一种片状铂粉及其制造方法和应用

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一种片状铂粉及其制造方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钼材料,尤其涉及一种片状钼粉及其制造方法和其在制作钼电极 浆料中的应用。
【背景技术】
[0002] 汽车氧传感器是电喷汽车三元催化转化必不可少的元件,钼电极性能的优异决定 着氧传感器性能的优异。钼电极浆料因为需要高温烧结,因此钼电极浆料的耐热性一定要 好。钼粉越细,浆料在烧结过程中收缩率就会越高,耐热性越差,反之,如果钼粉粒径越大, 其耐热性就会越好。而直接采用湿法冶金得到的超细钼粉末通常致密度较低,形状为多孔 的多晶粉末,粉末内部会吸附较多的气体,当用此粉末制备成浆料时在低温烧结性能优异, 如在800°C -1200°C烧结(这个温度下有什么缺点),而在1300°C以上烧结时,孤岛效应非常 严重,钼电极的收缩率很高、覆盖率很低出现漏瓷现象。但是,增加钼粉的粒径会导致金属 颗粒和玻璃相接触面小,烧结时对玻璃浸润面少,相对引入的杂质较少,电子散射减弱;同 时由于钼粉粉末粒径较粗,在较高温度下烧结时,金属颗粒浸润的玻璃较少,电极膜层与基 体陶瓷附着力差,产生局部脱膜。片状的优点:片状钼粉由于具有相对较大的比表面积,定 向排列性好,颗粒间的接触面积大,且化学性质稳定,所以导电性较好。因此,只有制备一种 粒径合适的片状钼粉,既使其制备的浆料具有良好的耐热性能,并改善浆料烧结后得到的 电极多孔性,又具有良好的定向排列性和对陶瓷的附着能力,才能使得氧传感器的氧敏响 应性显著提高。

【发明内容】

[0003] 针对传统超细钼粉制备的钼电极浆料耐热性能差、钼电极出现漏瓷现象的问题, 本发明的目的是提供一种片状钼粉,使其所制备的钼电极浆料能够具有良好的耐热性能, 改善浆料烧结后得到的电极多孔性。
[0004] 本发明的另一目的是提供上述片状钼粉的制备方法。
[0005] 本发明还有一个目的是提供上述片状钼粉在制造钼电极浆料中的应用。
[0006] 一种片状钼粉,该钼粉为片状,其粒度分布为0. 8-8 μ m,平均粒径为1. 0-1. 5 μ m, 比表面积为15-25m2/g,振实密度为5. 0-6. Og/cm3,径厚比为20-50:1。
[0007] 上述片状钼粉可在1000°C -1500°C下烧结导电,这种耐热性高且定向排列的片状 钼粉有效克服了现有技术的缺点,使得其所制备的电极浆料的性能有效提高,且在陶瓷上 烧结附着力非常强,接合力> 20MPa。
[0008] -种上述片状钼粉的制造方法,具体制造方法包括如下步骤:
[0009] (1)加入超细钼粉:在研磨罐中加入超细钼粉和金属小球磨料,超细钼粉的质量为 金属小球磨料质量的1/5-1/3 ;
[0010] (2)加入介质溶液:向研磨罐内加入介质溶液;
[0011] (3)片状钼粉的制备:使用步骤(2)中的研磨罐在520转/分钟的转速下研磨3-8 小时,过滤研磨后的浆料,得到固体钼粉。研磨时间短则片状钼粉的平均粒径小,而时间长 则引起片状粉末开始发生破碎,出现细小碎粉,使得片状钼粉粒度分布不均;同时,若球的 运动速度过低,相互运动以磨擦为主,冲撞的几率低,则研磨效率低。提高球的运动速度,则 冲撞的几率高,磨擦几率低。
[0012] (4)片状钼粉的洗涤与烘干:将步骤(3)中得到的钼粉,洗漆,经60°C烘干即得片 状钼粉。
[0013] 其中:
[0014] 步骤(1)中的超细钼粉的平均粒径为0· 6-0. 8 μ m,振实密度为1.0 -L 5g/cm3。
[0015] 步骤(1)中的金属小球磨料为不锈钢球,直径为2_5mm。当金属小球的球径小于 2_时候,导致钼粉压缩变形的力度较小,使得压缩变形的时间过长;而当金属小球的球径 大于5mm时,在研磨机内金属小球压缩而使超细钼粉的粉粒凝聚,结果为了使凝聚粒子发 生压缩性变形而产生粗大的片状钼粉,粒径分布变宽。
[0016] 步骤(1)中的超细钼粉与金属小球磨料的总体积不超过研磨罐容积的2/3。更高 体积的入料不仅会影响其正常运动轨迹,还可能会减少介质与研磨物料的碰撞机会,从而 降级研磨效率。
[0017] 步骤(2)中的介质溶液的体积与超细钼粉的质量的比例为0. 5-2: lml/g。
[0018] 步骤(2)中的介质溶液是体积比为20-50%的丙酮水溶液、乙醇水溶液或异丙醇水 溶液。超细钼粉的表面改性,主要依靠介质溶液在超细粉体表面的吸附、反应、包覆或成膜 来实现,因此,介质溶液的种类及性质对粉体表面改性或表面处理效果具有决定性作用。
[0019] 一种上述的片状钼粉的应用,该片状钼粉用作钼电极浆料,烧结在陶瓷的表面。
[0020] 本发明的有益效果为:
[0021] (1)本发明涉及的片状钼粉粒度分布在0. 8-8 μ m,大小薄片均匀混合。
[0022] (2)本发明涉及的片状钼粉可在1000°C -1500°C下烧结导电。
[0023] (3)本发明涉及的片状钼粉具有很高的结晶度,在高温烧结其收缩率很低。
[0024] (4)本发明的方法能耗低,产品纯度高,均匀性好,片状钼粉的粒径尺寸可以通过 调整介质溶液、研磨转速和时间来控制。
[0025] (5)本发明涉及的片状钼粉可代替传统的超细钼粉用来制备钼电极浆料,其所制 备的钼电极浆料,高温烧结性能非常优异,有致密多孔层叠形貌,覆盖率为200cm 2/g,该电 极层具有较高的催化性能和足够的气体渗透率,用于氧传感器上具有很高的灵敏性能和较 短的响应时间。使用片状钼粉制备的汽车氧传感器性能满足汽车发动机ECU (电子控制单 元)工作要求,能够对空燃比实现准确控制,达到国外同类型产品的性能标准,老化寿命> 30000km〇
【具体实施方式】
[0026] 下面结合具体实施例对本发明做详细的说明,但并不因此而限制本发明的内容。
[0027] 片状钼粉的制造方法的具体步骤如下:
[0028] (1)加入超细钼粉
[0029] 在研磨罐中加入超细钼粉和金属小球磨料。超细钼粉的平均粒径为0. 6-0. 8 μ m, 振实密度为I. 0-1. 5g/cm3 ;超细钼粉的质量为金属小球磨料的1/5-1/3,金属小球磨料为直 径2-5mm的不锈钢球,超细钼粉与金属小球磨料的总体积不超过研磨罐容积的2/3 ;
[0030] (2)加入介质溶液
[0031] 向步骤(1)中加入超细钼粉的研磨罐内加入介质溶液,每Ig超细钼粉倒入 0. 2-5ml的体积比为20%-50%的丙酮水溶液、乙醇水溶液、异丙醇水溶液;
[0032] (3)片状钼粉的制备
[0033] 将步骤(2)中研磨罐进行研磨,转速为520转/分钟,研磨3-8小时后停止,用大 量无水乙醇冲洗将金属小球磨料和研磨罐冲洗干净,过滤研磨后的浆料,得到固体钼粉。
[0034] (4)片状钼粉的洗涤与烘干
[0035] 将步骤(3)中得到的钼粉,用无水乙醇清洗两遍,经60°C烘干,即得片状钼粉成 品。所得片状钼粉的物理参数为:粒度分布为〇. 8-8 μ m,平均粒径为1. 0-1. 5 μ m,比表面积 为15-25m2/g,振实密度为5. 0-6. Og/cm3,径厚比为20-50:1。实施例1 :生产片状钼粉30g
[0036] (1)加入超细钼粉:将90g直径为3mm的金属小球磨料倒入研磨罐内,加入恰好能 够淹没金属小球磨料的无水乙醇,研磨,洗涤至无铁锈为止,加热160°C快速烘干。
[0037] 继续向上述的研磨罐中加入30g平均粒径为0. 7 μ m,振实密度为I. 2g/cm3的超细 钼粉,超细钼粉与金属小球磨料的总体积不超过研磨罐容积的2/3。
[0038] (2)加入介质溶液:往步骤(1)中的研磨罐内加入30ml的20%乙醇水溶液。
[0039] (3)片状钼粉的制备:将步骤(3)中的研磨罐进行研磨,转速为520转/分钟,研 磨5小时后停止,用大量无水乙醇冲洗将金属小球磨料和研磨罐冲洗干净,过滤研磨后的 浆料,得到固体钼粉。
[0040] (4)片状钼粉的洗涤与烘干:将步骤(4)中得到的钼粉,用无水乙醇清洗两遍,经 60°C烘干完成整个过程。
[0041] (5)检测烘干后的片状钼粉的性能参数:
【主权项】
1. 一种片状钼粉,其特征在于,该钼粉为片状,其粒度分布为o. 8-8 i! m,平均粒径为 1. 0-1. 5 ii m,比表面积为15-25m2/g,振实密度为5. 0-6. Og/cm3,径厚比为20-50:1。
2. 根据权利要求1所述的片状钼粉,其特征在于,所述片状钼粉可在1200°C~1500°C 下烧结导电。
3. 权利要求1或2所述片状钼粉的制造方法,其特征在于,具体制造方法包括如下步 骤: (1) 加入超细钼粉:在研磨罐中加入超细钼粉和金属小球磨料,超细钼粉的质量为金属 小球磨料质量的1/5-1/3 ; (2) 加入介质溶液:向研磨罐内加入介质溶液; (3) 片状钼粉的制备:使用步骤(2)中的研磨罐在520转/分钟的转速下研磨3-8小 时,过滤研磨后的浆料,得到固体钼粉。 (4) 片状钼粉的洗涤与烘干:将步骤(3)中得到的钼粉,洗涤,经60°C烘干即得片状钼 粉。
4. 根据权利要求3所述的片状钼粉的制造方法,其特征在于,步骤(1)中所述的超细钼 粉的平均粒径为0. 6-0. 8 ii m,振实密度为1. 0-1. 5g/cm3。
5. 根据权利要求3所述的片状钼粉的制造方法,其特征在于,步骤(1)中所述金属小球 磨料为不锈钢球,直径为2-5mm。
6. 根据权利要求3所述的片状钼粉的制造方法,其特征在于,步骤(1)中所述超细钼粉 与金属小球磨料的总体积不超过研磨罐容积的2/3。
7. 根据权利要求3所述的片状钼粉的制造方法,其特征在于,步骤(2)中所述介质溶液 的体积与超细钼粉的质量的比例为〇. 5-2: lml/g。
8. 根据权利要求3所述的片状钼粉的制造方法,其特征在于,步骤(2)中所述介质溶液 是体积比为20-50%的丙酮水溶液、乙醇水溶液或异丙醇水溶液。
9. 权利要求1或2所述片状钼粉的应用,其特征在于,所述片状钼粉用作钼电极浆料, 烧结在陶瓷的表面。
【专利摘要】本发明公开了一种片状铂粉及其制备方法和应用,属于铂材料技术领域。本发明提供的方法是:首先将超细铂粉与金属小球磨料按重量比1/5-1/3的比例混合后,加入介质溶液,经研磨、洗涤、烘干制得片状铂粉。本发明的片状铂粉粒度分布0.8-8μm,比表面积为15-25m2/g,振实密度为5.0-6.0g/cm3,径厚比为20-50:1,大小薄片均匀混合,且具有很高的结晶度,在高温烧结其收缩率很低。该片状铂粉可以用来替代传统的超细铂粉来制备铂电极浆料,所得到铂电极浆料高温烧结性能非常优异,有致密多孔层叠形貌,该电极层具有较高的催化性能和足够的气体渗透率,用于氧传感器上具有很高的灵敏性能和较短的响应时间。
【IPC分类】B22F9-04, B22F1-00
【公开号】CN104722751
【申请号】CN201310712422
【发明人】贺昕, 陈峤, 关俊卿, 陈斐, 吴聪, 吴松
【申请人】有研亿金新材料股份有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月20日
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