本发明属于金属粉体材料技术领域，特别是涉及一种棒状镍钴合金粉末的制备方法。
背景技术：
目前，ni-co合金粉的制备方法主要有多元醇法、机械合金法和电镀法等；然而由于多元醇法制备的ni-co合金粉含碳和氧比较高，影响其材料使用的很多性能，同时由于需要使用大量的有机醇，成本较高，不易大批量生产；机械合金法制备的ni-co合金粉工艺简单，但时间长，生产效率低，杂质铁、氧含量高，组份易破坏影响了该合金粉末的性能；电镀法制备的ni-co合金粉电能消耗大成本高，形貌单一，效率低无法满足工业上对其多方面的应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种棒状镍钴合金粉末的制备方法，通过增加沉淀介质利用共沉淀方法，解决了现有镍钴合金粉末制备形貌单一的问题；同时使镍钴的配比能得到很好的维持；通过改进的洗涤和干燥方法；解决了现有干燥温度高，干燥时间较长和干燥过程中沉淀物组份易损失的问题；同时有效的提高了沉淀物的分散性；本发明制备条件要求低，步骤简单；解决了现有镍钴合金粉末制备成本高，无法满足工业批量生产的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种棒状镍钴合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备镍钴混合溶液；将可溶性镍盐和钴盐按比例溶于蒸馏水中，镍离子和钴离子总浓度为0.2mol/l-1.2mol/l；
(2)制备沉淀剂溶液；将一定量的草酸与氨水混合均匀后再加入分散剂；
(3)共沉淀；将步骤(1)制备的混合溶液按一定速率加入沉淀介质，同时滴加步骤(2)中的沉淀剂溶液，并进行搅拌；反应完成后，陈化1-2小时；
(4)制备前驱体；对沉淀物进行洗涤和干燥处理制得前驱体；
(5)热分解前驱体；将步骤(4)中制备的前驱体进行在氮气环境下进行热分解25-35分钟，分解温度为300-500摄氏度，分解完成后进行防氧化和冷却处理后既得镍钴合金粉末。
进一步地，所述步骤(1)中镍盐和钴盐中镍离子与钴离子比为1-5:1。
进一步地，所述步骤(2)中草酸根离子浓度与步骤(1)中的镍离子和钴离子总浓度比为1.2-2:1。
进一步地，所述步骤(3)中沉淀介质为乙醇与水按体积1:2-3配比而成；所述沉淀介质混合溶液的加入速率为1.5-2ml/min。
进一步地，所述步骤(3)反应过程中控制反应温度为40-70摄氏度；控制ph值为6.0-7.5。
进一步地，所述步骤(4)中洗涤和干燥的方法为：将氨水和蒸馏水配比成ph值为7.5-8.5的溶液，并加入重量比为0.2％的分散剂得洗涤混合液；使用洗涤混合液将沉淀物洗涤2-4次；使用乙醇浸泡洗涤后的沉淀物1-2小时；将乙醇浸泡后的沉淀物过滤，再使用正丁醇浸泡1-2小时；过滤后放入干燥箱内干燥，控制干燥温度为90-110摄氏度。
进一步地，所述步骤(5)中氮气通气速率为1-2l/min。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过增加沉淀介质混合溶液利用共沉淀方法，实现通过镍和钴的配比来控制镍钴合金粉末制备形貌的效果，同时使沉淀物的镍和钴的含量更加均匀。
2、本发明通过使用乙醇和正丁醇进行洗涤和共沸干燥；避免前驱体干燥时产生团聚现象，降低了对前驱体的形貌破坏，提高前驱体的分散性，改善了制备环境。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明为一种棒状镍钴合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备镍钴混合溶液；将可溶性镍盐和钴盐按镍离子与钴离子比为1-5:1溶于蒸馏水中，镍离子和钴离子总浓度为0.2mol/l-1.2mol/l；镍盐和钴盐优选为六水氯化镍和六水氯化钴；因氯离子在后续加热分解中易产其他氯化物挥发出去，如氯化铵或氯化氢；能有效降低镍钴粉末中的杂质；
(2)制备沉淀剂溶液；将草酸根离子浓度与步骤(1)中的镍离子和钴离子总浓度比为1.2-2:1的草酸或草酸铵与氨水混合均匀后再加入分散剂，如pvp-k30、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、丙烯酸铵、op—10；作为优选的分散剂为pvp-k30；
(3)共沉淀；将步骤(1)制备的混合溶液按1.5-2ml/min的速率加入到使用乙醇与水按体积1:2-3配比而成沉淀介质中，同时滴加步骤(2)中的沉淀剂溶液，并进行搅拌；采用水浴环境控制反应温度为40-70摄氏度；过程中滴加氨水控制ph值为6.0-7.5；反应完成后，陈化1-2小时；
(4)制备前驱体；对沉淀物进行洗涤和干燥处理制得前驱体；
(5)热分解前驱体；将步骤(4)中制备的前驱体进行在氮气环境下进行热分解25-35分钟，分解过程中氮气通气速率为1-2l/min；按升温速率为5-8摄氏度每分钟将分解温度加热到300-500摄氏度，分解完成后进行防氧化和冷却处理后既得镍钴合金粉末；作为优选的氮气中可加入5％-10％的氢气，防止加热分解过程中镍钴粉末产生氧化；防氧化和冷却处理可利用通入二氧化碳来隔绝氧气防止氧化。
其中，步骤(4)中洗涤和干燥的方法为：将氨水和蒸馏水配比成ph值为7.5-8.5的溶液，并加入重量比为0.2％的分散剂得洗涤混合液；使用洗涤混合液将沉淀物洗涤2-4次；使用乙醇浸泡洗涤后的沉淀物1-2小时；将乙醇浸泡后的沉淀物过滤，再使用正丁醇浸泡1-2小时；过滤后放入干燥箱内干燥，控制干燥温度为90-110摄氏度。
实施例一：
(1)制备镍钴混合溶液；将六水氯化镍和六水氯化钴按镍离子与钴离子比为1:1溶于蒸馏水中，配比成镍离子和钴离子总浓度为0.2mol/l的混合溶液；
(2)制备沉淀剂溶液；将草酸根离子浓度与步骤(1)中的镍离子和钴离子总浓度比为1.2:1的草酸或草酸铵与氨水混合均匀后再加入重量比为0.3％的分散剂pvp-k30；
(3)共沉淀；将步骤(1)制备的混合溶液按1.5ml/min的速率加入到使用乙醇与水按体积1:2配比而成沉淀介质中，同时滴加步骤(2)中的沉淀剂溶液，并进行搅拌；采用水浴环境控制反应温度为40摄氏度；过程中滴加氨水控制ph值为6.0；反应完成后，陈化1小时；
(4)制备前驱体；对沉淀物进行洗涤和干燥处理，将氨水和蒸馏水配比成ph值为7.5-8.5的溶液，并加入重量比为0.2％的分散剂pvp-k30得洗涤混合液；使用洗涤混合液将沉淀物洗涤2-4次；使用乙醇浸泡洗涤后的沉淀物1-2小时；将乙醇浸泡后的沉淀物过滤，再使用正丁醇浸泡1-2小时；过滤后放入干燥箱内干燥，控制干燥温度为90-110摄氏度；
(5)热分解前驱体；将步骤(4)中制备的前驱体进行在氮气环境下进行热分解25分钟，分解过程中氮气通气速率为1l/min；按升温速率为5摄氏度每分钟将分解温度加热到300摄氏度，分解完成后进行通入二氧化碳进行防氧化处理，冷却后既得镍钴合金粉末；作为优选的氮气中可加入5％的氢气，防止加热分解过程中镍钴粉末产生氧化。
实施例二：
(1)制备镍钴混合溶液；将六水氯化镍和六水氯化钴按镍离子与钴离子比为3:1溶于蒸馏水中，配比成镍离子和钴离子总浓度为0.8mol/l的混合溶液；
(2)制备沉淀剂溶液；将草酸根离子浓度与步骤(1)中的镍离子和钴离子总浓度比为1.6:1的草酸或草酸铵与氨水混合均匀后再加入重量比为0.3％的分散剂pvp-k30；
(3)共沉淀；将步骤(1)制备的混合溶液按1.8ml/min的速率加入到使用乙醇与水按体积1:2.5配比而成沉淀介质中，同时滴加步骤(2)中的沉淀剂溶液，并进行搅拌；采用水浴环境控制反应温度为60摄氏度；过程中滴加氨水控制ph值为7.0；反应完成后，陈化1.5小时；
(4)制备前驱体；对沉淀物进行洗涤和干燥处理，将氨水和蒸馏水配比成ph值为7.5-8.5的溶液，并加入重量比为0.2％的分散剂pvp-k30得洗涤混合液；使用洗涤混合液将沉淀物洗涤2-4次；使用乙醇浸泡洗涤后的沉淀物1-2小时；将乙醇浸泡后的沉淀物过滤，再使用正丁醇浸泡1-2小时；过滤后放入干燥箱内干燥，控制干燥温度为90-110摄氏度；
(5)热分解前驱体；将步骤(4)中制备的前驱体进行在氮气环境下进行热分解30分钟，分解过程中氮气通气速率为1.5l/min；按升温速率为7摄氏度每分钟将分解温度加热到400摄氏度，分解完成后通入二氧化碳进行防氧化处理，冷却后既得镍钴合金粉末；作为优选的氮气中可加入8％的氢气，防止加热分解过程中镍钴粉末产生氧化。
实施例三：
(1)制备镍钴混合溶液；将六水氯化镍和六水氯化钴按镍离子与钴离子比为5:1溶于蒸馏水中，配比成镍离子和钴离子总浓度为1.2mol/l的混合溶液；
(2)制备沉淀剂溶液；将草酸根离子浓度与步骤(1)中的镍离子和钴离子总浓度比为2:1的草酸或草酸铵与氨水混合均匀后再加入重量比为0.3％的分散剂pvp-k30；
(3)共沉淀；将步骤(1)制备的混合溶液按2ml/min的速率加入到使用乙醇与水按体积1:3配比而成沉淀介质中，同时滴加步骤(2)中的沉淀剂溶液，并进行搅拌；采用水浴环境控制反应温度为70摄氏度；过程中滴加氨水控制ph值为7.5；反应完成后，陈化2小时；
(4)制备前驱体；对沉淀物进行洗涤和干燥处理，将氨水和蒸馏水配比成ph值为7.5-8.5的溶液，并加入重量比为0.2％的分散剂pvp-k30得洗涤混合液；使用洗涤混合液将沉淀物洗涤2-4次；使用乙醇浸泡洗涤后的沉淀物1-2小时；将乙醇浸泡后的沉淀物过滤，再使用正丁醇浸泡1-2小时；过滤后放入干燥箱内干燥，控制干燥温度为90-110摄氏度；
(5)热分解前驱体；将步骤(4)中制备的前驱体进行在氮气环境下进行热分解35分钟，分解过程中氮气通气速率为2l/min；按升温速率为8摄氏度每分钟将分解温度加热到500摄氏度，分解完成后通入二氧化碳进行防氧化处理，冷却后既得镍钴合金粉末；作为优选的氮气中可加入10％的氢气，防止加热分解过程中镍钴粉末产生氧化。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。