一种镍镀液、镍包覆羰基铁粉材料及其制备方法与流程

1.本技术属于材料技术领域，尤其涉及一种镍镀液、镍包覆羰基铁粉材料及其制备方法。


背景技术：

2.羰基铁粉是通过羰基粉末冶金方法制备的金属铁粉。因为具有粒度小(10um以下)，活性大，形状不规则(洋葱头层状结构)，具有在高频和超高频下的高磁通率，被广泛应用于制造磁性材料，在制作高频铁粉芯中有不可替代的作用。但其密度较大，难于分散，长期放置在空气中容易吸附空气中的氧和水而使铁缓慢氧化，因此需要对羰基铁粉表面进行适当的改性。
3.坡莫合金指铁镍合金，其含镍量的范围很广，在35％-90％之间。坡莫合金的最大特点是具有很高的弱磁场导磁率。是应用非常广泛的软磁合金。通过适当的工艺，可以有效地控制坡莫合金磁性能，并且镍元素的引入会使整体材料的耐蚀性大幅度提高，提升羰基铁粉在高温下的稳定性。
4.在工业生产中常在铁粉中添加镍元素，并采用机械混合法充分混合以改善组织，提高性能，但由于合金元素粉末与基体铁粉在粒度、形貌、比重等方面有较大的差别，机械混合后极易出现成分偏析，导致烧结后材料性能达不到预期。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种镍镀液，旨在解决传统工业中的成分偏析的问题。
6.本技术实施例是这样实现的，一种镍镀液，每1l所述镍镀液包括以下质量的原料：
7.镍盐30-90g、还原剂20-80g、络合剂15-30g、稳定剂5-10mg、缓冲剂15-30g、分散剂1-5g。
8.本技术实施例的另一目的在于一种镍包覆羰基铁粉材料的制备方法，包括：
9.按所述的镍镀液的配方称取各原料，混合配置成镍镀液；
10.将所述镍镀液置于70-85℃的温度条件下进行水热处理，加入羰基铁粉进行反应，同时通过ph调节剂控制ph至8-12；
11.将反应后的羰基铁粉经洗涤、干燥处理后，置于300-400℃的温度条件下保温2-3h，升温至800-900℃保温6-10h，即得。
12.本技术实施例的另一目的在于一种镍包覆羰基铁粉材料，所述镍包覆羰基铁粉材料是由所述的镍包覆羰基铁粉材料的制备方法制备得到。
13.本技术实施例提供的镍镀液，以羰基铁粉为活性源，通过在羰基铁粉表面沉积的方式进行铁粉的镍包覆改性，得以在羰基铁粉表面形成一层均匀的镍包覆层，不仅实现了镍在羰基铁粉表面的均匀包覆，且镀层厚度可根据镀液成分调整；另外，经固溶处理后在羰基铁粉表面形成了铁、铁镍、镍三相包覆层，提高了材料的磁导率和耐蚀性，且活性较强，无
须经过酸洗和敏化处理，节约成本。
附图说明
14.图1是本技术实施例提供的一种镍包覆羰基铁粉材料的形貌表征图；
15.图2是本技术实施例提供的另一种镍包覆羰基铁粉材料的形貌表征图；
16.图3是本技术实施例提供的原始羰基铁粉与镍包覆羰基铁粉材料的磁滞回线对比图；
17.图4是本技术实施例提供的原始羰基铁粉与镍包覆羰基铁粉材料的饱和磁感应强度对比图；
18.图5是本技术实施例提供的原始羰基铁粉与镍包覆羰基铁粉材料的矫顽力对比图；
19.图6是本技术实施例提供的原始羰基铁粉与固溶处理后的镍包覆羰基铁粉材料的磁滞回线对比图；
20.图7是本技术实施例提供的原始羰基铁粉与固溶处理后的镍包覆羰基铁粉材料的饱和磁感应强度对比图；
21.图8是本技术实施例提供的原始羰基铁粉与固溶处理后的镍包覆羰基铁粉材料的矫顽力对比图
22.图9是本技术实施例提供的镍包覆羰基铁粉材料的xrd图。
具体实施方式
23.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
24.本技术实施例为了解决现有的羰基铁粉改性材料仍存在耐蚀性能差以及磁学性能差的问题，提供了一种镍镀液，以羰基铁粉为活性源，通过在羰基铁粉表面沉积的方式进行铁粉的镍包覆改性，得以在羰基铁粉表面形成一层均匀的镍包覆层，不仅实现了镍在羰基铁粉表面的均匀包覆，且镀层厚度可根据镀液成分调整；另外，经固溶处理后在羰基铁粉表面形成了铁、铁镍、镍三相包覆层，提高了材料的磁导率和耐蚀性，且活性较强，无须经过酸洗和敏化处理，节约成本。
25.具体地，本技术实施例提供了一种镍镀液，每1l所述镍镀液包括以下质量的原料：
26.镍盐30-90g、还原剂20-80g、络合剂15-30g、稳定剂5-10mg、缓冲剂15-30g、分散剂1-5g。
27.化学镀镍的核心是镍镀液的组成及性能，镍镀液是由不同化合物构成，每种组分具有一定的作用，组分大致有镍盐、还原剂、络合剂、稳定剂、缓冲剂、分散剂等，化学镀液和镀层的特性由这些组分及含量来决定。
28.在本技术实施例中，可选地，所述镍盐有硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、氨基磺酸镍、次磷酸镍等，一般采用硫酸镍溶液作为主盐，为整个反应提供镍离子。镍盐的种类主要使依据成本进行选择，但镍盐的含量若过多，则会造成包覆层塌陷或厚度过大导致饱和磁化强度大幅下降等问题。含量太少则包覆效果不明显。
29.在本技术实施例中，还原剂是使镍离子还原的元素，提供用于还原所需要的电子，可选地，还原剂有次磷酸钠、硼氢化钠、烷基胺硼烷及肼。若还原剂选择不同，如次磷酸钠、硼氢化钠，则会在镀层中引入少了磷或硼杂质，同时若还原剂用量过多，则会造成杂质含量过多，影响产品性能，若选择水合肼，则包覆层中不含杂质，但需考虑成本。
30.在本技术实施例中，络合剂是形成镍的络合物，镀液中的不是游离态的，而是和络合剂鳌合以络合形式存在的，称为络合物伽。化学镀镍溶液中，除了主盐及还原剂以外，最重要的组成部分就是络合剂。镀液性能的差异、寿命长短主要决定于络合剂的选用及其搭配关系。络合剂主要有以下几个作用：防止析出沉淀，增加镀液稳定性并延长使用寿命；提高沉积速度；提高镀浴工作的ph范围；改善镀层质量。络合剂的种类很多，可选地，常用的络合剂主要有柠檬酸、丁二酸、乳酸、苹果酸及氨酸等，在碱浴中常用焦磷酸盐、柠檬酸盐及胺盐等。
31.在本技术实施例中，可选地，所述稳定剂为硝酸铅。稳定剂的作用就是抑制镀液的自发分解，使施镀过程在控制下有序的进行。如果镀液中没有稳定剂，镀液在受到污染或值稍高时，仅能工作几小时或几天就会分解。通常，由于镀液中有胶粒或固体微粒的存在，这些微粒可能是外来杂质或是镀液中亚磷酸盐的浓度超过溶解度的量，所以引起镀液的自然分解。不管是哪一种微粒，都能在表面上或镀液中进行催化还原，导致镀液在微粒上沉积，镀液中出现非常细小的黑色沉淀物。这种沉淀物是由镍和亚磷酸镍或是镍和硫酸镍组成。稳定剂是一种反催化剂，只需加入痕量就可抑制镀液自发分解，稳定剂使用不能过量，过量轻则降低镀速，重则镀液报废。
32.在本技术实施例中，可选地，所述缓冲剂为无水乙酸钠。化学镀镍过程中由于有氢离子的产生，使镀液ph值不断的降低，为了将ph值控制在一定范围内，需在镀液中加入缓冲剂，使镀液具备一定的缓冲能力。缓冲剂是用来长期控制ph的，某些络合剂的钠盐可用作缓冲剂。由于镍还原沉积过程中有氢离子形成，镀液ph值逐渐降低从而使沉积速度下降。缓冲剂的加入可以稳定镀液的ph值。
33.在本技术实施例中，可选地，所述分散剂为聚乙二醇。
34.在本技术实施例中，可选地，可在镀液中加入少许的表面活性剂，它有助于气体氢气的逸出、降低镀层的孔隙率等。如润湿剂提高表面的润湿性，有利于氢气从镀层上脱离。润湿剂有一个亲水基和一个疏水基，从而将水溶液中的油脂的液体包围并分割成很小的液滴，将混合液变成比较均匀分散的乳化悬浮液。润湿剂不仅对油脂有乳化作用，其实对所有疏水物都有乳化作用，即便是对气体。所以，它可以提高所镀表面的润湿性，有利于反应析出物氢气从镀层上脱离，从而减少因气泡粘着而造成镀层表面针孔，进而提高镀层的耐蚀性。
35.本技术实施例还提供了一种镍包覆羰基铁粉材料，所述镍包覆羰基铁粉材料是由所述的镍包覆羰基铁粉材料的制备方法制备得到。
36.以下给出本技术某些实施方式的实施例，其目的不在于对本技术的范围进行限定。
37.另外，需要说明的是，以下实施例中所给出的数值是尽可能精确，但是本领域技术人员理解由于不可能避免的测量误差和实验操作问题，每一个数字都应该被理解为约数，而不是绝对准确的数值。
38.实施例1
39.本实施例用于羰基铁粉表面化学镀镍，所述镍镀液的溶剂为去离子水，每1l所述镍镀液中各组分的质量浓度是：50g/l醋酸镍、40g/l次磷酸氢钠、20g/l乳酸、20g/l无水乙酸钠、2g/l聚乙二醇和10mg/l硝酸铅，且所述镀液ph值为12，羰基铁粉装载量为2g/l。
40.步骤一，除油，将要进行表面处理的羰基铁粉放入干燥的烧杯中，加入足量丙酮至没过铁粉，放入超声波清洗机中震荡20min。
41.步骤二，水洗，用去离子水清洗干燥后的羰基铁粉。
42.步骤三，二次水洗，重复步骤二中操作。
43.步骤四，配置镍镀液。按上述配比配置1l镍镀液。加入顺序依次为50g醋酸镍、20g乳酸、40g次磷酸氢钠、20g无水乙酸钠、10mg硝酸铅、2g聚乙二醇。
44.步骤五，加热镍镀液。将配置好的镍镀液放入水浴锅中，加热至80℃，加入羰基铁粉，用搅拌器不断搅拌，同时用ph剂实时监控ph，ph值随反应的进行逐渐下降，用5％氢氧化钠溶液调节，保持ph稳定。反应时间为2h。
45.步骤六，水洗，将反应后的羰基铁粉悬浊液静置，倒掉上层溶液，用大量去离子水冲洗羰基铁粉，去除表面的杂质离子，放入真空干燥箱中进行烘干。
46.步骤七，二次水洗，重复步骤六中操作。
47.步骤八，将洗净的复合粉末倒入坩埚中，铺平，放入管式炉中煅烧，设置保护气体为氩气，300℃保温2h，升温至800℃保温6h，降温。
48.步骤九，煅烧后的粉末中加入适量丙酮，放入超声波清洗机中超声分散。
49.实施例2
50.本实施例用于羰基铁粉表面化学镀镍，所述镍镀液的溶剂为去离子水，每1l所述镍镀液中各组分的质量浓度是：80g/l硫酸镍、60g/l次磷酸氢钠、25g/l乳酸、25g/l无水乙酸钠、3g/l聚乙二醇和10mg/l硝酸铅，且所述镀液ph值为12，羰基铁粉装载量为4g/l。
51.步骤一，除油，将要进行表面处理的羰基铁粉放入干燥的烧杯中，加入足量丙酮至没过铁粉，放入超声波清洗机中震荡25min。
52.步骤二，水洗，用去离子水清洗干燥后的羰基铁粉。
53.步骤三，二次水洗，重复步骤二中操作。
54.步骤四，配置镍镀液。按上述配比配置1l镍镀液。加入顺序依次为50g醋酸镍、20g乳酸、40g次磷酸氢钠、20g无水乙酸钠、10mg硝酸铅、2g聚乙二醇。
55.步骤五，加热镍镀液。将配置好的镍镀液放入水浴锅中，加热至80℃，加入羰基铁粉，用搅拌器不断搅拌，同时用ph剂实时监控ph，ph值随反应的进行逐渐下降，用5％氢氧化钠溶液调节，保持ph稳定。反应时间为4h。
56.步骤六，水洗，将反应后的羰基铁粉悬浊液静置，倒掉上层溶液，用大量去离子水冲洗羰基铁粉，去除表面的杂质离子，放入真空干燥箱中进行烘干。
57.步骤七，二次水洗，重复步骤六中操作。
58.步骤八，将洗净的复合粉末倒入坩埚中，铺平，放入管式炉中煅烧，设置保护气体为氩气，400℃保温2h，升温至900℃保温8h，降温。
59.步骤九，煅烧后的粉末中加入适量丙酮，放入超声波清洗机中超声分散。
60.实施例3
61.本实施例用于羰基铁粉表面化学镀镍，所述镍镀液的溶剂为去离子水，每1l所述镍镀液中各组分的质量浓度是：30g/l氯化镍、30g/l水合肼、15g/l焦磷酸盐、20g/l无水乙酸钠、2g/l聚乙二醇和5mg/l硝酸铅，且所述镀液ph值为10，羰基铁粉装载量为2g/l。
62.步骤一，除油，将要进行表面处理的羰基铁粉放入干燥的烧杯中，加入足量丙酮至没过铁粉，放入超声波清洗机中震荡20min。
63.步骤二，水洗，用去离子水清洗干燥后的羰基铁粉。
64.步骤三，二次水洗，重复步骤二中操作。
65.步骤四，配置镍镀液。按上述配比配置1l镍镀液。加入顺序依次为30g氯化镍、15g焦磷酸盐、30g水合肼、20g无水乙酸钠、5mg硝酸铅、2g聚乙二醇。
66.步骤五，加热镍镀液。将配置好的镍镀液放入水浴锅中，加热至85℃，加入羰基铁粉，用搅拌器不断搅拌，同时用ph剂实时监控ph，ph值随反应的进行逐渐下降，用5％氢氧化钠溶液调节，保持ph稳定。反应时间为1.5h。
67.步骤六，水洗，将反应后的羰基铁粉悬浊液静置，倒掉上层溶液，用大量去离子水冲洗羰基铁粉，去除表面的杂质离子，放入真空干燥箱中进行烘干。
68.步骤七，二次水洗，重复步骤六中操作。
69.步骤八，将洗净的复合粉末倒入坩埚中，铺平，放入管式炉中煅烧，设置保护气体为氩气，300℃保温2h，升温至800℃保温6h，降温。
70.对实施例1所制备得到的镍包覆羰基铁粉材料进行扫描电镜测试，测试结果如图1-2所示，可见镍在羰基铁粉表面均匀包覆。
71.对实施例1所制备得到的镍包覆羰基铁粉材料进行xrd测试，测试结果如图9所示。
72.对实施例1-3所制备得到的镍包覆羰基铁粉材料(镀镍铁粉)以及原始羰基铁粉进行磁性能测试，测试结果如表1所示。另外，图3-5分别示出了实施例1中原始羰基铁粉与镍包覆羰基铁粉材料的磁滞回线对比图、饱和磁感应强度对比图以及矫顽力对比图，图6-8分别示出了实施例1中原始铁粉与固溶处理后的镍包覆羰基铁粉材料的磁滞回线对比图、饱和磁感应强度对比图以及矫顽力对比图。
73.表1
74.[0075][0076]
从以上结果可知，因含有镍相，饱和磁感应强度略有下降，但矫顽力显著下降，实施例2饱和磁感应强度下降明显是因包覆层过厚。
[0077]
综上，本技术实施例提供的镍镀液，以羰基铁粉为活性源，通过在羰基铁粉表面沉积的方式进行铁粉的镍包覆改性，得以在羰基铁粉表面形成一层均匀的镍包覆层，不仅实现了镍在羰基铁粉表面的均匀包覆，且镀层厚度可根据镀液成分调整；另外，经固溶处理后在羰基铁粉表面形成了铁、铁镍、镍三相包覆层，提高了材料的磁导率和耐蚀性，且活性较强，无须经过酸洗和敏化处理，节约成本。
[0078]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。
[0079]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。