[發明專利]一種球形多孔納米鈷粉及其制備方法

在審

• 申請號: 201510708034.0
• 申請日: 2015-10-27
• 公開（公告）號: CN105397101A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 孫照華;袁平;唐偉華
• 申請（專利權）人: 株洲硬質合金集團有限公司
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所 43001
• 代理人: 周詠;米中業

技術領域

本發明涉及一種球形納米鈷粉及其制備方法，尤其是涉及一種球形多孔的納米鈷粉及其制備方法。

背景技術

鈷粉是用于超硬合金材料(如硬質合金和人造金剛石工具)的關鍵原料之一，其性能決定了超硬合金材料的粘結性能、強度和韌性，對超硬合金材料的使用性能至關重要。超細硬質合金具有優異的性能，是硬質合金發展的重要方向。生產超細合金必須添加球形納米鈷粉。因此，高質量的球形納米鈷粉是生產超細硬質合金的重要原料之一。

鈷粉形貌為球形或近球形，可以減少硬質合金濕磨時間，降低能耗；而球形納米鈷粉具有較高的空隙度和相對滑動摩擦因數，優越的擴展和延展性，與其他物質混合時，表現出良好的可混性，避免合金中鈷池的出現，有利于提高硬質合金的綜合性能；開發粒度分布均勻的球形超細鈷粉，對制備高、精、尖的硬質合金產品，提高我國硬質合金生產工業水平意義重大。

中國專利申請“一種球形多孔空心納米鈷粉體的化學制備方法”(申請號201510012678.6)中提到，用水合肼、硼氫化鉀為還原劑，在特定溶劑中將金屬鈷、鐵離子還原為金屬鈷、鐵原子，金屬原子再聚集、長大最終獲得鈷鐵納米合金顆粒；再將制備好的球形鈷鐵納米合金顆粒在酸溶液或一定濃度的酸霧中脫合金化，脫合金化去除掉鐵元素，制備出多孔空心的納米球形鈷粉顆粒。該濕發工藝產生大量的廢水，廢水處理增加了生產成本，水合肼、硼氫化鉀對環境中水生物影響很大，不利于持續發展。

根據《Nanoscle》2014.6.2447報道，通過化學脫合金的方法制備出空殼結構的納米Co+CoO的納米粒子，其方法是：在氬氣保護下在電弧熔煉室將Co和Al均勻混合成Co–31.4wt％Al鑄塊，通過一定的試驗方法獲得納米級的Co-Al合金，再通過化學脫合金的方法將Al從Co-Al合金中稀出，得到多孔空心的Co納米粒子，并且Co納米粒子上分布著納米級別的空洞。之后將獲得的多孔空心的Co納米粒子經過鈍化處理，使多孔空心的Co納米粒子表面氧化得到Co+CoO“孔殼結構”。此方法要求設備造價較高，并且制備出的納米顆粒尺寸分布不均勻。

綜上所述，現有的生產多孔球形納米鈷粉的方法，均采用化學脫合金法制備出空殼結構的納米球形鈷粉，原材料獲得復雜、對生產條件的要求較高、生產成本較高等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種球形多孔納米鈷粉，不僅外形整體呈現球形或近球形，而且在球體外表和內部有許多孔洞，并非僅僅在空殼上存在孔洞，同時提供該球形多孔納米鈷粉的制備方法。

本發明的球形多孔納米鈷粉，單個納米鈷粉外形整體呈現球形或類球形，且球體或類球體的外表和內部有許多空洞。

進一步的，所述球形多孔納米鈷粉馬爾文粒度分布曲線為單峰，其中1um～5um占90％以上。

本發明的球形多孔納米鈷粉的制備方法，依次包括以下步驟：

(1)以草酸鈷或碳酸鈷為原料，采用熱裂解得到氧化鈷；或者直接采用氧化鈷為原料；

(2)采用氫氣還原氧化鈷得到球形納米鈷粉；

(3)在球形納米鈷粉中添加可揮發性成型劑和混合介質，球磨混合均勻；

(4)噴霧干燥制粒；

(5)真空干燥脫去成型劑，即制成所述單個納米鈷粉外形整體呈現球形或類球形、且球體或類球體的外表和內部有許多空洞的球形多孔納米鈷粉。

作為改進，在所述步驟(2)和步驟(3)之間、步驟(4)和步驟(5)之間均設置過篩工序。

所述步驟(3)中的成型劑為PEG或石蠟，混合介質為無水酒精，球磨混合時間為1～1.5小時。

所述步驟(1)中熱裂解溫度為270℃～350℃，時間為1～2小時。

所述氫氣還原氧化鈷的還原溫度為300℃～450℃的、氫氣還原流量10m³/h氫氣～20m³/h，還原時間1.5～3.5小時。

所述真空干燥溫度為350℃～400℃，時間3～5小時。

本發明的多孔球形納米鈷粉，因為單個納米鈷粉外形整體呈現球形或類球形，且球體或類球體的外表和內部有許多空洞，不僅在制備硬質合金時提高了硬質合金的抗彎強度和硬度，使鎢和鈷分散更加均勻，減少了鈷池，同時可以減少球磨時間，提高生產效率，降低生產成本。

與現有技術相比，本制備方法工藝過程簡單，容易控制，制造成本低廉，對環境影響小。

附圖說明

圖1是本發明球形多孔納米鈷粉的典型電鏡照片圖。

圖2是本發明球形多孔納米鈷粉的制備方法的工藝流程圖。