一种球形镍粉的制备方法与流程

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种球形镍粉的制备方法。

背景技术：

镍粉具有表面能高、比表面积大、导电性好、导热性好，抗氧化能力强等一系列独特的物理化学性质，在磁性、热阻、内压、光吸收、化学活性等方面显示出许多特异功能，因此在导电浆料、高效催化剂、添加剂和光吸收材料等领域具有广阔的应用前景，是国内外功能材料的应用热点。

目前镍粉主要的生产方法有喷雾热解法、等离子法、化学气相沉积法、电化学法、液相还原法等。美国专利ultrafinenickelpowder(专利号为：us2007/0251351a1；公开号为：us6596052b2)使用的就是喷雾热解法制镍粉的方法，其过程是将含有ni(no3)2·6h2o或nicl2·6h2o前驱体的溶液雾化成液滴，由载气带入高温反应器，在反应器中，液滴中溶剂蒸发，液滴收缩，各组分反应、沉淀、烧结，最后形成细小镍粉颗粒。此方法可得到纯度较高的球形镍粉，但是对设备要求高，前驱物会造成工作条件和环境的恶化。

等离子法可生产分散性好的球形镍粉，但设备投资大，成本高。化学气相沉积(cvd)法(日本jfe矿业等采用)可制备高纯度、结晶性好且粒径均匀的ni粉，但设备投资大，技术难度大。

液相还原法是制备超细镍粉最常用的方法(日本村田、三井等公司采用)，它是利用还原剂在液相中把镍还原出来聚集成超细镍粉。现有的液相还原法制备的镍粉粒度不均匀且形貌不好控制，主要为球形、刺球形、线形、花状4种形貌。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种球形镍粉的制备方法，可以制备出粒径分布均匀、密实的球形镍粉。

本发明所采用的技术方案是：一种球形镍粉的制备方法，按照以下步骤具体实施：

步骤1，将不规则形貌的镍粉用纯水洗涤3～5次后配制成含有镍粉的水溶液；

步骤2，称取一定量的分散剂加入到步骤1中含有镍粉的水溶液中，通过液相沉积法在镍粉表面形成吸附层，超声振荡一段时间后在真空条件下烘干；

步骤3，将沸点为300℃～400℃的液体加热到一定温度后静置一段时间，将步骤2制备的镍粉加入到上述液体中；

步骤4，在步骤3含有镍粉的液体周围叠加0.3t～1t的磁场，静置一段时间后立即降温；

步骤5，将步骤4中的镍粉从液体中分离，对分离出来的镍粉依次进行酸洗、水洗，再用酒精过滤并烘干得到粒径分布范围为0.1～1.2μm，振实密度在2.2～4.0g/cm³的球形镍粉。

本发明的特点还在于，

步骤1中不规则形貌的镍粉为喷雾热解法、等离子法、化学气相沉积法、电化学法、液相还原法中任一方法制成的不规则镍粉。

步骤1中含有镍粉的水溶液中镍粉和纯水的质量比为1:300～800。

步骤2中分散剂为焦磷酸钠、磷酸三钠、磷酸四钠、六偏磷酸钠、偏硅酸钠和二硅酸钠的任一种。

步骤2中镍粉与分散剂的质量比为1:1.2～5.0，超声振荡的时间为30min～200min；烘干时真空度低于10pa，烘干温度为50℃～80℃，烘干时间为8～20h。

步骤3中液体为花生油，升温速率为10℃/min～25℃/min，升温后范围为322℃～330℃，静置时间为3min～10min。

步骤4中静置时间为1～2h，降温后温度范围为25℃～45℃。

步骤5中酸洗、水洗的具体操作为：先用质量浓度为1％～10％盐酸或硫酸洗涤镍粉2min～15min，再用质量浓度为0.5％～10％柠檬酸洗涤10min～40min，之后用水洗涤至中性，继续用纯水洗涤镍粉3～5次。

步骤5酸洗、水洗步骤中：盐酸或硫酸的量为理论量的110％～150％，理论量指的是理论上使镍粉表面的分散剂溶解所需要的量。

本发明的有益效果是，

1.本发明一种球形镍粉的制备方法，将不规则形貌的镍粉用纯水洗涤多次后配制成含有镍粉的溶液。并称取一定量的分散剂加入到含有镍粉的水溶液中，通过液相沉积法在镍粉表面形成吸附层；超声振荡一段时间后在真空条件下烘干。后将沸点为300～400℃的高沸点液体加热到一定温度后静置一段时间，将所制得镍粉加入到上述高沸点液体中。然后在容器周围叠加磁场，使镍粉均匀悬浮在高沸点液体中，静置一段时间后迅速降温。最后经过滤将镍粉从高沸点液体中分离出来，并对镍粉进行酸洗水洗除去镍粉表面残留高沸点液体及分散剂，后用酒精过滤并烘干得到超细球形镍粉。

2.本发明一种球形镍粉的制备方法，将不规则形貌镍粉(刺球形、线形、花状)制备成粒径分布均匀、密实的类球形或球形镍粉。得到的镍粉为类球形或球形、致密且表面光滑，粒度分布均匀且大小适中，纯度高，结晶性好。

3.本发明一种球形镍粉的制备方法，操作简单，且选用的原料无毒且绿色安全，不需要专门的设备即可进行生产，有效的降低了生产的成本；得到的球形镍粉可以用于制作mlcc，其大小均匀的球形镍粉能够形成光滑均匀的内电极层，有助于减少烧结过程中的开裂。

附图说明

图1为本发明一种球形镍粉的制备方法的实施例2得到的球形镍粉的sem图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种球形镍粉的制备方法，按照以下步骤具体实施：

步骤1，将不规则形貌(刺球形、线形、花状)的镍粉用纯水洗涤3～5次后配制成含有镍粉的水溶液。

上述不规则形貌的镍粉为喷雾热解法、等离子法、化学气相沉积法、电化学法、液相还原法中任一方法制成的镍粉，

其中，上述含有镍粉的水溶液中镍粉和纯水的质量比为1:300～800。

步骤2，称取一定量的分散剂加入到步骤1中含有镍粉的水溶液中，镍粉与分散剂的质量比为1:1.2～5.0，通过液相沉积法在镍粉表面形成吸附层，并超声振荡30min～200min后在低于10pa的真空条件下烘干，烘干温度为50℃～80℃，烘干时间为8h～20h。

上述分散剂为无机类有聚磷酸盐(焦磷酸钠、磷酸三钠、磷酸四钠、六偏磷酸钠)、硅酸盐(偏硅酸钠、二硅酸钠)的任一种。无机类有聚磷酸盐在颗粒表面的吸附能增强颗粒表面的润湿性，增大溶剂化膜的强度和厚度，从而进一步增强颗粒的互相排斥作用。用分散剂和超声波均匀分散镍粉是为了防止相邻镍粉颗粒之间发生团聚。

步骤3，将沸点为300℃～400℃的液体以10℃/min～25℃/min的升温速率升温到322℃～330℃后静置3min～10min，将步骤2制备的镍粉加入到上述液体中。

其中，上述液体是沸点为335℃的花生油。

步骤4，在步骤3中在含有镍粉的花生油周围叠加0.3t～1t的磁场，使镍粉均匀悬浮在花生油中，静置1h～2h后迅速降温至25℃～45℃。

步骤5，将步骤4中的镍粉从花生油中分离，对分离出来的镍粉依次进行酸洗、水洗，然后用酒精过滤并烘干得到超细的球形镍粉，其粒径分布范围为0.1～1.2μm，振实密度范围为2.2～4.0g/cm³。

酸洗、水洗的目的是除去镍粉表面残留的液体及分散剂。

其中，酸洗的具体操作为：先用质量浓度为1％～10％的盐酸或硫酸洗涤镍粉2min～15min，再用质量浓度为0.5％～10％的柠檬酸洗涤10min～40min，之后用水洗涤至中性，再用酒精过滤，最终得到球形镍粉，其粒径分布范围为0.1～1.2μm，测量其振实密度为2.2～4.0g/cm³。酸洗使用的盐酸或硫酸的量为理论量的110％～150％，理论量指的是理论上使镍粉表面的分散剂溶解所需要的量。

步骤3中待液体静置稳定后才加入镍粉是为了防止加热过程中液体流动，使得镍粉颗粒无法悬浮。

步骤4中因为镍粉具有磁性，可以利用其特性在磁场中悬浮。其中因为高温条件下镍粉熔化，熔化后的镍粉颗粒悬浮在高沸点液体中，其颗粒很小，重力过小可以忽略，所有方向受力大小基本一致，因此形成球形微小镍液滴，降温后形状固定，并可在此过程中对高沸点液体加压，以改善镍粉晶核。

本发明一种球形镍粉的制备方法，将不规则形貌镍粉(刺球形、线形、花状)制备成粒径分布均匀、密实的类球形或球形镍粉。得到的镍粉为类球形或球形、致密且表面光滑，粒度分布均匀且大小适中，纯度高，结晶性好，使镍粉的应用更加广泛。

本发明一种球形镍粉的制备方法，制备方法简单，且选用的原料无毒且绿色安全，不需要专门的设备即可进行生产，有效的降低了生产的成本；得到的球形镍粉可以用于制作mlcc，其大小均匀的球形镍粉能够形成光滑均匀的内电极层，有助于减少烧结过程中的开裂。

实施例1

步骤1，用纯水将不规则形貌的镍粉洗涤3次；按照镍粉和纯水的质量比为1:300的比例配制成含有镍粉的水溶液。

步骤2，按照镍粉与焦磷酸钠质量比为1:1.2的比例称取焦磷酸钠加入到步骤1所配置的溶液中，在反应容器超声振荡并搅拌30min，之后放在真空干燥箱中50℃烘干，干燥时真空度为5pa，烘干时间为20h，得到表面有分散剂的镍粉。

步骤3，将花生油以10℃/min的升温速率升温到322℃后静置3min，将步骤2所制得的镍粉加入到上述花生油中。

步骤4，在步骤3中在含有镍粉的花生油周围叠加磁场强度为0.3t的磁场，使镍粉均匀悬浮在花生油中，静置1h后迅速降温至室温(25℃)。

步骤5，将镍粉从花生油中过滤分离，对分离出来的镍粉用质量浓度为1％的盐酸酸洗2分钟，酸量为理论量的110％，酸洗后将酸液倒掉，然后采用质量浓度为0.5％的柠檬酸溶液洗涤10分钟，倒掉酸液，用纯水洗剂至ph＝7，随后用酒精过滤，将过滤后的镍粉经70℃，5pa真空烘干后，得到近球形的超细球形镍粉。其平均粒径为0.8μm，振实密度为3.0g/cm³。

实施例2

步骤1，用纯水将不规则形貌的镍粉洗涤4次；按照镍粉和纯水的质量比为1:400的比例配制成含有镍粉的水溶液。

步骤2，按照镍粉与焦磷酸钠质量比为1:2.5的比例称取磷酸三钠加入到步骤1配置的溶液中，在反应容器超声振荡并搅拌60min，之后放在真空干燥箱中60℃烘干，干燥时真空度为6pa，烘干时间为15h，得到表面有分散剂的镍粉。

步骤3，将花生油以15℃/min的升温速率升温到324℃后静置5min，将步骤2所制得镍粉加入到花生油中。

步骤4，在步骤3中在含有镍粉的花生油周围叠加磁场强度为0.5t的磁场，使镍粉均匀悬浮在花生油中，静置1.2h后迅速降温至30℃。

步骤5，将镍粉从花生油中过滤分离，对分离出来的镍粉用质量浓度为3％的盐酸酸洗7分钟，酸量为理论量的120％，酸洗后将酸液倒掉，然后采用质量浓度为5％的柠檬酸溶液洗涤20分钟，倒掉酸液，用纯水洗剂至ph＝7，随后用酒精过滤，将过滤后的镍粉经75℃，6pa真空烘干后，得到近球形的超细球形镍粉。如图1所示，为本发明制备的球形镍粉，从图1可知：该球形镍粉粒径分布均匀且大小适中，其平均粒径为0.4μm，致密且表面光滑，测量其振实密度为2.8g/cm³。

实施例3

步骤1，用纯水将不规则形貌的镍粉洗涤5次；按照镍粉和纯水的质量比为1:600的比例配制成含有镍粉的水溶液。

步骤2，将镍粉与六偏磷酸钠两者按照质量比为1:3.5匀速加入到反应容器中，加完后超声振荡120min，之后放在真空干燥箱中70℃烘干，干燥时真空度为7pa，烘干时间为12h，得到表面有分散剂的镍粉。

步骤3，将花生油以20℃/min的升温速率升温到326℃后静置7min，将步骤2所制得镍粉加入到花生油中。

步骤4，在步骤3中在含有镍粉的花生油周围叠加磁场强度为0.75t的磁场，使镍粉均匀悬浮在花生油中，静置1.5h后迅速降温至室温35℃。

步骤5，将镍粉从花生油中过滤分离，对分离出来的镍粉用质量浓度为7％的盐酸酸洗10分钟，酸量为理论量的130％，酸洗后将酸液倒掉，然后采用质量浓度为8％的柠檬酸溶液洗涤30分钟，倒掉酸液，用纯水洗剂至ph＝7，随后用酒精过滤，将过滤后的镍粉经80℃，7pa真空烘干后，得到近球形的超细球形镍粉。其平均粒径为0.5μm，振实密度为3.0g/cm³。

实施例4

步骤1，用纯水将不规则形貌的镍粉洗涤5次；按照镍粉和纯水的质量比为1:800的比例配制成含有镍粉的水溶液。

步骤2，将镍粉与二硅酸钠两者按照质量比为1:5.0匀速加入到反应容器中，加完后超声振荡200min，之后放在真空干燥箱中80℃烘干，干燥时真空度为9pa，烘干时间为8h，得到表面有分散剂的镍粉。

步骤3，将花生油以25℃/min的升温速率升温到328℃后静置10min，将步骤2所制得镍粉加入到花生油中。

步骤4，在步骤3中在含有镍粉的花生油周围叠加磁场强度为1t的磁场，使镍粉均匀悬浮在花生油中，静置2h后迅速降温至室温45℃。

步骤5，将镍粉从花生油中过滤分离，对分离出来的镍粉用质量浓度为10％的盐酸酸洗15分钟，酸量为理论量的150％，酸洗后将酸液倒掉，然后采用质量浓度为10％的柠檬酸溶液洗涤40分钟，倒掉酸液，用纯水洗剂至ph＝7，随后用酒精过滤，将过滤后的镍粉经90℃，9pa真空烘干后，得到近球形的超细球形镍粉。其平均粒径为0.7μm，振实密度为3.2g/cm³。