CN103611933B

CN103611933B - 一种超声化学高效制备镍包覆铜复合粉末的方法

Info

Publication number: CN103611933B
Application number: CN201310699796.XA
Authority: CN
Inventors: 李惠; 牛基烨
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: CN103611933A

Abstract

本发明属于粉末冶金技术领域，特指一种利用高能超声技术与湿法冶金相结合制备镍包铜复合粉末的制备方法。本发明采用高能超声处理技术与碱性化学镀制备方法相结合，利用高能超声的空穴效应、震荡等效应，使得制备的镍包覆铜复合粉末效率高，分散性极好，粉末均匀不团聚，颗粒成圆球状，粒径大小30μm-90μm，镍包覆完整，镀层致密，呈晶态。本发明超声化学制备镍包铜复合粉末的方法制备工艺简单，经济高效、包覆完全，无偏析，可实现高质量的镍包覆铜复合粉末工业化生产。

Description

一种超声化学高效制备镍包覆铜复合粉末的方法

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特指一种利用高能超声技术与湿法冶金相结合制备镍包铜复合粉末的制备方法。

背景技术

现有技术中，金属包覆型复合粉末的制备方法主要有溶胶—凝胶法、化学气相沉积法、化学镀法、电镀法、热分解一还原法等，其中化学镀法是以电解铜粉为芯材，用还原剂来还原镍盐，使还原出的镍粉包覆在铜上，形成镍包铜粉末；但在这一工艺过程中，由于铜粉比表面积较大，表面活化能较大，需要加入催化剂才可得到镍包铜粉末，其工艺复杂、操作难度大，不利于产品质量控制；根据检索发现，目前典型金属包覆型复合粉末的制备方法专利有：公开号为CN1988973A的发明专利提供了一种镀镍铜粉的制备方法，该方法采用钯为催化剂，肼作为还原剂来制备镀镍铜粉；文献“电子工业用镍包铜粉的工艺及性能研究”采用氯化钯为活化剂，利用肼为还原剂在铜粉上包覆了一层镍，上述方法均存在工艺复杂、成本高、环境污染等问题；文献“新型Ni—Cu复合镀层的制备”介绍了用复合电镀的方法制备镍包铜粉末的工艺：将铜粉加入含硫酸镍、氯酸镍、硼酸的镀镍电解液中,控制电解液的PH值3—4,温度45—60℃,电流密度2—3A/dm²,在铜粉表面实现镀镍目的，上述工艺存在实验所用化学试剂多,实验条件苛刻，试验成本高，操作复杂,不易工业化生产等问题；根据检索，金川公司公开号为CN1817521A的发明专利提供了一种镍包铜粉的生产方法，在碱性镀液条件下，将硫酸镍溶液加热到80—90℃，加入电解铜粉调节pH至11.5-13.5，采用联氨为还原，制备镍包铜粉末，但用联氨做还原剂制备镍包铜粉末时，使用联胺镀液,镍的沉积速率相对较低，因而效率不高。

本发明超声化学高效制备镍包覆铜复合粉末的方法，利用高能超声技术与化学镀工艺相结合，较好的克服上述检索专利工艺技术的不足，提供了一种生产效率极高、工艺简单、易于操作、生产成本低廉，可工业化生产的镍包覆铜粉的制备方法。

此外，本方法制备的Ni/Cu复合粉包覆层界面纯净，未引入杂质元素，完全符合高性能镍铜合金粉末冶金材料的要求，超过了粉末冶金国家标准要求的金属复合粉标准。

发明内容

本发明超声化学高效制备镍包覆铜复合粉末的方法通过以下方案实现：

（1）按照络合剂和镍盐物质的量之比为1:1称取，分别用蒸馏水溶解，待溶解完全后，两者混合，搅拌均匀，然后缓慢滴加氨水，调节pH至7.5～10，保持碱性即可，定容得到混合溶液；

（2）将步骤（1）制得的混合溶液升温至95℃，保温5min，开始对溶液施加高能超声震荡处理，超声处理的同时，加入铜粉，机械搅拌均匀，然后调节pH至14；然后缓慢加入无水肼；

（3）高能超声处理结束，过滤洗涤，真空干燥，制得镍包覆铜复合粉末。

所述步骤（1）中，络合剂为乙二胺四乙酸二钠，镍盐为氯化镍；所述的氨水的体积百分浓度为34%。

所述步骤（1），混合溶液中，镍盐的浓度为43.2g/L，络合剂的浓度为124g/L。

所述步骤（2）中，高能超声处理工艺参数为：超声功率为1000-2000W，频率：50MHz，处理时间为10-20分钟。

所述步骤（2）中，铜粉为99.9%的电解纯铜粉，其中加入铜粉的粒度小于50μm，用量100～150g/L。

所述步骤（2）中，无水肼的加入量为：每升混合溶液加70ml质量百分浓度为70%的无水肼。

所述步骤（3）中，真空干燥的温度为85℃，时间为1～2h。

本发明方法采用高能超声技术与化学镀工艺相结合，较好的克服上传统工艺技术中一些的不足；由于施加高能超声振荡处理，使得整个化学镀反应体系中：镍离子扩撒速率提升2-3倍，与铜元素接触概率提升3-4倍，整体化学镀镍反应速率加快，包覆完全，镍铜结合界面纯净，制备的复合粉末仅由镍、铜两相组成,镍呈晶态，符合高性能镍铜合金粉末冶金材料的要求。

经粗略估算，本发明的超声化学制备镍包覆铜复合粉末的方法，相比传统工艺，反应效率至少提高一倍，即传统技术需10小时要完成的镍包覆铜任务量，如果使用本发明方法可在5小时即可完成；因而，这种制备工艺简单、反应快的镍包铜粉末制备方法有望替代传统技术，引入工业化生产，提高生产效率，降低成本，使其可以更好地应用于电力、粉末冶金等行业领域。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行说明,但本发明并不受这些实施例的任何限制。

实例1：制备327g的镍包铜粉末。

1)按物质的量之比1:1，分别称取络合剂乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA-2Na）372g、氯化镍129.6g；分别用1.35L蒸馏水溶解，待完全溶解后，将二者混合，搅拌均匀；

2)缓慢滴加体积百分浓度为34%的浓氨水，调节至溶液的pH值到9.0，定容至3L，将该混合溶液升温至95℃，保温300s；

3)对镍盐混合溶液开始施加高能超声震荡处理，超声功率为1000W，频率：50MHz，超声振荡时间：20分钟；

4)伴随超声处理的同时，均匀加入粒度为45μm铜粉300g，机械搅拌均匀，然后用3mol/L的KOH调节溶液pH值至14；

5)缓慢加入210ml质量百分浓度为70%的无水肼N₂H₄；

6)高能超声处理结束，过滤洗涤，进真空箱干燥1小时，温度85℃，制得到镍包覆铜复合粉末。经检测，镍含量为9%，余量为铜，松比为1.89g/cm³。

实例2：制备654g的镍包铜粉末。

1)按物质的量之比1:1，分别称取络合剂乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA-2Na）744g、氯化镍259.2g；分别用2.7L蒸馏水溶解，待完全溶解后，将二者混合，搅拌均匀；

2)缓慢滴加体积百分浓度为34%的浓氨水,调节至溶液的pH值到10，定容至6L，将该混合溶液升温至95℃，保温300s；

3)对镍盐混合溶液开始施加高能超声震荡处理，超声功率为2000W，频率：50MHz，超声振荡时间：10分钟；

4)伴随超声处理的同时，均匀加入粒度为45μm铜粉600g，机械搅拌均匀，然后用3mol/L的KOH调节溶液pH值至14；

5)缓慢加入420ml质量百分浓度为70%的无水肼N₂H₄；

6)高能超声处理结束，过滤洗涤，进真空箱干燥2小时，温度85℃，制得到镍包覆铜复合粉末；经检测，镍含量为9%，余量为铜，松比为2.03g/cm³。

Claims

1.一种超声化学高效制备镍包覆铜复合粉末的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)按照络合剂和镍盐物质的量之比为1:1称取，分别用蒸馏水溶解，待溶解完全后，两者混合，搅拌均匀，然后缓慢滴加氨水，调节pH至7.5～10，保持碱性即可，定容得到混合溶液；

(2)将步骤(1)制得的混合溶液升温至95℃，保温5min，开始对溶液施加高能超声震荡处理，超声处理的同时，加入铜粉，机械搅拌均匀，然后调节pH至14；然后缓慢加入无水肼；

(3)高能超声处理结束，过滤洗涤，真空干燥，制得镍包覆铜复合粉末；所述步骤(1)中，络合剂为乙二胺四乙酸二钠，镍盐为氯化镍；所述的氨水的体积百分浓度为34％；

所述步骤(1)，混合溶液中，镍盐的浓度为43.2g/L，络合剂的浓度为124g/L；所述步骤(2)中，高能超声处理工艺参数为：超声功率为1000-2000W，频率：50MHz，处理时间为10-20分钟；

所述步骤(2)中，铜粉为99.9％的电解纯铜粉，其中加入铜粉的粒度小于50μm，用量100～150g/L；

所述步骤(2)中，无水肼的加入量为：每升混合溶液加70ml质量百分浓度为70％的无水肼。

2.如权利要求1所述的一种超声化学高效制备镍包覆铜复合粉末的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，真空干燥的温度为85℃，时间为1～2h。