[發明專利]一種金屬及合金粉末的制備方法

在審

• 申請號: 201710096336.6
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106906493A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 李偉;劉志強;曹洪楊;郭秋松;朱薇;高遠;陶進長;張魁芳;金明亞
• 申請（專利權）人: 廣東省稀有金屬研究所
• 主分類號: C25C5/04
• 分類號: C25C5/04
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所44216
• 代理人: 千知化

技術領域

本發明屬于金屬及其合金粉末的制備方法，尤其涉及難熔金屬及其合金粉末的制備方法。

背景技術

金屬及合金在國民經濟中具有重要地位，廣泛應用于化工、冶金、船舶、汽車、航空航天工業、國防技術等領域。特別是以鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鎢、鉬為代表的難熔金屬及其合金，在國民經濟中占有重要地位，尤其在尖端領域有著不可或缺的重要地位。目前，工業純金屬的制備方法主要有碳熱還原法、金屬熱還原法、電熱法和電解法等。制備合金主要有高溫對摻共熔和粉末冶金等方法，前者通常將兩種金屬熔融后混合均勻，然后冷凝制備合金，這是最常用的制備合金的方法。粉末冶金的優點在于通過對粉末的處理，可在成分、粒度的均勻性和晶粒細化上達到較高的水平，缺點是要使用成本很高的純金屬粉末為原料。由于化石能源逐漸枯竭和二氧化碳排放對全球氣候的影響等問題日趨嚴重，許多工業純金屬和合金的生產工藝被普遍認為需要改進，特別突出的問題是過程復雜、工藝流程長、能源消耗大、污染環境等，諸如此類問題還導致一些性能優良的金屬、合金的價格居高不下，限制了其在各個領域的應用。

熔鹽電解固態金屬氧化物是制備金屬和合金的一種新方法，其突出的優點是可以由兩種或幾種金屬氧化物的混合物直接制備合金。從原理上說，只要將幾種氧化物原料混合均勻后壓制成型作為陰極，在陰、陽極間施加一定的電壓，使陰極發生氧離子化反應，氧離子經由熔鹽擴散至陽極被氧化，在陰極還原得到的金屬相互結合形成合金，即可由混合氧化物經一步電解直接得到所需的合金粉末，所得到的合金粉末既可熔煉，也可直接用于粉末冶金。但是由于電解過程工作溫度高，而導致隨著電解過程而不斷生成的金屬或者合金燒結嚴重，顆粒增大，導致產品成為致密的金屬塊，很難得到金屬或者合金粉末。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種金屬及合金粉末的制備方法，該方法顆粒尺寸可控，從而實現金屬及合金粉末的直接制備。

本發明的技術方案是：將氧化物或者幾種氧化物的混合物粉末或壓片與金屬集流體復合作為陰極，以石墨為陽極，以添加了過量對應堿土金屬氧化物或堿金屬氧化物的熔融堿土金屬鹵化物或堿金屬鹵化物或二者混合物為電解質，在保護性氣氛中，電解溫度400~900℃，電解電壓1.4~3.2V，電解1~5小時，冷卻至常溫后取出，然后在蒸餾水、稀酸或有機溶劑中洗滌，真空干燥后得到金屬或者合金粉末。

所述堿土金屬鹵化物為Mg、Ca、Sr或Ba鹵化物的一種或數種組成的混合物。

所述堿金屬鹵化物為Li、Na、K、Rb或Cs鹵化物的一種或數種組成的混合物。

所述鹵化物為Cl或F的一種或者兩者混合物。

所述金屬集流體為熔點高于反應溫度的絲狀、網狀、片狀或泡沫狀的鈦、不銹鋼、鉬、鎢或鎳。

所述氧化物為Ta、Nb、Ti、Zr、Hf、V、Fe、Co、Ni、Cu、Sn、Cr、W、Al、Si、Ga、Mn或鑭系氧化物中的一種或者多種。

所述壓片是將氧化物粉末在壓力2~20MPa下壓制，在溫度600~900℃下燒結而成。

本發明的原理是：將上述氧化物或者氧化物的混合物，在熔融電解液中進行電化學還原，氧化物還原脫除的氧與堿金屬或者堿土金屬離子結合形成對應的氧化物。由于電解質中本就存在過量的相應堿金屬或堿土金屬氧化物，新形成的堿金屬或堿土金屬氧化物無法溶解于電解質中，從而在陰極氧化物顆?，F場沉淀析出，在陰極還原產物顆粒之間形成物理隔斷防止氧化物還原所得金屬顆粒之間的團聚燒結長大。因此，由氧化物成功制備金屬及合金的同時，實現產品顆粒尺寸的控制。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的Ta粉XRD圖譜。

圖2為本發明實施例1的Ta粉TEM圖譜。

圖3為本發明實施例9的LaNi₅粉XRD圖譜。

圖4為本發明實施例9的LaNi₅粉SEM圖譜。

具體實施方法

下面結合附圖和實施例對本發明進一步描述。這些描述只是為了更好地說明本發明，而不是對本發明的限制。

實施例1