專利名稱：一種鎳磷合金的制備方法
技術領域：
本發明涉及鎳磷合金，特指一種鎳磷合金的制備方法；所述方法利用反應球磨法對鎳粉及赤磷在室溫下進行球磨，制備出塊狀鎳磷合金，合金相組成為Ni和Ni3P。
背景技術：
鎳磷合金的制備方法很多，傳統方法包括化學鍍鎳磷合金法、液相脈沖放電法、熔煉和熔鑄技術、氣相沉積法；利用化學鍍鎳磷合金法的鍍浴成分復雜，難以控制，對PH值要求高，容易造成環境污染；液相脈沖放電法過程所用的工藝復雜、設備價格昂貴；熔煉和熔鑄技術合成溫度高，通常在1000°C以上，因此合成出來的鎳磷合金晶粒粗大，磷燒損率高、 能耗大；氣相沉積法必須考慮的因素較多，沉積參數的變化范圍很寬，效率低下，應用范圍較窄。

發明內容
為了克服現有技術存在的上述不足，本發明提供一種反應球磨法制備鎳磷合金的方法，所述方法利用反應球磨法對鎳粉及赤磷在室溫下進行球磨，制備出塊狀鎳磷合金，合金相組成為Ni和Ni3P。這種反應球磨法制備鎳磷合金的方法，其具體步驟如下
(1)將鎳粉與赤磷按摩爾比為3:f 19:1進行混合，作為磨料；
(2)在室溫條件下，將磨料與磨球同時裝入球磨機的球磨罐之中，磨球與磨料的質量比為 10:1 20:1 ；
(3)裝填完畢后，將球磨罐蓋蓋緊并用機械泵抽真空通入氬氣后密封，以確保球磨過程中無氧氣參與反應；
(4)將裝填和密封后的球磨罐置于球磨機上開始球磨，球磨時間為15小時 50小時，球磨過程在室溫下進行；
(5)球磨結束后，打開球磨罐之前將球磨罐置于氬氣中讓球磨罐中的磨料在氬氣氣氛中自然冷卻到室溫，之后在空氣中打開球磨罐并取出經過球磨的物料，最終得到塊狀鎳磷
I=I -Wl O所述鎳粉的純度為99. 9% wt. %以上、規格為50目 300目之間的鎳粉；所述赤磷純度為分析純。所述將球磨罐蓋蓋緊并用機械泵抽真空通入氬氣后密封的具體步驟為將球磨罐蓋蓋緊并用機械泵抽真空之后通入氬氣，再次將通入的氬氣及殘留空氣抽空，然后再次通入氬氣，如此進行3飛次，最后將球磨罐充滿氬氣并封閉抽氣孔，以確保球磨過程中無氧氣參與反應。本發明的機理是粉末在高能球磨機中球磨，粉末經磨球的碰撞、擠壓，重復發生變形、斷裂、焊合、原子間相互擴散，引起原子尺度的混合，進而在固相狀態實現合金化。本發明的有益效果是本發明的合成溫度低(室溫)，能耗小，設備和工藝簡單、雜質易去除，合成的鎳磷合金成塊狀，而且能夠提高P的收得率，例如將名義成分為Ni-20at.% P的磨料進行球磨，所得的塊狀鎳磷合金通過SEM-EDS分析，其成分為 Ni-19. 8at. % P，明顯減少P的燒損，對空氣造成的污染小，可制備出含磷量高、高質量的鎳磷合金，為制備含Ni及P的其它合金提供原材料。


圖I是Ni粉與赤磷摩爾比為4:1，球磨15小時時后塊狀鎳磷合金的SEM圖片；
圖2是Ni粉與赤磷摩爾比為10:1，球磨30小時后塊狀鎳磷合金的XRD圖譜；
圖3是Ni粉與赤磷摩爾比為10:1，球磨30小時后塊狀鎳磷合金的外觀照片。
具體實施例方式下面結合實例及附圖對本發明做進一步說明，但不僅限于此。實施例I
將純度為99. 99 Wt. %、規格為200目的鎳粉與分析純的赤磷按摩爾比4:1混合，與瑪瑙磨球一起密封于瑪瑙球磨罐中，球料比為10:1，大小球搭配使用；裝填完畢后，將球磨罐蓋蓋緊并用機械泵抽真空通入氬氣后密封，以確保球磨過程中無氧氣參與反應；反應球磨在 XQM-4型球磨機上(長沙天創粉末技術有限公司)進行；球磨機的轉速為150轉/分鐘，球磨時間為10小時，球磨結束后，打開球磨罐之前將球磨罐置于氬氣中5小時，讓球磨罐中的磨料在氬氣氣氛中自然冷卻到室溫，球磨后磨料還是粉狀。實施例2
將純度為99. 99 wt. %、規格為200目的鎳粉與分析純的赤磷按摩爾比4:1混合，與瑪瑙磨球一起密封于瑪瑙球磨罐中，球料比為10 :1，大小球搭配使用；裝填完畢后，將球磨罐蓋蓋緊并用機械泵抽真空通入氬氣后密封，以確保球磨過程中無氧氣參與反應；反應球磨在XQM-4型球磨機上(長沙天創粉末技術有限公司)進行；球磨機的轉速為150轉/分鐘，球磨時間為15小時，球磨結束后，打開球磨罐之前將球磨罐置于空氣中5小時，讓球磨罐中的磨料在氬氣氣氛中自然冷卻到室溫，球磨后磨料變成塊狀。利用掃描電子顯微鏡(SEM)對其形貌進行分析見圖I;圖I中顏色較暗的為Ni3P,顏色較亮的為Ni，兩相均勻分布；利用能譜(EDS)分析塊狀鎳磷合金及其相成分組成見表1，表中名義成分為磨料的原始成分，實際成分為球磨結束后塊狀鎳磷合金的成分，其中相組成為Ni和Ni3P,Ni相中鎳含量為97. 6 at. %，磷含量為2. 4 at. % ；Ni3P相中鎳含量為72. 4 at. %，磷含量為27. 6 at. %。表I
實IiA分Ii■威分(3 %)NiPN I P Kit# ifp r·Ni97 624NijP72 427 6
實施例3
將純度為99. 99 wt. %、規格為300目的鎳粉與分析純的赤磷按摩爾比10:1混合，與瑪瑙磨球一起密封于瑪瑙球磨罐中，球料比為20 :1，大小球搭配使用；裝填完畢后，將球磨罐蓋蓋緊并用機械泵抽真空通入氬氣后密封，以確保球磨過程中無氧氣參與反應；反應球磨在XQM-4型球磨機上(長沙天創粉末技術有限公司)進行。球磨機的轉速為150轉/分鐘， 球磨時間為30小時，球磨結束后，打開球磨罐之前將球磨罐置于氬氣中6小時，讓球磨罐中的磨料在氬氣氣氛中自然冷卻到室溫，球磨后磨料變成塊狀；利用X射線衍射儀(XRD)對其進行相分析其衍射圖譜見圖2，圖2中說明塊狀鎳磷合金中只含有Ni和Ni3P，沒有其它雜峰，用星號標注的是Ni的XRD衍射峰，用實心圓標注的是Ni3P的XRD衍射峰；塊狀鎳磷合金外觀形貌如圖3所示。實施例4
將純度為99. 99 wt. %、規格為100目的鎳粉與分析純的赤磷按摩爾比19:1混合，與瑪瑙磨球一起密封于瑪瑙球磨罐中，球料比為15 :1，大小球搭配使用；裝填完畢后，將球磨罐蓋蓋緊并用機械泵抽真空通入氬氣后密封，以確保球磨過程中無氧氣參與反應；反應球磨在XQM-4型球磨機上(長沙天創粉末技術有限公司)進行。球磨機的轉速為150轉/分鐘， 球磨時間為50小時，球磨結束后，打開球磨罐之前將球磨罐置于氬氣中8小時，讓球磨罐中的磨料在氬氣氣氛中自然冷卻到室溫，球磨后磨料變成塊狀；利用X射線衍射儀(XRD)對其進行相分析其衍射圖譜，圖譜與圖2相同，說明塊狀鎳磷合金中只含有Ni和Ni3P ;塊狀鎳磷合金外觀形貌與圖3相似。
權利要求
1.一種鎳磷合金的制備方法，所述鎳磷合金的合金相組成為Ni和Ni3P,其特征在于包括如下步驟(1)將鎳粉與赤磷按摩爾比為3:f 19:1進行混合，作為磨料；(2)在室溫條件下，將磨料與磨球同時裝入球磨機的球磨罐之中，磨球與磨料的質量比為 10:1 20:1 ；(3)裝填完畢后，將球磨罐蓋蓋緊并用機械泵抽真空通入氬氣后密封，以確保球磨過程中無氧氣參與反應；(4)將裝填和密封后的球磨罐置于球磨機上開始球磨，球磨時間為15小時 50小時，球磨過程在室溫下進行；(5)球磨結束后，打開球磨罐之前將球磨罐置于氬氣中讓球磨罐中的磨料在氬氣氣氛中自然冷卻到室溫，之后在空氣中打開球磨罐并取出經過球磨的物料，最終得到塊狀鎳磷合金、
2.如權利要求I所述的一種鎳磷合金的制備方法，其特征在于所述鎳粉的純度為 99. 9% wt. %以上、規格為50目 300目之間的鎳粉；所述赤磷純度為分析純。
3.如權利要求I所述的一種鎳磷合金的制備方法，其特征在于所述將球磨罐蓋蓋緊并用機械泵抽真空通入氬氣后密封的具體步驟為將球磨罐蓋蓋緊并用機械泵抽真空之后通入氬氣，再次將通入的氬氣及殘留空氣抽空，然后再次通入氬氣，如此進行:Γ5次，最后將球磨罐充滿氬氣并封閉抽氣孔，以確保球磨過程中無氧氣參與反應。
全文摘要
本發明涉及鎳磷合金，特指一種鎳磷合金的制備方法；所述方法利用反應球磨法對鎳粉及赤磷在室溫下進行球磨，制備出塊狀鎳磷合金，合金相組成為Ni和Ni3P。本發明工藝簡單，對設備和原料純度要求較低，能耗小，成本低，可制備出含磷量高、高質量的鎳磷合金。
文檔編號C22C1/10GK102586640SQ20121006976
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者劉亞, 吳長軍, 彭浩平, 曹達純, 涂浩, 王建華, 蘇旭平 申請人:常州大學