RU2030972C1 - Method for making dispersed metallic powder - Google Patents
Method for making dispersed metallic powder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2030972C1 RU2030972C1 RU92002259A RU92002259A RU2030972C1 RU 2030972 C1 RU2030972 C1 RU 2030972C1 RU 92002259 A RU92002259 A RU 92002259A RU 92002259 A RU92002259 A RU 92002259A RU 2030972 C1 RU2030972 C1 RU 2030972C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydroxide
- temperature
- metal
- powder
- hydrogen
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлических порошков, и может быть использовано при получении дисперсных порошков железа, никеля, кобальта, меди, вольфрама, молибдена и т.д. The invention relates to powder metallurgy, in particular to the production of metal powders, and can be used to obtain dispersed powders of iron, nickel, cobalt, copper, tungsten, molybdenum, etc.
Известен способ получения дисперсного металлического порошка никеля (размер частиц 0,1-2,0 мкм), заключающийся в следующем (см., например, Mao Minghua, Tu Taozhi, Gao Wengkao Preparation of ultrafine nickel pewder from slurries of basic nickel carbonate by hydrogen reduction auder pressure//Selec. pap. Eng. Chem and met. (China), 1989 - Beijing, 1990 - c. 50-55). A known method for producing dispersed metal powder of Nickel (particle size 0.1-2.0 μm), which is as follows (see, for example, Mao Minghua, Tu Taozhi, Gao Wengkao Preparation of ultrafine nickel pewder from slurries of basic nickel carbonate by hydrogen reduction auder pressure // Selec. pap. Eng. Chem and met. (China), 1989 - Beijing, 1990 - p. 50-55).
Водную суспензию основного карбоната никеля, имеющего формулу: m˙Ni(OH)2 ˙NiCO3 ˙nH2O, заливают в автоклав. В жидкой фазе восстанавливают водородом ионы Ni2+ при температуре менее 175оС и давлении менее 25 кгс/см2. Полученный продукт фильтруют, промывают и сушат на воздухе. Однако этот способ малопроизводителен, а для увеличения скорости процесса требуется введение дорогостоящего катализатора PdCl2. К тому же проведение процесса в стальном автоклаве при повышенных температуре и давлении требует специальных мер безопасности при эксплуатации.An aqueous suspension of basic nickel carbonate having the formula: m˙Ni (OH) 2 ˙NiCO 3 ˙nH 2 O is poured into an autoclave. In the liquid phase is reduced in hydrogen Ni 2+ ions at a temperature less than 175 C and a pressure of at least 25 kgf / cm 2. The resulting product is filtered, washed and dried in air. However, this method is inefficient, and to increase the speed of the process requires the introduction of an expensive catalyst PdCl 2 . In addition, the process in a steel autoclave at elevated temperatures and pressures requires special safety measures during operation.
Известен другой способ получения дисперсного металлического порошка меди (размер частиц 0,2-1,0 мкм), заключающийся в следующем. По реакции карбоната, гидроксида или оксида меди с муравьиной кислотой получают муравьинокислую медь с размером частиц приблизительно 800 мкм. Полученный продукт термически разлагают в среде азота или водорода при скорости нагрева 3оС/мин и температуре 150-300оС с получением медного порошка. Целевой выход меди более 90%. Полученный порошок промывают водой или органическим растворителем, добавляя в раствор вещество, предотвращающее окисление меди. Порошок измельчают после обезвоживания при температуре 130оС. Однако проведение операции измельчения после обезвоживания продукта может существенно менять форму и морфологию частиц порошка, а также приводить к значительному разбросу его гранулометрического состава и изменять его технологические свойства. Это, в свою очередь, приводит к ограничению областей применения таких порошков и исключает возможность получения стабильных с гарантированными свойствами продуктов с их использованием.There is another method for producing a dispersed metal powder of copper (particle size 0.2-1.0 μm), which consists in the following. The reaction of carbonate, hydroxide or copper oxide with formic acid produces copper formate with a particle size of approximately 800 μm. The resulting product was thermally decomposed in nitrogen or hydrogen at a heating rate of 3 ° C / min and a temperature of 150-300 C to produce copper powder. Target copper yield of more than 90%. The resulting powder is washed with water or an organic solvent, adding a substance that prevents the oxidation of copper in the solution. The powder is crushed after dehydration at a temperature of 130 o C. However, the grinding operation after dehydration of the product can significantly change the shape and morphology of the powder particles, as well as lead to a significant dispersion of its particle size distribution and change its technological properties. This, in turn, leads to a limitation of the applications of such powders and excludes the possibility of obtaining products with stable properties with guaranteed properties using them.
Известен еще один способ получения дисперсного металлического порошка (см. , например, J. Saida, A.Inoue, T.Masumoto. Preparation of ultra-fine amorphous powders by the chemical reduction method and the properties of their sintered products//Mater. Sci. and Eng. a [Pap] 7th Int. conf. "Struct. mater: properties, microstruct. and process", Stockholm, Aug. 13-17, 1990. Pt. 1, 1991-133. - c.771-774), заключающийся в том, что 0,1 моль водные растворы солей железа, кобальта, никеля обрабатывают 1 моль водным раствором восстановительного реактива боргидрида калия (КВН4), добавляя его в раствор периодически через 600 с и постоянно перемешивая. Полученный по реакции продукт отделяют фильтрацией, быстро обезвоживают и промывают большим количеством дистиллированной воды, потом ацетоном и сушат на воздухе.Another method for producing dispersed metal powder is known (see, e.g., J. Saida, A. Inoue, T. Masumoto. Preparation of ultra-fine amorphous powders by the chemical reduction method and the properties of their sintered products // Mater. Sci . and Eng. a [Pap] 7th Int. conf. "Struct. mater: properties, microstruct. and process", Stockholm, Aug. 13-17, 1990. Pt. 1, 1991-133. - c.771-774 ), which consists in the fact that 0.1 mol of aqueous solutions of salts of iron, cobalt, nickel is treated with 1 mol of an aqueous solution of potassium borohydride reduction reagent (KVN 4 ), adding it to the solution periodically after 600 s and constantly stirring. The product obtained by the reaction is separated by filtration, quickly dehydrated and washed with a large amount of distilled water, then with acetone and dried in air.
Однако и этот способ не позволяет производительно вести процесс и в широких пределах варьировать размеры частиц, например получать частицы размером более 50 нм. К тому же сопутствующие соли примеси, не удаляемые в процессе получения, могут загрязнять конечный продукт или переходить в промывные воды, создавая сложности в экологическом плане. However, this method also does not allow to conduct the process productively and to vary particle sizes over a wide range, for example, to obtain particles larger than 50 nm. In addition, the accompanying salts, impurities that are not removed during the preparation process, can contaminate the final product or go into wash water, creating environmental difficulties.
Задачей изобретения является создание такого способа получения дисперсного металлического порошка, который бы наряду с высокой производительностью и стабильностью процесса обеспечил возможность изготовления широкого диапазона дисперсных порошков по размерам частиц при сохранении их узкого фракционного состава. The objective of the invention is the creation of such a method of producing a dispersed metal powder, which would, along with high productivity and process stability, provide the ability to manufacture a wide range of dispersed powders by particle size while maintaining their narrow fractional composition.
Эта задача решается тем, что в способе получения дисперсного металлического порошка, заключающемся в том, что сначала готовят водный раствор реагента, затем соль металла обрабатывают полученным раствором, после чего фильтруют, промывают и сушат на воздухе, согласно изобретению, в качестве реагента используют раствор щелочи с последующим получением гидроксида металла, а операцию фильтрации и промывания совмещают с операцией измельчения полученного гидроксида металла, который после сушки на воздухе восстанавливают с помощью пропускаемого через него водорода при нагревании до температуры выше порога восстановления гидроксида металла. Это позволяет получить широкий диапазон дисперсных порошков с узким фракционным составом и различной формой частиц от округлой или элипсоидной формы до игольчатой. This problem is solved in that in the method for producing a dispersed metal powder, which consists in first preparing an aqueous solution of a reagent, then the metal salt is treated with the resulting solution, then filtered, washed and dried in air, according to the invention, an alkali solution is used as a reagent followed by the production of metal hydroxide, and the filtration and washing operation is combined with the grinding operation of the obtained metal hydroxide, which, after drying in air, is reduced by passing of hydrogen therethrough when heated to a temperature above the recovery metal hydroxide threshold. This allows you to get a wide range of dispersed powders with a narrow fractional composition and various particle shapes from round or ellipsoidal to needle-shaped.
Целесообразно в качестве щелочи использовать раствор едкого натра. Это дает возможность удешевить процесс путем использования широко распространенного доступного и дешевого реагента. It is advisable to use a solution of caustic soda as alkali. This makes it possible to reduce the cost of the process by using the widely available and cheap reagent.
Возможно в качестве щелочи использовать раствор аммиака. Это позволяет использовать для приготовления водных растворов щелочи уже готовые с более высокой концентрацией растворы аммиака, выпускаемые промышленностью. It is possible to use ammonia solution as alkali. This allows you to use for the preparation of aqueous solutions of alkali already prepared with a higher concentration of ammonia solutions produced by industry.
Целесообразно восстановление гидроксида металла до металла осуществлять при температуре выше порога восстановления гидроксида соответствующего металла примерно на 100-400оС. Это дает возможность проводить процесс при низкой температуре, что повышает срок службы, надежность работы оборудования и упрощает его обслуживание.Advantageously the metal hydroxide to metal recovery performed at a temperature above the threshold of a corresponding metal hydroxide on recovery of about 100-400 C. This allows to carry out the process at a low temperature, which increases the lifespan and reliability of the equipment and easy maintenance.
Желательно температуру восстановления гидроксида металла до металла повышать ступенчато. Это обеспечивает возможность строгого контроля механизма протекающих процессов и обеспечение их воспроизводимости. It is desirable to increase the temperature of reduction of metal hydroxide to metal stepwise. This provides the possibility of strict control of the mechanism of ongoing processes and ensuring their reproducibility.
Имеет смысл для удаления остатков влаги при восстановлении гидроксида металла до металла ступенчатое повышение температуры осуществлять, по меньшей мере, с двумя выдержками времени. Это позволяет исключить рост частиц и не допустить изменение их состава при восстановлении гидроксида металла за счет точного соблюдения равновесных условий процесса. It makes sense to remove residual moisture during the reduction of metal hydroxide to metal to carry out a stepwise increase in temperature with at least two time delays. This makes it possible to exclude the growth of particles and prevent a change in their composition during the reduction of metal hydroxide due to the exact observance of the equilibrium process conditions.
Желательно одну выдержку времени осуществлять при температуре примерно от 100 до 160оС с длительностью примерно от 30 до 90 мин, а другую - при температуре восстановления длительностью примерно от 40 до 120 мин. Это позволяет удалять остатки гигроскопической влаги при температуре первой выдержки и гарантировать полноту протекания процесса восстановления гидроксида до металла при температуре второй выдержки.It is desirable to implement a time delay at a temperature of from about 100 to 160 ° C with a duration from about 30 to 90 minutes, and the other - under the reduction temperature of duration of about 40 to 120 minutes. This allows you to remove residual hygroscopic moisture at the first exposure temperature and to guarantee the completeness of the process of reduction of hydroxide to metal at a second exposure temperature.
Целесообразно восстановленный дисперсный металл подвергнуть пассивации азотом либо аргоном, причем при пассивации осуществляют еще одну выдержку по времени длительностью примерно от 60 до 90 мин. Это позволяет избежать возгорания порошка металла при соприкосновении с воздухом и исключить его окисление при транспортировке и хранении. It is advisable to regenerate the dispersed metal by passivation with nitrogen or argon, and during passivation, another exposure time of about 60 to 90 minutes is carried out. This avoids the ignition of metal powder in contact with air and eliminates its oxidation during transportation and storage.
Возможно процесс пассивации порошка железа осуществлять в смеси аргона и воздуха. Это позволяет получать частицы α-Fe, окруженные оксидными слоями, которые характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы. It is possible to carry out the process of passivation of iron powder in a mixture of argon and air. This allows one to obtain α-Fe particles surrounded by oxide layers, which are characterized by high values of coercive force.
Желательно, чтобы водород, применяемый для восстановления гидроксида металла до металла, имел точку росы примерно от -40 до -60оС. Это обеспечивает увеличение скорости процесса за счет смещения равновесия процесса в сторону восстановления гидроксида до металла и снижение содержания кислорода в конечном продукте.Desirably, hydrogen is used to recover the metal hydroxide to metal had a dew point of about -40 to -60 ° C. This process provides increased speed of recovery toward the process expense hydroxide equilibrium shift to the metal and reducing the oxygen content in the final product.
Патентуемый способ получения дисперсного металлического порошка заключается в следующем. В отдельной емкости готовят заданной концентрации водный раствор реагента. В приготовленный водный раствор порциями вводят соль соответствующего металла. При комнатной температуре в условиях перемешивания проводят обработку с получением гидроксида. Гидроксид отделяют от основного раствора фильтрацией, интенсивно промывают его, измельчают в процессе фильтрации и промывания, извлекают из емкости и готовый продукт сушат при комнатной температуре на воздухе с периодическим перемешиванием. В качестве реагента используют щелочь, приготавливаемый водный раствор щелочи отвечает концентрации примерно от 6 до 15 моль/л. По отношению к количеству загружаемой соли раствор щелочи вводят примерно с 1,5-2,0 разовым избытком относительно стехиометрического расчета. A patented method for producing dispersed metal powder is as follows. In a separate container, a predetermined concentration of an aqueous reagent solution is prepared. A salt of the corresponding metal is introduced in portions into the prepared aqueous solution. At room temperature, under stirring, a treatment is carried out to obtain hydroxide. The hydroxide is separated from the main solution by filtration, washed intensively, crushed during filtration and washing, removed from the container and the finished product is dried at room temperature in air with periodic stirring. Alkali is used as a reagent; the prepared alkali aqueous solution corresponds to a concentration of about 6 to 15 mol / L. In relation to the amount of salt loaded, the alkali solution is administered with approximately 1.5-2.0 times a single excess relative to the stoichiometric calculation.
Однако возможно для тех же целей использовать соляную кислоту. После обработки ею хлорного железа FeCl3 при выдержки 24 ч и последующей выдержке при температуре 100оС одну неделю получали частицы Fe2O3 и β-FeOOH.However, it is possible to use hydrochloric acid for the same purpose. After processing it ferric chloride FeCl 3 at 24 hours exposure and subsequent aging at 100 ° C for one week to give particles Fe 2 O 3 and β-FeOOH.
Аналогичным образом получали частицы оксида хрома, гидроксида Al, оксида Ti и пр. (Atsushi Maramatsu, Hiroshi Sasaki. Изготовление ультрамелких частиц металлов или оксидов металлов мокрым способом и поверхностные свойства частиц.//J.Iron and Steel Just. Gap.,1991-77, N9, c.10-17). Similarly, particles of chromium oxide, Al hydroxide, Ti oxide, etc. were obtained (Atsushi Maramatsu, Hiroshi Sasaki. Production of ultrafine particles of metals or metal oxides by wet method and surface properties of particles. // J. Iron and Steel Just. Gap., 1991- 77, N9, pp. 10-17).
Высушенный гидроксид помещают тонкими слоями на сетчатые поддоны, нагревают до температуры выше температуры порога восстановления гидроксида до металла при непрерывном пропускании через него водорода. Как вариант, возможна обработка гидроксида во взвешенном состоянии при температуре восстановления и непрерывном токе водорода. В качестве щелочи можно использовать широко доступный едкий натр. При этом он может находиться как в виде твердого вещества, так и в виде водного раствора. Наряду с доступностью эта щелочь не образует комплексных соединений с обрабатываемыми солями и их переходными продуктами. The dried hydroxide is placed in thin layers on mesh trays, heated to a temperature above the temperature of the threshold for the reduction of hydroxide to metal with continuous passage of hydrogen through it. Alternatively, it is possible to treat the hydroxide in suspension at a reduction temperature and a continuous stream of hydrogen. As alkali, you can use widely available caustic soda. Moreover, it can be both in the form of a solid substance, and in the form of an aqueous solution. Along with availability, this alkali does not form complex compounds with processed salts and their transition products.
Иногда выгодно в качестве щелочи использовать раствор аммиака. Обычно, это удобно в тех случаях, когда не происходит растворения получаемого металла в растворе аммиака. При этом образующийся хлорид аммония обладает высокой растворяющей способностью таких токсичных элементов, как цинк, свинец, кадмий, что делает процесс экологически управляемым. It is sometimes advantageous to use an ammonia solution as alkali. Usually, this is convenient in cases where there is no dissolution of the resulting metal in an ammonia solution. Moreover, the resulting ammonium chloride has a high dissolving ability of such toxic elements as zinc, lead, cadmium, which makes the process environmentally controlled.
Восстановление гидроксида до металла целесообразно проводить при ступенчатом подъеме температуры с выдержкой во времени для удаления гигроскопической влаги, например, 100-160оС, продолжительность выдержки 30-90 мин.The reduction of hydroxide to metal is advisable to carry out with a stepwise rise in temperature with exposure in time to remove hygroscopic moisture, for example, 100-160 about C, the exposure time of 30-90 minutes
Уменьшение температуры ниже 100оС нецелесообразно, так как это приводит к замедлению процесса удаления влаги, повышение температуры выше 160оС нежелательно из-за интенсивного парообразования, что может привести к комкованию порошка.Reducing the temperature below 100 ° C is impractical because it leads to slow down the moisture removal process, the temperature rise above 160 ° C is undesirable because of the intense evaporation, which may lead to caking of the powder.
Сокращение выдержки при температуре удаления влаги до менее 30 мин нежелательно, так как процесс удаления влаги не проходит полностью; увеличение выдержки свыше 90 мин нецелесообразно с точки зрения экономичности процесса. При оптимальных температурно-временных параметрах интенсифицируется процесс восстановления при последующем нагреве, так как константа равновесия реакции, определяемая отношением парциальных давлений водорода и воды, сдвигается в сторону восстановления. Вторую температурно-временную выдержку целесообразно проводить непосредственно при температуре восстановления гидроксида металла для обеспечения полноты протекания процесса восстановления, но время выдержки необходимо выбирать с учетом зависимости роста частиц порошка от продолжительности нагрева. Reducing exposure at a temperature of moisture removal to less than 30 minutes is undesirable, since the process of removing moisture does not go completely; an increase in exposure over 90 minutes is impractical from the point of view of the efficiency of the process. At optimal temperature and time parameters, the recovery process is intensified during subsequent heating, since the equilibrium constant of the reaction, determined by the ratio of the partial pressures of hydrogen and water, shifts toward reduction. The second temperature-time exposure is expediently carried out directly at the reduction temperature of the metal hydroxide to ensure the completeness of the recovery process, but the exposure time must be selected taking into account the dependence of the growth of powder particles on the duration of heating.
Для исключения возгорания частиц металлического дисперсного порошка и предохранения его от окисления в процессе хранения целесообразно проводить пассивацию восстановленного порошка до его соприкосновения с воздухом. Причем пассивацию удобно осуществлять азотом, так как исключается взрывоопасность водородной среды, используемой при восстановлении гидроксида. To exclude ignition of particles of a metal dispersed powder and to protect it from oxidation during storage, it is advisable to passivate the reduced powder until it comes in contact with air. Moreover, it is convenient to passivate with nitrogen, since the explosiveness of the hydrogen medium used in the reduction of hydroxide is excluded.
Можно проводить пассивацию в среде аргона особенно в том случае, когда нежелательно присутствие даже малых следов нитридов в твердых растворах получаемых металлов. It is possible to carry out passivation in an argon medium, especially in the case when the presence of even small traces of nitrides in solid solutions of the resulting metals is undesirable.
Иногда целесообразно для получения магнитных порошков α-Fe пассивацию проводить в смеси аргона и воздуха. Sometimes it is advisable to obtain passivation in magnetic mixtures of α-Fe in a mixture of argon and air.
Выгодно, с точки зрения полноты протекания процесса, при температуре пассивации осуществлять еще одну выдержку времени примерно от 60 до 90 мин. It is advantageous, from the point of view of the completeness of the process, to carry out another time delay of about 60 to 90 minutes at the passivation temperature.
Причем сокращение выдержки менее 60 мин недопустимо, так как процесс пассивации не успевает пройти до конца; увеличение выдержки более 90 мин нежелательно по причине удорожания процесса. Moreover, reducing exposure to less than 60 minutes is unacceptable, since the passivation process does not have time to go through to the end; an increase in exposure of more than 90 minutes is undesirable due to the cost of the process.
Целесообразно, для смещения константы равновесия реакции восстановления гидроксида до металла в сторону восстановления применять осушенный водород, имеющий точку росы примерно от -40 до -60оС.It is advantageous to bias the equilibrium of the reaction of the metal hydroxide to restore constants toward restoring apply dehumidified hydrogen having a dew point of about -40 to -60 ° C.
Повышение точки росы более, чем -40оС ограничено тем обстоятельством, что в этом случае процесс восстановления не проходит до конца и содержание кислорода в конечном продукте повышается; снижение точки росы менее -60оС нецелесообразно, так как подобная осушка газа связана с трудностями ее промышленной реализации и соответственно ростом затрат на производство.Increasing the dew point of more than -40 ° C is limited by the fact that in this case, the recovery process does not pass through and the oxygen content in the final product is increased; lowering the dew point less than -60 ° C is impractical because such gas drying difficulties associated with its industrial implementation and thus increasing production costs.
Возможно также для получения порошков никеля и меди из их гидроксидов применять формиат натрия (НСООNa). Таким же способом можно получать порошок железа. It is also possible to use sodium formate (HCOONa) to obtain nickel and copper powders from their hydroxides. In the same way, you can get iron powder.
П р и м е р 1. Для приготовления 6 моль раствора аммиака брали 0,75 л аммиака водного 25%-ной концентрации и 0,8 л дистиллированной воды. В приготовленный 1 л раствора вводили 360 г соли FeCl3˙ 6H2O, что отвечало условию 1,5-кратного избытка щелочи по отношению к стехиометрическому количеству. Через 1 ч проводили фильтрацию, 6-кратное промывание до рН7 и измельчение до размера частиц гидроксида железа 100-150 мкм. Гидроксид с массовой долей гигроскопической влаги 2-10% отделяли от промывочного раствора и сушили в течение примерно 24 ч при комнатной температуре. Высушенный гидроксид восстанавливали в токе водорода с точкой росы -40оС при температуре 480оС, что на 200оС выше порога восстановления железа при расходе водорода 0,25 м3/ч. Температуру восстановления повышали ступенчато. При температуре 130 и 980оС сделаны выдержки по 1,5 и 10 ч соответственно. Размер частиц полученного порошка железа 80-90 нм, разброс менее 6%. Катионов NH4 и анионов Сl обнаружено не было. По завершении процесса восстановления (5 ч) и снижении температуры до 250оС перекрывали водород, давали выдержку при 250оС - 60 мин, заполняли рабочее пространство печи азотом и дальнейшее охлаждение порошка до комнатной температуры проводили в токе азота.PRI me R 1. For the preparation of 6 mol of a solution of ammonia was taken 0.75 l of ammonia water 25% concentration and 0.8 l of distilled water. 360 g of FeCl 3 ˙ 6H 2 O salt was introduced into the prepared 1 L of the solution, which corresponded to the condition of a 1.5-fold excess of alkali with respect to the stoichiometric amount. After 1 h, filtration, 6-fold washing to pH7 and grinding to a particle size of iron hydroxide of 100-150 μm were carried out. Hydroxide with a mass fraction of hygroscopic moisture of 2-10% was separated from the washing solution and dried for about 24 hours at room temperature. The dried hydroxide was reduced in a stream of hydrogen with a dew point of -40 ° C at a temperature of 480 C, which is 200 C above the threshold of reduction of iron at a hydrogen flow rate of 0.25 m 3 / h. The reduction temperature was increased stepwise. At a temperature of 130 ° C and 980 made by soaking 1.5 and 10 hours, respectively. The particle size of the obtained iron powder is 80-90 nm, the spread is less than 6%. No NH 4 cations or Cl anions were detected. When the recovery process (5 h) and the temperature drops to 250 ° C overlap hydrogen, allowed to extract at 250 ° C - 60 minutes, filled working space of the furnace with nitrogen and further cooling to room temperature, the powder was carried out under nitrogen.
П р и м е р 2. Для приготовления 6 моль раствора едкого натра брали 240 г сухой щелочи и 1 л дистиллированной воды. В приготовленный раствор вводили 600 г соли СuSO4 ˙5H2O, что отвечало условию 1,6-кратного избытка щелочи по отношению к стехиометрическому количеству, через 1,5 ч проводили фильтрацию, 6-кратное промывание до рН и одновременное измельчение до размера частиц гидроксида меди до 800 нм. Гидроксид с массовой долей гигроскопической влаги 6% отделяли от промывочного раствора и сушили в течение 24 ч при комнатной температуре. Высушенный гидроксид восстанавливали в токе водорода с точкой росы -40оС при температуре 250оС, что на 100оС выше порога восстановления меди при расходе водорода 0,2 м3/ч. При температуре 130 и 250оС сделаны выдержки по 1 ч. По завершении процесса восстановления (5 ч) и снижении температуры до 200оС перекрывали водород и дальнейшее охлаждение порошка проводили в токе азота до комнатной температуры. Размер частиц полученного порошка меди 46-49 нм, разброс менее 6%. Катионов Na и анионов SO4 обнаружено не было.PRI me R 2. For the preparation of 6 mol of a solution of caustic soda took 240 g of dry alkali and 1 liter of distilled water. 600 g of CuSO 4 ˙ 5H 2 O salt was introduced into the prepared solution, which met the condition of a 1.6-fold excess of alkali with respect to the stoichiometric amount, after 1.5 hours filtration was carried out, 6-fold washing to pH and simultaneous grinding to particle size copper hydroxide up to 800 nm. Hydroxide with a mass fraction of hygroscopic moisture of 6% was separated from the washing solution and dried for 24 hours at room temperature. The dried hydroxide was reduced in a stream of hydrogen with a dew point of -40 ° C at a temperature of 250 ° C, 100 ° C above the recovery threshold copper at a hydrogen flow rate of 0.2 m3 / h. At a temperature of 130 ° C and 250 made by soaking 1 hour. Upon completion of the recovery process (5 h) and the temperature drops to 200 ° C overlap hydrogen and further cooling of the powder was carried out in a stream of nitrogen to room temperature. The particle size of the obtained copper powder is 46-49 nm, the spread is less than 6%. Na cations and SO 4 anions were not detected.
П р и м е р 3. Для приготовления 15 моль раствора едкого натра брали 600 г сухой щелочи и 1 л дистиллированной воды. В приготовленный раствор вводили 500 г соли NiCl2 ˙4H2O, что отвечало условию приблизительно 2-кратного избытка щелочи по отношению к стехиометрическому количеству. Через 1 ч проводили фильтрацию, 6-кратное промывание до рН7 и одновременное измельчение гидроксида никеля до 200 нм. Гидроксид с массовой долей гигроскопической влаги 3% отделяли от промывочного раствора и сушили в течение 24 ч при комнатной температуре. Высушенный гидроксид восстанавливали в токе водорода с точкой росы -50оС при температуре 500оС, что на 250оС выше порога восстановления никеля при расходе водорода 0,25 м3/ч. При температуре 140 и 500оС сделаны выдержки 1,5 и 1 ч соответственно. По завершении процесса восстановления (4,5 ч) и снижении температуры до 350оС перекрывали водород и дальнейшее охлаждение порошка проводили в токе аргона. Размер частиц полученного порошка никеля 100-120 нм, разброс менее 2%. Катионов Na и анионов Cl обнаружено не было.PRI me R 3. For the preparation of 15 mol of sodium hydroxide solution was taken 600 g of dry alkali and 1 liter of distilled water. 500 g of NiCl 2 ˙ 4H 2 O salt was introduced into the prepared solution, which corresponded to the condition of an approximately 2-fold excess of alkali with respect to the stoichiometric amount. After 1 h, filtration, 6-fold washing to pH7 and simultaneous grinding of nickel hydroxide to 200 nm were carried out. Hydroxide with a mass fraction of hygroscopic moisture of 3% was separated from the washing solution and dried for 24 hours at room temperature. The dried hydroxide was reduced in a stream of hydrogen with a dew point of -50 ° C at a temperature of 500 C, which is 250 C above the recovery threshold nickel at a hydrogen flow rate of 0.25 m 3 / h. At a temperature of 140 ° C and 500 made extracts 1.5 and 1 hour respectively. When the recovery process (4.5 hr) and the temperature drops to 350 ° C overlap hydrogen and further cooling of the powder was carried out under argon. The particle size of the obtained nickel powder is 100-120 nm, the spread is less than 2%. Na cations and Cl anions were not detected.
Дисперсные металлические порошки, получаемые по заявленному способу, могут быть использованы, например:
в качестве каталитических добавок в разного рода процессах, например при спекании легированных порошковых систем;
в качестве антифрикционных добавок к маслам и охлаждающим жидкостям при обработке металлов;
в качестве наполнителей токопроводящих паст;
в качестве магнитоносителей в феррографии;
в качестве добавок при создании специальных красок;
в качестве добавок, ускоряющих рост растений;
в качестве веществ для изготовления защитных экранов от инфракрасного излучения;
в качестве ферромагнитного порошка для устройств магнитной записи, в приборах ночного видения и т.д.Dispersed metal powders obtained by the claimed method can be used, for example:
as catalytic additives in various processes, for example, during sintering of doped powder systems;
as anti-friction additives to oils and coolants in metal processing;
as fillers for conductive pastes;
as magnetic carriers in ferrography;
as additives when creating special paints;
as additives that accelerate plant growth;
as substances for the manufacture of protective screens against infrared radiation;
as a ferromagnetic powder for magnetic recording devices, in night vision devices, etc.
Заявляемый способ получения дисперсного металлического порошка может найти широкое применение в материаловедении в качестве активирующих добавок при создании новых порошковых материалов с мелкозернистой структурой; химии красок; электронике в качестве компонентов паст при изготовлении печатных плат и создании "чистых" комнат; в машиностроении в качестве добавок к смазочным маслам и охлаждающим жидкостям; военной технике для получения материалов с нанокристаллическими структурами и высоким комплексом физико-механических свойств, а также для изготовления объектов-невидимок; космосе - для изготовления солнечных батарей и разработке градиентных материалов; медицине в качестве добавок к лекарственным препаратам, сельском хозяйстве в качестве добавок в корма животных и добавок к удобрениям для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. The inventive method for producing dispersed metal powder can be widely used in materials science as activating additives when creating new powder materials with a fine-grained structure; chemistry of paints; electronics as components of pastes in the manufacture of printed circuit boards and the creation of "clean" rooms; in mechanical engineering as additives to lubricating oils and coolants; military equipment for producing materials with nanocrystalline structures and a high complex of physico-mechanical properties, as well as for the manufacture of invisible objects; space - for the manufacture of solar panels and the development of gradient materials; medicine as additives to pharmaceuticals, agriculture as additives to animal feed and fertilizer additives to increase crop yields.
Таким образом, заявленный способ получения дисперсного металлического порошка обеспечивает возможность изготавливать порошки с размером частиц примерно от 10 нм до 1 мкм с узким разбросом частиц по фракциям внутри каждой партии. Удельная поверхность таких порошков может регулироваться примерно от 3 до 70 м2/г. Высокая производительность процесса, обусловленная совмещением операций фильтрации, промывания и измельчения, а также регламентом процесса восстановления водородом, позволяет получать относи- тельно дешевый с гарантированными свойствами продукт. Значимые регулируемые параметры процесса дают возможность его широкой автоматизации с использованием ЭВМ, что гарантирует его стабильность, а это, в свою очередь, позволяет получать дисперсные металлические порошки с наперед заданными характеристиками. Проведение процесса получения гидроксида при комнатной температуре создает условия для более дешевого аппаратурного оформления процесса.Thus, the claimed method of producing a dispersed metal powder provides the ability to produce powders with a particle size of from about 10 nm to 1 μm with a narrow dispersion of particles in fractions within each batch. The specific surface of such powders can be adjusted from about 3 to 70 m 2 / g. The high productivity of the process, due to the combination of filtration, washing and grinding operations, as well as the regulation of the hydrogen reduction process, makes it possible to obtain a relatively cheap product with guaranteed properties. Significant adjustable process parameters make it possible to widely automate it using a computer, which guarantees its stability, and this, in turn, makes it possible to obtain dispersed metal powders with predetermined characteristics. Carrying out the process of producing hydroxide at room temperature creates the conditions for cheaper instrumentation of the process.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92002259A RU2030972C1 (en) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | Method for making dispersed metallic powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92002259A RU2030972C1 (en) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | Method for making dispersed metallic powder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2030972C1 true RU2030972C1 (en) | 1995-03-20 |
| RU92002259A RU92002259A (en) | 1996-01-27 |
Family
ID=20131055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92002259A RU2030972C1 (en) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | Method for making dispersed metallic powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2030972C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2170647C1 (en) * | 2000-11-02 | 2001-07-20 | Закрытое акционерное общество "ИНВЕСТ-Технологии" | Method of production of ultradispersed metal powder |
| RU2337791C2 (en) * | 2006-10-17 | 2008-11-10 | Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук | Method for obtaining ultra-fine nano sized powder of transition metal oxides or mixture of transition metal oxides |
| RU2451579C2 (en) * | 2010-07-27 | 2012-05-27 | Учреждение Российской академии наук "Институт химии твердого тела УрО РАН" | Method of fabricating zinc oxide nanotubes (versions) |
-
1992
- 1992-10-26 RU RU92002259A patent/RU2030972C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЕР N 0397877, AI, кл. B 22F 9/22, опубл.1988. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2170647C1 (en) * | 2000-11-02 | 2001-07-20 | Закрытое акционерное общество "ИНВЕСТ-Технологии" | Method of production of ultradispersed metal powder |
| RU2337791C2 (en) * | 2006-10-17 | 2008-11-10 | Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук | Method for obtaining ultra-fine nano sized powder of transition metal oxides or mixture of transition metal oxides |
| RU2451579C2 (en) * | 2010-07-27 | 2012-05-27 | Учреждение Российской академии наук "Институт химии твердого тела УрО РАН" | Method of fabricating zinc oxide nanotubes (versions) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ducamp-Sanguesa et al. | Synthesis and characterization of fine and monodisperse silver particles of uniform shape | |
| KR0124053B1 (en) | Process for making finely divided, dense packing spherical shaped silver particles | |
| EP0071983B1 (en) | Process for removing sulfur compounds from gases | |
| DE4115172C2 (en) | Process for the preparation of powder from stabilized zirconium oxide and use of the process | |
| Kratohvil et al. | Preparation of copper compounds of different compositions and particle morphologies | |
| CN101435027B (en) | Method for recycling high purity molybdenum from molybdenum-containing spent catalyst | |
| TW201144451A (en) | A method for recovering rhenium and other metals from rhenium-bearing materials | |
| DE3613011A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING SINTERABLE METAL OXIDE CERAMIC POWDERS | |
| KR100490668B1 (en) | Method for manufacturing nano-scale silver powders by wet reducing process | |
| JPS5944896B2 (en) | Production method of copper-iron-aluminum catalyst | |
| US4252689A (en) | Method of producing copper-iron-aluminum catalysts | |
| IL34081A (en) | Production of finely divided solid materials | |
| RU2030972C1 (en) | Method for making dispersed metallic powder | |
| Song et al. | A novel ammonium-free vanadium precipitation process for the integrated actions of ascorbic acid reduction and enhanced hydrolysis under hydrothermal influence | |
| Hamdan et al. | Wastewater treatment using activated carbon produced from oil shale | |
| EP0514473A1 (en) | Process for making finely divided particles of silver metal | |
| WO2017073392A1 (en) | Method for producing seed crystal of cobalt powder | |
| RU2170647C1 (en) | Method of production of ultradispersed metal powder | |
| JP2017082270A5 (en) | ||
| Xia et al. | The roles of ammonia and ammonium bicarbonate in the preparation of nickel particles from nickel chloride | |
| RU2569535C1 (en) | Production of superdispersed powders of various oxides with narrow separation of particles by sizes | |
| US3607023A (en) | Process for producing copper oxide | |
| Sondi et al. | Precipitation of monodispersed basic iron (III) sulfate (sodium jarosite) particles | |
| RU2560901C1 (en) | Method of metal fine disperse powder production | |
| JPH0249364B2 (en) |