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4行業新聞

超細鎳粉的制備方法


01


氣相法


1.1蒸發-冷凝法


蒸發-冷凝法生產超細鎳粉的過程為:將金屬鎳加熱到1425℃汽化,蒸氣急速冷凝即可制得鎳粉。采用真空環境蒸發可以降低蒸發溫度,如在1.33Pa壓力下加熱到700℃即得到鎳蒸氣。蒸發-冷凝法在理論上可以制備任何材料,其特點是所制取的超細粉末表面清潔,粒徑可調,結晶形狀一般為球形,特別適合于金屬超細粉末的制備。


1.2羰基鎳熱分解法


羰基鎳熱分解法于1889年由英國蒙德等提出。它主要分兩步進行:第一步是制備羰基鎳,第二步是分解羰基鎳獲得鎳粉。該法比較實用,生產的鎳粉純度非常高,用途比較廣泛。


1.3化學氣相沉淀法


化學氣相沉積法又稱氣相氫還原法。該方法是在高溫下使氯化鎳揮發,然后在氫氣氣氛下還原為金屬鎳原子,通過形核、生長、碰撞等過程,得到球形超細鎳粉。化學氣相沉積法由于其結晶溫度高,因而所生產的鎳粉結晶性好,純度高,顆粒粒度可控。該法能夠以較低的生產成本生產粒徑均勻的球形超細鎳粉,適合于MLCC中代替金屬鈀的電極材料,其價格可與傳統的電容器電極材料相競爭,但是所需設備比較昂貴,而且設備腐蝕嚴重。


1.4電爆炸絲法


電爆炸絲法是制備鎳粉的一種較新的方法,它是在充滿惰性氣體的反應室中,對鎳絲施加直流高壓電,在鎳絲內部形成很高的電流密度,使鎳絲爆炸獲得超細鎳 粉。鎳絲可通過一個供絲系統自動進入反應室中,從而使上述過程可重復進行。


02


液相法


2.1高壓氫還原法


在高壓釜內,有催化劑存在條件下,可以用氫氣還原鎳的氨性水溶液或不溶于水的堿式碳酸鎳、氫氧化鎳等水漿液,制得超細鎳粉。


2.2液相還原法


液相還原法就是將反應物配制成一定濃度的溶液,利用還原劑將液相中的鎳還原出來,其反應機理是氧化還原反應。所用的還原劑一般為水合肼、NaBH4、KBH4以及多元醇。液相還原法的優點為原料來源廣泛,設備簡單,操作簡便,產品純度高,顆粒尺寸小、分布均勻。但其缺點為還原劑硼氫化鈉價格昂貴,且水合肼有毒。


2.3微乳液法


“微乳液”定義為兩種不互溶的液體形成的熱力學穩定、各向同性、透明或半透明的分散體系,體系中包含由表面活性劑形成的界面膜所穩定的其中一種或兩種液體的液滴。微乳液將連續介質分散成為微小空間,微乳液法已經廣泛地應用于超細鎳粉的制備。高保嬌等研究了在水(溶液)/二甲苯/十二烷基硫酸鈉/正戊醇反相微乳液體系內,用水合肼在強堿性環境中恒溫水浴條件下還原硫酸鎳,通過控制微乳液體系的構成,可調整產物的粒徑,制得球形、粒徑分布均勻的超細金屬鎳粉。



2.4超聲霧化-熱分解法


超聲霧化-熱分解法是一種生產具有獨特性質微粒的重要方法,該方法利用了超聲波的高能分散機制,目標物前驅體母液經過超聲霧化器產生微米級的霧滴,并被載氣帶入高溫反應器中發生熱分解,從而得到粒徑均勻的超細粉體材料。超聲霧化-熱分解法由于目標成分易控制,前驅物來源廣泛,產品粒度分布較窄而且粒徑可控。


2.5電解法


在電解池中加入含Ni2+溶液,以鎳板作陽極,石墨或貴金屬作陰極,接通電源并周期性改變電流方向,生成的鎳粉沉積在電解池底部,之后用磁性材料收集。該法是目前工業生產中應用較多的一種方法,但存在腐蝕性強、勞動條件差、耗能較高并易造成一定程度環境污染的問題,需要對工藝進行改進。


2.6射線輻射合成法


γ射線輻射金屬鎳鹽溶液制備超細鎳粉的基本原理是:水在γ射線輻射下能產生大量的粒子,這些粒子中水合電子和氫原子具有較強的還原能力,可將金屬鎳離子逐級還原,新生成的鎳原子聚集成核,最終生成超細顆粒。通過控制溶液濃度、pH值、輻照劑量,可以控制微粒的尺寸和形狀。


03


固相法


3.1機械破碎法


機械破碎法是利用機械力將大塊料破碎為所需顆粒的方法,根據機械力的不同,可分為氣流沖擊法、機械球磨法以及超聲波粉碎法。機械球磨法是目前制備超細鎳粉比較經濟的一種方法。機械球磨法的優點是操作工藝簡單,成本低廉,制備效率高,且能夠制備出常規方法難以獲得的高熔點金屬超微顆粒。它的缺點是粒徑分布不均勻,純度較低。


3.2固相分解法


V.Rosenbanddeng用石墨作為反應器,在氬氣環境中加熱分解固體甲酸鎳制備了鎳粉,得到的鎳粉平均粒徑為0.4-0.6μm,粉末形狀為近球形。該種方法制得的鎳粉純度很高,通過調整工藝參數,可以制得滿足MLCC內電極用條件的鎳粉,但是該種方法制取鎳粉的成本較高。

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