专利名称：一种镍磷合金的制备方法
技术领域：
本发明涉及镍磷合金，特指一种镍磷合金的制备方法；所述方法利用反应球磨法对镍粉及赤磷在室温下进行球磨，制备出块状镍磷合金，合金相组成为Ni和Ni3P。
背景技术：
镍磷合金的制备方法很多，传统方法包括化学镀镍磷合金法、液相脉冲放电法、熔炼和熔铸技术、气相沉积法；利用化学镀镍磷合金法的镀浴成分复杂，难以控制，对PH值要求高，容易造成环境污染；液相脉冲放电法过程所用的工艺复杂、设备价格昂贵；熔炼和熔铸技术合成温度高，通常在1000°C以上，因此合成出来的镍磷合金晶粒粗大，磷烧损率高、 能耗大；气相沉积法必须考虑的因素较多，沉积参数的变化范围很宽，效率低下，应用范围较窄。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种反应球磨法制备镍磷合金的方法，所述方法利用反应球磨法对镍粉及赤磷在室温下进行球磨，制备出块状镍磷合金，合金相组成为Ni和Ni3P。这种反应球磨法制备镍磷合金的方法，其具体步骤如下
(1)将镍粉与赤磷按摩尔比为3:f 19:1进行混合，作为磨料；
(2)在室温条件下，将磨料与磨球同时装入球磨机的球磨罐之中，磨球与磨料的质量比为 10:1 20:1 ；
(3)装填完毕后，将球磨罐盖盖紧并用机械泵抽真空通入氩气后密封，以确保球磨过程中无氧气参与反应；
(4)将装填和密封后的球磨罐置于球磨机上开始球磨，球磨时间为15小时 50小时，球磨过程在室温下进行；
(5)球磨结束后，打开球磨罐之前将球磨罐置于氩气中让球磨罐中的磨料在氩气气氛中自然冷却到室温，之后在空气中打开球磨罐并取出经过球磨的物料，最终得到块状镍磷
I=I -Wl O所述镍粉的纯度为99. 9% wt. %以上、规格为50目 300目之间的镍粉；所述赤磷纯度为分析纯。所述将球磨罐盖盖紧并用机械泵抽真空通入氩气后密封的具体步骤为将球磨罐盖盖紧并用机械泵抽真空之后通入氩气，再次将通入的氩气及残留空气抽空，然后再次通入氩气，如此进行3飞次，最后将球磨罐充满氩气并封闭抽气孔，以确保球磨过程中无氧气参与反应。本发明的机理是粉末在高能球磨机中球磨，粉末经磨球的碰撞、挤压，重复发生变形、断裂、焊合、原子间相互扩散，引起原子尺度的混合，进而在固相状态实现合金化。本发明的有益效果是本发明的合成温度低(室温)，能耗小，设备和工艺简单、杂质易去除，合成的镍磷合金成块状，而且能够提高P的收得率，例如将名义成分为Ni-20at.% P的磨料进行球磨，所得的块状镍磷合金通过SEM-EDS分析，其成分为 Ni-19. 8at. % P，明显减少P的烧损，对空气造成的污染小，可制备出含磷量高、高质量的镍磷合金，为制备含Ni及P的其它合金提供原材料。
图I是Ni粉与赤磷摩尔比为4:1，球磨15小时时后块状镍磷合金的SEM图片；
图2是Ni粉与赤磷摩尔比为10:1，球磨30小时后块状镍磷合金的XRD图谱；
图3是Ni粉与赤磷摩尔比为10:1，球磨30小时后块状镍磷合金的外观照片。
具体实施例方式下面结合实例及附图对本发明做进一步说明，但不仅限于此。实施例I
将纯度为99. 99 Wt. %、规格为200目的镍粉与分析纯的赤磷按摩尔比4:1混合，与玛瑙磨球一起密封于玛瑙球磨罐中，球料比为10:1，大小球搭配使用；装填完毕后，将球磨罐盖盖紧并用机械泵抽真空通入氩气后密封，以确保球磨过程中无氧气参与反应；反应球磨在 XQM-4型球磨机上(长沙天创粉末技术有限公司)进行；球磨机的转速为150转/分钟，球磨时间为10小时，球磨结束后，打开球磨罐之前将球磨罐置于氩气中5小时，让球磨罐中的磨料在氩气气氛中自然冷却到室温，球磨后磨料还是粉状。实施例2
将纯度为99. 99 wt. %、规格为200目的镍粉与分析纯的赤磷按摩尔比4:1混合，与玛瑙磨球一起密封于玛瑙球磨罐中，球料比为10 :1，大小球搭配使用；装填完毕后，将球磨罐盖盖紧并用机械泵抽真空通入氩气后密封，以确保球磨过程中无氧气参与反应；反应球磨在XQM-4型球磨机上(长沙天创粉末技术有限公司)进行；球磨机的转速为150转/分钟，球磨时间为15小时，球磨结束后，打开球磨罐之前将球磨罐置于空气中5小时，让球磨罐中的磨料在氩气气氛中自然冷却到室温，球磨后磨料变成块状。利用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行分析见图I;图I中颜色较暗的为Ni3P,颜色较亮的为Ni，两相均匀分布；利用能谱(EDS)分析块状镍磷合金及其相成分组成见表1，表中名义成分为磨料的原始成分，实际成分为球磨结束后块状镍磷合金的成分，其中相组成为Ni和Ni3P,Ni相中镍含量为97. 6 at. %，磷含量为2. 4 at. % ；Ni3P相中镍含量为72. 4 at. %，磷含量为27. 6 at. %。表I
实IiA分Ii■威分(3 %)NiPN I P Kit# ifp r·Ni97 624NijP72 427 6
实施例3
将纯度为99. 99 wt. %、规格为300目的镍粉与分析纯的赤磷按摩尔比10:1混合，与玛瑙磨球一起密封于玛瑙球磨罐中，球料比为20 :1，大小球搭配使用；装填完毕后，将球磨罐盖盖紧并用机械泵抽真空通入氩气后密封，以确保球磨过程中无氧气参与反应；反应球磨在XQM-4型球磨机上(长沙天创粉末技术有限公司)进行。球磨机的转速为150转/分钟， 球磨时间为30小时，球磨结束后，打开球磨罐之前将球磨罐置于氩气中6小时，让球磨罐中的磨料在氩气气氛中自然冷却到室温，球磨后磨料变成块状；利用X射线衍射仪(XRD)对其进行相分析其衍射图谱见图2，图2中说明块状镍磷合金中只含有Ni和Ni3P，没有其它杂峰，用星号标注的是Ni的XRD衍射峰，用实心圆标注的是Ni3P的XRD衍射峰；块状镍磷合金外观形貌如图3所示。实施例4
将纯度为99. 99 wt. %、规格为100目的镍粉与分析纯的赤磷按摩尔比19:1混合，与玛瑙磨球一起密封于玛瑙球磨罐中，球料比为15 :1，大小球搭配使用；装填完毕后，将球磨罐盖盖紧并用机械泵抽真空通入氩气后密封，以确保球磨过程中无氧气参与反应；反应球磨在XQM-4型球磨机上(长沙天创粉末技术有限公司)进行。球磨机的转速为150转/分钟， 球磨时间为50小时，球磨结束后，打开球磨罐之前将球磨罐置于氩气中8小时，让球磨罐中的磨料在氩气气氛中自然冷却到室温，球磨后磨料变成块状；利用X射线衍射仪(XRD)对其进行相分析其衍射图谱，图谱与图2相同，说明块状镍磷合金中只含有Ni和Ni3P ;块状镍磷合金外观形貌与图3相似。
权利要求
1.一种镍磷合金的制备方法，所述镍磷合金的合金相组成为Ni和Ni3P,其特征在于包括如下步骤(1)将镍粉与赤磷按摩尔比为3:f 19:1进行混合，作为磨料；(2)在室温条件下，将磨料与磨球同时装入球磨机的球磨罐之中，磨球与磨料的质量比为 10:1 20:1 ；(3)装填完毕后，将球磨罐盖盖紧并用机械泵抽真空通入氩气后密封，以确保球磨过程中无氧气参与反应；(4)将装填和密封后的球磨罐置于球磨机上开始球磨，球磨时间为15小时 50小时，球磨过程在室温下进行；(5)球磨结束后，打开球磨罐之前将球磨罐置于氩气中让球磨罐中的磨料在氩气气氛中自然冷却到室温，之后在空气中打开球磨罐并取出经过球磨的物料，最终得到块状镍磷合金、
2.如权利要求I所述的一种镍磷合金的制备方法，其特征在于所述镍粉的纯度为 99. 9% wt. %以上、规格为50目 300目之间的镍粉；所述赤磷纯度为分析纯。
3.如权利要求I所述的一种镍磷合金的制备方法，其特征在于所述将球磨罐盖盖紧并用机械泵抽真空通入氩气后密封的具体步骤为将球磨罐盖盖紧并用机械泵抽真空之后通入氩气，再次将通入的氩气及残留空气抽空，然后再次通入氩气，如此进行:Γ5次，最后将球磨罐充满氩气并封闭抽气孔，以确保球磨过程中无氧气参与反应。
全文摘要
本发明涉及镍磷合金，特指一种镍磷合金的制备方法；所述方法利用反应球磨法对镍粉及赤磷在室温下进行球磨，制备出块状镍磷合金，合金相组成为Ni和Ni3P。本发明工艺简单，对设备和原料纯度要求较低，能耗小，成本低，可制备出含磷量高、高质量的镍磷合金。
文档编号C22C1/10GK102586640SQ20121006976
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者刘亚, 吴长军, 彭浩平, 曹达纯, 涂浩, 王建华, 苏旭平 申请人:常州大学