專利名稱：一種半微米鈷粉的制備方法
一種半微米鈷粉的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明申請涉及一種半微米鈷粉的制備方法，屬于金屬粉末材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
鈷粉為灰色不規(guī)則狀粉末，溶于酸，有磁性，在潮濕空氣中易氧化，用作硬質(zhì)合金、 金剛石工具、高溫合金、磁性材料等冶金產(chǎn)品，及可充電池、工業(yè)爆破劑、火箭燃料和醫(yī)藥等 化學(xué)制品。一般工業(yè)應(yīng)用中，常見的鈷粉分為標(biāo)準(zhǔn)型鈷粉、類球狀鈷粉和超細(xì)類球狀鈷粉。
超細(xì)鈷粉具有特殊的物理化學(xué)性能，具有極大的表面效應(yīng)和體積效應(yīng)，隨著科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展，不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ勰┎牧闲阅艿囊蟛粩嗵岣?，如超?xì)硬質(zhì)合金的制備中， 要求鈷粉費氏粒度小于O. 8 um，才可以獲得更好的使用性能。超細(xì)鈷粉的制備方法很多，常 見的有氣相還原法、水熱還原法、液相還原法等，但存在著設(shè)備要求較高、成本較高、產(chǎn)品純 度不高等缺點。如中國專利CN101428348A公開了一種水熱處理制備球形超細(xì)金屬粉末的 工藝方法，其制備的鈷粉純度只能達到2N5 (即99. 5%)，且需要在高溫高壓下反應(yīng)，對設(shè)備 要求較高；中國專利CN101100001A公開了一種超細(xì)鈷粉及其制造工藝，需要在高能球磨機 內(nèi)球磨20 50小時，生產(chǎn)效率低、能耗大；中國專利CN101780545A公開了低氧亞微米鈷 粉及其草酸鈷前驅(qū)體和制造方法，其反應(yīng)工藝溫和，草酸鈷前驅(qū)體粒徑細(xì)且均勻，但存在著 過濾、洗滌的困難。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明申請即是針對目前在超細(xì)鈷粉制備中存在的上述缺點，提供一種成本低 廉、方法簡單實用，且產(chǎn)品純度高的制備方法。
本發(fā)明申請采用氯化鈷與碳酸氫銨反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鈷沉淀，然后與草酸溶液反應(yīng)， 反應(yīng)終止后將反應(yīng)產(chǎn)物直接用離心噴霧干燥設(shè)備干燥破碎、氣流破碎，得到粒徑細(xì)勻，顆粒 形貌為類球形草酸鈷和碳酸鈷混合前驅(qū)體粉末，前驅(qū)體粉末在超細(xì)粉末氫還原爐內(nèi)還原， 還原出爐后，在氮氣或二氧化碳?xì)夥罩斜４?2 24小時,在氮氣氣氛下氣流破碎,并加入 石蠟、油酸包裹，防止鈷粉氧化，便于儲存與使用。
具體來說，本發(fā)明申請?zhí)峁┮环N半微米鈷粉的制備方法，所述的方法包括如下的 步驟1)將氯化鈷與碳酸氫銨或碳酸銨、碳酸鈉進行反應(yīng)，反應(yīng)溫度30 50 °C，PH值6.5 7. 2 ;2)將反應(yīng)后得到的溶液進行過濾，得到碳酸鈷沉淀，然后用70 90 1的純水進 行洗滌和漿化；3)將濃度為100 300 g/L的草酸溶液，按20 100 L/min的流量加入上述碳酸 鈷漿料中進行反應(yīng)，攪拌速度100 800 r/min,反應(yīng)溫度O 40 V，草酸溶液加完后，反 應(yīng)I 5小時，待PH值達到6 7后，進行過濾或離心噴霧干燥；4)上述物料干燥后，采用氣流破碎，得到草酸鈷和碳酸鈷混合的鈷前驅(qū)體粉末；5)將上述鈷前驅(qū)體粉末在氫還原爐中進行還原，還原出爐后在氮氣或二氧化碳?xì)夥罩斜４?2 24小時進行鈍化，使超細(xì)鈷粉表面能完全釋放，提高其抗氧化能力，然后經(jīng)氣流破碎，加石蠟或油酸包裹，真空包裝成產(chǎn)品。
進一步的，在上述的步驟I中，氯化鈷的濃度為80 120 g/Ι，碳酸氫銨或碳酸銨、 碳酸鈉的濃度為150 250 g/L·
優(yōu)選的，在上述的步驟3中，草酸溶液與碳酸鈷漿料進行反應(yīng)的溫度為15 30O。
進一步的，在上述的步驟3中，所述碳酸鈷與草酸的摩爾比為1:0.1 O. 99。
優(yōu)選的，在上述的步驟3中，所述的草酸采用工業(yè)級或食品級草酸，用純水進行溶解。
在上述步驟4中得到的鈷前驅(qū)體粉末，其中，D50粒徑為O. 6 1. 5 um，F(xiàn)SSS粒徑 (即費氏粒度)為O. 5 O. 8 um，粒徑約為半微米，松裝密度為O. 15 O. 25 g/cm3，鈷含量為 32 45% Wt0
進一步的，在上述步驟5中，鈷前驅(qū)體粉末在氫還原爐中進行還原的溫度在360 450 °C，還原時間為2 10小時。
在上述步驟5中，所述氫還原爐為常規(guī)鈷粉管式電阻還原爐，其加熱段與冷卻段長度比為1:1 2，加強其冷卻效果，同時其冷卻段至少有2個以上氣體進口，可通氮氣或 ~■氧化碳等氣體，吸附在鉆粉表面，提聞鉆粉抗氧化能力。
通過上述方法得到的半微米鈷粉，其費氏粒徑為O. 4 O. 8 um,氧含量O. 4 O.8%，碳含量O. 01 O. 05%，形狀為類球形。
本發(fā)明申請所述的方法，具有以下的特點和優(yōu)點1.本發(fā)明申請所述的方法在室溫下反應(yīng)，易于工業(yè)化生產(chǎn)；2.本思路采用碳酸鈷預(yù)先洗滌，優(yōu)級純草酸為原料，保證產(chǎn)品純度的前提下，省去了草酸鈷混合產(chǎn)物洗滌和脫水工序，解決了草 酸鈷混合物過濾和洗滌的難題；3.本發(fā)明申請所述的方法采用離心噴霧或閃蒸干燥方式，提高了粉末的分散性；4.本發(fā)明申請所述的方法在氮氣氣氛下冷卻、包裹處理，提高鈷粉的抗氧化性能。


圖1是本發(fā)明申請所述半微米鈷粉的制備方法的流程框圖；圖2是本發(fā)明申請實施例三生產(chǎn)鈷粉的掃描電鏡圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體的例子對本發(fā)明申請所述半微米鈷粉的制備方法進行描述， 目的是為了公眾更好的理解本發(fā)明申請的技術(shù)內(nèi)容，而不是對所述技術(shù)內(nèi)容的限制，事實上，在與本發(fā)明申請相同或近似的原理，對所述方法中工藝步驟、條件、相關(guān)試劑進行的變動，或者是替換，達到相同的目的或效果，都在本發(fā)明申請所要求保護的技術(shù)方案之內(nèi)。
實施例一以氯化鈷和碳酸氫銨反應(yīng)為例，進行說明，所述的方法包括以下的步驟1.將濃度為80 g/L的氯化鈷與濃度為150 g/L的碳酸氫銨在溫度45 °C，PH值6.5的條件下進行反應(yīng)；2.將反應(yīng)后得到的溶液進行過濾，得到碳酸鈷沉淀，然后用70 V的純水進行洗滌 和漿化；3.將工業(yè)級草酸用純水進行溶解，得到濃度為100 g/L的草酸溶液，按20 L/min 的流量加入上述碳酸鈷漿料中進行反應(yīng)，所述碳酸鈷與草酸的摩爾比為1:0. 5，攪拌速度 400 r/min，反應(yīng)溫度20 °C，草酸溶液加完后，反應(yīng)I小時，待PH值達到6 7后，進行過 濾；4.上述物料干燥后，采用氣流破碎，得到草酸鈷和碳酸鈷混合的鈷前驅(qū)體粉末；5.將上述鈷前驅(qū)體粉末在氫還原爐中進行還原，溫度為360 °C ,還原時間為4小 時，還原出爐后在氮氣氣氛中保存12小時進行鈍化，使超細(xì)鈷粉表面能完全釋放，提高其 抗氧化能力，然后經(jīng)氣流破碎，加石蠟包裹，真空包裝成產(chǎn)品。
實施例二以氯化鈷和碳酸銨反應(yīng)為例，進行說明，所述的方法包括以下的步驟1.將濃度為120 g/L的氯化鈷與250 g/L碳酸銨進行反應(yīng)，反應(yīng)溫度50 °C，PH值7.2 ；2.將反應(yīng)后得到的溶液進行過濾，得到碳酸鈷沉淀，然后用90 V的純水進行洗滌 和漿化；3.將食品級草酸用純水進行溶解濃度為300 g/L的草酸溶液，所述碳酸鈷與草酸 的摩爾比為1:0. 99，按100 L/min的流量加入上述碳酸鈷漿料中進行反應(yīng)，攪拌速度800 r/min,反應(yīng)溫度40 V，草酸溶液加完后，反應(yīng)5小時，待PH值達到6 7后，進行離心噴霧 干燥；4.上述物料干燥后，采用氣流破碎，得到草酸鈷和碳酸鈷混合的鈷前驅(qū)體粉末；5.將上述鈷前驅(qū)體粉末在氫還原爐中進行還原,還原的溫度為450 °C,還原時間 為10小時，還原出爐后在氮氣或二氧化碳?xì)夥罩斜４?4小時進行鈍化，使超細(xì)鈷粉表面能 完全釋放，提高其抗氧化能力，然后經(jīng)氣流破碎，加油酸進行包裹，真空包裝成產(chǎn)品。
實施例三以氯化鈷和碳酸鈉反應(yīng)為例，進行說明，所述的方法包括以下的步驟1.將濃度為100 g/L的氯化鈷與濃度為200 g/L的碳酸鈉進行反應(yīng)，反應(yīng)溫度40 °C，PH 值 6. 8 ;2.將反應(yīng)后得到的溶液進行過濾，得到碳酸鈷沉淀，然后用80 V的純凈水進行洗 滌和漿化；3.將工業(yè)級草酸用純水進行溶解濃度為200 g/L的草酸溶液，所述碳酸鈷與草酸 的摩爾比為1:0. 7，按60 L/min的流量加入上述碳酸鈷漿料中進行反應(yīng)，攪拌速度700 r/ min，反應(yīng)溫度15 °C，草酸溶液加完后，反應(yīng)3小時，待PH值達到6 7后，進行過濾；4.上述物料干燥后，采用氣流破碎，得到草酸鈷和碳酸鈷混合的鈷前驅(qū)體粉末；5.將上述鈷前驅(qū)體粉末在氫還原爐中進行還原,還原的溫度為400 °C,還原時間 為7小時，還原出爐后在氮氣中保存18小時進行鈍化，使超細(xì)鈷粉表面能完全釋放，提高其 抗氧化能力，然后經(jīng)氣流破碎，加石蠟包裹，真空包裝成產(chǎn)品。
實施例四以氯化鈷和碳酸鈉反應(yīng)為例，進行說明，所述的方法包括以下的步驟1.將濃度為90 g/L的氯化鈷與濃度為180 g/L的碳酸鈉進行反應(yīng)，反應(yīng)溫度35 °C，PH 值 7. O ;2.將反應(yīng)后得到的溶液進行過濾，得到碳酸鈷沉淀，然后用75 V的純凈水進行洗 滌和漿化；3.將食品級草酸用純水進行溶解濃度為160 g/L的草酸溶液，碳酸鈷與草酸的摩 爾比為1:0. 30，按80 L/min的流量加入上述碳酸鈷漿料中進行反應(yīng)，攪拌速度600 r/min, 反應(yīng)溫度30 V，草酸溶液加完后，反應(yīng)4小時，待PH值達到6 7后，進行過濾或離心噴霧 干燥；4.上述物料干燥后，采用氣流破碎，得到草酸鈷和碳酸鈷混合的鈷前驅(qū)體粉末；5.將上述鈷前驅(qū)體粉末在氫還原爐中進行還原，還原的溫度在380 °C，還原時間 為7小時，還原出爐后在氮氣或二氧化碳?xì)夥罩斜４?6小時進行鈍化，使超細(xì)鈷粉表面能 完全釋放，提高其抗氧化能力，然后經(jīng)氣流破碎，加油酸包裹，真空包裝成產(chǎn)品。
通過上述方法得到的半微米鈷粉，其費氏粒徑為O. 4 O. 8 um，氧含量O. 4 O. 8 %，碳含量O. 01 O. 05 %，形狀為類球形，兼具超細(xì)鈷粉與類球鈷粉的優(yōu)點，粒度細(xì)、分布 窄，粒徑小而均勻，廣泛用于數(shù)控刀片、棒材、頂錘、鉆頭等硬質(zhì)合金產(chǎn)品及電池行業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種半微米鈷粉的制備方法，其特征在于所述的方法包括如下的步驟 1)將氯化鈷與碳酸氫銨或碳酸銨、碳酸鈉進行反應(yīng)，反應(yīng)溫度30 50°C，PH值6. 5 7.2 ； 2)將反應(yīng)后得到的溶液進行過濾，得到碳酸鈷沉淀，然后用70 90°C的純水進行洗滌和漿化； 3)將濃度為100 300g/L的草酸溶液，按20 100 L/min的流量加入上述碳酸鈷漿料中進行反應(yīng)，攪拌速度100 800 r/min,反應(yīng)溫度O 40 °C,草酸溶液加完后，反應(yīng)I 5小時，待PH值達到6 7后，進行過濾或離心噴霧干燥； 4)上述物料干燥后，采用氣流破碎，得到草酸鈷和碳酸鈷混合的鈷前驅(qū)體粉末； 5 )將上述鈷前驅(qū)體粉末在氫還原爐中進行還原，還原出爐后在氮氣或二氧化碳?xì)夥罩斜４?2 24小時進行鈍化，使超細(xì)鈷粉表面能完全釋放，提高其抗氧化能力，然后經(jīng)氣流破碎，加石蠟或油酸包裹，真空包裝成產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在上述的步驟I)中，氯化鈷的濃度為80 120 g/L，碳酸氫銨或碳酸銨、碳酸鈉的濃度為150 250 g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在上述的步驟3)中，草酸溶液與碳酸鈷漿料進行反應(yīng)的溫度為15 30 °C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在上述的步驟3)中，所述碳酸鈷與草酸的摩爾比為1:0.1 O. 99。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在上述的步驟3)中，所述的草酸采用工業(yè)級或食品級草酸,用純水進行溶解。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在上述步驟4)中得到的鈷前驅(qū)體粉末，其中，D50粒徑為O. 6 1.5 μ m，即費氏粒度為O. 5 O. 8 μ m，松裝密度為O. 15 O.25 g/cm3，鈷含量為 32 45% wt。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在上述步驟5)中，鈷前驅(qū)體粉末在氫還原爐中進行還原的溫度在360 450 °C ,還原時間為2 10小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在上述步驟5)中，所述氫還原爐為常規(guī)鈷粉管式電阻還原爐，其加熱段與冷卻段長度比為1:1 2，加強其冷卻效果，同時其冷卻段至少有2個以上氣體進口，可通氮氣或二氧化碳等氣體，吸附在鈷粉表面，提高鈷粉抗氧化能力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟5)得到的鈷粉，其費氏粒徑為O.4 O. 8 um，氧含量O. 4 O. 8 %，碳含量O. 01 O. 05 %，形狀為類球形。
全文摘要
本發(fā)明申請?zhí)峁┮环N成本低廉、方法簡單實用，且產(chǎn)品純度高的半微米鈷粉的制備方法，該方法采用氯化鈷與碳酸氫銨反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鈷沉淀，然后與草酸溶液反應(yīng)，反應(yīng)終止后將反應(yīng)產(chǎn)物直接用離心噴霧干燥設(shè)備干燥破碎、氣流破碎，得到粒徑細(xì)勻，顆粒形貌為類球形草酸鈷和碳酸鈷混合前驅(qū)體粉末，前驅(qū)體粉末在超細(xì)粉末氫還原爐內(nèi)還原，還原出爐后，在氮氣或二氧化碳?xì)夥罩斜４?2～24小時進行鈍化處理，然后經(jīng)氣流破碎，并加入石蠟、油酸包裹，防止鈷粉氧化，最后真空包裝得到超細(xì)鈷粉。通過上述方法得到的半微米鈷粉，兼具超細(xì)鈷粉與類球鈷粉的優(yōu)點，粒度細(xì)、分布窄，粒徑小而均勻，廣泛用于數(shù)控刀片、棒材、頂錘、鉆頭等硬質(zhì)合金產(chǎn)品及電池行業(yè)。
文檔編號B22F1/00GK103028735SQ20111029679
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者蘇陶貴, 何顯達, 楊柳, 郭苗苗, 周繼鋒, 王勤 申請人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司