[發明專利]核殼結構微米和納米復合金屬球形粉末的制造方法

有效

• 申請號: 201510064436.1
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104625046B
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 唐少龍;黃海富;雷成龍;程振之;都有為
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

1.核殼結構微米和納米復合金屬球形粉末的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）準備復合金屬粉末前驅物；

（2）準備的復合金屬粉末前驅物與碳材料粉末或與陶瓷材料粉末的均勻混合粉末；

（3）高溫熱處理使復合金屬前驅物中一種以上的金屬熔融，凝固后形成核殼結構復合金屬球；高溫熱處理溫度至少達到所述復合金屬前驅物中一種金屬的熔融溫度；

（4）除掉碳材料粉末或陶瓷材料粉末獲得核殼結構微米和納米復合金屬球形粉末；所述復合金屬粉末前驅物尺寸小于10mm；

具有核殼結構球形粉末的復合金屬包括：1）液態時某一溫度區間存在兩種或兩種以上不相溶液相的金屬，包括：鐵或鐵基合金/銅或銅基合金、鐵或鐵基合金/銀或銀基合金、鈷或鈷基合金/銀或銀基合金、鎳或鎳基合金/銀或銀基合金、鎢或鎢基合金/銅或銅基合金、鎢或鎢基合金/銀或銀基合金、碳化鎢/銅或銅基合金、碳化鎢/銀或銀基合金、鐵或鐵基合金/鉍或鉍基合金、鈷或鈷基合金/鉍或鉍基合金；2）兩種或兩種以上液態相溶，固態不固溶或低固溶，即在某一溫度區間，存在液、固相共存的金屬，包括：銀或銀基合金/銅或銅基合金、鋁或鋁基合金/硅或硅基合金、錫或錫基合金/鉍或鉍基合金、銅或銅基合金/鉍或鉍基合金、鈷或鈷基合金/銅或銅基合金、金或金基合金/銅或銅基合金；

準備所述復合金屬粉末前驅物原料包括：1）將兩種或兩種以上的金屬粉末通過混合獲得均勻的復合粉末；2）通過熔煉獲得復合金屬，破碎成復合金屬粉末，3）快淬成條帶后破碎成復合金屬粉末；4）通過機械合金化獲得的復合合金粉末；5）通過混合不同的金屬氧化物或金屬鹽得到均勻的復合氧化物或金屬鹽，還原后獲得均勻的復合金屬粉末；6）通過電化學反應或其他方法包覆的復合金屬粉末；7)通過其他方法獲得的復合金屬粉末；所述復合金屬粉末前驅物尺寸范圍在50 nm～1 mm；

碳材料粉末為石墨、石墨烯、金剛石、碳粉或煤粉以及它們二種或二種以上的混合物；陶瓷材料粉末為碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、氧化物陶瓷或氮化物陶瓷以及它們二種或二種以上的混合物；

準備復合金屬粉末前驅物與碳材料粉末或與陶瓷材料粉末的均勻混合粉末的方法為下述之一，i）采取機械方法均勻混合；ii）在液體中攪拌均勻混合；iii）通過分散劑輔助分散后，與碳材料粉末或陶瓷材料粉末混合，混合后干燥得到用碳材料或用陶瓷材料包覆的復合金屬粉末前驅物的均勻的混合粉末。

2.根據權利要求1所述的具有核殼結構的微米和納米金屬球形粉末的制造方法，其特征在于：用采取機械方法均勻混合或在液體中攪拌均勻混合方式，將兩種或以上的金屬氧化物或金屬鹽前驅物與碳材料粉末或與陶瓷材料粉末混合，在還原氣氛中進行熱處理，得到復合金屬粉末前驅物與碳材料粉末或與陶瓷材料粉末的均勻混合粉末。

3.根據權利要求1所述的具有核殼結構的微米和納米復合金屬球形粉末的制造方法，其特征在于：

將所述復合金屬粉末前驅物用碳材料粉末或陶瓷材料粉末隔開；復合金屬粉末前驅物與碳材料粉末或與陶瓷材料粉末的質量比應滿足所稱量的復合金屬粉末前驅物的總表面積小于所配比的碳材料粉末或陶瓷材料粉末的總表面積；所述碳材料粉末或陶瓷材料粉末的尺寸10納米-100微米粒徑；碳材料粉末或陶瓷材料粉末的形貌是片狀、球狀、線狀、管狀或其他形狀。

4.根據權利要求1所述的具有核殼結構的微米和納米復合金屬球形粉末的制造方法，其特征在于：

將混合均勻的復合金屬粉末前驅物/碳材料或陶瓷材料混合粉末在真空或包括氫氣、氮氣、氬氣和氨氣的氣氛中熱處理，溫度：至少達到所述復合金屬前驅物中一種金屬的熔融溫度、且高于該種金屬熔點40-100 ^oC；保溫時間：為4-10分鐘，短時保溫克服金屬液滴與碳材料或陶瓷材料之間的相互擴散，保證金屬液滴在碳材料或陶瓷材料界面的不潤濕性或低潤濕性；冷卻方式：1）快冷，讓復合金屬顆粒保持液態金屬球的形狀，同時，克服合金材料成分宏觀偏析和減少高溫下碳材料或陶瓷材料向金屬顆粒的擴散；2）快冷結合緩慢冷卻，快冷到熔點以下溫度后，再緩慢冷卻，獲到結晶度好的核殼結構微米和納米復合金屬球。