CN101403105A - 碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料的制备方法涉及银基合金的制造，其步骤是：第一步，沉积－沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O；第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末；第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料。该方法不仅工艺过程简单、成本低、在制备工艺的各环节中避免引入外来污染物，而且克服了增强相分散不均匀的缺点，由该方法制得的碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料具有良好的电气性能、综合力学性能和耐磨性。
Description
技术领域
本发明的技术方案涉及银基合金的制造，具体地说是碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料的制备方法。
背景技术
银基复合材料是以银或其合金为基体，以颗粒、晶须或纤维为增强相的非均质混合物。由于具有优越的导电和导热性能，银基复合材料在各工业领域中已被广泛用作高、低压电器的电触点材料。
较早期的银基复合材料是典型的银-石墨复合材料，被广泛用于制造电刷、滑块和触点。在这类银-石墨复合材料中，主要依靠银基体保持复合材料的导电、导热性能，利用石墨的自润滑、减摩、灭弧特性可提高复合材料的耐磨性和使用寿命，但石墨的存在同时也削弱了材料的导电、导热能力及力学性能。
随着现代化工业的发展，对银基触点材料性能的要求越来越高，传统的银-石墨复合材料触点在电气性能和力学性能等方面逐渐暴露出不足之处。为此，不断有新的银基复合材料被研发。CN1425781报道了材料成分包括Fe、Ni元素中的一种，La、Fe、Ni、Mn两元素或三元素的复合氧化物，和平衡量的Ag组成的银基电接触复合材料，其制备方法是在预先合成LaMe1xMe21-xOy复合氧化物基础上，通过传统外加工艺将作为银基体的添加相LaMe1xMe21-xOy复合氧化物和Fe或Ni金属粉末与Ag粉机械混合；CN1436867报道了材料成分构成为LaSnO3，余量为Ag组成的银基电接触复合材料，该专利中作为银基体的添加相LaSnO3的加入方法也是采用传统的外加工艺。上述两种银基电接触复合材料的制备均采用了传统的外加工艺，因此，难以克服传统外加法的固有问题，即在复合氧化物的制备及其加入银粉后混制各环节中，不可避免的会引入外来污染物；另外，所用添加相都不具备碳纳米添加相所特有的自润滑、减磨和弥散强化的特性；再次，在上述银基复合材料制备过程中，均使用传统银粉作为原材料，其复合材料的强度和韧性都较低，而对于银基电接触复合材料来说，强度和韧性是其综合性能评价的重要指标之一，也是保证其应用安全和使用寿命长的关键因素。近年来，银-纳米碳纤维和银-纳米碳管一类新型纳米银基复合材料的研究也已经开展。CN1493711披露了碳纳米管/银复合功能材料的制备方法；CN1624175披露了碳纳米管银石墨电触头材料及其制备方法。该两件专利均采用了传统外加法制备碳纳米管/银复合功能材料，不仅工艺过程复杂、成本高，而且各种中间环节易导致碳纳米管表面污染物的附着，进而影响碳纳米管与银的界面的相容性和结合效果；此外，碳纳米管尺寸小、比表面能高，在分散过程中极易发生团聚现象，从而导致复合材料中碳纳米管分散不均匀，即存在增强相分散不均匀的缺点。实验测定表明，碳纳米管电阻率在10-8～10-6Ω·cm数量级，高于银基体的电阻率，并且，在银基体中分布的一维碳纳米管可对电荷载体产生强烈散射作用，综合作用的结果使得碳纳米管加入后致使银基复合材料的电阻率升高，这不符合导电材料对低电阻率的要求。
CN101139663公开了一种银镍复合材料的制备方法，根据其说明书中实施例1～12可计算出其原料硝酸镍和硝酸银的质量比在1∶1.86～2.60范围，所得产品AgNi复合材料成份中Ni的含量高达质量百分数在16.3～21.4％范围内。银镍复合材料存在的最主要缺点是其抗熔焊性能较差，特别是在有浪涌电流存在或高温环境条件下，银镍材料易发生熔焊并会产生明显的材料转移现象从而导致触点的失效破坏，因此目前银镍复合材料仅在15A以下的继电器和接触器等小容量控制电器的辅助触头上使用，但在大容量控制电器的触头材料中应用较少，由此可见，该专利开发的银镍复合材料应用局限性大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料的制备方法，该方法不仅工艺过程简单、成本低、在制备工艺的各环节中避免引入外来污染物，而且克服了增强相分散不均匀的缺点，由该方法制得的碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料具有良好的电气性能、综合力学性能和耐磨性。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料的制备方法，其步骤如下：
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
将六水合硝酸镍和硝酸银按质量比为0.03～0.35∶1的比例加入到去离子水中，配制成硝酸镍摩尔浓度为0.01～0.09mol/L同时含有镍离子和银离子的水溶液，向该溶液中滴加摩尔浓度为1.25mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为10，并加以沉淀，制得质量比Ni∶Ag＝0.01～0.11∶1的Ni(OH)2+Ag2O二元胶体，将该Ni(OH)2+Ag2O二元胶体放入电热恒温干燥箱中于150～300℃和氮气氛围条件下脱水至完全干燥，再置于管式炉中在250～400℃温度下煅烧2～4h，得到Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O粉末；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
将第一步得到的全部Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O粉末铺在石英舟中，再将该石英舟置于管式炉恒温区，通入氮气置换全部空气，然后将该管式炉升温至450～600℃，并以100～400ml/min的流速向该管式炉中通入氢气，并保持0.5～4h，之后关闭氢气，再将体积比为氮气∶甲烷＝2～10∶1的混合气或体积比为氢气∶甲烷＝2～10∶1的混合气以150～770ml/min的流速持续通入该管式炉中，在450～600℃下进行催化裂解反应0.5～3h，之后该管式炉在氮气氛围下冷至室温，制得平均粒径为10～51nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
首先在200～600Mpa压力下将第二步制得的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末压制成复合材料块体，而后将该块体在烧结炉中于500～800℃温度下烧结0.5～6h，再对该块体在800～1100MPa下进行复压，最终制得碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料。
本发明的有益效果是：
(1)本发明碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料的制备方法采用了金属基复合材料制备技术中先进的原位合成法进行银基复合材料制备，即以银为催化剂载体、过渡族金属镍为催化剂，采用化学气相沉积法使甲烷催化沉积合成的碳包覆镍纳米颗粒原位分布于银基体中，彻底克服了传统外加法在制备工艺的各环节中会引入外来污染物的弊端。
(2)本发明碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料的制备方法简单便捷地实现了碳包覆镍纳米颗粒增强相在银基体中的均匀分散，省去了混粉、球磨诸多传统的增强相分散工艺过程，因此简化了银基复合材料的制备工艺，降低了制备成本。
(3)本发明方法所制得的碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料具有良好的电气性能、综合力学性能和耐磨性，原因在于：
a.本发明方法中形成的碳包覆镍纳米颗粒增强相原位自生于银基体中，使增强相在基体中具有良好的热力学稳定性，能显著改善增强相与基体的界面结合状况，有利于银基复合材料综合性能的提高。
b.本发明方法中形成的增强相为零维碳包覆镍纳米颗粒，其平均粒径在10～51nm之间，与一维大尺度增强相相比，其加入银基体后对电荷载体的散射作用明显减弱，可在强化银基体的同时，使对银基体优良导电性能的影响降至最低限度，使该银基复合材料具有高电导率和低电阻率。
c.本发明方法中形成的碳包覆镍纳米颗粒具有更加优异的弥散强化效果和减摩效果，使银基复合材料具有更高的强度和耐磨性。例如，当银基复合材料发生塑性变形时，位错以Orowan机制绕过碳包覆镍纳米颗粒的过程提高了基体中的位错密度，抑制了银基复合材料塑形变形过程的进行，从而提高了银基复合材料强度，实现对银基体有效的弥散强化；碳包覆镍纳米颗粒表层为结晶状况良好的完整石墨层，其具有石墨的本征特性，在银基复合材料摩擦磨损过程中可有效起到润滑、减摩作用，可使该银基复合材料具有优异的耐磨性。
(4)本发明碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料的制备方法与CN101139663公开的一种银镍复合材料的制备方法相比，有实质性的区别和显著的进步。
a.两者所用原料硝酸镍和硝酸银的质量比不同，从而制得的复合材料成份明显不同。CN101139663公开的原料硝酸镍和硝酸银的质量比在1∶1.86～2.60范围，制得的银镍复合材料中Ni的质量百分含量在16.3～21.4％范围内，如此高的镍含量造成的缺陷已在上面阐明；本发明方法的原料六水合硝酸镍和硝酸银的质量比为0.03～0.35∶1，制得的碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料中的Ni催化剂质量百分含量仅在1～10％之间，Ni含量较低且均被纳米尺寸的碳层所包裹，其在改善银基体强度、耐磨性和抗熔焊方面能力的同时，对银基体原有优良导电和导热能力的影响极低。
b.两者所采用的工艺方法明显不同。在CN101139663中，制备AgNi复合材料的核心技术在于银镍复合粉体的制备，主要包括将硝酸镍与硝酸银的混合液加入到氢氧化钠溶液中，将反应后的溶液装入不锈钢水热釜中并进行加热、保温得到Ag2NiO2晶体，而后通过H2+N2还原并对还原产物进行球磨，得到微米极银镍复合粉体；本发明制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料方法的核心技术在于银基体上碳包覆镍纳米颗粒的原位合成，与CN101139663所公开方法相比，其显著工艺区别在于：①将氢氧化钠沉淀剂滴加至硝酸镍和硝酸银的混合溶液中，可以保证所生成的Ni(OH)2沉淀为纳米级以作为后续碳纳米颗粒合成的催化剂使用；②氢氧化钠滴加完成后，对Ni(OH)2+Ag2O二元胶体进行了脱水干燥和煅烧，得到了NiO+Ag2O催化剂前驱体粉末；③H2将NiO+Ag2O催化剂前驱体还原为Ni+Ag催化剂后，利用甲烷作为碳源，氮气作为载气，采用化学气相沉积法使甲烷在Ni纳米颗粒表面分解并沉积形成碳包覆镍纳米颗粒增强相，得到碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末，实现了增强相颗粒在银基体中的均匀分布。由此可见，两专利的核心工艺方法、制备原理以及所实现的效果均有明显区别。
c.本发明方法制得的碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料比CN101139663公开的银镍复合材料有显著的进步。CN101139663公开的银镍复合材料存在的最主要缺点除已在背景技术部分所述之外，以镍作为银基体的添加物会对复合材料的电性能产生不良影响，因为Ni元素和Ag元素仅在高温下有一定溶解度，而在常温下两者形成合金的量极少，因此该专利所制备的复合材料中的镍，除极少量以AgNi合金形式存在外，大部分以微米颗粒的Ni单质存在，大尺寸的镍颗粒在触点材料工作过程中其会对电荷载体产生强烈的散射作用，从而严重降低银基体的电导率；另外，AgNi复合材料触点在工作过程中，在电弧烧蚀作用下，触点表面可形成NiO颗粒，即出现因稳定氧化物形成而导致触点接触电阻升高的不良现象，因而CN101139663公开的银镍复合材料的电性能较差；本发明方法制得的碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料是借助先进的纳米材料合成技术制备的一种新型银基复合材料，该复合材料中的碳包覆镍纳米颗粒表层为结晶程度良好的纳米级石墨碳层，其不仅具有减磨、灭弧等传统石墨相的基本特征，而且该纳米颗粒可对银基体起到弥散强化效果，因此，可制备出性能极佳的高强度电器触头材料，可有效克服有浪涌电流存在或高温环境条件下触点材料的熔焊现象并通过对银基体力学性能的改善避免材料转移现象的发生，可作为电接触材料用于电刷、滑块和触点等广泛领域。同时，碳包覆镍纳米颗粒的高温稳定性强、密度低、自润滑以及其极小的尺度对银基体电性能影响小等特性，使应用其增强的银基复合材料满足了新一代电接触材料在轻质、摩擦系数小、磨损速率低、接触电压低、载流能力大方面的性能要求，因此，极具发展前景。本发明方法制得的碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料中虽然也含有Ni元素，但其使用目的是作为碳纳米颗粒形成的催化剂和生长核心，复合材料中的Ni颗粒均被结晶状态良好的碳层所包裹且尺寸为纳米级别，因此能有效地避免工作过程中Ni颗粒对电荷载体的散射作用及因其氧化而造成的接触电阻升高，同时包裹Ni元素的小尺寸碳纳米颗粒对电荷载体的散射作用也较弱，且不会发生在电弧烧蚀作用下形成稳定氧化物而导致接触电阻升高的不良现象。由此可见，在本发明方法制得的碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料中，碳包覆镍纳米颗粒只起到降低银基复合材料密度、提高复合材料强度、耐磨性和抗熔焊性的作用，并不会影响银基体的良好的电性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实例2所制得的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末的高分辨扫描电子显微镜照片。
图2为本发明实例2所制得的碳包覆镍纳米颗粒的高分辨透射电子显微镜照片。
图3为本发明实例2所制得的碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料块体照片。
具体实施方式
实施例1
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
将六水合硝酸镍和硝酸银按质量比为0.03∶1的比例加入到去离子水中，配制成硝酸镍摩尔浓度为0.01mol/L同时含有镍离子和银离子的水溶液，向该溶液中滴加摩尔浓度为1.25mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为10，并加以沉淀，制得质量比Ni∶Ag＝0.01∶1的Ni(OH)2+Ag2O二元胶体，将该Ni(OH)2+Ag2O二元胶体放入电热恒温干燥箱中于250℃和氮气氛围条件下脱水至完全干燥，再置于管式炉中在300℃温度下煅烧3h，得到Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O粉末；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
将第一步得到的全部Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O粉末铺在石英舟中，再将该石英舟置于管式炉恒温区，通入氮气置换全部空气，然后将该管式炉升温至500℃，并以150ml/min的流速向该管式炉中通入氢气，并保持2h，之后关闭氢气，再将体积比为氮气∶甲烷＝7∶1的混合气以480ml/min的流速持续通入该管式炉中，在500℃下进行催化裂解反应0.5h，之后该管式炉在氮气氛围下冷至室温，制得平均粒径15nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末，其中碳包覆镍纳米颗粒产率为0.06％；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
首先在200MPa压力下将第二步制得的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末压制成复合材料块体，而后将该块体在烧结炉中于500℃温度下烧结0.5h，再对该块体在800MPa下进行复压，最终制得碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料。
实施例2
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
同实施例1；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
除催化裂解反应时间为2h、制得平均粒径28nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末和其中碳包覆镍纳米颗粒产率为0.31％之外，其他工艺过程、条件和结果与实施例1相同；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
同实施例1。
本实施例所得碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末的高分辨扫描电子显微镜照片见图1，其中碳包覆镍纳米颗粒的高分辨透射电子显微镜照片见图2，图2中所显示的中心黑色区域为Ni纳米颗粒，其外侧包覆的层状区域为碳层。本实施例所得碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料块体照片见图3，图3中所示七个本实施例所得圆柱型碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料块体的尺寸(直径×高度)分别是：后排左1为Φ20mm×12mm、后排左2为Φ20mm×6mm、后排左3为Φ20mm×3mm、后排左4为Φ16mm×3mm、前排左1为Φ6mm×9mm、前排左2为Φ6mm×6mm及前排左3为Φ6mm×2mm。
由此可见，本发明方法将根据应用需要来制得不同尺寸的碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料。
实施例3
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
将六水合硝酸镍和硝酸银按质量比为0.17∶1的比例加入到去离子水中，配制成硝酸镍摩尔浓度为0.04mol/L同时含有镍离子和银离子的水溶液，向该溶液中滴加摩尔浓度为1.25mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为10，并加以沉淀，制得质量比Ni∶Ag＝0.05∶1的Ni(OH)2+Ag2O二元胶体，将该Ni(OH)2+Ag2O二元胶体放入电热恒温干燥箱中于150℃和氮气氛围条件下脱水至完全干燥，再置于管式炉中在400℃温度下煅烧2h，得到Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O粉末；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
将第一步得到的全部Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O粉末铺在石英舟中，再将该石英舟置于管式炉恒温区，通入氮气置换全部空气，然后将该管式炉升温至450℃，并以100ml/min的流速向该管式炉中通入氢气，并保持4h，之后关闭氢气，再将体积比为氮气∶甲烷＝2∶1的混合气以150ml/min的流速持续通入该管式炉中，在600℃下进行催化裂解反应2h，之后该管式炉在氮气氛围下冷至室温，制得平均粒径19nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末，其中碳包覆镍纳米颗粒产率为0.82％；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
首先在400MPa压力下将第二步制得的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末压制成复合材料块体，而后将该块体在烧结炉中于650℃温度下烧结3h，再对该块体在1000MPa下进行复压，最终制得碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料。
实施例4
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
同实施例3；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
除催化裂解反应时间为3h、制得平均粒径40nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末和其中碳包覆镍纳米颗粒产率为3.67％之外，其他工艺过程、条件和结果与实施例3相同；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
同实施例3。
实施例5
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
将六水合硝酸镍和硝酸银按质量比为0.35∶1的比例加入到去离子水中，配制成硝酸镍摩尔浓度为0.09mol/L同时含有镍离子和银离子的水溶液，向该溶液中滴加摩尔浓度为1.25mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为10，并加以沉淀，制得质量比Ni∶Ag＝0.11∶1的Ni(OH)2+Ag2O二元胶体，将该Ni(OH)2+Ag2O二元胶体放入电热恒温干燥箱中于300℃和氮气氛围条件下脱水至完全干燥，再置于管式炉中于250℃温度下煅烧4h，得到Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O粉末；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
将第一步得到的全部Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O粉末铺在石英舟中，再将该石英舟置于管式炉恒温区，通入氮气置换全部空气，然后将该管式炉升温至600℃，并以400ml/min的流速向该管式炉中通入氢气，并保持0.5h，之后关闭氢气，再将体积比为氮气∶甲烷＝10∶1的混合气以770ml/min的流速持续通入该管式炉中，在450℃下进行催化裂解反应1h，之后该管式炉在氮气氛围下冷至室温，制得平均粒径25nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末，其中碳包覆镍纳米颗粒产率为4.14％；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
首先在600MPa压力下将第二步制得的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末压制成复合材料块体，而后将该块体在烧结炉中于800℃温度下烧结6h，再对该块体在1100MPa下进行复压，最终制得碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料。
实施例6
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
同实施例5；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
除催化裂解反应时间为2h、制得平均粒径51nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末和其中碳包覆镍纳米颗粒产率为7.62％之外，其他工艺过程、条件和结果与实施例5相同；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
同实施例5。
实施例7
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
同实施例1；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
除采用体积比为氢气∶甲烷＝7∶1的混合气、制得平均粒径11nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末和其中碳包覆镍纳米颗粒产率为0.04％之外，其他工艺过程、条件和结果与实施例1相同；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
同实施例1。
实施例8
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
同实施例1；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
除采用体积比为氢气∶甲烷＝2∶1的混合气、制得平均粒径17nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末和其中碳包覆镍纳米颗粒产率为0.13％之外，其他工艺过程、条件和结果与实施例1相同；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
同实施例1。
实施例9
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
同实施例1；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
除采用体积比为氢气∶甲烷＝10∶1的混合气、制得平均粒径10nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末和其中碳包覆镍纳米颗粒产率为0.02％之外，其他工艺过程、条件和结果与实施例1相同；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
同实施例1。
Claims (1)
1.碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
第一步，沉积-沉淀法制备Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O
将六水合硝酸镍和硝酸银按质量比为0.03～0.35∶1的比例加入到去离子水中，配制成硝酸镍摩尔浓度为0.01～0.09mol/L同时含有镍离子和银离子的水溶液，向该溶液中滴加摩尔浓度为1.25mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为10，并加以沉淀，制得质量比Ni∶Ag＝0.01～0.11∶1的Ni(OH)2+Ag2O二元胶体，将该Ni(OH)2+Ag2O二元胶体放入电热恒温干燥箱中于150～300℃和氮气氛围条件下脱水至完全干燥，再置于管式炉中在250～400℃温度下煅烧2～4h，得到Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O粉末；
第二步，化学气相沉积法制备碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末
将第一步得到的全部Ni+Ag催化剂前驱体NiO+Ag2O粉末铺在石英舟中，再将该石英舟置于管式炉恒温区，通入氮气置换全部空气，然后将该管式炉升温至450～600℃，并以100～400ml/min的流速向该管式炉中通入氢气，并保持0.5～4h，之后关闭氢气，再将体积比为氮气∶甲烷＝2～10∶1的混合气或体积比为氢气∶甲烷＝2～10∶1的混合气以150～770ml/min的流速持续通入该管式炉中，在450～600℃下进行催化裂解反应0.5～3h，之后该管式炉在氮气氛围下冷至室温，制得平均粒径为10～51nm的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末；
第三步，制备碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料
首先在200～600Mpa压力下将第二步制得的碳包覆镍纳米颗粒+银原位复合粉末压制成复合材料块体，而后将该块体在烧结炉中于500～800℃温度下烧结0.5～6h，再对该块体在800～1100MPa下进行复压，最终制得碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料。
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