专利名称：一种纳米晶氧化镁-碳复合粉体及其制备方法
技术领域：
本发明属于氧化镁-碳复合粉体技术领域。具体涉及一种纳米晶氧化镁-碳复合 粉体及其制备方法。
背景技术：
镁碳、铝碳、铝镁碳等含碳耐火材料是上世纪七十年代在镁质耐火材料的基础上 添加石墨而逐步发展起来的。传统含碳耐火材料中的碳(石墨)含量一般为10 20%。 由于石墨具有较高的导热率以及不被熔渣浸润等特点，含碳耐火材料的抗渣蚀性能及抗剥 落性能得到大幅度提高。三十多年来，含碳耐火材料被广泛应用于炼钢转炉、电炉、精炼炉 炉衬、钢包渣线及连铸三大件等部位。近年来，随着钢铁工业的发展及科学技术的进步，冶炼技术也得到了快速发展，对 耐火材料的使用要求也越来越高。如洁净钢和超洁净钢的生产工艺要求耐火材料尽可能减 少或不给钢水带来二次污染；二次精炼的过程中要求钢水的温度下降不能太大，即要求炉 衬材料具有低的热导率。显然，传统含碳耐火材料已不能够完全满足现代钢铁生产新工艺 的使用要求。为了降低能耗，避免和减少耐火材料组分对钢液产生污染，在洁净钢和超洁净 钢的冶炼过程中，一般要求尽可能降低耐火材料中的含碳量，使用低碳耐火材料。降低含碳耐火材料的碳含量，可以降低材料的热导率，但势必造成材料的某些性 能的下降如，材料的热导率下降，弹性模量增大，会导致材料的抗热震性能变差；此外，碳 含量降低后，熔渣与材料的润湿性增强，材料抵抗熔渣渗透的性能及抗熔渣侵蚀性能也会 变差。因此，在低碳耐火材料中石墨加入量大幅度降低的情况下，如何保证低碳耐火材料具 有优良的抗剥落性能及抗熔渣渗透、侵蚀性能是当前低碳耐火材料研究领域的重要研究方 向。在基质部分引入可促进树脂碳石墨化转变的纳米尺度可石墨化前驱体，也可以有效改 善和提高低碳耐火材料抗氧化性能、抗剥落性能及抗熔渣渗透、侵蚀性能。近年来超细粉末 制备技术的发展也使得在陶瓷基体引入纳米粉体对其弥散增强成为可能。采用化学气相沉 积法、溶胶_凝胶法、水热法、微乳液法等手段可制备粒径小到几十甚至几个纳米的超细粉 体，但这些方法生产工艺复杂，不利于规模化生产，而且纳米陶瓷粉体和纳米碳粒子不能同 时制备，必须通过机械混合的方式共混后再加入到材料中。然而纳米尺度的前驱体在低碳 材料基质中的高度分散十分关键。这是因为纳米颗粒具有强烈的体积效应、表面界面效应 等，再加上颗粒间的范德华力、静电力以及溶剂的表面张力等的作用，纳米颗粒通常会产生 严重的团聚，传统的机械混合方式很难破坏这种团聚结构。这种团聚结构的存在会造成材 料结构的不均勻，进而影响材料的性能。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种工艺简单、易于实现工业化生 产、可直接制备纳米晶氧化镁-碳复合粉体的方法；用该方法所制备的纳米晶氧化镁-碳复 合粉体界面结合好、具有高分散度、晶体粒径为纳米级，可避免氧化镁晶粒过大以及碳在氧
3化镁粉体中的分散不均勻问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是采用碳酸镁、碱式碳酸镁和金属镁 粉为原料，将碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2或将碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为 1 14混合，分别组成混合原料，外加所述混合原料0 IOwt %的金属镍粉、0 IOwt %的 金属铁粉和O 10wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。或再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈 钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化 镁_碳复合粉体；或再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢 球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，充入高纯氮气、高纯氩气和CO2气体中的一种，然后置于 行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。上述技术方案中碳酸镁为菱镁矿、工业碳酸镁、化学纯碳酸镁、分析纯碳酸镁中 的一种，碳酸镁的粒径小于100目；碱式碳酸镁为工业碱式碳酸镁、化学纯碱式碳酸镁、分 析纯碱式碳酸镁中的一种，碱式碳酸镁的粒径小于100目；金属镁粉的粒径小于100目；金 属镍粉、金属铁粉、羟基镍粉的粒径均小于100目；钢球为淬火钢球，钢球的质量级配为大 球中球小球=2:4:1 ；大球直径为16mm，中球直径为10mm，小球直径为5mm。由于采用上述技术方案，本发明以碳酸镁-金属镁粉及碱式碳酸镁-金属镁粉为 反应体系，采用机械合金化的方法，常温下通过机械力诱导的碳酸镁原位分解还原反应，直 接制备具有高分散度的纳米晶氧化镁-碳复合粉体。该发明将机械合金化和原位复合法相结合在氧化镁纳米晶粒间原位生成强化相 碳，与在氧化镁粉体中机械混合掺杂石墨相比，①机械合金化和原位复合法相结合，可直接 同步制备高分散度的纳米晶氧化镁-碳复合粉体，工艺简单、易于实现工业化生产；②原位 生成的纳米晶石墨强化相与氧化镁纳米晶间界面清洁；③强化相纳米晶石墨粒子更加细小 且在纳米晶氧化镁颗粒间的分布更加均勻。因此，本发明具有工艺简单、易于实现工业化、可直接制备的特点，所制备的纳米 晶氧化镁-碳复合粉体界面结合好，具有高分散度，晶体粒径为纳米级，可避免氧化镁晶粒 过大以及碳在氧化镁粉体中的分散不均勻问题。
附图1 5为本发明制备的一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体的表征图1为该复合粉体的X射线衍射图谱；图2为该复合粉体经过盐酸处理并烘干后所得的残余粉体的X射线衍射图谱；图3为该复合粉体经过盐酸处理并烘干后所得的残余粉体的的拉曼光谱分析谱 线.
一入 ，图4和图5为该复合粉体经过盐酸处理并烘干后所得的残余粉体的高分辨透射电 子像。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式
所涉及到的原料的理化参数和钢球的级配统一 描述如下，实施例中不再赘述碳酸镁、碱式碳酸镁和金属镁粉的粒径小于100目；金属镍 粉、金属铁粉、羟基镍粉的粒径小于100目；钢球为淬火钢球，钢球的质量级配为大球中 球小球=2:4:1 ；大球直径为16mm，中球直径为10mm，小球直径为5mm。实施例1一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以菱镁矿和金属镁粉为原料，将 菱镁矿与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料。再将所述混合原料和钢球按混 合原料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，然 后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例2一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碳酸镁和金属镁粉为原 料，将工业碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料。再将所述混合原料 和钢球按混合原料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空 至-0. IMPa,充入高纯氮气，置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复 合粉体。实施例3一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以化学纯碳酸镁和金属镁粉为原 料，将化学纯碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加小于所述混合 原料0. 的金属镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球 的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，充入高纯氩气，然 后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例4—种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以分析纯碳酸镁和金属镁粉为原 料，将分析纯碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加小于所述混合 原料0. 的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球 的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，充入CO2气体，然 后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例5一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以菱镁矿和金属镁粉为原料，将 菱镁矿与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加小于所述混合原料0.1wt% 的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为 1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，充入高纯氩气，然后置于行星 球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例6一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以菱镁矿和金属镁粉为原料，将 菱镁矿与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料0.1 3wt% 的金属镍粉、0. 1 3wt%的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混 合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，置于 行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。
实施例7一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碳酸镁和金属镁粉为原 料，将工业碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料 0. 1 3wt%的金属镍粉和0. 1 3wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混 合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空 至-0. IMPa,充入CO2气体，然后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳 复合粉体。实施例8一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以化学纯碳酸镁和金属镁粉为 原料，将化学纯碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原 料0. 1 3wt%的金属铁粉和0. 1 3wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述 混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真 空至-0. IMPa，充入高纯氮气，然后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化 镁-碳复合粉体。实施例9—种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以分析纯碳酸镁和金属镁粉为原 料，将分析纯碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料 0. 1 3wt%的金属镍粉和0. 1 3wt%的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混 合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空 至-0. IMPa,置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例10一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。采用菱镁矿和金属镁粉为原料， 将菱镁矿与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料0.1 Iwt %的金属镍粉、0. 1 Iwt %的金属铁粉和0. 1 Iwt %的羟基镍粉，混合均勻，组成混合 料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐 中密封，抽真空至-0. IMPa,充入高纯氮气，然后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳 米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例11一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以菱镁矿和金属镁粉为原料，将 菱镁矿与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料1 5wt% 的金属镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为 1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa,置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例12一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碳酸镁和金属镁粉为原 料，将工业碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料 1 5wt%的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的 质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，置于行星球磨机上 球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。
实施例13一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以化学纯碳酸镁和金属镁粉为原 料，将化学纯碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料 1 5wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的 质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，置于行星球磨机上 球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例14一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以分析纯碳酸镁和金属镁粉为 原料，将分析纯碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原 料3 8wt%的金属镍粉和3 8wt%的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合 料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空 至-0. IMPa,置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例15一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以菱镁矿和金属镁粉为原料，将 菱镁矿与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料3 Swt %的 金属镍粉和3 8wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合 料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，置于行 星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例16一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碳酸镁和金属镁粉为原 料，将工业碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料 3 8wt%的金属铁粉和3 8wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合 料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空 至-0. IMPa,置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例17一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以化学纯碳酸镁和金属镁粉为原 料，将化学纯碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料 1 7wt %的金属镍粉、1 7wt %的金属铁粉和1 7wt %的羟基镍粉，混合均勻，组成混合 料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐 中密封，抽真空至-0. IMPa,置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复 合粉体。实施例18一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以分析纯碳酸镁和金属镁粉为 原料，将碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料5 IOwt %的金属镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量 比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，充入高纯氮气，然后置于 行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例19—种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以菱镁矿和金属镁粉为原料，将菱镁矿与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料5 IOwt % 的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为 1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，充入高纯氩气，然后置于行星 球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例20一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碳酸镁和金属镁粉为原 料，将工业碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 2混合，组成混合原料，外加所述混合原料 5 10wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的 质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，充入CO2，然后置于 行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例21一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碱式碳酸镁和金属镁粉为 原料，将工业碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料。再将所述混 合原料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真 空至-0. IMPa,置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例22一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将工业碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料。再将所述 混合原料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽 真空至-0. IMPa，充入高纯氩气，然后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化 镁-碳复合粉体。实施例23一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以化学纯碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将化学纯碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加小于 所述混合原料0. 的金属镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合 料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，然后置 于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例24一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以分析纯碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将分析纯碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加小于 所述混合原料0. 的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合 料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，然后置 于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例25一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碱式碳酸镁和金属镁粉为 原料，将工业碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加小于所述 混合原料0. 的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与 钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，置于行星球 磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。
实施例26一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碱式碳酸镁和金属镁粉为 原料，将工业碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述混合 原料0. 1 3wt%的金属镍粉和0. 1 3wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所 述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽 真空至-0. IMPa,置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例27—种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以化学纯碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将化学纯碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述 混合原料0. 1 3wt %的金属铁粉和0. 1 3wt %的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将 所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封， 抽真空至-0. IMPa,置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例28—种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以分析纯碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将分析纯碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述 混合原料0. 1 3wt %的金属镍粉和0. 1 3wt %的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将 所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封， 抽真空至-0. IMPa，充入高纯氩气，然后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧 化镁-碳复合粉体。实施例29一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碱式碳酸镁和金属镁粉为 原料，将工业碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述混合 原料0. 1 Iwt %的金属镍粉、0. 1 Iwt %的金属铁粉和0. 1 Iwt %的羟基镍粉，混合均 勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入 不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶 氧化镁_碳复合粉体。实施例30—种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以化学纯碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将化学纯碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述 混合原料1 7wt%的金属镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料 与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，充入CO2 气体，然后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例31一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以分析纯碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述混合原 料1 7wt%的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球 的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，充入高纯氩气，然 后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例32
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一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碱式碳酸镁和金属镁粉为 原料，将工业碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述混合 原料1 7wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢 球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，充入高纯氮气， 然后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例33一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以化学纯碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将化学纯碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述 混合原料3 Swt %的金属镍粉和3 Swt %的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将所 述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽 真空至-0. IMPa，充入高纯氮气，然后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化 镁-碳复合粉体。实施例34一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以分析纯碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将分析纯碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述 混合原料3 8wt%的金属镍粉和3 8wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所 述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽 真空至-0. IMPa，充入高纯氩气，然后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化 镁-碳复合粉体。实施例35一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碱式碳酸镁和金属镁粉为 原料，将工业碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述混合 原料3 8wt%的金属铁粉和3 8wt%的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混 合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空 至-0. IMPa,充入CO2气体，然后置于行星球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳 复合粉体。实施例36一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碱式碳酸镁和金属镁粉为 原料，将工业碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述混合 原料1 7wt%的金属镍粉、1 7wt%的金属铁粉和1 7wt%的羟基镍粉，混合均勻，组 成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢 球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa,充入高纯氩气，然后置于行星球磨机上球磨2 50小时， 制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。实施例37一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以化学纯碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将化学纯碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述 混合原料5 IOwt %的金属镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料 与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，置于行星 球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。
实施例38一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以分析纯碱式碳酸镁和金属镁粉 为原料，将分析纯碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，组成混合原料，外加所述 混合原料5 IOwt %的金属铁粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料 与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，置于行星 球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁-碳复合粉体。实施例39—种纳米晶氧化镁_碳复合粉体及其制备方法。以工业碱式碳酸镁和金属镁粉为 原料，将工业碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1 14混合，分别组成混合原料，外加所述 混合原料5 IOwt %的羟基镍粉，混合均勻，组成混合料。再将所述混合料和钢球按混合料 与钢球的质量比为1 (40 60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0. IMPa，置于行星 球磨机上球磨2 50小时，制得纳米晶氧化镁_碳复合粉体。本具体实施方式
以碳酸镁_金属镁粉及碱式碳酸镁_金属镁粉为反应体系，采用 机械合金化的方法，常温下通过机械力诱导的碳酸镁原位分解还原反应，直接制备具有高 分散度的纳米晶氧化镁-碳复合粉体。故具有工艺简单、易于实现工业化、可直接制备的特 点ο本具体实施方式
所制备的纳米晶氧化镁_碳复合粉体界面结合好，分散度高，晶 体粒径为纳米级，可避免氧化镁晶粒过大以及碳在氧化镁粉体中的分散不均勻问题。该具 体实施方式将机械合金化和原位复合法相结合在氧化镁纳米晶粒间原位生成强化相碳。以 实施例4所制备的一种纳米晶氧化镁_碳复合粉体进行表征的附图为例图1为该复合粉体的X射线衍射图谱，可以看出氧化镁的存在；图2为该复合粉体 经过盐酸处理并烘干后所得的残余粉体的X射线衍射图谱，可以看到碳的两个主要衍射特 征峰；图3为该复合粉体经过盐酸处理并烘干后所得的残余粉体的拉曼光谱分析谱线，从 中可以看出碳的两个拉曼特征峰，证明复合粉体中含有碳；图4和图5为该复合粉体经过盐 酸处理并烘干后所得的残余粉体的高分辨透射电子像。从中可以看到产物复合粉体中碳纳 米晶，多壁纳米碳管和纳米碳球的存在。
权利要求
一种纳米晶氧化镁 碳复合粉体的制备方法，其特征在于采用碳酸镁、碱式碳酸镁和金属镁粉为原料，将碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1∶2或将碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1∶14混合，分别组成混合原料，外加所述混合原料0～10wt％的金属镍粉、0～10wt％的金属铁粉和0～10wt％的羟基镍粉，混合均匀，组成混合料；或再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1∶(40～60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至 0.1MPa，置于行星球磨机上球磨2～50小时，制得纳米晶氧化镁 碳复合粉体；或再将所述混合料和钢球按混合料与钢球的质量比为1∶(40～60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至 0.1MPa，充入高纯氮气、高纯氩气和CO2气体中的一种，然后置于行星球磨机上球磨2～50小时，制得纳米晶氧化镁 碳复合粉体。
2.根据权利要求1所述的纳米晶氧化镁_碳复合粉体的制备方法，其特征在于所述的 碳酸镁为菱镁矿、工业碳酸镁、化学纯碳酸镁、分析纯碳酸镁中的一种，碳酸镁的粒径小于 100 目。
3.根据权利要求1所述的纳米晶氧化镁_碳复合粉体的制备方法，其特征在于所述的 碱式碳酸镁为工业碱式碳酸镁、化学纯碱式碳酸镁、分析纯碱式碳酸镁中的一种，碱式碳酸 镁的粒径小于100目。
4.根据权利要求1所述的纳米晶氧化镁_碳复合粉体的制备方法，其特征在于所述的 金属镁粉的粒径小于100目。
5.根据权利要求1所述的纳米晶氧化镁_碳复合粉体的制备方法，其特征在于所述的 金属镍粉、金属铁粉和羟基镍粉的粒径均小于100目。
6.根据权利要求1所述的纳米晶氧化镁_碳复合粉体的制备方法，其特征在于所述的 钢球为淬火钢球，钢球的质量级配为大球中球小球=2:4:1 ；大球直径为16mm，中 球直径为10mm，小球直径为5mm。
7.根据权利要求1-6所述的纳米晶氧化镁-碳复合粉体的制备方法所制备的纳米晶氧 化镁-碳复合粉体。
全文摘要
本发明涉及一种纳米晶氧化镁-碳复合粉体及其制备方法。其技术方案是采用碳酸镁、碱式碳酸镁和金属镁粉为原料，将碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1∶2或将碱式碳酸镁与金属镁粉按摩尔比为1∶14混合，分别组成混合原料，外加所述混合原料0～10wt％的金属镍粉、0～10wt％的金属铁粉和0～10wt％的羟基镍粉，组成混合料。再将所述混合料和钢球按质量比为1∶(40～60)装入不锈钢球磨罐中密封，抽真空至-0.1MPa置于行星球磨机上球磨2～50小时或抽真空至-0.1MPa后充入高纯氮气、高纯氩气和CO2气体中的一种，置于行星球磨机上球磨2～50小时即制得。本发明工艺简单、易于工业化、可直接制备，所制备的纳米晶氧化镁-碳复合粉体界面结合好，分散度高。
文档编号C04B35/626GK101905976SQ201010227689
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者倪月娥, 柯昌明, 韩兵强 申请人:武汉科技大学