[发明专利]一种纳米球形密排六方钴粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米球形密排六方钴粉的制备方法，其以硼氢化钠为催化剂，将可溶性钴盐、分散剂和氨水制成料浆，进行加氢还原反应，反应完成后得到粗品钴粉，对粗品钴粉进行漂洗、离心脱水和干燥，制得。本申请还提出了采用上述制备方法所制备的纳米球形密排六方钴粉。本以硼氢化钠作为催化剂，硼氢化钠不参与反应，在后期漂洗过程中可以去除。利用本申请，能够有效地缩短生产时间，提高生产效率，降低钴粉除氧温度，避免纳米钴粉在除氧的高温下熔融，造成表面相互粘连。在完成干燥后，无需进行粉碎，可以直接进行包装，避免了粉碎过程中造成钴粉增氧等问题，由此可以提高钴粉的品质，并降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种纳米球形密排六方钴粉及其制备方法。

背景技术

随着硬质合金不断的向往超细晶粒领域发展，要求钴粉的粒度减小的同时还需要更好的流动性能，以降低球磨难度及合金烧结中形成钴池的风险，从而提高硬质合金的抗弯强度和断裂韧性，以提高硬质合金的使用寿命。常规的800nm钴粉已经不能满足硬质合金行业的发展需求。传统钴粉生产是以钴盐为原料和碳酸氢铵(NH₄HCO₃)反应制备碳酸钴(CoCO₃)，采用空气焙烧制备氧化钴(Co₂O₃)或氧化亚钴(CoO)，在经过氢气还原得到钴粉。而碳酸钴的粒径和形貌直接影响氧化钴的粒径和形貌，最终影响钴粉的质量。该工艺虽可以批量的生产钴粉，但钴粉的颗粒度分布较宽、粒度大且流动性能性能较差，很难实现800nm以下钴粉生产。

为了提高钴粉的细度，人们对钴粉生产工艺进行了革新，例如专利申请CN106346021A《一种高压氢还原制备钴粉的方法》以氯化钴或者硫酸钴(30-120g/L)、分散剂(聚2-丁烯油酸钠)，混合均匀后加入到反应釜中，加入氨水(1.8-2.5mol/L以钴计)，升温至140-220℃，搅拌速度200-600r/min，然后通入氢气进行加氢还原反应，加氢后压力控制在2.0-3.8Mpa，反应时间30-200min，可制备0.4-4.5微米球形钴粉。该申请中，反应时间需要1小时以上，导致生产效率较低。

专利申请CN101653830A《氢还原制备密排六方结构或面心立方结构超细钴粉的方法》采用钴的水溶性盐为原料，加入过量碱获得钴的氢氧化物沉淀，不经过滤直接转入高压釜中，在少量氯化钯催化作用下，低于180℃，弱氢气气氛(1MPa)还原，还原产物经过滤、漂洗、干燥后在氢还原炉中二次固相氢还原，然后在惰性气体保护下粉碎，结果制得了粒度小于500nm比表面积大，分布均匀，具有单一密排六方结构或面心立方结构的。

在CN101653830A中，由于加入少量氯化钯作催化剂，在反应过程中，钯离子最先被还原，作为形核剂，制备钴粉，导致钴粉含有少量的钯金属，因此制备的钴粉不纯。另外，该申请采用两次还原工艺，在第二次还原时，温度高达400-700℃，使钴粉在高温下熔融，并相互粘连，需要进行粉碎，使得工艺流程加长，另外，虽然能够在氮气保护下进行粉碎，但在实际生产时，仍会造成部分钴粉氧化，影响产品质量，钴粉中，氧含量≥0.9％。

发明内容

为解决上述问题，本发明首先提出了一种纳米球形密排六方钴粉的制备方法，其以硼氢化钠为催化剂，将可溶性钴盐、分散剂和氨水制成料浆，进行加氢还原反应，反应完成后得到粗品钴粉，对粗品钴粉进行漂洗、离心脱水和干燥，制得。钴盐具体可以为氯化钴和硫酸钴。

本申请中，采用硼氢化钠作为催化剂，硼氢化钠不参与反应，在后期漂洗过程中可以去除。利用本申请，能够有效地缩短生产时间，提高生产效率，降低钴粉除氧温度，避免纳米钴粉在除氧的高温下熔融，造成表面相互粘连。在完成干燥后，无需进行粉碎，可以直接进行包装，避免了粉碎过程中造成钴粉增氧等问题，由此可以提高钴粉的品质，并降低生产成本。利用本申请所获得的钴粉中，氧含量≤0.6wt％，平均粒径≤400纳米，所获得的钴粉为纳米球形密排六方钴粉，能够有效地解决硬质合金行业对低氧纳米球形钴粉的需求。