[发明专利]一种纳米级和亚微米级金属粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米级和亚微米级金属粉体的制备方法，包括步骤：步骤S1，提供一第一混合物，第一混合物包括纳米级高纯硅粉体、金属化合物和一辅助试剂；步骤S2，提供一研磨工艺处理第一混合物，得到一第一粉体；步骤S3，提供一烧结工艺处理第一粉体，得到一第二混合物；步骤S4，除去第二混合物中的多余的硅和/或硅化合物，得到一第二粉体；步骤S5，洗涤烘干第二粉体，得到纳米和亚微米级金属粉体。本发明将高还原性的纳米硅应用于纳米级和亚微米级金属粉体的制备，提供一种成本低、产量高的纳米级和亚微米级金属粉体的制备方法。

技术领域

本发明涉及金属粉体材料加工领域，尤其涉及一种纳米级和亚微米级金属粉体的制备方法。

背景技术

纳米金属粉体材料作为一种高科技新材料，国内外对其进行了广泛的研究。它具有特殊的体积效应、表面效应、量子尺寸效应、久保效应、宏观量子隧道效应、超大的原子自扩散行为、催化和储氢性能等，从而表现出高含能、高活性、高催化性、高选择性、高扩散性、高磁化率和矫顽力、强力吸收电磁波和可见光等奇特理化性能。

纳米金属粉体材料多种多样的性能决定了它广泛的应用，在高密度磁记录材料、微波吸收、军工隐形材料固体、推进剂、火工产品、航空航天、粉末冶金、石油加工、精细化工、汽车、微电子器件、3D打印、显示器、传感器、医疗、磁流体密封、机械、超硬金属工具、能源、环保及特种工程等领域都拥有着光明的应用前景。

现有纳米和亚微米级金属粉体的制造方法，主要有气相蒸发-冷凝法、液相法，如沉淀法、喷雾法、水热法和溶胶-凝胶法。其中以块状金属为原料的气相蒸发-冷凝法已可以实现产业化，如真空蒸镀法、高温加热蒸发法、混合等离子体法、激光诱导化学气相沉积法、爆炸法、化学气相凝聚法和燃烧火焰法等。但是，由于金属的沸点很高、蒸汽压很低，所以这些气相蒸发-冷凝的方法，都是能耗非常高，生产效率很低。

其余的液相法，如沉淀法、喷雾法、水热法和溶胶-凝胶法，具体实施步骤中，通常需要使用氢气、金属镁等价格昂贵的还原剂来还原，成本较高。此外，受还原性的局限，很多金属难以用氢气、一氧化碳还原。例如金属钛由于其比重小、强度高、耐酸碱腐蚀，在航空航天、军工装备、化工领域具有极其广泛的应用。工业上制备金属钛粉，常用的方法为以海绵钛为原料，高压加氢脆化球磨，然后低压释放氢。其中海绵状金属钛是用金属镁与TiCl₄反应制备的，导致海绵钛的制备成本高。由于制造难度大、制造成本高，所以金属钛和金属钛粉的价格特别昂贵。同时，昂贵的金属钛粉限制了3D打印的普及。

由上述内容可知，由于制造成本普遍很高，所以现在纳米和亚微米级金属粉体的价格都是特别昂贵，成本将会限制纳米和亚微米级金属粉体的应用。

因此，提供一种成本低、产量高的纳米级和亚微米级金属粉体的制备方法，是一个重要的研究方向。

发明内容

本发明为解决现有技术中成本高的缺陷，提供一种成本低、产量高的纳米级和亚微米级金属粉体的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种纳米级和亚微米级金属粉体的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，提供一第一混合物，所述第一混合物包括纳米级高纯硅粉体、金属化合物和一辅助试剂；

步骤S2，提供一研磨工艺处理所述第一混合物，得到一第一粉体；

步骤S3，提供一烧结工艺处理所述第一粉体，得到一第二混合物；

步骤S4，除去所述第二混合物中的多余的硅和/或硅化合物，得到一第二粉体；

步骤S5，洗涤烘干所述第二粉体，得到纳米和亚微米级金属粉体。

优选地，步骤S1中所述金属化合物为金属氧化物或金属盐中的一种。