一种超细镍金属粉末的液相制备方法 【技术领域】
本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种超细镍金属粉末的制备方法。
技术背景
一般而言，超细粉体是指粒径小于1微米的粉末。由于粒径较小，超细粉体具有一系列特殊效应，并拥有许多区别于普通粉体的特殊性质，近年来逐渐成为各国研究的热点。
镍具有优良的加工性、耐蚀性、电真空性和电磁控性，广泛应用于冶金、化工、电子和新材料等领域。超细镍粉由于具有极大的体积效应和表面效应，在化学活性、电导性，磁性等方面显示出许多特殊性质，因而拥有广泛的应用前景。首先，超细镍粉是一种优良的催化剂，其立体选择性是普通镍粉的十倍左右；其次，超细镍粉导电性好，抗氧化性强，可替代贵金属粉末制备电子工业常用的导电浆料；将超细镍粉均匀的分散在高分子基体中，可制备电磁屏蔽材料，用于抗电磁干扰、降低电磁污染；将超细镍粉分散于载液中形成磁流体，可用于旋转密封和制造电磁阻尼器。
制备超细镍粉的方法主要有湿化学法、羰基金属分解法、电解法、蒸发冷凝法、物理粉碎法等，其中湿化学法最为常用，羰基金属分解法制得超细镍粉质量最好。专利CN100387383C首先通过可溶性镍盐制成草酸镍沉淀，然后在低真空下将草酸镍分解、钝化制得超细镍粉；专利CN100431750C采用水溶性高分子单体为表面分散剂，通过可溶性镍盐的液相化学还原制得纳米镍粉。这些湿化学法由于采用了沉淀剂、还原剂等原料导致产品纯度降低。专利申请公开CN1947902、CN1817528、CN1817526介绍了四羰基镍热分解制备不同形貌、不同粒度超细(纳米)镍粉的方法，产品纯度高，但粉末分散性差，易粘结长大，而且该工艺方法较复杂，易引起系统泄露导致有毒物质的扩散。如果能改进羰基金属热分解制备工艺的这些缺点，羰基法制超细粉工艺无疑具有更加广泛的应用前景。
【发明内容】
本发明的目的在于改进羰基金属热分解制备技术中的不足，提供一种工艺简单、生产安全、价格低廉、生产效率高的方法，从而制备的超细镍金属粉末不仅纯度高、分散性好、不易粘结长大，且粒径控制简单易行。
根据上述目的，本发明的技术方案为：
制备一种超细镍金属粉末的液相制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：将四羰基镍、有机载液和分散剂混合均匀，注入通有氮气或氩气保护气的容器后开始加热，并在整个过程中保持搅拌，反应温度为50～200℃，反应时间为0.1～12小时，最后通过真空过滤或离心分离的方法提取超细镍金属粉末，所述的有机载液可以为二甲苯、二苯醚、二甲基亚砜有机溶剂的一种或者几种的混合溶液，所述的分散剂为硬脂酸、软脂酸或油酸，其用量为四羰基镍摩尔量的1～2倍，该方法使用的保护气可以为氮气或氩气，保护气流量为50～200毫升/分钟，所述的四羰基镍体积百分比浓度为1％～20％。
上述反应的化学方程式为：Ni(CO)4→Ni+4CO↑
本发明中使用的有机载液可以为二甲苯、二苯醚、二甲基亚砜等有机溶剂的一种或者几种的混合溶液；分散剂为硬脂酸、软脂酸或油酸，在羰基金属分解为金属单质的瞬间将其包裹，形成保护层；保护气可以为氮气或氩气，保护气流量控制在50-200毫升/分钟。
本发明制备的超细镍金属粉末可通过真空过滤或离心分离的方法提取。
根据上述目的和技术方案，本发明的工作原理为：(1)四羰基镍、分散剂和载液三者可互溶，并通过搅拌保持反应体系的均匀性；(2)在一定温度条件下，四羰基镍分解为单质金属镍和一氧化碳；(3)一氧化碳不溶于分散剂或载液，由载气带出反应体系，也促使反应不断向着分解的方向进行；(4)单质金属镍在体系中一经出现就被分散剂包裹，彼此之间互相独立，即使互相碰撞也不会粘结长大；(5)金属粉末的粒径由羰基金属在反应体系中的浓度、反应温度、反应时间三方面决定，成正比例关系。
本发明的突出特点是：(1)产品超细镍粉纯度高；(2)反应温度低、时间短、工艺简单、生产效率高，可操作性及可重复性强；(3)原料无需处理，不需要特殊设备，生产成本低；(3)由于分散剂的包覆作用，提高了镍粉的分散性，不易氧化，同时避免了颗粒的粘结长大；(4)金属镍粉末的粒径可由羰基金属浓度、反应时间和反应温度精确控制；(5)本发明适应性广，可用于大多数羰基金属超细粉体的制备，为制备超细金属粉末提供了新的途径。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但实施例不限制本发明，且发明中未述及之处适用于现有技术。
制备一种超细镍金属粉末的液相制备方法，该方法的具体步骤为：将四羰基镍、有机载液和分散剂混合均匀，注入通有氮气或氩气保护气的容器后开始加热，并在整个过程中保持搅拌，反应温度为50～200℃，反应时间为0.1～12小时，最后通过真空过滤或离心分离的方法提取超细镍金属粉末，所述的有机载液可以为二甲苯、二苯醚、二甲基亚砜有机溶剂的一种或者几种的混合溶液，所述的分散剂为硬脂酸、软脂酸或油酸，其用量为四羰基镍摩尔量的1～2倍，该方法使用的保护气可以为氮气或氩气，保护气流量为50～200毫升/分钟，所述的四羰基镍体积百分比浓度为1％～20％。
上述反应地化学方程式为：Ni(CO)4→Ni+4CO↑
本发明制备的超细镍金属粉末可通过真空过滤或离心分离的方法提取。
根据上述目的和技术方案，本发明的工作原理为：(1)四羰基镍、分散剂和载液三者可互溶，并通过搅拌保持反应体系的均匀性；(2)在一定温度条件下，四羰基镍分解为单质金属镍和一氧化碳；(3)一氧化碳不溶于分散剂或载液，由载气带出反应体系，也促使反应不断向着分解的方向进行；(4)单质金属镍在体系中一经出现就被分散剂包裹，彼此之间互相独立，即使互相碰撞也不会粘结长大；(5)金属粉末的粒径由羰基金属在反应体系中的浓度、反应温度、反应时间三方面决定，成正比例关系。
实施例1
将四羰基镍5毫升(相当于38.6mmol)、二甲苯50毫升、硬脂酸11克(相当于38.6mmol)混溶均匀，加入到带有进出气口和搅拌装置的反应容器中，持续通入氮气，流量控制在90～100毫升/分钟，保持搅拌，然后开始加热升温，保持50℃，12小时。最后通过离心分离得到超细镍粉约1.35克，平均粒度为110纳米。
实施例2
将四羰基镍5毫升(相当于38.6mmol)、二甲苯450毫升、油酸20克(相当于70.8mmol)混溶均匀，加入到带有进出气口和搅拌装置的反应容器中，持续通入氮气，流量控制在150～160毫升/分钟，保持搅拌，然后开始加热升温，保持90℃，10小时。最后通过离心分离得到超细镍粉约1.03克，平均粒度为60纳米。
实施例3
将四羰基镍10毫升(相当于77.2mmol)、二甲基亚砜50毫升、油酸35克(相当于123.9mmol)混溶均匀，加入到带有进出气口和搅拌装置的反应容器中，持续通入氩气，流量控制在180～190毫升/分钟，保持搅拌，然后开始加热升温，保持150℃，8小时。最后通过真空过滤得到超细镍粉约4.10克，平均粒度为0.8微米。
实施例4
将四羰基镍10毫升(相当于77.2mmol)、二苯醚50毫升、软脂酸20克(相当于78.0mmol)混溶均匀，加入到带有进出气口和搅拌装置的反应容器中，持续通入氩气，流量控制在60～70毫升/分钟，保持搅拌，然后开始加热升温，保持200℃，0.1小时。最后通过离心分离得到超细镍粉约1.22克，平均粒度为0.5微米。
本发明的突出特点是：(1)产品超细镍粉纯度高；(2)反应温度低、时间短、工艺简单、生产效率高，可操作性及可重复性强；(3)原料无需处理，不需要特殊设备，生产成本低；(3)由于分散剂的包覆作用，提高了镍粉的分散性，不易氧化，同时避免了颗粒的粘结长大；(4)金属镍粉末的粒径可由羰基金属浓度、反应时间和反应温度精确控制；(5)本发明适应性广，可用于大多数羰基金属超细粉体的制备，为制备超细金属粉末提供了新的途径。