超细粉体制备现状与应用

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1、用。超细粉体制备现状与应用王春郭忠诚刘龙玉(昆明理工大学材料与冶金工程学院，云南昆明650093)【摘要】本文简速了超细镍粉的制备技术一般方法、特点、发展现状厦其在各个领域中的应【关键词】超细粉体；镍粉；制备；[中图分类号】TGl74．442[文献标识码]B[文章编号】1001—1560(2006)09—0308—05O前言超细粉碎技术是伴随现代高新技术和新材料产业，如微电子和信息技术、高技术陶瓷和耐火材料、高聚物基复合材料、生物化工、航空航天、新能源等以及传统产业技术进步和资源综合利用及深加工等发展起来的一项新的粉碎工程技术，

2、是一门新兴的综合性技术科学，对现代高新技术产业的发展具有重要意义。超细粉体从广义上讲是从微米级到纳米级的一系列超细材料，在狭义上讲是从微米级、亚微米级到100纳米以上的一系列超细材料。国外从20世纪40年代起，对超细粉碎、分级、改性为基础的深加工技术进行了探讨，到50、60年代该技术得到了迅速发展。目前，美国、日本、德国等国家超细粉碎技术和设备的研制具有较高水平，推出了干法和湿法各种类型和规格的超细粉碎和分级设备，可加工细度0．5—10urn的任意级别的超细产品。我国从上世纪印年代开始对非金属矿物超细粉体技术、装备进行了研究，对

3、于超细粉体材料的系统研究则开始于上世纪80年代后期。材料被破碎成超细粉体后由于粒度细、分布窄、质量均匀，因而具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、溶解速度快、烧结体强度大以及独特的电性、磁性、光学等，因而广泛应用于电子信息、医药、农药、军事、化工、轻工、环保、模具等领域。1超细镍粉的制备方法及现状超细粉体材料的制备方法从大的范围可以划分为气相法、液相法和固相法。具体如下表：表1超细粉体的制备方法镍粉的制造工业生产上用得较多的方法主要有羟基镍热分解法、蒸发一冷凝法、气相还原法以及电解法。1．1气相法’1．1．1羰基镍热分解法

4、”01该法首先由英国蒙德提出，现已实现工业化。它主要分两步进行：第一步使cO与镍反应生成羰基镍Ni(CO)。；第二步是在热分解塔中使羰基镍分解得镍粉。该法比较实用，生产的镍粉(粒径一般在1um左右)也有较好的应用性能。目前加拿大生产羰基镍粉的规模最大，其工艺先进、成本低、质量稳定、产量和出口量均占世界第一位，其镍粉寒这电§邋蕊这毽警享主a；口。。N．d。∞il日Nj{IX～‘R^d4≤{≈m#3≮，a，*90莲5q《R*目q誊＆女镕q$0§日4≈超细粉体制备现状与应用T255#平均粒度为：2．2-2．8urn，镍粉T210#'q

5、z均粒度为：0．5—1．Oum；其次为英国、美国，而俄罗斯生产的品种多，用途广。该法存在两个缺点：一是热解塔内分解温度较高，镍粉易烧结故粒径较大；二是羰基镍是一种剧毒物质，有碍人体健康，对环境造成极大污染。1．1．2蒸发一冷凝法”1蒸发一冷凝法过程如下：金属镍加热到14250C即气化，蒸气急速冷凝即可制得镍粉。采用真空环境蒸发可以降低蒸发温度，例如在1．33Pa压力下加热到700℃即得到镍蒸气。急冷方式不同，生成的镍粉各具特色。该法缺点：生产效率低，颗粒易氧化，设备复杂，技术要求高，成本昂贵，因此难以实现工业化生产。目前，国内已

6、有兰州大学、华中理工大学和宁波广博纳米材料有限公司开展了该方面的工作．其中宁波广博纳米材料有限公司与加拿大麦吉尔大学等离子体研究中心合作，采用等离子蒸发法将金属镍变成镍蒸气，然后冷凝制得超细镍粉，并建立了年产2t的生产线．深圳尊业公司与华中理工大学联合也建立了生产线．由于镍粉是在惰性气体保护及准热平衡状态下生成的，所以粉末纯度高、结晶良好、表面光洁．通过调节工艺参数可控制超细粉末的粒度和结构，制备出平均粒径为0．08—1．0um的镍粉，且具有球形度好、抗氧化能力强等优点．1．1．31射线辐射合成法”11射线辐射金属镍盐溶液制备纳

7、米镍粉的基本原理是水经Y射线辐射产生初级产物，其中还原性粒子可将金属镍离子逐级还原，新生成的镍原子聚集成核，最终生成纳米颗粒。通过控制溶液浓度，pH值和辐照剂量，可以控制微粒的尺寸和形状。实验中加入异丙醇清除氧化剂·OH自由基，加入表面活性剂对纳米微粒进行修饰，可使其稳定存在。1．1．4合金法㈣具体制备方法是高频引弧气产生等离子电弧，在0．1MPa的H：+Ar混合气氛中钨镍合金熔球表面镍微粒蒸发，在气流作用下输送到捕集室。其原理是实验条件下，因金属钨熔点高，所以熔球中镍先蒸发为超微粒子。本法所制得的镍纳米粉的晶格结构与相应的块物

8、质相同，为FCC相结构，平均粒径为47nm，粒径20—70nm，比表面积14．23m2／g。因直流电弧等离子体法具有生产效率高、纯度高、方法比较简便的优点，所以广泛应用于金属超微粉制备。用钨一镍合金作原料时，克服了常见的熔球表面易氧化缺陷，因合金熔球表面抗氧化性