CN102658370A

CN102658370A - 导电镍粉的制备方法

Info

Publication number: CN102658370A
Application number: CN2012101587451A
Authority: CN
Inventors: 陈彬
Original assignee: CHANGSHA LIYOU METAL MATERIALS CO LTD
Current assignee: CHANGSHA LIYOU METAL MATERIALS CO LTD
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明公开了一种导电镍粉的制备方法。该方法包括以下步骤：1）将镍盐进行第一机械破碎及筛选，制得粉末，其中，镍盐的分解温度T_d低于金属镍的居里温度T_c；2）在还原性气氛下使得粉末在250~350℃的温度条件下分解还原，并利用磁场定向作用使得分解还原产生的镍粉粗品定向堆积；3）在550~700℃的温度条件下对镍粉粗品进行还原烧结，得导电镍粉。应用本发明的技术方案，避免了现有技术中采用羰基法生产导电镍粉的介质和中间产物一氧化碳和羰基镍等剧毒物质的出现，因而具有安全环保的工艺特点。另外，本发明导电镍粉的制备方法还具有短流程，过程可控和成本低等优点。

Description

导电镍粉的制备方法

技术领域

本发明涉及镍粉制备领域，具体而言，涉及一种导电镍粉的制备方法。

背景技术

镍是一种重要的战略金属，镍粉产品主要有还原镍粉、电解镍粉、羰基镍粉、导电镍粉、复合镍粉及纳米镍粉等等。

导电镍粉广泛应用于如下电磁领域：印刷线路板、导电胶、集成电路、电阻器、电容器、电阻网路、敏感元器件表面组装等电子行业领域；生产厚膜元件的电极浆料领域；以及作为导电填料制成电磁屏蔽涂料的电磁屏蔽领域等。

与普通镍粉相比，导电镍粉具有如下性能特征：（1）粉末形貌为典型的短链状或线状；（2）粉末的基本性能参数较普通镍粉严格，粉末氧含量要求在0.3%以下，粉末纯度要求控制在99.7%以上。

目前，国内生产导电镍粉的企业很少，主要原因是技术和工艺壁垒造成粉末形状难以控制，同时生产安全可靠性较差。链状镍粉难以通过常规的成本较低的还原法或电解法制备，而是普遍采用羰基法进行生产，生产过程涉及剧毒的一氧化碳和羰基镍，并且工艺控制严格，设备投入大及生产成本高。

发明内容

本发明旨在提供一种导电镍粉的制备方法，以解决现有技术中采用羰基法生产导电镍粉所存在的环保、安全隐患及生产成本高的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种导电镍粉的制备方法。该方法包括以下步骤：1）将镍盐进行第一机械破碎及筛选，制得粉末，其中，镍盐的分解温度T_d低于金属镍的居里温度T_c；2）在还原性气氛下使得粉末在250~350℃的温度条件下分解还原，并利用磁场定向作用使得分解还原产生的镍粉粗品定向堆积；3）在550~700℃的温度条件下对镍粉粗品进行还原烧结，得导电镍粉。

进一步地，镍盐是乙酸镍或草酸镍。

进一步地，磁场的磁感应强度为0.05-0.5T。

进一步地，镍盐进行第一机械破碎之前，还包括干燥步骤：将镍盐在90~120℃温度下烘烤60~120分钟，气氛为空气。

进一步地，第一机械破碎及筛选包括：采用球磨的方法将镍盐破碎成粉末，其中，球料质量比为1:1~5:1，球磨时间6~8小时；采用泰勒标准筛对粉末进行筛分，筛网目数为200目~400目，筛分时间60~120分钟。

进一步地，步骤2）中的还原性气氛是氢气或分解氨气形成的。

进一步地，步骤2）中以8~10℃/min的升温速率升250~350℃，分解还原的时间为120~240分钟。

进一步地，步骤3）中以5~8℃/min的升温速率升550~700℃，还原烧结的时间为60~180分钟。

进一步地，步骤3）中的还原烧结气氛是氢气或分解氨气形成的。

进一步地，该方法还包括：4）将得到的导电镍粉进行第二机械破碎，第二机械破碎采用插碎或轻度碾磨的方法进行。

应用本发明的技术方案，采用磁场定向-分步还原烧结（先分解还原，再还原烧结）的方法制备导电镍粉，避免了现有技术中采用羰基法生产导电镍粉的介质和中间产物一氧化碳和羰基镍等剧毒物质的出现，因而具有安全环保的工艺特点。另外，本发明导电镍粉的制备方法还具有短流程，过程可控和成本低等优点。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种导电镍粉的制备方法。该制备方法包括以下步骤：1）将镍盐进行第一机械破碎及筛选，制得粉末，其中，镍盐的分解温度T_d低于金属镍的居里温度T_c；2）在还原性气氛下使得粉末在250~350℃的温度条件下分解还原，并利用磁场定向作用使得分解还原产生的镍粉粗品定向堆积；3）在550~700℃的温度条件下对镍粉粗品进行还原烧结，得导电镍粉。应用本发明的技术方案，采用磁场定向-分步还原烧结（先分解还原，再还原烧结）的方法制备导电镍粉，避免了现有技术中采用羰基法生产导电镍粉的介质和中间产物一氧化碳和羰基镍等剧毒物质的出现，不会对工人的生产安全造成威胁，不涉及有害物质的排放，因而具有安全环保的工艺特点。另外，本发明导电镍粉的制备方法还具有短流程，过程可控和成本低等优点。采用分步还原烧结，即先分解还原，再还原烧结，有利于磁场对粉末的磁化及其对粉末形貌的控制。镍盐粉末首先在低于镍的居里点进行中温分解还原，其分解产物为含有较高氧含量的金属镍，在镍的居里温度以下，金属镍具有铁磁性，易被外加磁场磁化，该磁化镍粉很容易定向排列成纤维状或链状。在该阶段保温一定时间可以使得这种纤维状或链状的镍粉脱除一部分氧形成初步烧结，维持磁化后的基本形状。在此基础上，升高温度进行还原烧结，起到进一步脱氧，满足导电镍粉对杂质含量的要求，以及强化链状镍粉形貌的作用。

分解温度T_d低于金属镍的居里温度T_c的镍盐均可以采用于本发明，优选地，镍盐是乙酸镍或草酸镍，纯度越纯越好，在99.5%以上通常就可以避免杂质物质对后续反应的显著影响。

步骤3）中，在还原性气氛下，将预处理的原料粉末进行中温分解还原，同时在原料粉末所处空间放置一定磁感应强度B(T)的磁场，使得原料粉末在分解还原的同时，其还原产物镍粉粗品在磁场作用下，经磁化后定向堆积排列。其中，磁场磁感应强度能够达到使镍粉磁化并定向排列的程度即可，优选地，磁场磁感应强度为0.05-0.5T。

镍盐进行第一机械破碎之前，还包括干燥步骤，目的是为了去镍盐的吸附水和/或结晶水，防止后续烧结过程中镍盐团聚，影响烧结效果。优选地，将镍盐在90~120℃温度下烘烧60~120分钟，气氛为空气。

根据本发明一种典型的实施方式，第一机械破碎及筛选包括：采用球磨的方法将镍盐破碎成粉末，其中，球料质量比为1:1~5:1，球磨时间6~8小时；采用泰勒标准筛对粉末进行筛分，筛网目数为200目~400目，筛分时间60~120分钟，同现有技术中的过筛一样，本发明选取的是筛下的粉末。当镍盐的粉末在此范围时，有利于分解反应的充分进行，有利于进一步的磁化的定向排列。

步骤2）中的还原性气氛优选是氢气或分解氨气形成的，因为氢气或分解氨气具有还原性能好，且成本低、还原温度低等优点。

步骤2）中以8~10℃/min的升温速率升250~350℃，分解还原的时间为120~240分钟，有利于提高生产效率。

步骤3）中，分解还原后，撤去磁场进行高温还原烧结，使得金属镍粉在进一步脱氧除杂的过程中，在经磁场定向排列的金属镍粉之间形成烧结颈。步骤3）中的以5~8℃/min的升温速率升至550~700℃，还原烧结的时间为60~180分钟，适当降低升温速率有利于镍粉中少量氧的充分脱除。

还原烧结也是在还原性的气氛进行的，优选地，步骤3）中的还原烧结气氛是氢气或分解氨气形成的。

根据本发明一种典型的实施方式，该方法进一步包括将高温还原烧结后的金属镍粉进行轻度的第二机械破碎后筛分。此时的机械破碎是为了将烧结在一起的颗粒分开，因此，只需轻度的机械破碎即可，优选地，采用插碎或轻度碾磨，筛分采用泰勒标准筛进行振动筛分。

现有技术中的羰基法生产导电镍粉，设备昂贵，生产过程中产生剧毒物质，其生产及维护成本高昂。而采用本发明的导电镍粉的制备方法，可以采用普通的原料，以及普通的还原设备即可大规模生产。同时，生产过程无任何有毒或高危物质产生，有利于生产维护。下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。

实施例1

首先，选取分解温度T_d小于金属镍的居里温度T_c的乙酸镍盐为原料，纯度为99.5%。将乙酸镍盐进行低温烘烧，以除去镍盐吸附水或部分所含结晶水，低温烘烧温度为95℃，烘烧时间为60分钟，气氛为空气。采用球磨工艺将乙酸镍盐进行机械破碎成粉末，球料比1:1，球磨时间8小时，将破碎后的镍盐粉末采用泰勒标准筛进行筛分，筛网目数选择范围是200目，筛分时间60分钟，选择筛下粉末。随后，在氢气气氛下，将预处理的原料粉末进行中温分解还原，温度控制在280℃，同时在粉末所处空间放置磁感应强度B为0.08T的磁场，使得镍盐粉末在分解还原的同时，其还原产物金属镍粉在磁场作用下，经磁化后定向排列，分解还原时间为150分钟，升温速率控制在8min/s。中温分解还原后，撤去磁场进行二次高温还原烧结，使得金属镍粉在进一步脱氧除杂的过程中，在经磁场定向排列的金属镍粉之间形成烧结颈，高温还原烧结温度为580℃，时间为180分钟，升温速率控制在5min/s，烧结气氛选择氢气。最后，将高温还原烧结后的金属镍粉进行轻度的插碎后采用泰勒标准筛进行振动筛分，由此制备出导电镍粉。

实施例2

首先，选取分解温度T_d小于金属镍的居里温度T_c的草酸镍盐为原料，纯度为99.7%。将草酸镍盐进行低温烘烧，以除去镍盐吸附水或部分所含结晶水，低温烘烧温度为120℃，烘烧时间为60分钟，气氛为空气。采用球磨工艺将镍盐进行机械破碎成粉末，球料比5:1，球磨时间6小时，将破碎后的镍盐粉末采用泰勒标准筛进行筛分，筛网目数选择范围是400目，筛分时间120分钟，选择筛下粉末。随后，在分解氨气氛下，将预处理的原料粉末进行中温分解还原，温度控制在340℃，同时在粉末所处空间放置磁感应强度B为0.4T的磁场，使得镍盐粉末在分解还原的同时，其还原产物金属镍粉在磁场作用下，经磁化后定向排列，分解还原时间220分钟，升温速率控制在10min/s。中温分解还原后，撤去磁场进行二次高温还原烧结，使得金属镍粉在进一步脱氧除杂的过程中，在经磁场定向排列的金属镍粉之间形成烧结颈，高温还原烧结温度为650℃，时间为60分钟，升温速率控制在8min/s，烧结气氛选择分解氨气。最后，将高温还原烧结后的金属镍粉进行轻度的碾磨破碎后采用泰勒标准筛进行振动筛分，由此制备出导电镍粉。

导电粉体在铜铝泊导电胶带中的应用测得的性能指标，如表1所示。

表1

采用本发明技术方案生产导电镍粉，不但短流程，过程可控、成本低，而且从表1的数据可以看出，本发明的方法得到的导电镍粉的阻抗在0.01-0.03Ω之间，而市售的羰基镍包石墨导电粉的阻抗在0.01-0.05Ω之间，说明通过本发明的方法得到的导电镍粉的阻抗的稳定性得到了很大的提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种导电镍粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将镍盐进行第一机械破碎及筛选，制得粉末，其中，所述镍盐的分解温度T_d低于金属镍的居里温度T_c；

2）在还原性气氛下使得所述粉末在250~350℃的温度条件下分解还原，并利用磁场定向作用使得分解还原产生的镍粉粗品定向堆积；

3）在550~700℃的温度条件下对所述镍粉粗品进行还原烧结，得所述导电镍粉。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐是乙酸镍或草酸镍。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁场的磁感应强度为0.05-0.5T。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐进行第一机械破碎之前，还包括干燥步骤：

将所述镍盐在90~120℃温度下烘烤60~120分钟，气氛为空气。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一机械破碎及筛选包括：

采用球磨的方法将所述镍盐破碎成粉末，其中，球料质量比为1:1~5:1，球磨时间6~8小时；

采用泰勒标准筛对所述粉末进行筛分，筛网目数为200目~400目，筛分时间60~120分钟。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中的还原性气氛是氢气或分解氨气形成的。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中以8~10℃/min的升温速率升250~350℃，所述分解还原的时间为120~240分钟。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中以5~8℃/min的升温速率升550~700℃，所述还原烧结的时间为60~180分钟。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中的还原烧结气氛是氢气或分解氨气形成的。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，进一步包括：

4）将得到的所述导电镍粉进行第二机械破碎，所述第二机械破碎采用插碎或轻度碾磨的方法进行。