一种低密度空心球形镍粉及其制备方法与用途与流程

本发明涉及粉末冶金领域，具体涉及一种低密度空心球形镍粉及其制备方法与用途。

背景技术：

1、具有空心结构的材料通常能够表现出一些特殊的光、电和磁性能，在工业应用中具有相当重要的意义。例如，在空心粉内部进行组装，还可得到内外电、磁性能截然不同的复合粉末。而用空心金属粉末烧结制备的块体材料，因其较低的热传导性和极轻的重量，被认为是一种极具潜力的工程材料。目前，制备超细空心粉末的方法主要是模板构造法，即用表面活性剂、微乳液滴、有机颗粒以及空心的陶瓷粉末等制成模板，再在模板界面进行反应或吸附，在该表面上形成包覆结构，再将其中的模板通过灼烧或溶解去除，便可得到空心结构。在这种方法中，模板的选择是制备空心粉末的关键。

2、现有技术中，空心镍粉的制备方法中需采用模板（如陶瓷粉末），同时以含镍量低的镍盐为ni源（如六水合硫酸镍，六水合氯化镍），合成过程长，容易引入新的so42-或cl-杂质，同时还存在模板去除难度大、流程长、成本高。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种直接采用氢氧化镍同时作为镍源和模板，制备工艺流程短的低密度空心球形镍粉及其制备方法与用途。

2、一方面，本发明的一种低密度空心球形镍粉，所述低密度空心球形镍粉为松装密度为0.9-2.2g/m3、粒径d50为15-90μm的低密度空心球形镍粉；所述低密度空心球形镍粉的壁厚为2-8μm。

3、进一步，本发明所述的低密度空心球形镍粉中，杂质包括fe、cu和co；其中，所述fe的含量≤0.02wt.%，所述cu的含量≤0.02wt.%，所述co的含量≤0.01wt.%。

4、进一步，所述的低密度空心球形镍粉中的杂质还包括cl和s，其中，所述cl的含量≤0.01wt.%，所述s的含量≤0.01wt.%。

5、另一方面，本发明提供了一种上述所述的低密度空心球形镍粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法为一步还原合成法；

6、所述一步还原合成法以氢氧化镍为模板和镍源，水合肼作为还原剂，同时加入表面活性剂合成如上任一项所述的低密度空心球形镍粉；所述氢氧化镍为氢氧化镍球；

7、所述一步还原合成法中不使用除水合肼以外的ph调节剂。

8、进一步，本发明所述的制备方法中，所述氢氧化镍球的粒径d50为8-50μm，氢氧化镍球的纯度大于等于99.7%。

9、进一步，本发明所述的制备方法中，所述一步还原合成法具体包括以下步骤：

10、步骤1）将所述氢氧化镍与水混合，配置成氢氧化镍悬浊液；在所述氢氧化镍悬浊液中添加适量的表面活性剂，得到第一反应混合液；添加的表现活性剂与氢氧化镍悬浊液的质量比为1:50-1:200；所述水与氢氧化镍的质量比为2 : 1 - 4.5 : 1；

11、步骤2）将所述第一反应混合液转移至水浴锅中加热搅拌8-12min，再一次性加入水合肼，得到第二反应混合液；将所述第二反应混合液在60℃-80℃的温度和200r/min-500r/min的搅拌速度下反应30min-150min，反应完全后，得到反应完全混合液；

12、所述水合肼与氢氧化镍的质量比为2.3 : 1 - 3.5 : 1；

13、步骤3）将反应完全混合液用去离子水或无水乙醇抽滤洗涤，然后进行真空干燥，得到低密度空心球形镍粉；所述真空干燥的温度为50℃-70℃、干燥时间为2h-10h。

14、进一步，本发明所述的制备方法中，所述步骤1）中，所述氢氧化镍悬浊液中包含具有负电性的氢氧化镍胶体，所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂，所述表面活性剂吸附在所述氢氧化镍胶体的表面，形成单分散的氢氧化镍胶核。

15、进一步，本发明所述的制备方法中，所述步骤2）的反应过程中，反应完后，所述反应完全混合液中的氢氧化镍的含量为0。

16、进一步，本发明所述的制备方法中，所述步骤1）中的所述第一反应混合液的ph值小于等于10，所述步骤2）中的所述第二反应混合液的ph值大于13，所述反应完全混合液的ph值大于11。

17、进一步，本发明所述的制备方法中，所述阳离子型表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基季铵氯化物或烷基三甲基氯化铵中的至少一种。

18、再一方面，本发明提供了一种基于上述所述的低密度空心球形镍粉的用途，其特征在于，所述低密度空心球形镍粉用于涂层吸波材料。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

20、本发明所述的低密度空心球形镍粉的制备方法采用氢氧化镍球同时作为模板和镍源，既为反应提供了一种高镍量（氢氧化镍中镍元素的质量分数约为63.3%）的镍源，同时作为模板在反应中逐渐消失，省去常规方法的去除模板过程，可以实现空心镍粉/镍球的一步合成，制备过程不会引入新的so42-或cl-杂质。

21、本发明的制备方法采用高浓度镍，能够有效利用水合肼本身的碱性。高浓度体系下，仅靠水合肼本身的碱性，ph仍能维持在11以上，能为还原提供良好的碱性环境，不需要额外添加ph调节剂来控制还原过程中的ph值。既能降低原料成本，又能简化工艺过程。

22、本发明所述的低密度空心球形镍粉松装密度为0.9-2.2g/m3、粒径d50为15-90μm，低密度空心球形镍粉的壁厚为2-8μm，所述低密度空心球形镍粉中的杂质包括fe、cu和co；其中，所述fe的含量≤0.02wt.%，所述cu的含量≤0.02wt.%，所述co的含量≤0.01wt.%。此外，杂质中cl的含量≤0.01wt.%，s的含量≤0.01wt.%。因此，所述低密度空心球形镍粉纯度高，性能好，能够应用于涂层吸波材料。

技术特征：

1.一种低密度空心球形镍粉，其特征在于，所述低密度空心球形镍粉为松装密度为0.9-2.2g/m3、粒径d50为15-90μm的低密度空心球形镍粉；所述低密度空心球形镍粉的壁厚为2-8μm。

2.根据权利要求1所述的低密度空心球形镍粉，其特征在于，所述低密度空心球形镍粉中的杂质包括fe、cu和co；其中，所述fe的含量≤0.02wt.%，所述cu的含量≤0.02wt.%，所述co的含量≤0.01wt.%。

3.一种基于权利要求1或2任一项所述的低密度空心球形镍粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法为一步还原合成法；

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化镍球的粒径d50为8-50μm。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述一步还原合成法具体包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述氢氧化镍悬浊液中包含具有负电性的氢氧化镍胶体，所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂，所述表面活性剂吸附在所述氢氧化镍胶体的表面，形成单分散的氢氧化镍胶核。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2）的反应过程中，所述反应完全混合液中的氢氧化镍的含量为0。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的所述第一反应混合液的ph值小于等于10，所述步骤2）中的所述第二反应混合液的ph值大于13，所述反应完全混合液的ph值大于11。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子型表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基季铵氯化物或烷基三甲基氯化铵中的至少一种。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的低密度空心球形镍粉的用途，其特征在于，所述低密度空心球形镍粉用于涂层吸波材料。

技术总结
本发明涉及一种低密度空心球形镍粉及其制备方法与用途，其中所述低密度空心球形镍粉为松装密度为0.9‑2.2g/m<supgt;3</supgt;、粒径D50为15‑90μm的镍粉，空心球形镍粉的壁厚为2‑8μm；其杂质包括Fe、Cu和Co，所述Fe的含量≤0.02wt.%，所述Cu的含量≤0.02wt.%。本发明的制备方法为一步还原合成法，该一步还原合成法以氢氧化镍为模板和镍源，水合肼作为还原剂，同时加入表面活性剂合成低密度空心球形镍粉，氢氧化镍为氢氧化镍球，一步还原合成法中不使用除氢氧化镍球以外的PH调节剂。本发明的制备方法省去常规方法的去除模板过程，可以实现空心镍粉/镍球的一步合成；采用高浓度镍，能够有效利用水合肼本身的碱性，既能降低原料成本，又能简化工艺过程。

技术研发人员：匡怡新,米甘露,陈彬
受保护的技术使用者：长沙立优金属材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31