超细镍粉的制备方法、超细镍粉和应用与流程

本发明涉及金属粉末制备，尤其是涉及一种超细镍粉的制备方法、超细镍粉和应用。

背景技术：

1、超细镍粉是一种直径达到微米级或纳米级的金属镍粉末，具有尺寸小、比表面能高、比表面积大等的特点，使其在力学、电学、磁学等方面具有优良的性能，在冶金、电子、化工、航天、国防领域有广阔的应用。尤其在导电浆料领域，以超细镍粉为主要原料制备的金属镍浆具有导电性优良、化学稳定性高、电迁移率小、抗焊性好、印刷性能好等特点，被广泛应用在多层片式陶瓷电容器(mlcc)、直流等离子平板显示器阴极、单晶硅太阳能电池栅极、热敏/湿敏厚膜电阻及传感器等器件当中。

2、超细镍粉的制备方法按反应体系状态可以分为固相法、液相法、气相法三类。液相法中的溶剂/溶质还原法条件温和、来源广泛、设备简单、操作简便、制备的超细镍粉尺寸颗粒较细、分布均匀、形貌可控，相比其他方法具有明显优势。然而单一溶剂的反应存在一些痛点。例如多元醇体系(乙二醇，丙三醇等)反应比较缓慢，镍源溶解度小导致产率较低，且所得产物难以分离，由于溶液粘度和极性等原因无法对粒径进行有效调控；而水体系中进行还原反应的能垒较大，需要借助高反应活性的还原剂(昂贵的硼氢化钠，对人体有毒害作用的水合肼等)，当选择无毒性的还原剂时(l-抗坏血酸、葡萄糖、次亚磷酸钠等)又存在能垒过高无法引发还原反应的问题。

3、在实际工业生产中，液相法得到的超细镍粉后处理方法繁杂且效果不好，超细镍粉表面极易包覆粘稠的复盐(如xniso4·yni(oh)2·zh20)，以及吸附了大量的羟基，使其在后续固液分离和真空干燥时混入氢氧化镍/氧化镍，或者表面吸附的羟基受热缩合脱水形成镍原子之间的桥键氧，不仅使得超细镍粉氧含量大幅上升，还会产生结构较为疏松的氧化层，使得镍粉表面开裂，影响镍粉的使用性能。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种超细镍粉的制备方法，旨在解决上述技术问题中的至少一种。

2、本发明的目的之二在于提供一种超细镍粉。

3、本发明的目的之三在于提供一种超细镍粉在导电浆料中的应用。

4、为解决上述技术问题，本发明特采用如下技术方案：

5、本发明的第一方面提供了一种超细镍粉的制备方法，包括以下步骤：

6、a、在混合溶剂中加入可溶性镍源、螯合剂和包覆剂得到镍源溶液；在另一混合溶剂中加入还原剂得到还原剂溶液。

7、b、在镍源溶液中加入还原剂溶液，加热进行反应，反应完成后对反应母液离心；对离心得到的沉淀进行第一次清洗；对第一次清洗得到的母液继续离心，继续进行第二次清洗和第三次清洗；最后用去离子水对第三次清洗得到的沉淀物进行清洗，得到固液混合物。

8、c、对固液混合物进行抽滤和真空干燥得到所述超细镍粉。

9、其中，所述混合溶剂为去离子水与多元醇的混合物。

10、所述螯合剂包括柠檬酸钠、苹果酸钠和丁二酸钠中的至少一种。

11、优选地，所述还原剂包括l-抗坏血酸、葡萄糖、纤维素和次亚磷酸钠中的至少一种。

12、进一步地，使用第一清洗剂进行所述第一次清洗。

13、所述第一清洗剂包括体积比为(100～300):(100～300):(1～10)的无水乙醇、去离子水和3wt.％的过氧化氢溶液。

14、优选地，使用第二清洗剂进行所述第二次清洗。

15、所述第二清洗剂包括体积比为(100～300):(100～300):(0～10)的无水乙醇、去离子水和酸；

16、所述酸包括羧基酸或非氧化性无机酸。

17、优选地，使用第三清洗剂进行所述第三次清洗。

18、所述第三清洗剂包括体积比为(1～3):1的无水乙醇和去离子水。

19、进一步地，所述第一次清洗、所述第二次清洗和所述第三次清洗的方式为超声波清洗。

20、优选地，所述超声波清洗的时间为5min～10min，温度＜50℃。

21、进一步地，所述混合溶剂中，去离子水和多元醇的体积比为1:1～5，优选为1:2。

22、优选地，所述多元醇包括乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇和丙三醇中的至少一种。

23、优选地，所述可溶性镍源包括乙酸镍、氯化镍、硝酸镍和硫酸镍中的至少一种。

24、优选地，所述包覆剂包括聚乙烯吡咯烷酮。

25、进一步地，在镍源溶液中，所述可溶性镍源的浓度为0.1mol/l～1mol/l，优选为0.2mol/l～0.4mol/l。

26、优选地，在镍源溶液中，所述螯合剂的浓度为0.002mol/l～0.05mol/l，优选为0.02mol/l～0.04mol/l。

27、优选地，在镍源溶液中，所述包覆剂的浓度为0.1g/l～20g/l，优选为5g/l～10g/l。

28、优选地，在还原剂溶液中，所述还原剂的浓度为0.3mol/l～3mol/l，优选为1.2mol/l～2.4mol/l。

29、优选地，步骤b中，所述镍源溶液和所述还原剂溶液的体积比为1：1。

30、进一步地，步骤b中，所述反应的温度为40℃～200℃，时间为0.5h～6h。

31、优选地，步骤b中，所述反应的温度为120℃～140℃，时间为2h～4h。

32、进一步地，步骤c中，所述真空干燥的温度为30℃～70℃，时间为4h～16h。

33、优选地，所述真空干燥的温度为40℃～50℃，时间为6h～8h。

34、本发明第二方面提供了所述的制备方法制备得到的超细镍粉。

35、进一步地，所述超细镍粉的粒径为2μm～5μm。

36、优选地，所述超细镍粉的含氧量为1.5wt.％～2.5wt.％。

37、本发明第三方面提供了所述的超细镍粉在制备导电浆料中的应用。

38、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

39、本发明提供的超细镍粉的制备方法，使用了无毒性的还原剂，避免了对环境和操作人员潜在的负面影响，又解决了无毒性还原剂无法引发反应的问题：使用了多元醇与水的混合溶剂体系，结合了多元醇体系反应表面张力较小、形核能垒低、沸点较高，以及水体系溶质溶解度大、粘度适中、生长较快的优点，制备出了超细镍粉；同时，螯合剂改变了镍离子的电子云分散，降低了镍离子的还原能垒，使镍离子更容易还原得到超细镍粉。后处理过程对镍粉充分除杂以及一定的预氧化处理，使得保持较低的含氧量以及良好的颗粒形貌，得到品质更好的超细镍粉。该制备方法工艺简单，批次处理量大，工艺可控性好，适合工业化生产。

40、本发明提供的超细镍粉，粒径为2μm～5μm，含氧量为1.5wt.％～2.5wt.％，能更好的满足不同的使用需求。

41、本发明提供的超细镍粉在导电浆料中的应用，鉴于上述超细镍粉的优点，有利于制备导电性优良、化学稳定性高、电迁移率小、抗焊性好、印刷性能好的导电浆料，有利于下游产业的发展。