[发明专利]一种低松比高纯度球形超细镍粉的常压生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低松比高纯度球形超细镍粉的常压生产方法。

背景技术

根据金属镍粉末物理性能的差异，可用于镍氢电池材料、多层陶瓷电容器、导电浆料、粉末冶金、导电填料、吸波材料、电磁屏蔽、磁性材料、烧结活化剂、催化剂、热喷涂、贮氢合金电极、硬质合金、超硬材料和陶瓷等。由于对材料性能要求的不断提高，超细镍粉的用量迅速增加，已逐步代替常规镍粉。低松比高纯度球形超细镍粉具有一些独特的性能，可广泛应用于粉末冶金制品(硬质合金、金刚石工具、镍铁合金制品、镍基产品等)、不锈钢制品、电池及化工类产品等。

镍粉的制备方法主要包括电解法、气相法、固相还原法和液相还原法。

（1）电解法

采用电解镍板作阳极，不锈钢、钛板、贵金属或石墨作阴极，电解槽中加入含Ni²⁺溶液，控制槽电压和电流密度并周期性短暂改变电流方向，利用磁性材料收集落入电解槽底部的镍粉。电解法生产的镍粉呈树枝状，粒度较粗，且能耗高，一般不适于生产超细镍粉。

（2）气相法

羰基镍热分解法由活性镍与一氧化碳在50℃以上反应生成羰基镍化合物Ni(CO)₄；羰基镍在100℃以上进一步分解为超细镍粉和一氧化碳CO。但是羰基镍为剧毒物质，危害人体健康，对环境产生极大污染，设备投资大。

气相氢还原法用氢气在1000℃以上高温还原气态氯化镍，生成粒度分布窄的球形超细镍粉被惰性气体带出、冷却而收集。气相氢还原过程在高温以及高腐蚀性介质C1₂, HCl中进行，要求设备耐腐蚀，投资大，成本高，排出的尾气严重污染环境，不适于实现工业化。

蒸发冷凝法利用电弧、高频电场或等离子体等高温热源将金属镍原料加热气化，经极速冷却凝结成超细镍粉，产品结晶度高，比表面积小，但蒸发冷凝法的设备昂贵,操作难度大，镍粉产出率低。

（3）固相还原法

固相还原法将碳酸镍或草酸镍加热分解成一氧化镍，再用活性碳还原制备超细粉末。或者在真空条件下采用活性碳还原氧化亚镍制得金属镍粉。或者在400～1000℃下用氢气还原草酸镍、氧化亚镍等。得到的镍粉粒度较粗，分布不均匀，团聚严重，或含氧量较高。

（4）液相还原法

液相还原法是指在硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、碳酸镍溶液中加入多元醇、水合肼、硼氢化钠、硼氢化钾和次亚磷酸钠等，或者其中的几种混合作为还原剂制取超细镍粉。当以硼氢化钠或硼氢化钾为还原剂制备超细镍粉时，只能得到镍硼合金粉末，且还原剂价格昂贵，次亚磷酸钠为还原剂容易生成镍磷合金，影响产品纯度。以水合肼还原或混合还原剂在碱性条件下制得的镍粉纯度不高，通常含有氢氧化物，且水合肼用量大成本高。有研究文献采取相应措施解决了氢氧化物问题，但是又带入了其它杂质或者增加了成本或者降低了回收率，影响了产品的物理指标。

液相还原法中的水热高压氢还原法包括沉淀还原法和水溶液还原法。沉淀还原法是在高压釜内把氢氧化镍、草酸镍、碱式碳酸镍等调成水溶液浆料，在高温140～200℃下用高压氢气还原，但超细镍粉产物的纯度无法达到满意效果。水溶液还原法是在硫酸镍、硫酸铵和氨水组成的缓冲溶液中加入硫酸亚铁或硫酸亚铬等作为形核剂，氯化钯等为催化剂，在180～200℃水热高压条件下用氢气还原获得较粗镍粉，形核剂带入的杂质影响镍粉纯度。水热高压氢还原法容易在高压釜内形成结疤，难以清理，特种高压釜设备投资大，操作条件要求高，管理难度大。

上述超细镍粉的制备方法中，羰基镍热分解法、气相氢还原法、蒸发冷凝法、高温氢还原法和水热高压氢还原法获得了工业应用，但都存在某些不足之处。其余许多制备方法还处于试验研究阶段，大多数未进入工业化应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种低松比高纯度球形超细镍粉的常压生产方法，以工业硫酸镍为原料，利用水合肼还原法操作条件简单、设备投资少、产品回收率高的特点，结合水热高压氢还原法中缓冲溶液性质以及还原原理，在常压下条件利用水合肼为还原剂还原含金属镍盐、铵盐、氨水的缓冲溶液中的镍，获得低松比高纯度球形超细镍粉产品，使缓冲溶液常压还原法能够用于大规模工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：