CN105728741B - 镍粉的制备方法及其制备的镍粉的应用 - Google Patents
镍粉的制备方法及其制备的镍粉的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105728741B CN105728741B CN201410750659.9A CN201410750659A CN105728741B CN 105728741 B CN105728741 B CN 105728741B CN 201410750659 A CN201410750659 A CN 201410750659A CN 105728741 B CN105728741 B CN 105728741B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel
- nickel powder
- powder
- crude product
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明提供了一种镍粉的制备方法，包括：将镍盐溶液与草酸铵溶液加入底液中反应得到草酸镍；将所述草酸镍还原，得到镍粉粗品；将所述镍粉粗品加入到醋酸镍和/或者甲酸镍溶液中使所述镍粉粗品吸附所述醋酸镍和/或者所述甲酸镍，过滤并干燥吸附后的镍粉粗品；将所述吸附后的镍粉粗品还原，得到镍粉。本发明提供了一种如上所述的镍粉制备方法制备的镍粉在3D打印和粉末冶金中的应用。本发明采用液相沉淀、物理吸附、二次还原相结合的工艺，制备出粒径分布均匀，密实的球形镍粉，并且该方法使得粒径和密度可控，技术工艺简单，设备投资小，成本低，适合于工业化生产。本发明采用该方法制备的镍粉满足3D打印金属粉末和粉末冶金的要求。
Description
技术领域
本发明属于金属粉体材料技术领域，具体涉及一种镍粉的制备方法及其制备的镍粉的应用。
背景技术
3D打印技术是一种新型的打印技术，其突出优点在于无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。3D打印金属粉末作为金属零件3D打印最重要的原材料，其制备方法备受人们关注。
3D打印金属粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。
目前，粉末制备方法按照制备工艺主要可分为：还原法、电解法、羰基分解法、研磨法、雾化法等。其中，以还原法、电解法和雾化法生产的粉末作为原料应用到粉末冶金工业的较为普遍。电解法能耗高，球形度不易控制，粒径分布不易控制。羰基分解法对设备要求高，且有毒不环保。雾化法虽球形度好，密度高，但存在粒径分布宽，设备要求高，能耗高等不足。还原法生产金属粉末工艺简单，且粒径可控、球形度可控，但密度一般达不到3D打印粉末要求。
发明内容
本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种镍粉的制备方法，可以制备粒径分布均匀、密实的球形镍粉。
本发明实施例的另一目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种如上所述的镍粉的制备方法制备的镍粉的应用，该镍粉满足3D打印金属粉末和粉末冶金的要求。
为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：
一种镍粉的制备方法，包括：
将镍盐溶液与草酸铵溶液加入底液中反应得到草酸镍；
将所述草酸镍还原，得到镍粉粗品；
将所述镍粉粗品加入到醋酸镍和/或者甲酸镍溶液中使所述镍粉粗品吸附所述醋酸镍和/或者所述甲酸镍，过滤并干燥吸附后的镍粉粗品；
将所述吸附后的镍粉粗品还原，得到镍粉。
本发明实施例的另一技术方案如下：
一种如上所述的镍粉的制备方法制备的镍粉在3D打印和粉末冶金中的应用。
本发明实施例采用液相沉淀、物理吸附、二次还原相结合的工艺，制备出粒径分布均匀，密实的球形镍粉，并且该方法使得粒径可控，密度可控，技术工艺简单，设备投资小，成本低，适合于工业化生产。
本发明实施例采用该方法制备得到的镍粉满足3D打印金属粉末和粉末冶金的要求，可以作为3D打印金属粉末和冶金粉末使用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例的镍粉的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例1的镍粉的扫描电镜图；
图3为本发明实施例3的镍粉的扫描电镜图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为本发明实施例的镍粉的制备方法的流程图。该镍粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤S01：将镍盐溶液与草酸铵溶液加入底液中反应得到草酸镍；
步骤S02：将草酸镍还原，得到镍粉粗品；
步骤S03：将镍粉粗品加入到醋酸镍和/或者甲酸镍溶液中使镍粉粗品吸附醋酸镍和/或者甲酸镍，过滤并干燥吸附后的镍粉粗品；
步骤S04：将吸附后的镍粉粗品还原，得到镍粉。
本发明实施例通过上述过程，采用液相沉淀、物理吸附、二次还原相结合的工艺，制备出粒径分布均匀，密实的球形镍粉，并且该方法使得粒径可控，密度可控。
具体地，上述镍粉的制备过程可以在反应釜中进行。当然本申请并不以此为限，也可以在其他适合的装置中进行。
具体地，底液为水和碳酸氢铵的混合溶液，底液中的碳酸氢根离子浓度为10～30g/L，底液的温度为30～60℃。底液的配制过程为：在反应釜内加入水和碳酸氢铵组成的底液，底液的体积加入量为达到第一层搅拌桨叶上沿。对底液的加入量没有限定，只要可以达到便于搅拌的目的即可，一般底液的加入量只要能达到桨叶，即可达到搅拌的目的。
具体地，步骤S01的过程中，镍盐溶液中镍与草酸铵溶液中草酸铵的摩尔比为1:1.1～1.5。虽然其它草酸盐如草酸钾也可以反应，但会引入金属杂质，影响产品纯度，因此，本发明选择草酸铵作为反应物。其中，镍盐溶液中镍的浓度为60～100g/L，镍盐溶液的流量为20～100L/h；草酸铵溶液中草酸铵的浓度为60～80g/L，草酸铵溶液的流量根据反应pH值调节，镍盐溶液与草酸铵溶液并流加入。常温下高于该浓度范围的草酸铵会结晶，阻塞管道，影响反应体系的稳定；低于该浓度范围的草酸铵，需要的草酸铵体积量较大，反应过程中粒径还未达到目标值，反应釜已满，影响产品质量。镍盐溶液与草酸铵溶液的反应温度为30～60℃，pH为1.5～3.0，反应时间10h以上。反应的过程中伴随搅拌，搅拌的速率为150～250r/min。镍盐溶液为氯化镍、硝酸镍或者硫酸镍等。
步骤S01制备得到的草酸镍需要满足如下指标：草酸镍的形状为球形，松装密度为0.95～1.3g/cm3，D50粒度为15～30μm。D50粒度小于15μm时，草酸镍球形度和致密度不能达到要求，得不到高密度球形镍粉；D50粒度高于30μm时，后续还原镍粉的费氏粒径偏大，影响产品使用。
草酸镍临界沉淀时过饱和度高，易形成大粒径的草酸镍颗粒，本发明的技术方案采用碳酸氢铵做底液，镍盐溶液加入后，优先生成碳酸镍细晶核，因碳酸镍晶核的生成降低了草酸镍临界沉淀值，使草酸镍不断在碳酸镍晶核上析出，并不断生长，解决了草酸镍初始颗粒太大的问题，从而使得草酸镍粒径可控。又因为草酸镍在碳酸镍晶核上不断生长，因此这种方式得到的草酸镍相对于瞬间聚集而成的草酸镍颗粒致密，且球形度好。
具体地，步骤S02的过程中，将草酸镍还原的过程在还原性气氛下进行。该还原性气氛可以是H2等还原性气体。将草酸镍还原的温度为400～500℃，时间为2～4h。还原后的镍粉粗品还可以经过破碎的过程进一步得到合适粒径的镍粉粗品。因为草酸镍很致密，如果温度低于400℃较难反应完全，需要延长反应时间，而延长反应时间后会造成不同料层间烧结，影响镍粉的分散性；此外，气体扩散到颗粒内部至全部反应完全需要一定的时间，所以反应时间需要在2h以上。上述反应温度和时间可以使反应完全，且镍粉粒径和分散性都在需要的范围之内。
具体地，步骤S03的过程中，吸附时可以充分搅拌镍粉，吸附时间为10～20min，常温下吸附。如果在加热的条件下吸附，冷却后会有部分醋酸镍和/或者草酸镍结晶在镍粉表面，影响镍粉的密度和形貌。本发明优选醋酸镍和/或者草酸镍溶液，当然，本发明并不以此为限，只要能溶于水，且加热条件下分解成镍以及CO、CO2和水等挥发性气体，不引入新的杂质元素的镍盐都可以。使用的醋酸镍和/或者草酸镍的量使吸附后的镍粉粗品中的镍的质量增加0.1～3％。第一次还原镍粉得到的镍粉粗品的颗粒内部有空隙，镍的质量增加0.1～3％后，该空隙全部吸附饱和。如果使用的醋酸镍和/或者草酸镍过量，过量的醋酸镍和/或者草酸镍会吸附在镍粉表面，再次还原后会影响镍粉形貌和密度。过滤可以采用离心过滤的方式，当然本申请并不以此为限，也可以采用其他适合的过滤的方式。干燥的温度为50～80℃，干燥的时间为1～5h，干燥后得到的吸附后的镍粉粗品中水分的质量含量为1～3％。
具体地，步骤S04的过程中，将吸附后的镍粉粗品还原的过程在还原性气氛下进行。该还原性气氛可以是H2等还原性气体。将吸附后的镍粉粗品还原的温度为300～400℃，时间为1～3h。还原后的镍粉可以通过破碎的步骤得到合适粒径的镍粉。
草酸镍在还原过程中释放出二氧化碳和一氧化碳，分解后得到的镍粉粗品颗粒内部会留下一些空洞，导致镍粉粗品密度低，不能达到3D打印粉末要求。本发明的技术方案将还原后的镍粉粗品吸附醋酸镍和/或者甲酸镍，醋酸镍和/或者甲酸镍完全填充镍粉粗品颗粒内部的空洞，在后续的还原过程中醋酸镍和/或者甲酸镍分解成镍金属，分解的镍金属留在原来的空洞中，使镍粉颗粒致密化。
经过上述过程制备得到的镍粉的指标为：镍粉的形状为球形，费氏粒径为3～10μm，平均粒径为10～20μm，松装密度为2.0～3.5g/cm3，振实密度为3.0～4.5g/cm3。
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
在6000L的反应釜内加入700L纯水，加入碳酸氢铵固体10kg，并加热到30℃，搅拌速率为150r/min，配制得到底液。待碳酸氢铵全部溶解后，用计量泵按60L/h的流量向底液中加入氯化镍溶液，其中，氯化镍溶液中镍浓度为80g/L，并按150L/h的初始流量向底液中加入草酸铵的浓度为60g/L的草酸铵溶液，镍盐溶液中的镍与草酸铵溶液中的草酸铵的摩尔比为1:1.1，保持温度为30℃，搅拌速率为150r/min。通过调节草酸铵流量，使pH值不断降低到1.5，待草酸钴D50粒径长到20μm时，停止加料，继续搅拌30分钟，离心过滤，洗涤干燥，并过80目筛分，得到草酸镍粉末，草酸镍松装密度为0.96g/cm3。草酸镍粉末在氢气气氛下400℃还原2h，得到镍粉粗品，将镍粉粗品破碎。取破碎后的镍粉粗品2kg，浸泡在醋酸镍浓度为120g/L的醋酸镍溶液中，搅拌10分钟后，离心脱水，50℃干燥3h，控制吸附后的镍粉粗品中水分的质量含量为2％，吸附后的镍粉粗品中的镍的质量增加0.1％。吸附后的镍粉粗品在300℃还原2h，得到镍粉，镍粉破碎过300目筛分，最终得到镍粉成品。实施例1的镍粉的具体指标见表1。图2为本发明实施例1的镍粉的扫描电镜图。从图2中可以看出，该镍粉为球形，镍粉的粒径分布均匀、密实。
实施例2
在6000L的反应釜内加入700L纯水，加入碳酸氢铵固体19kg，并加热到50℃，搅拌速率为200r/min，配制得到底液。待碳酸氢铵全部溶解后，用计量泵按20L/h的流量向底液中加入氯化镍溶液，其中，氯化镍溶液中镍浓度为100g/L，并按150L/h的初始流量向底液中加入草酸铵的浓度为70g/L的草酸铵溶液，镍盐溶液中的镍与草酸铵溶液中的草酸铵的摩尔比为1:1.3，保持温度为50℃，搅拌速率为200r/min。通过调节草酸铵流量，使pH值不断降低到2.2，待草酸钴D50粒径长到25μm时，停止加料，继续搅拌30分钟，离心过滤，洗涤干燥，并过80目筛分，得到草酸镍粉末，草酸镍松装密度为1.15g/cm3。草酸镍粉末在氢气气氛下450℃还原4h，得到镍粉粗品，将镍粉粗品破碎。取破碎后的镍粉粗品2kg，浸泡在醋酸镍浓度为180g/L的醋酸镍溶液中，搅拌15分钟后，离心脱水，65℃干燥5h，控制吸附后的镍粉粗品中水分的质量含量为1％，吸附后的镍粉粗品中的镍的质量增加1％。吸附后的镍粉粗品在350℃还原3h，得到镍粉，镍粉破碎过300目筛分，得到镍粉成品。实施例2的镍粉的具体指标见表1。
实施例3
在6000L的反应釜内加入800L纯水，加入碳酸氢铵固体28kg，并加热到60℃，搅拌速率为250r/min，配制得到底液。待碳酸氢铵全部溶解后，用计量泵按100L/h的流量向底液中加入氯化镍溶液，其中，氯化镍溶液中镍浓度为60g/L，并按150L/h的初始流量向底液中加入草酸铵的浓度为80g/L的草酸铵溶液，镍盐溶液中的镍与草酸铵溶液中的草酸铵的摩尔比为1:1.5，保持温度为60℃，搅拌速率为250r/min。通过调节草酸铵流量，使pH值不断降低到3.0，待草酸钴D50粒径长到30μm时，停止加料，继续搅拌30分钟，离心过滤，洗涤干燥，并过80目筛分，得到草酸镍粉末，草酸镍松装密度为1.29g/cm3。草酸镍粉末在氢气气氛下500℃还原3h，得到镍粉粗品，将镍粉粗品破碎。取破碎后的镍粉粗品2kg，浸泡在醋酸镍浓度为220g/L的醋酸镍溶液中，搅拌20分钟后，离心脱水，80℃干燥1h，控制吸附后的镍粉粗品中水分的质量含量在3％，吸附后的镍粉粗品中的镍的质量增加3％。吸附后的镍粉粗品在400℃还原1h，得到镍粉，镍粉破碎过300目筛分，得到镍粉成品。实施例3的镍粉的具体指标见表1，图3为本发明实施例3的镍粉的扫描电镜图。从图3中可以看出，该镍粉为密实的球。
表1 本发明实施例的物理指标
注：FSSS为费氏粒径，AD为松装密度，TD为振实密度。
从表1可以看出本发明得到的镍粉粒径分布均匀，颗粒密实，并且随着草酸镍合成温度升高，草酸镍粒径和密度都会增大；草酸镍的粒径增大，还原镍粉的粒径和密度也随之增大。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种镍粉的制备方法，其特征在于，包括：
将镍盐溶液与草酸铵溶液加入底液中反应得到草酸镍；
将所述草酸镍还原，得到镍粉粗品；
将所述镍粉粗品加入到醋酸镍和/或者甲酸镍溶液中使所述镍粉粗品吸附所述醋酸镍和/或者所述甲酸镍，过滤并干燥吸附后的镍粉粗品；
将所述吸附后的镍粉粗品还原，得到镍粉。
2.如权利要求1所述的镍粉的制备方法，其特征在于：所述吸附的过程在常温下进行，吸附时间为10～20min，所述吸附后的镍粉粗品中镍的质量增加0.1～3％。
3.如权利要求1所述的镍粉的制备方法，其特征在于：所述干燥的温度为50～80℃，所述干燥的时间为1～5h，所述干燥后得到的所述吸附后的镍粉粗品中水分的质量含量为1～3％。
4.如权利要求1所述的镍粉的制备方法，其特征在于：所述将所述吸附后的镍粉粗品还原的过程在还原性气氛下进行，所述将所述吸附后的镍粉粗品还原的温度为300～400℃，时间为1～3h。
5.如权利要求1所述的镍粉的制备方法，其特征在于，所述镍粉的指标为：所述镍粉的形状为球形，费氏粒径为3～10μm，平均粒径为10～20μm，松装密度为2.0～3.5g/cm3，振实密度为3.0～4.5g/cm3。
6.如权利要求1所述的镍粉的制备方法，其特征在于：所述底液为水和碳酸氢铵的混合溶液，所述底液中的碳酸氢根离子浓度为10～30g/L，所述底液的温度为30～60℃。
7.如权利要求1所述的镍粉的制备方法，其特征在于：所述镍盐溶液中的镍与所述草酸铵溶液中的草酸铵的摩尔比为1:1.1～1.5，所述镍盐溶液中镍的浓度为60～100g/L，所述镍盐溶液的流量为20～100L/h，所述草酸铵溶液中草酸铵的浓度为60～80g/L，所述镍盐溶液与所述草酸铵溶液的反应温度为30～60℃，pH为1.5～3.0，所述反应的过程中伴随搅拌，所述搅拌的速率为150～250r/min。
8.如权利要求1所述的镍粉的制备方法，其特征在于，所述草酸镍的指标为：所述草酸镍的形状为球形，松装密度为0.95～1.3g/cm3，D50粒度为15～30μm。
9.如权利要求1所述的镍粉的制备方法，其特征在于：所述将所述草酸镍还原的过程在还原性气氛下进行，所述将所述草酸镍还原的温度为400～500℃，时间为2～4h。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的镍粉的制备方法制备的镍粉在3D打印和粉末冶金中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410750659.9A CN105728741B (zh) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | 镍粉的制备方法及其制备的镍粉的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410750659.9A CN105728741B (zh) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | 镍粉的制备方法及其制备的镍粉的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105728741A CN105728741A (zh) | 2016-07-06 |
| CN105728741B true CN105728741B (zh) | 2017-12-15 |
Family
ID=56239683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410750659.9A Active CN105728741B (zh) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | 镍粉的制备方法及其制备的镍粉的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105728741B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7183765B2 (ja) * | 2018-12-20 | 2022-12-06 | 住友金属鉱山株式会社 | 硫酸ニッケル溶液の製造方法および製造装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0565511A (ja) * | 1991-07-23 | 1993-03-19 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | コバルト超微粉の製造法 |
| JP2001107103A (ja) * | 1999-10-08 | 2001-04-17 | Sakai Chem Ind Co Ltd | 球状ニッケル粉末、及びその製造方法 |
| CN100455386C (zh) * | 2007-01-24 | 2009-01-28 | 深圳市格林美高新技术股份有限公司 | 一种环境友好镍板及其生产工艺、设备 |
| CN101837464B (zh) * | 2009-08-28 | 2012-12-26 | 上海九鼎粉体材料有限公司 | 一种金属镍粉及其制备方法 |
| CN102649161B (zh) * | 2011-02-23 | 2014-11-05 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种大fsss粒径镍粉及其制备方法 |
| CN102699338B (zh) * | 2012-05-18 | 2014-06-04 | 国家钽铌特种金属材料工程技术研究中心 | 一种球形镍粉的制备方法 |
-
2014
- 2014-12-09 CN CN201410750659.9A patent/CN105728741B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105728741A (zh) | 2016-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101823155B (zh) | 一种近球状聚集态钴粉的制备方法 | |
| CN104722766B (zh) | 一种高密度钴粉及其合成方法 | |
| CN103909274B (zh) | 一种制备钴包覆纳米wc晶体复合粉末及超细晶硬质合金的方法 | |
| US20190039142A1 (en) | A method for preparing silver powder by using micro-nano bubbles as crystal seeds | |
| CN104004970B (zh) | 一种金刚石锯切工具用预合金粉末 | |
| US20100192728A1 (en) | Spherical Copper Fine Powder and Process for Producing the Same | |
| CN102649161B (zh) | 一种大fsss粒径镍粉及其制备方法 | |
| CN103862038A (zh) | 一种超粗硬质合金包裹粉末及其制备方法 | |
| CN101973592A (zh) | 一种高比重球型碳酸钴的制备方法 | |
| CN108264095A (zh) | 一种电池级球形碳酸钴的制备方法 | |
| CN106882843A (zh) | 一种致密晶型四氧化三钴的制备方法 | |
| CN111874957A (zh) | 一种超细钴粉用四氧化三钴前驱体生产工艺 | |
| CN105728741B (zh) | 镍粉的制备方法及其制备的镍粉的应用 | |
| CN102974285B (zh) | 一种具有多级孔结构、粒径均一可调的磁性微球的制法 | |
| CN107265458A (zh) | 钨粉分级制备超粗晶粒硬质合金的方法 | |
| CN113172233A (zh) | 一种纳米球形密排六方钴粉及其制备方法 | |
| CN108274011A (zh) | 一种适用于3d打印的具有双峰分布金属粉末的制备方法 | |
| CN109877312A (zh) | 一种球形铁素体基ods合金粉末的制备方法 | |
| CN102527320B (zh) | 一种磁性纳米锂离子筛吸附剂及其制备方法 | |
| JP2009102680A (ja) | タンタル凝集粒子およびその製造方法 | |
| KR101194273B1 (ko) | 분산 특성이 우수한 구형 철 분말 제조 장치 및 그 제조 방법 | |
| CN106077692B (zh) | 一种金属钴微球的制备方法 | |
| CN103752841A (zh) | 一种纳米铜粉的制备方法 | |
| CN104646679B (zh) | 一种球形Fe‑Co‑Ni合金粉末的制造方法 | |
| US20050255029A1 (en) | Process for manufacturing an alloy material for use in the manufacture of synthetic diamonds |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |