纳米镍粉简析

    镍是一种硬而具有延展性并且耐腐蚀的铁磁性金属材料。纳米镍粉不但具备普通金属镍材料的优良特性，而且还因表面效应、体积效应、量子效应等具备了许多优异的电学、磁学、热学、力学性能，广泛应用于电极材料、导电浆料、电池材料、吸波材料、高效催化剂、高密度磁记录材料、活化烧结添加剂、火箭燃料助燃剂、润滑油添加剂、硬质合金、陶瓷增韧等领域。纳米镍粉用途涉及军工、微电子工业、石油、化工等许多重要行业，因此，纳米镍粉的制备生产及应用技术受到各个国家的重视。

    纳米镍粉制备方法众多，主要有机械粉碎法、真空蒸馏冷凝法、羰基镍粉热分解法、化学气相还原法、电爆炸丝法、浆化氢还原法、微乳液法、溶胶-凝胶法、电解法、喷雾-热解法和液相还原法等。其中液相还原法研究得最多，液相还原法可以制备纳米级的镍粉，且形貌粒度可控，成木低，但是制备出的镍粉容易被氧化，制备高纯度的镍粉比较难。羰基镍分解法工艺先进，成本低，质量稳定，但是羰基镍是剧毒物质，污染环境。并且这项技术已经被欧美国家取得专利并实现工业化生产。

    化学气相反应法是直接利用气态反应物或者借助其他手段，使一种或多种反应物变成气态，在气相中发生化学反应析出超细粉体的合成方法。其中气相氢还原法就是高温下氯化镍蒸汽被氢气还原为金属镍原子，通过形核、长大，形成超细镍粉晶体。这种方法制备出的超细镍粉纯度高，结晶性好。在严格控制工艺条件的情况下可以制备出高分散、形貌一致、粒度分布窄的超细镍粉。化学气相还原法是制备多层陶瓷电容器（MLCC）内电极用超细镍粉的常用方法，这种方法已在日本实现产业化，主要生产公司有日本川铁公司（Kawatetsu）和东邦钛公司（Toho）。东邦钛公司拥有一项生产球形超细镍粉的美国专利，即在 1200 K 左右汽化NiCl2固体，然后用H3逆流还原 NiCl2蒸汽，制得粒径为0.1~1.0 μm的球形超细镍粉。这项专利中指出，只有粒径在0.1~1.0 μum的球形超细镍粉才最适合制备 MLCC内电极。如果球形镍粉颗粒小于100 nm，在烧结时，镍粉容易收缩产生间隙并与电介质分离，从而降低了电极的电导率。如果镍粉颗粒大于1μm 就很难制备薄电极层，降低 MLCC 内电极的层数。这项专利中通过在反应过程中添加硫单质或硫化物或两者，控制镍粉硫质量分数为0.02% wt~1% wt，诱导形成球形超细镍粉。本文通过自主研发的中国专利方法，制备出了与美国专利类似的球形超细镍粉，但合成的镍粉没有硫，纯度较高。

    通过在氯化镍中添加氯化钠，控制氯化镍的挥发速率，从而控制镍粉形核长大速率。气氛中的NaCl蒸气还充当表而活性剂的作用，抑制了镍粉颗粒之间的团聚烧结，从而能够制备出高分散、形貌规则统一的镍粉颗粒，而且不降低镍粉的纯度。这项技术将有助于我国摆脱国外技术垄断现状。