2006.no.3.P.36-38).

湖北荆门市环保局湖北荆门市环保局郭圣涛等报道了用硅化物、硼化物、碳化物、锆粉以及镍粉等做涂层,碳石墨材料在1400200小时不被氧化, 145050小时不被氧化。阐述了硅化物、硼化物、碳化物、锆粉以及镍粉等做涂层(简称SBZN涂层)防护碳石墨材料被氧化的机理, 研究了SBZN涂层的结构,成分分布对碳石墨材料防护情况的影响, 从理论和实践在解决碳石墨材料的高温抗氧化上有了突破(郭圣涛等.碳石墨材料高温氧化防护的研究.湖北荆门市环保局湖北荆门市环保局.碳素.Vol.2,1991.p. 5-10)。

Copyright 1999-2009, Sino-Platinum Metals Corp.LTD., All Rights Reserved
贵研铂业股份有限公司.版权所有
滇ICP备06001805号