[发明专利]一种由前驱体配合物制备单分散超细球形镍粉的方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，更具体是涉及一种由前驱体配合物制备单分散超细球形镍粉的方法。

背景技术

超细镍粉由于具备良好的导电性、化学稳定性、可焊和耐焊性等特点且价格相对低廉，近年来逐渐取代金、银等贵金属应用于导电浆料领域，其制得的导电浆料具有电阻低、抗焊性好、无离子迁移、成线性、分辨性和丝网印刷性能良好等优点，已被广泛应用于厚膜混合集成电路、电阻器、多层陶瓷电容器、电阻网路、敏感元器件表面组装技术等电子行业，成为当前电子产品低成本化的最有效的手段之一。

然而，随着电子元器件的精密化和微型化，对所用超细镍粉的要求越来越高。如在多层陶瓷电容器(MLCC)制造技术中，电介质层与电极层越来越薄，日本TDK的全自动生产化操作的介质厚度已达4μm，相应的作为电极层所用的金属镍粉的平均粒径应控制在约500nm以下。同时，呈球形且粒径分布均匀的镍粉有利于在浆料中分散，形成均匀平铺的电极层，烧结后金属粒子间易形成良好接触，可减少烧结过程中电极层的开裂。因此，所用镍粉应具备纯度高、粒径小、粒径分布范围窄、分散性好和形貌规整等基本性能。

但随着镍粉颗粒尺寸的减小，比表面积和比表面能增大，化学活性变高，其在制备和后处理过程中，易发生相互吸引、凝聚，使得粒子变粗和团聚。而分散性极差的超细镍粉在实际使用中将完全丧失原有的优越性，严重影响材料的加工特性及产品性能，因而改善超细粉体的团聚状态将是提高其性能的一个有效途径，也是当前超细镍粉制备的难点之一。

目前，制备镍粉的方法很多，主要有蒸发—冷凝法、机械破碎法、羰基镍热分解法、喷雾—热分解法、水热法、微乳液法、电解法、气相还原法、γ-射线辐射法等。其中液相化学还原法原料易得，设备简单，粉末粒度及形貌易控制，产率高，工业应用前景广阔。

在该方法中，使用的还原剂通常有水合肼、硼氢化钠、次磷酸钠、甲醛、乙二醇、1，2—丙二醇和缩聚多元醇(如一缩二乙二醇)等。当使用还原性较弱的有机还原剂时，一般需采用有机试剂如乙醇、乙二醇等作溶剂，如专利US 4539041和CN 187629A所述，其反应温度较高(150～250℃)，反应时间长(2～12h)，镍粉表面附着有机物难处理，产率低；甲醛和硼氢化钠有剧毒；邓达意等在《高等学校化学学报》Vol.26No.7，2005，1309-1312介绍了“自催化还原制备微米和纳米级空心镍球的研究”，其采用次磷酸钠还原制得的镍粉行貌不规则，易产生空心镍球；而水合肼廉价易得，反应速率快，生成物为氮气，污染少，被广泛研究，如专利CN 1657204A、CN 1631589A等，其方程式如下：

Ni²⁺+2OH^-→Ni(OH)₂

2Ni(OH)₂+N₂H₄→2Ni+N₂+4H₂O

但在该体系中存在如下副反应：

3N₂H₄→N₂+4NH₃

N₂H₄→N₂+2H₂

由以上反应方程式可看出，理论上[N₂H₄]/[Ni²⁺]＝0.5；但由于存在副反应导致水合肼分解，且新生成的镍粉可催化副反应的发生，加快水合肼的分解，使得实际水合肼用量大大增加，一般[N₂H₄]/[Ni²⁺]≥4时，制得的镍粉才不含氢氧化镍杂质。但该方法所得镍粉易团聚，有时需加分散剂改善其分散情况，工艺需进一步改进与完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，一种由前驱体配合物制备单分散超细球形镍粉的方法。本发明的球形镍粉是一种单分散性、无团聚，平均粒径在180nm到260nm之间、粒径分布范围较窄、纯度高且可应用于导电浆料领域的球状超细镍粉。

为达到上述目的，本发明采取了如下的技术方案：