真空热分解制备超细镍粉.pdf

3 8 有色金属 潦炼部分 2 0 0 8 年6 期 真空热分解制备超细镍粉 刘志强，李杏荚，陈怀杰 广州有色金属研究院，广州5 1 0 6 5 1 摘要采用镍盐≮革酸盐反应生成草酸镍颗粒，通过添加表面活性剂、调节温度、p H 等条件来控制草酸 镰颗粒的粒径和形貌；采用T G 等手段对革酸镍热分解过程的裹征，确定了草酸镶的热分解步骤；研究 了真空燕势簿溢靡，升澈速度、革酸镲形貌对镍耪的影响} 筋得氧禽量小“ T - 0 6 4 懿、粒度小于lp m 的越 细镍粉． 鬟键谲萆酸釜；囊空蒸势解；镍粉 巾图分类号T F l 2 3 ．1 2 2文献标识隅A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 8 0 6 - - 0 0 3 8 - - 0 4 P r e p a r i n go fU l t r a f i n eN i c k e lP o w d e rb yP r e c u r s o rV a c u u m T h e r m a lD e c o m p o s i n gM e t h o d L I UZ h i - q i a n g ，L IX i n gy i n g ，C H E NH u a i - j i e G u a n g z h o uR e s e a r c hI n s t i t u t e N o n - f e r r o u sM e t a l s 。G u a n g z h o u5 1 0 6 5 1 ，C h i n a A b s t r a c t T h en i c k e lo x a l a t ei sp r e p a r e db yn i c k e ls a l tr e a c t i n gw i t ho x a l a t es a l t ．T h ep a r t i c l es i z eo fn i c k e l o x a l a t ei sc o n t r o l l e db ya d d i n gs u r f a e t a n t ，c o n t r o l l i n gt e m p e r a t u r e ，p He ta 1 ．T h et h e r m a ld e c o m p o s i t i o n p r o c e s s e st a k i n gp l a c ei nt h en i c k e lo x a l a t eh a v eb e e ns t u d i e di na r g o nu s i n gT G D T G ，X R Dt e c h n i q u e s ． M e a n w h i l et h ee f f e c to ft h et e m p e r a t u r eo ft h e r m o t y s i s ，t h ev e l o c i t yo fh e a t i n g - u p ，t h es h a p eo fn i c k e lO X - a l a t eo nn i c k e lp o w d e r si ss t u d i e d ．T h en i c k e lp o w d e rc a nb eg a i n e dw i t hc o n t e n to fo x y g e n o ．6 4 ％，a n d p a r t i c l es i z e 一1 ．5m o l ／L 融，采震正沉淀懿 料方式，在lL 硫酸镍溶液中分别加入P V P 和P E G 6 ．2g 时，草酸铰溶液初始p H 对蕈敬镍颗粒大小及 影响 在温度为2 5 ～4 0 ℃，当N i S O 。溶液浓度为0 ．5 m o l ／L ，C C 2 0 ‘扣 一L5m o l ／L ，草酸铵溶液初始 p H 为4 。0 时，笨鼹正沉淀搬秘方式，分散裁释类及 添热量对摹骏镲彩貌纛粒径翡影嫡鲡匿3 。鑫蚕3 a ～3 c 可知，随祷P E G 添加量的增加，草酸镍颗粒粒 径减小。但巍P E G 添加量达到一定量时，颗粒粒径 变化不大；由劂6 d 可知，当只添加P E G 时，蕈谶 镍颞粒粒径变火。由魏可絮。P V P 对控裁苹魏镰鬏 粒大小有穰太影穗，P E G 酶黧入对减，l 、孳酸镲鬏糠 粒径起辅助作用。在1LN i S O 。溶液中分别添加 P V P 和P E G 氐2g 时，可以制得尺寸均一、形貌较 万方数据 t 4 0 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年6 期 好的草酸镍。由于分散剂吸附于固一液界面上，降低 了界面自由能，使自发凝聚减弱；同时形成了一层结 实的溶剂化膜，阻碍了颗粒闯互相接近，有利于粒径 减小． 图2 不同初始p l t 条件下生成的草酸镍S E M 照片 F i g ．2 S E Mm i c r o g r a p h so fn i c k e lo x a l a t ea td i f f e r e n ts t a r t i n gp t I 图3 表面活性剂的种类和含量对颗粒大小的影响 F i g ．3 S E Mm i c r o g r a p h so fn i c k e lo x a l a t ea td i f f e r e n tv a r i a t i o na n dc o n t e n to fa d d i t i v e s 2 ．4 镍盐的种类对草酸镍形貌和粒径的影响 在温度2 5 ～4 0 ℃，当c N i 2 0 ．5m o l ／L ， c C 2 0 ‘2 一 1 ．5m o l ／L ，在1L 镍盐溶液中分别添 加P V P 和P E G6 ．2g ，革酸铵溶液仞始p H 为4 ．0 时，采用正沉淀加料方式，镍盐的种类对草酸镍形貌 和粒径的影响如图4 所示。由图4 可以看出，镍盐 的种类对草酸镍粒子形貌影响不大，仅对颗粒大小 有一定影响．其中用硫酸镍制得的草酸镍颗粒粒径 最小、形貌最好。 图4 不同种类的镍盐所形成的草酸镍粒子的S E M 照片 F i g ．4S E Mm i c r o g r a p h so fn i c k e lo x a l a t ea td i f f e r e n tv a r i a t i o no fn i c k e ls a l t s 2 ．5 真空热分解温度对草酸镍分解的影响 图5 是正、反沉淀草酸镍在1 0 0 ℃、1 4 0 ℃、 2 2 0 ℃、3 0 0 ℃下热分解3 0r a i n 后的产物的X 射线衍 射图谱。 可以看出．热分解产物呈现出尖锐的衍射峰。说 明结晶度较差的复杂镍盐经过热分解后均己转变成 结晶良好的晶体。将热分解产物的衍射图上各峰位 置和强度与I C P D S 卡对照发现与面心立方结构N i 的衍射数据非常吻合。说明在所选择的温度下热分 解的产物均为单一的面心立方结构。通过比较之后 发现，图谱 5 的衍射峰比图谱 4 的衍射峰更为尖 锐，且晶面间距有所增大，即复杂镍盐粉末在较高温 度下热分解所得粉末的结晶更完整。但分解温度过 高粉末容易产生硬团聚致使颗粒长大，温度过低又 会分解不完全，影响产物的纯度。因此．选择合适的 分解温度非常重要。图5 中的1 ～S 号X R D 定量分 析结果表明其镍粉含量分别为 ％ 0 、0 、0 、9 4 、9 9 。 参考草酸镍的热重／差热分析结果综合考虑，可确定 合适的分解温度为3 0 0 ℃。 2 ．6 ．真空热分解温度升温速度对草酸镍分解的影 晌 万方数据 毒魍金属 凌炼部分 2 0 0 8 年期 4 1 三苎竺⋯ik 墨竺竺 1 ． 3 _ 聂撬淀1 4 Q 1 2 - 反躐淀t o o ℃ 卜正沉淀i o o ℃ l { }2 I } 蟠4 0象}∞ 龉妒’ 图5 草黢镍在不嗣温度下分解制得镍粉的X R D F i g ．5T h e 黜o f n i c k e lp o w d e rd e c o m p o s e db y n i c k e lo x a l a t ea td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e 分解温度分别为2 6 0 ℃、3 0 0 ℃、3 4 0 ℃和3 8 0 ℃ 辩戆氧含量滋渡维暴分爨为1 ． 6 ％、0 ．6 4 ％、 1 ．1 6 ％和1 ．4 3 ％。由此可知，分解温度对抗氧化性 影嚷较大，隧豢分鳃涅度提毫，氧含量减低，镲粉露 聚加重；但分鹪温度提高，镍粉表面出现熔融，颗粒 之间出现粘接。这主要是提高分解温度，镍粉晶化 提高，表面毛露霹缓爹。获蓬6 露黻看出掇离舞滋速 度，镍粉表面变光滑；升瀛速度越慢，表面范刺越多。 霹能是癌子丹濑速度馒，孳羧镣努薅过程变慢，分解 的气体从草酸镍内部缓慢释放，镍粉表磷不能形成 致密光滑表面；升湿速魔越快，辇酸镍分解过程变 快，分解的气俸从草酸镣内部较恢释放，镰粉表面珑 自熔化形成致密光滑的袭面。 图6 不同热分解升漱速度下镍粉的形貌 F i g 。6 T h es h a p eo fn i c k e lp o w d e ra td i f f e r e n tv e l o c i t i e so fh e a t i n g - u p 3结论参考文献 1 加料方式及革酸铵溶液的初始p H 对革酸 镍形貌和大小的影响很大，丽镍盐及分散剂的种类 对鬏粒大，l 、有一定静影镌。潦草酸铰溶滚裙始p H 为4 、硫酸镍浓度0 ．5m o l ／L 及在1LN i S O t 溶液 孛分爨添搬分数裁P V P 毅P E Gs ．2g ，隰摹酸铵溶 液向硫酸镣溶液中加入的方式，可制褥呈类球形的、 均匀分散的、粒径为0 ．3 ～O 。5 丛m 的萆酸镍粉来I 2 草敬镍在真空热分解条俘下W 耩备磁超缓 镍粉，分解潞度对镍粉有较大影响；分解温度低导致 努解不镄瘸；分舞i f l 度嘉，镶耪表瑟懑溪糕络，镲耪 氧含量降低；在3 0 0 ℃真空热分解可制得氧禽量为 0 ．6 4 ％、毅发小于l 弘m 的超缨镍粉。 [ 1 j 陈振必．超缅镣粉利备撩术[ j ] ．灞南有色余麟，1 9 9 5 ，1 1 6 4 l 一4 2 ． [ 2 ] 唐漱建。超缨镍耪产不是霉，索场簧磐＆] ，骞皂蠢援， 2 0 0 I 。5 3 2 4 8 ． [ 3 ] 1 w a iK 。Y a s u d aH ．C a r b o n y lN i c k e lp o w d e r [ J ] 。N e w M a t e r i a l s ＆N e wP r o c e s s e s ，1 9 8 5 。3 2 4 1 。 [ 4 ] S t o p i eS ，l l i cI ，U s k o k o v i cP ．P r e p a r a t i o no fn i c k e ls u b - m i c r o np o w d e rh yu l t r a s o n i cs p r a yp y r o l y a i s ￡J “ ] 。T h ei n - t e r n a t i o n a lj o u r n a lo fp o w d e rm e t a l l u r g y ，1 9 9 6 ．3 2 1 5 9 ． [ 羁螫力强。张硗患．超绥镶耪毫辫裁舞芏艺酝巍鑫】．耪辩 科学与工艺，1 9 9 9 ，7 1 ；8 7 9 1 ． [ 6 ] 赵奇金，李日辉．低氯流数镍电解液生产镍粉[ J ] ．粉朱 冶鑫技术．1 9 9 7 ，1 5 3 ；1 8 6 - - 1 6 3 ， [ 7 ] 邬趱辉．纤维状纳米缀镍粉制备的前驱体热分解E J ] ． 有色袅属，2 0 0 3 ，5 5 4 ；2 4 ～2 6 ． 万方数据