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超细钴粉的制备工艺与表面改性技术研究

刘鹏成  
【摘要】:金属钴具有优良的物理、化学和机械性能,其应用非常广泛。钴粉是钴产品的重要组成部分。国内外钴粉的发展趋势主要有:超细钴粉和纳米钴粉,高密度钴粉和球形钴粉,高纯钴粉。21世纪科技的发展方向之一是纳米科技,超细钴粉、纳米钴粉代表着钴粉新产品的发展方向。因此,超细钴粉的研制和应用是人们关注和研究的重点。目前国内采取的超细钴粉制备方法及工艺都是比较复杂和高能耗的,成本比较高,而且获得钴粉颗粒都相对比较粗,不能完整地体现超细钴粉优异性能。本文采用创新的、特殊的多元醇液相还原法,首次在液相中实现了一步还原法制备超细钴粉,并研究了在液相中制备超细钴粉的最佳工艺条件。 重点研究了新型超细钴粉的制备技术及表面活性剂的作用机理和影响。本试验以自制Co(OH)_2为原料,采用多元醇液相还原法,分别以乙二醇和1,2丙二醇作还原剂,并添加不同种类表面活性剂,制备超细钴粉。经过探索试验和正交实验,确定了最佳工艺条件,制备出平均粒径小于1um,具有面心立方晶体结构且分散性较好的球形的超细钴粉。所得样品用SEM、XRD、激光粒度分析仪、元素分析仪和化学滴定法测试钴粉的粒子形貌、晶体结构、粒径大小、氧含量及钴粉纯度。 研究结果表明,试剂加入量和加入时间以及反应温度等各种因素对超细钴粉性能均有明显影响。观察超细钴粉的粒径、形貌发现表面活性剂的种类以及加入量是其主要影响因素;还原剂即多元醇的选择是整个反应过程的关键因素;反应时间、反应温度是晶核成长与长大的根本因素;而不同钴盐制备的前驱体Co(OH)_2对后续反应有一定的影响,但影响不是很大。 总之,多元醇还原法生产的产品具有纯度高、粒度细、分布均匀、呈球形,且对原料适应性强,生产工艺更简单易行,产品粒度可以调节控制等优点。但真正实现工业化生产,尚需进一步探索和完善技术参数和粒度控制条件。


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