复合粉体的包覆制备技术现状与发展
Al2O3包覆Ba0.6Sr0.4TiO3复合粉体制备及表征
Ｗ ＡＮＧ ｎ ＧＡＯ ｎｇ Ｔｏ ｇ Ｆｅ
ＨＵ Ｇｕｏ Ｘｉ ＬＩ Ｌｉｎ — ｉ ｎ Ｌ ＴＩ — ｎ Ｕ ａ ｇ Ｌ ａ ｇ ＩＢｏ ＡＮ ａ ｇ Ｓ ｅ ｇ Ｃｈ ｎ — ｈ ｎ
（ｃｏｌｆＭ￣ ｎ ｓ ｃｅｃ ｎ ｎｉｅｒ ｇ Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ ｏ ｔｃｎｃｌ ｎｖｒｉ， ｉ ｎ７ ０７ １ Ｓ ｈｏ ｏ ｅ ｄ ｉｎｅａ ｄＥ ｇｎｅｉ ， ｏｔ ｅｔ ｎＰ ｌｅｈ ｉ ｉ ｓｙ Ｘ １０ ２ Ｓ ｎ ｈ ｅ ｙ ａＵ ｅ ｔ ａ
钛 酸锶钡 （Ｓ Ｏ 是 钛 酸锶 （ｒｉ ３ ＢＴ ） ＳＴＯ） 固溶 于 钛酸 钡
实 用 化 具 有 重 要 的 意 义
ｆａ ｉ 成 的无 限 固溶 体 。 一种 典 型 的钙 钛矿 结 Ｂ ＴＯ 形 是 构铁 电材 料 ， 具有 高 的介 电常 数 、 的介 电损 耗 以及 低
在直 流 电场 作用 下介 电常数 非线 性 可调 等优 温 度 可 随 凡ａ 比 在 很 宽 的 范 围 ｎ ／
目前 国外 主要采 用 在 Ｂ Ｔ 系统 中掺 人多 种 金 ＳＯ 属 氧 化 物 （ Ｍｇ Ａ ２ ＺＯ 、 ２， 的 方 法 进 行 如 Ｏ、 １ 、 ｒ Ｂ０ 等） Ｏ
Ａｂｔａｔ Ｂ ａ ａ ｉ９ Ｉ ３ Ｓ Ｏ Ａ ２ ３ ｏ ｐ ｓｅｐ ｗ ｅ ａ ｒｐ ｒｄｂ ｑ ｉ—ｈ ｓ ｌｄ ｉｇｐｏ ｅｓ Ｔ ｅ ｓｒ ｃ： ａ￣ｒ ＴＯ 一 ２ （ Ｔ — １ ）ｃｍ ｏｉ ｏ ｄ ｒ ｓ ｅ ａｅ ｙｌ ｕｄｐ ａｅｃａ ｄｎ ｒｃｓ． ｈ ４ Ａ ０ Ｂ ０ ｔ ｗ ｐ ｉ
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ｐ ｒｃｅ ｉ Ｂ － ・ １Ｓ一 一 １ ｎ ｉ — １ ｏ ｄｎ ，ｈ ｏ ｌ ｔｃｐ ｉｔ（ Ｐ ｏ ａ６ｒＴＯ ａ ｉ ｅｓ ｉｓ ｒｍ ａｔ ｌｓ ａ ａ０ Ａ 、ｒ Ａ ｄＴ — Ａ ｎ ｉｇ ｔｅＩ ｅｅ ｒ ｏ ｉ ｖ ０ ａ Ｏ ｂ ｓ ｃｉ ｎ Ｉ ） ｆ ｏ ｏ ｉ ３ ｒ ｃ ｈｆ ｏ Ｅ Ｂ Ｓ． ４ ｐｔ ｌ ｔ ｆ
化学镀金属包覆陶瓷粉体的研究与应用进展
对 陶瓷 粉 体 施 镀 前 的 预 处 理 一般 包 括 以下 步
骤 ， 图 １ 见 。
末； 还有 镀银 、 、 、 金 铂 铑等 贵金属 及合金 。化 学镀 ］
是一个 无外加 电场 的电化学 过程 ， 其具有 成本 低 、 设
备简单 、 包覆 效果 好 、 镀 对 象 无选 择 性 、 层性 能 施 镀
中图分类 号 ： Ｆ ２． Ｔ １３ ７ 文献标 识码 ： Ａ
随着科 学技 术 和现 代 产业 的高速 发 展 ， 统 的 传 单一 材料 已难 以满 足某 些 特殊 场 合 的使 用 要求 ， 复 合 材料 因可发挥 其基体 与增强 相各 自的优 点而 日益
受 到 重 视 。在 陶 瓷 颗 粒 表 面 包 覆 一 层 异 相 金 属 形 成
ｌ ４一 ３６ ３ ｌ ．
［ ］ Ｃ ｅ ｇ Ｋ ， ｈ ｎ Ｙ Ｔｈｏｅｉ ｌ ｏ ｎ ａｉ ｆｃｎ ５ ｈ ｎ Ｊ Ｃ ｅ ｇＳ ． ｅ ｒｔ ａ ｆｕ ｄ ｔ ｎ ｏ ｏ — ｃ ｏ ｄ ｎｅ ａｅｉ ｓ Ｊ ． Ｐｏ ｒｓ ｉ Ｎａｕａ Ｓ ｉ ｃ ， ９ ６ ６ ｅｓｄｍ ｔｒ ｌ［ ］ ｒｇｅｓ ｎ ａ ｔｒｌ ｃ ｎｅ １９ ， ｅ
陶 瓷粉体 的工艺特 点 ， 探讨 影 响其镀 液稳定性 、 积 沉 速度 和镀层 质量 的主要 因素 ； 此基础 上 ，研 究现状 与发展 方 向 。
复合 陶瓷粉体 ， 可赋予粉 体新 的物理 、 化学性 能 和特 殊功能 （ 如导 电 、 导磁 、 韧 、 增 吸波 、 氢功 能） 储 。兼 之 超 微粉 体材料 的小尺 寸效应 和表 面效 应 ， 金属／ 陶瓷 复合微粉 在 电子 信息产 业 、 空航 天产业 、 航 环保 和能
１ １ １ 除油 ． ．
超细粉体表面包覆技术研究进展
超细粉体表面包覆技术讨论进展超细粉体通常是指粒径在微米级或纳米级的粒子。
和原大块常规材料相比具有更大比表面积、表面活性及更高的表面能，因而表现出优异的光、热、电、磁、催化等性能。
超细粉体作为一种功能材料近些年在得到人们的广泛讨论，并在国民经济进展各领域得到越来越广泛的应用。
然而由于超细粉体独有的小尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应所引起的团聚及分散问题使其失去了很多优异性能，严重制约了超细粉体的进一步进展及工业化应用。
因此，如何避开超细粉体的团聚失效已成为超细粉体进展应用所面临的难题。
通过对超细粉体进行肯定的表面包覆，使颗粒表面获得新的物理、化学及其他新的功能，从而大大改善了粒子的分散性及与其他物质的相容性。
表面包覆技术有效地解决了超细粉体团聚这一难题。
1超细粉体表面包覆机理超细粉体包覆技术所形成的核/壳结构是一种新型的复合结构，目前对于其形成机理，学者们的观点重要有静电相互作用、化学键合、过饱和度、吸附层媒介等。
2超细粉体的表面包覆技术目前关于超细粉体的表面包覆技术依据不同方式有几种分类方法。
如依照反应体系状态可分为固相包覆法、液相包覆法、气相包覆法；按壳层物质性质分为金属包覆法、无机包覆法和有机包覆法；依照包覆性质可分为物理包覆法和化学包覆法等等。
本文就固相、液相、气相包覆法的分类方式对超细粉体的表面包覆技术近年的讨论进展进行论述。
2.1固相包覆法2.1.1机械球磨法该方法是利用球磨过程中粒子之间的挤压、冲击、剪切、摩擦等机械应力作用，使被包覆颗粒表面激活吸附表面改性物质从而达到表面包覆目的。
该方法具有处理时间短、反应过程简单掌控、操作简单等优点；但仅适用于微米级粉体的表面包覆，且要求粉体具有单一分散性。
袁华堂、冯艳等采纳球磨的方法对四元非晶合金Mg0.99Ti0.06Zr0.04Ni进行了石墨表面包覆。
讨论表明，石墨对Mg0.99Ti0.06Zr0.04Ni的包覆使合金电极容量和循环寿命都有所提高，从而有效改善了Mg基贮氢合金的电化学性能。
复合粉体
粉体的复合技术无机粉体除本身作为1种功能材料使用外，在新型材料的复合和开发方面也起着极其重要的作用，被广泛应用于军事、航空、航天、化工、医药等领域。
近年来超细粉体特别是纳米级超细粉体以其奇特的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应日益受到人们的重视。
同时人们通过试验研究，发现将2种或2种以上的粉体颗粒经表面包覆或复合处理后可以得到1种高性能复合材料——复合粉体。
复合粉体除了具有单一粉体所具有的性能外，还具有复合协同多功能，改变单一粒子表面性质，增大2种或多种组分的接触面积等作用。
粉体的包覆改性是伴随着粉体技术的出现和应用而发展来的1项新技术。
其原理是在原来粉体颗粒的表面上，均匀地引入1种或多种其他组分的物质，形成一定厚度的吸附层或单层膜，从而改变粉体的表面特性或赋予粉体新的性能。
包覆技术起初主要应用于单种粒子，对于提高其分散性能、解决其团聚问题起到了重要作用，另外，该技术还可以改善粉体粒子的活性、光学性质、耐热性、耐光性、表面色泽等。
现在包覆技术已经发展到对复合粉体进行包覆。
目前粉体的包覆改性研究多限于单组元粉体，而对复合粉体的包覆研究较少。
本文拟对粉体粒子的复合方式以及目前复合粉体包覆制备的主要方法作一综述。
粉体粒子的复合方式复合粉体中不同种类粒子间的复合方式有混合式和包覆式2类，据此可将复合粉体分为混合式复合粉体和包覆式复合粉体。
混合式复合粉体多为物理混合物，它是借助于外力(重力或机械力等)，经对流、扩散、剪切等作用，将1种粒子均匀掺杂于另1种粒子内部而形成的混合体。
主要制备方法有气相渗透法、液相渗透法及溶胶一凝胶法等。
混合式复合粉体制备工艺简单，但混合物的微观不均匀性、不同粒子间的结合力较弱等因素使其应用领域受到限制。
包覆式复合粉体具有核壳结构，由中心粒子和包覆层组成。
包覆方式按包覆层的形态可分为层包覆、粒子沉积型包覆和粒子嵌入型包覆3种。
由于对中心粒子进行包覆不但制备出了多功能复合粉体，而且也实现了对中心粒子的表面改性，因此，目前人们对包覆式复合粉体的制备研究较多，出现了多种方法，如机械化学法、气相燃烧法、异相凝聚法、异相聚合法、沉积法、相转移法等。
【精品文章】一文认识复合粉体包覆技术
一文认识复合粉体包覆技术
粉体包覆改性是伴随着粉体技术的出现和应用而发展起来的新技术。
包覆技术对于提高其分散性能、解决其团聚问题起到了重要作用，另外，还可以改善粉体粒子的活性、光学性质、耐热性、耐光性、表面色泽等。
目前，包覆技术已经发展到对复合粉体进行包覆，将2种或2种以上的粉体颗粒经表面包覆或复合处理后可以得到高性能复合粉体，其具有的复合协同多功能特点，在新型材料的复合和开发方面也起着极其重要的作用，被广泛应用于军事、航空、航天、化工、医药等领域。
一、复合粉体包覆方法
复合粉体是新型多功能材料，对复合粉体进行包覆改性具有重要意义。
复合粉体的包覆主要有2种方式：（1）对复合处理后的粒子进行包覆；（2）对包覆式复合粒子再进行包覆，形成双层或多层膜。
复合粉体包覆方法主要有机械化学改性、沉积法、溶胶一凝胶法、化学镀法等。
1、机械化学改性
机械化学改性是借助于强机械搅拌、冲击、剪切、研磨等作用激活粉体和用于表面包覆的改性剂，并使粉体颗粒与改性剂发生化学作用从而将改性剂包覆在粉体颗粒外表面。
其实质是将机械能转化为化学能，因而称之为机械化学改性。
目前，应用机械化学改性的方法主要有球石研磨法、搅拌研磨法和高速气流冲击法。
长沙万荣推出的先进改性设备-蜂巢磨
机械化学改性法优点是：具有处理时间短（从几秒到几分钟），反应过程。
纳米WC-Co复合粉的制备技术及研究现状
收 稿 １ ：０ ０ １— ０ ３期 ２ １— ０ ２ 基 金 项 目 ：宿 迁 学 院高 级 人 才 启 动 基 金 （ＱＣ Ｊ ００ ０ ） 江 苏 省 大 学 生 实 践 创 新 训 练 计 划 项 目 （０ ０ Ｓ０ ） Ｓ Ｇ ２１０２； ２ １ Ｓ Ｊ２
碳化 钨 硬质 合金 材料 有 效地 解决 了传 统碳 化钨 硬 质 合 金硬 度与 强度 之 间 的矛盾 ， 以将 金属 的 高强度 、 可
此 外 ， 顺 华 等 人啊 机 械 合 金 化 与 热 处 理 曹 用
高 韧性 与 陶瓷 的高硬 度 、 高温 、 耐 耐腐 蚀 性能 完美 结
合０ 比如 ， ＷＣ Ｃ １ 。 当 — ｏ硬 质合 金 中 ＷＣ硬 质 相 的 晶
相 结 合 的方 法 将 Ｗ 粉 、 ｏ粉 和 碳 黑 的混 合 物 经 过 Ｃ
一
定 的活 化 处理 后 ， 化钨 可在 ５ ２℃左 右形 成 ； 碳 ７ 当
粒尺 寸 小于 ０５ｉ 时 ， 粘 结相 的尺度 进 入纳 米 量 ．． ｍ Ｌ 钴 级， 成为 纳米 复合 材料 ， 质 合金 的抗 弯 强度增 加 一 硬
纳 米 Ｗ Ｃ— Ｃｏ复合 粉 备 技 术 及 研 究 现 状 的制
杨 在 志 ， 小 明 傅
（ 宿迁学 院 三 系， 江苏 宿迁 ２ ３ ０ ） ２ ８０
摘 要 ： 主要综述了纳米 ＷＣ Ｃ 复合粉的制备技术 （ —。 机械合金化法、 直接还原碳化法、 喷雾转化法、 气相反应法、 原位
渗 碳 还 原法 、 共沉 淀 法 和 溶胶 ～ 胶 法 等） 凝 和研 究 现 状 以及 它 们 的优 缺 点 。对 我 国纳 米 ＷＣ Ｃ 复 合 粉 研 究 的发 展 趋 势 — 复合粉末； — 。； 制备技术 中图 分类 号 ：Ｇ ３． Ｔ １５ ５
包覆结构复相陶瓷粉体制备工艺浅析
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald114表面包覆改性技术是一种物理改性，它是依靠化学键作用、静电作用、过饱和度和吸附层的媒介作用以及自组装技术等将引入的无机或有机物与内核粒子连接起来，形成包覆结构的复合粒子。
对超细粉体采用恰当的表面包覆加工，不仅使其在物理、化学性质等方面得到较大改善；并且能够提高颗粒与其他物质之间的物理相容性和化学相容性，利于拓宽其在工业各领域的应用范围。
1 包覆机理分析1.1 库仑静电引力理论利用包覆剂与基体带有相反的电荷，在静电库仑力的作用下，包覆剂吸附在基体表面以形成包覆结构。
Homol a 等[1]采用此方法制备了S i O 2包覆γ-Fe 2O 3，当p H＜6时，γ-Fe 2O 3溶液Zet a电位ζ＞0，而SiO 2溶液在pH＞3时，其ζ＜0。
也即pH在3～6的范围内，γ-Fe 2O 3带正电荷，SiO 2带负电荷，依靠库仑引力使SiO 2沉积到γ-Fe 2O 3表面形成包覆体。
1.2 过饱和理论在某一固定pH值下，当溶液中存在异相物质时，若溶液浓度达到过饱和，极易在异相颗粒表面形核以形成包覆层[2]。
在非均相体系中，新相在母相上成核、生长，自身成核（即均相成核）体系所需要的表面自由能的增量大于体系表面自由能的增量，因此分子在异相界面的成核与生长比体系中的均相成核更快。
1.3 化学键理论通过化学反应使基体与包覆体之间形成化学结合，从而形成致密结合的包覆层[2]。
通过这种包覆方法得到的粉体，包覆层与基体之间结合一般很牢固，不易脱落，但需要基体表面需要具备一定的官能团。
2 包覆工艺分析通过对粉体进行适当的表面工艺处理，可以改善颗粒的分散性和表面活性，从而使颗粒表面获得新的物理、化学、力学性能。
目前，表面包覆的制备方法有如下几种。
2.1 机械混合法通过压缩、剪切、摩擦、延伸、弯曲、冲击等手段对粉体进行机械处理，使粉体表面活化能提高，粉体表面活化点与改性剂发生物理、化学反应，从而使改性剂均匀分布在粉体颗粒外表面，各种组分相互渗入和扩散，形成包覆[2]。
化学镀法制备银包覆铝复合粉体
引 言
银具 有 导 电性 好 、 氧 化 性 强 等 优 点 ， 价 格 抗 但
２１ 年９月 ０２
电 镀 与 精 饰
第 ３ 卷第 ９ 总２４ ４ 期（ ３ 期）
‘１ ７・
文章 编号 ：０ １ ３ ４ （０ ２ ０ －０ ７ ０ １０ — ８覆铝 复合 粉 体
余 凤 斌 ， 陈 莹
（ 天诺光 电材 料股 份有 限公 司 ， 山东 济 南 ２００ ） ５ ３ ０
速 氧化铝 薄膜 的溶 解 ， 现 铝 粉 表 面 的 Ａ 膜 在 实 １Ｏ
定性 提 高 ， 明粉体 的包覆 性较好 Ｊ 证 。
弱 酸性介 质 中以一 个适 中的速 度 逐 渐溶 解 ， 活 性 使 铝逐 步暴 露于溶 液 中 ， 保证 置换 过程顺 利进 行 Ｊ 。
２ ２ 粉体 的形 貌表征 ．
明银 包覆 层有效 降 低 了铝 粉 腐蚀 析 氢 能 力 ， 氢稳 析
由于 铝粉表 面 有 一层 致 密 的 氧化 铝 薄 膜 ， 碍 阻
置换 反应 的发生 ， 般 要 在强 酸 或 强 碱条 件 下 才 能 一
去除 ， 由于 铝 的 活性 很 高 ， 用 强 酸 （ ） 除 氧 但 使 碱 去 化膜 的 同时还将 导 致 铝粉 严 重 腐蚀 ， 得 金 属 粒 子 使 难 以沉积 在铝 粉表 面 。为解 决 此 问题 ， 引入 Ｆ 作 为 一 铝 的配位 离子 ， 使之 与 溶液 中的 Ａ¨络 合 生成 稳 定 ｌ 的 ［ １ ， 而 降 低 溶 液 中 Ａ¨ 的浓 度 ， 当加 ＡＦ ］ 从 ｌ 适
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复合粉体的包覆制备技术现状与发展3石家庄军械工程学院先进材料研究所(050003) 刘川文 黄红军 刘宏伟西安交通大学材料科学与工程学院(710049) 王建江【摘要】简述了复合粉体中不同种类粒子间的复合方式,对目前复合粉体的主要包覆制备方法(机械化学改性、沉积法、溶胶2凝胶法、化学镀法)进行了介绍,讨论了粉体包覆制备技术的发展方向。
关键词 复合粉体 包覆技术 包覆改性Development of Preparing T echnology of Cladding Composite Powders Abstract Composite styles of the different sorts of particles was related,the major cladding preparing tech2 niques(mechanic chemical method,deposition method,sol2gel method and chemical plating method)were in2 troduced.The developing orientation of the powder cladding preparing techniques was analyzed.K eyw ords composite powders,cladding technique,cladding transnature中图分类号:TQ050143 文献标识码:A 无机粉体除本身作为1种功能材料使用外,在新型材料的复合和开发方面也起着极其重要的作用,被广泛应用于军事、航空、航天、化工、医药等领域。
近年来超细粉体特别是纳米级超细粉体以其奇特的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应[1]日益受到人们的重视。
同时人们通过试验研究,发现将2种或2种以上的粉体颗粒经表面包覆或复合处理后可以得到1种高性能复合材料———复合粉体。
复合粉体除了具有单一粉体所具有的性能外,还具有复合协同多功能,改变单一粒子表面性质,增大2种或多种组分的接触面积等作用[2]。
粉体的包覆改性是伴随着粉体技术的出现和应用而发展起来的1项新技术。
其原理是在原来粉体颗粒的表面上,均匀地引入1种或多种其他组分的物质,形成一定厚度的吸附层或单层膜,从而改变粉体的表面特性或赋予粉体新的性能。
包覆技术起初主要应用于单种粒子,对于提高其分散性能、解决其团聚问题起到了重要作用,另外,该技术还可以改善粉体粒子的活性、光学性质、耐热性、耐光性、表面色泽等。
现在包覆技术已经发展到对复合粉体进行包覆。
目前粉体的包覆改性研究多限于单组元粉体,而对复合粉体的包覆研究较少。
本文拟对粉体粒子的复合方式以及目前复合粉体包覆制备的主要方法作一综述。
1 粉体粒子的复合方式[326]复合粉体中不同种类粒子间的复合方式有混合式和包覆式2类,据此可将复合粉体分为混合式复合粉体和包覆式复合粉体。
混合式复合粉体多为物理混合物,它是借助于外力(重力或机械力等),经对流、扩散、剪切等作用,将1种粒子均匀掺杂于另1种粒子内部而形成的混合体。
主要制备方法有气相渗透法、液相渗透法及溶胶2凝胶法等。
混合式复合粉体制备工艺简单,但混合物的微观不均匀性、不同粒子间的结合力较弱等因素使其应用领域受到限制。
包覆式复合粉体具有核壳结构,由中心粒子和包覆层组成。
包覆方式按包覆层的形态可分为层包覆、粒子沉积型包覆和粒子嵌入型包覆3种。
由于对中心粒子进行包覆不但制备出了多功能复合粉体,而且也实现了对中心粒子的表面改性,因此,目前人们对包覆式复合粉体的制备研究较多,出现了多种方法,如机械化学法、气相燃烧法、异相凝聚法、异相聚合法、沉积法、相转移法等。
2 复合粉体包覆的主要方法前已述及,复合粉体是1种新型多功能材料,对复合粉体进行包覆改性有重要意义。
复合粉体的包覆主要有2种方式:1种是对复合处理后的粒子进行包覆;另1种是对包覆式复合粒子再进行包覆,形成双层或多层膜。
目前对单组元粉体的包覆研究较多,方法多种多样,主要有机械化学改性法、沉积法、超临界流体快速膨胀法以及液相化学法等,其中液相化学法又分为非均匀形核法、溶胶2凝胶法、异相凝聚法、微乳液法、化学镀法等。
但对于复合粉体的包覆研究相对较少,方法一般限于机械化学改性、沉积法、溶胶2凝胶法、化学镀法等。
211 机械化学改性机械化学改性是借助于强机械搅拌、冲击、剪切、研磨等作用激活粉体和用于表面包覆的改性剂,并使颗粒与改性剂发生化学作用从而将改性剂包覆在粉体颗粒外表面的1种方法。
该方法的实质是将机械能转化为化学能,因而称之为机械化学改性。
目前主要应用的有球石研磨法、搅拌研磨法和高速气流冲击法。
此法具有处理时间短(从几秒到几分钟),反应过程容易控制,可连续批量生产等优点,但是也存在着机械处理过程中无机粒子的晶型被破坏、包覆不均匀等缺点,且机械化学改性多用于微米级粉体的包覆。
利用此法对复合粉体进行包覆少有报道。
文献[1]提到采用干式双向搅拌研磨工艺,将SiO2与CaO及中超炭黑搅拌研磨混合从而制得复合粒子。
在研磨混合过程中,机械力使SiO2与CaO这2种在常温下不互相黏结、也不发生作用的粉体的界面发生了化学作用,使炭黑均匀地覆盖于S iO2+CaO粒子表面并紧密地结合在一起。
这种方法制得的复合粒子在冶炼过程中,碳可以缓慢地从S iO2+CaO颗粒内部释放出来并与O2反应生成CO2,起到特殊的保护炉体的作用。
杨华明等人[7]利用搅拌磨的机械化学效应,实现超细2改进一体化制备出S iC-M/滑石粉复合粉体,研究了矿浆浓度、改性剂用量对包覆率的影响。
结果发现,包覆率随矿浆浓度的增大先增加后减小,矿浆浓度w B为55%时,包覆率达到最大值99.4%;随改性剂M用量增加,包覆率也随之增大,当M用量超过3.0%,包覆达到饱和,再继续增大M用量对提高包覆率已无意义。
212 沉积法沉积法是利用过饱和体系中改性剂有在种子颗粒表面沉积析出的趋势或大小粒子的吸附作用,从而形成对粉体颗粒包覆的一类方法。
沉积法可分为气相沉积法和液相沉积法。
气相沉积法又可分为化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD),液相沉积法也叫沉淀法。
各种方法根据具体操作工艺的不同,名称会略有不同。
21211 化学气相沉积利用化学气相沉积(CVD)对粉体进行包覆,是通过气相中的化学反应生成改性杂质分子或微核,在颗粒表面沉积或与颗粒表面发生化学键合,从而形成均匀致密的薄膜包覆。
CVD在新材料的合成技术中因具有多功能性、所得产品的高纯性、工艺过程的精密及可调控性而日益获得广泛应用,但是CVD过程控制中也存在1个不容易解决的难题:在反应器中,膜与粒子通常是同时生成的,往往需要膜时产生粒子,而需要粒子时有膜生成。
对于粉体包覆而言,为了强化成膜,可采取的措施有:降低气相反应温度和系统压力以抑制均相成核,控制粒子形成;降低反应器壁温度,减少壁上成膜;提高生长面的温度和成膜关键组分的浓度,促进生长面上发生的化学反应[3]。
李志强等人[8]采用流态化CVD包覆技术,利用硅酸乙脂和氧气作反应前驱体,在500℃下,对ZnS∶Cu 电致发光粉表面包覆SiO2薄膜进行了试验研究,并着重分析了氧气流速大小和包覆时间长短对包覆SiO2膜层致密性的影响。
结果表明:该试验可以在发光粉表面包覆一定量的S iO2膜层,膜层包覆量随氧气流量增大而降低,但膜的致密性随氧气流量的增大而提高,沉积时间的延长可以提高膜层致密性,但考虑样品亮度因素,时间不宜无限延长。
值得指出的是,由于传统的液相包覆法存在着能耗大,材料损耗大,在干燥过程中颗粒易出现凝聚长大等缺点,而流态化CVD法具有工艺简单,包覆均匀性好,可控制成核与成膜包覆的突出优点[9],所以这种方法将成为粉体包覆的1种有效方法。
21212 沉淀法沉淀法包覆改性是利用化学反应并将生成物沉积在颗粒表面形成单层或多层膜,从而实现对颗粒包覆的1种方法。
此过程的实质是控制溶液中溶质浓度,使体系既有一定的过饱和度,又不超过临界饱和浓度(均相成核的界限),从而使溶质以被包覆颗粒为核沉淀析出,形成包覆层。
可以通过调节体系温度、蒸发溶剂等方法来增大体系的过饱和度,也可以加入反应剂与溶液中已有离子生成沉淀,还可以直接加入能与溶剂生成沉淀的物质(如水解法等)。
沉淀法依据沉淀方式的不同,可以分为均匀沉淀法、非均匀形核法、直接沉淀法、共沉淀法、水解法等。
沉淀法由于过程的可控性好,包覆均匀而获得广泛应用,特别适合对超细粉体进行无机包覆。
其不足之处是要求加入的被包覆粒子的浓度很低,否则易导致团聚。
郭奋等人[10]以高岭土粉为核,利用四氯化钛水解在其表面包覆1层纳米TiO2制成高岭土复合钛白,并用TEM,XRD等手段进行了表征。
结果表明:复合粉体包覆效果良好,800℃煅烧后包覆层TiO2主要为锐钛矿型结构,并开始向金红石型转化。
肖辉[11]以Al(NO3)3为原料在石墨的稀悬浮液中采用非均匀成核技术,使水解产物沉积到微米级鳞片石墨表面,经洗涤、烘干和热处理制备出石墨/氧化铝复合粉体,再以氧化锆为原料按照上述工艺,最终制得了双层包膜结构的石墨/氧化铝/氧化锆复合粉体。
实验结果发现,溶液p H值、包覆温度、覆层前驱物浓度等因素对覆层形成有重要影响,双层包覆后复合粉体表面电位特征与最外层包覆物相似,并且双层包覆后石墨表面的包覆层更加致密。
XRD分析显示包覆物以无定型态存在,XPS分析表明石墨表面与包覆物产生了化学键合。
此外,徐明霞等人[12]以TiOSO4,FeCl3为原料,利用盐溶液里添加尿素的均一沉淀法在叶腊石、滑石等矿物微粉体片状粒子表面包覆氧化物粒子膜,发现尿素水解产生的CO2起搅拌作用,对粒子的均匀、球形化有贡献,沉淀反应条件如p H值、浓度、温度、时间、控制方式等因素影响着包覆层结构。
213 溶胶2凝胶法溶胶2凝胶法是化学和材料领域中的重要制备过程,除用于薄膜、粉体的制备外,还可以对粉体进行包覆。
溶胶2凝胶法包覆的工艺过程是:首先将改性剂前驱物溶于水或有机溶剂形成均匀溶液,溶质与溶剂经水解或醇解反应得到改性剂(或其前驱物)溶胶;再将经过预处理的被包覆颗粒与溶胶均匀混合,使颗粒均匀分散于溶胶中,溶胶经处理转变为凝胶,最后高温煅烧凝胶得到外表面包覆有改性剂的粉体,从而实现了粉体的包覆改性[13]。
文献[13]例举了将溶胶2凝胶法应用于Sb-SnO2,Ba TiO3等材料的包覆改性实例。
具体工艺步骤如下:将Sb-SnO2,Ba TiO3与相应的改性剂溶胶球磨混合得到分散均匀的悬浮液,再在一定温度下蒸发并不断地搅拌,以避免不溶组分的偏析,最后得到干凝胶包覆的粉体,经烧结后形成改性元素对颗粒的均匀包覆,从而获得良好的改性效果。