粉末的制備液相沉淀法課件

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1、2.5液相沉淀法2.溶液氣體還原法：主要是溶液氫還原法液相沉淀法在粉末冶金中的應(yīng)用有以下四種：1.金屬置換法4.輔助金屬浴法3.從熔鹽中沉淀法從熔鹽中沉淀即是從熔鹽中的金屬熱還原。ZrCl4+KClMg750oCZr+Mg(少量）H2OHCl可以制取優(yōu)質(zhì)的難熔化合物。用作熔體金屬的有Fe、Cu、Ag、Co、Ni、Al、Pb、Sn等1.從輔助金屬浴中可析出碳化物、硼化物、硅化物、氮化物和碳氮化物。2.難熔化合物的固溶體，如TiC-WC固溶體等。用一種金屬從水溶液中取代出另一種金屬的過程叫做置換。從熱力學(xué)上講，只能用負(fù)電位較大的金屬去置換溶

2、液中正電位較大的金屬。1.金屬置換法金屬置換法可用來制取銅粉、鉛粉、錫粉、銀粉和金粉等。Me12++Me2=Me1Me22++反應(yīng)的通式為25oC時(shí)在水中的標(biāo)準(zhǔn)電極電位Zn2++Cu=ZnCu2++Δε=εCu2+/Cu+(-εZn2+/Zn)=+0.0591nlgCu2+/Cu-Zn2+/ZnaCu2+aZn2+正電位較大的金屬離子濃度的變化速度取決于下列方程式-dcdt=kAVc正電性金屬離子濃度金屬與溶液的接觸面；速度常數(shù)反應(yīng)溶液的體積k=-VAt1lnc2c1正電性金屬反應(yīng)之前的濃度；正電性金屬經(jīng)反應(yīng)t時(shí)間后的濃度c1c2·Me

3、12++Me2=Me1Me22++置換反應(yīng)速度=k·A·[Me12+]i當(dāng)反應(yīng)狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，擴(kuò)散速度等于分界面上的化學(xué)反應(yīng)速度，那末，可得DδA{[Me12+]-[Me12+]i}k·A·[Me12+]i=Dδ[Me12+]=[Me12+]i（k+Dδ)[Me12+]i=D/δk+δD/[Me12+]置換過程示意圖置換反應(yīng)速度=k·A·D/δk+δD/[Me12+]=k·A·D/δk+δD/[Me12+]當(dāng)k?δ時(shí)D/速度=k·A·[Me12+]即過程為化學(xué)反應(yīng)所控制當(dāng)k?δ時(shí)D/速度=A·δ[Me12+]D/即過程為擴(kuò)散所控制影響置換過

4、程和粉末質(zhì)量的因素有：1.金屬沉淀劑的影響從氯化鉛溶液中用鐵或鋅置換鉛2.被沉淀金屬的影響（1）被沉淀金屬的性質(zhì)是控制置換動(dòng)力學(xué)的重要因素。（2）被沉淀金屬離子濃度影響粉末的粒度3.置換時(shí)溶液酸度要控制適當(dāng)金屬置換法可應(yīng)用于：1.從溶液中凈化雜質(zhì)或分離兩種可溶性的金屬。2.置換出金屬粉末，特別是以實(shí)驗(yàn)規(guī)模可制取多種粉末。2.溶液氫還原法溶液氫還原法制取兩類粉末：（1）銅粉、鎳粉、鈷粉等（2）合金粉（如鎳鈷合金粉）和各種包覆粉溶液氫還原法制取粉末的用途高溫涂層：鎳包鋁、鎳包氧化鋁硬質(zhì)合金刀具表面：鈷包碳化鎢、鎳包金剛石硬質(zhì)合金：鈷包碳化鎢

5、彌散強(qiáng)化材料：鎳包氧化鋁、鎳包氧化釷1.溶液氫還原的基本原理Men++=MenH++nH212(1)(2)εMen+/Me與Men+濃度的關(guān)系和εH+/H2與pH的關(guān)系顯然，只有當(dāng)金屬線高于氫線時(shí)，還原過程在熱力學(xué)上才是可能的。增大溶液氫還原總反應(yīng)的還原程度有兩個(gè)途徑：1.增加氫的分壓和提高溶液的pH值來降低氫電位2.增加溶液中金屬離子濃度來提高金屬電位隨著還原反應(yīng)的進(jìn)行，金屬離子濃度降低，同時(shí)，金屬電位下降，而氫離子濃度則增高，氫電位升高。當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)=25°C及pH2=1atm條件下氫還原金屬的可能程度Men+=10-2時(shí)的平衡pH

6、值增加氨濃度有兩個(gè)相反的效應(yīng)，一方面由于中和了析出的酸而有利于沉淀；另一方面由于形成絡(luò)合物，降低了濃度又會(huì)使還原過程減慢。恰當(dāng)?shù)腫NH3]:[Me2+]的體積比為2.0～2.5。從動(dòng)力學(xué)因素考慮，溶液氫還原涉及到析出金屬的新相生成問題。高壓氫從溶液中還原金屬有兩個(gè)途徑進(jìn)行：1.均相沉淀，即不存在固體表面。均相沉淀時(shí)，沉淀速度取決于開始的金屬離子濃度2.多相沉淀，即在固體表面上沉淀，這種固體表面起催化劑作用以誘導(dǎo)還原反應(yīng)開始。2.影響還原過程和粉末性能的因素(1)氨濃度的影響氨不僅是為了調(diào)整溶液的pH值，也影響沉淀度。[NH3]:[Co2

7、+]的體積摩爾比對鈷沉淀速度的影響[NH3]:[Co2+]的體積摩爾比對鈷沉淀速度的影響(2）硫酸銨的影響添加硫酸銨對不同溶液有不同的效果。（NH4）2SO4對鎳沉淀速度的影響（NH4）2SO4：NiSO4（3）氫氣壓力的影響從動(dòng)力學(xué)因素考慮，增加氫氣壓力，沉淀速度是增加的。在不同氫氣壓力下從NiSO4溶液中沉淀鎳的速度(4)溫度的影響隨著溫度升高，沉淀速度也是增大的。在不同溫度下從NiSO4溶液中沉淀鎳的速度（5）催化劑的影響多相沉淀的速度取決于固體催化劑表面的大小。鎳催化劑量對鎳沉淀速度的影響（6）添加劑的影響向溶液中添加某種物質(zhì)將

8、大大影響沉出金屬粉末的物理性能，常用的添加劑有聚丙烯酸銨、膠（樹膠和動(dòng)物膠）、脂肪酸（如甘油三油脂酸）、葡萄糖等。添加劑有兩個(gè)作用：a.可防止結(jié)團(tuán)，調(diào)整粉末的粒度；b.使沉淀均勻蒽醌對鎳沉淀速度的影響3.溶