利用醋酸钴低温制备钴包覆钛粉的方法

摘要

本发明属于纳米金属粉末制备技术领域，特别是提供了一种利用醋酸钴低温制备钴包钛粉的方法。(1)往0.15～0.35mol/l醋酸钴溶液中加入乙醇，醋酸钴与95％乙醇的摩尔比为1∶1～5∶1；(2)将钛粉溶于0.1～0.3mol/l氯化钯溶液，搅拌使钛粉溶解完全，置0.5～1.5h，混合溶液的pH值在8.50～10.20之间；(3)将(1)中溶液加入到反应器中，静置10～30min，使溶液温度达到反应温度，再将(2)中溶液倒入反应器；(4)分次加入浓度为40％联胺溶液至还原反应结束；收集下面的沉降颗粒，再用去离子水清洗3～6次，低温真空晾干，得到钴包钛微粒。本发明制备的钴包钛微粒无毒、价格低廉；适应于钛钴粉末的工业生产。

说明书

技术领域

本发明属于纳米金属粉末制备技术领域，特别是提供了一种利用醋酸钴低温制备钴包钛粉的方法，无毒、价格低廉；适应于钛钴粉末的工业生产。

背景技术

钛钴粉具有很好的生物特性，粉末冶金工艺制备的钛钴多孔材料在医用植入材料方面具有非常广阔的前景。但是，由于钛的表面活性很大，机械混合的钛钴粉，经凝胶注模成型后，粉末间结合强度不高，导致成型坯体的整体强度难以达到医用植入材料的要求。所以，我们将钴原子包覆于钛颗粒表面，这样成型后粉末间就靠钴颗粒之间的结合力结合起来，提高了成型坯体的强度，满足了医用植入材料的要求。

通常，包覆粉的制备方法有高压氢气还原法，电镀层法等。高压氢气还原法是在高温高压下的用氢气将醋酸钴中的钴还原从而包覆在钛颗粒表面而形成包覆颗粒的一种方法。但是，高压氢气还原法制备的钴包钛粉过程氢气极易爆炸，十分危险；而电镀层法对环境污染相当严重。

在本发明中，采用了价格便宜、无毒的醋酸钴作为热分解的初始物，同时选择联铵作为还原剂，油酸作表面活性剂，结果在较低的温度下(35℃～50℃)就能形成包覆完全且分布均匀的钴包钛微粒。这种方法的好处在于一方面可大幅度降低生产的成本和温度，减少不必要的浪费；另一方面降低对研究生产者的健康危害及对环境的污染，有效地保护了环境，可以实现绿色化的生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用醋酸钴低温制备钴包钛粉的方法，采用低成本的反应工艺，利用无毒、价格便宜的醋酸钴，在低温下制备出包覆完全且分布均匀的钴包钛粉。

本发明原理如下：利用联铵的还原性，将醋酸钴的分子中的钴离子还原，而包覆在表面经过活化处理具有活性高的钛颗粒表面，从而形成了钴包钛微粒。由于包覆完全性与钛原子的表面活性有很大关系，所以我们采用了将钛粉溶于氯化钯溶液的方法来提高钛原子的表面活性，同时在醋酸钴溶液中加入少量的乙醇，防止钴离子与氨形成络合物，以便钴能更容易还原，更易的包覆于钛原子的表面。

利用醋酸钴低温制备钴包覆钛粉的方法，具体工艺如下：

1、用去离子水分别配制0.15～0.35mol/L醋酸钴溶液、0.1～0.3mol/L氯化钯溶液，摇匀备用；

2、取一定的醋酸钴溶液，往其中加入乙醇，醋酸钴与乙醇(95％)的比例(摩尔比)为1∶1～5∶1；

3、将钛粉溶于氯化钯溶液，搅拌使钛粉溶解完全，置0.5～1.5h，用氨水调节该混合溶液的pH值，使其在8.50～10.20之间(大于8.0即可)；

4、将搅拌反应容器在水浴中静置30～50min，使反应容器达到反应温度；

5、将2中溶液加入到反应器中，静置10～30min，使溶液温度达到反应温度，再将3中溶液倒入反应器；

6、分次加入浓度为40％联胺溶液，使之发生还原反应；

7、观察至再无绿色絮状物质产生时，反应结束；

8、趁余热将反应溶液倒入烧杯，收集下面的沉降颗粒，再用去离子水清洗3～6次，低温真空晾干，得到钴包钛微粒；

本发明的优点在于：

1、从生产上提供了一种可工业化大规模生产钴包钛粉末的新技术；

2、所用的工艺简单，且可实现绿色化生产工艺；

3、生产的钴包钛微粒的粒度分布均匀，包覆层厚度随着钛钴原子比而变化。

具体实施方式

实施例1：制取平均粒度为325目、块状的钴包钛微粒，按下列步骤完成。

1、用去离子水配制0.2mol/L的醋酸钴溶液，摇匀备用；

2、用去离子水配制0.1mol/L的氯化钯溶液，摇匀备用；

3、称取0.35g氢化-脱氢钛粉，溶于4ml氯化钯溶液中，搅拌使之充分溶解，置1h。然后用氨水调节pH至9.26；

4、取100ml醋酸钴溶液，往其加入1ml乙醇；

5、将搅拌反应容器在35℃水浴中静置30min，使反应容器器温度达到35℃；

6、将加入乙醇的醋酸钴溶液倒入反应容器，静置10min，使溶液温度达到35℃，再将3步中的溶液也倒入反应器中；

7、取2ml联胺加入反应器，使之反应，并一直搅拌；10min后再加入联胺2ml；再过20min，再一次加入联胺2ml。反应过程中须一直搅拌，以确保能包覆所有钛颗粒，且厚度均匀；

8、至反应不再出现绿色絮状物质时，反应结束；

9、趁余温将反应溶液倒入烧杯，用去离子水清洗3～6次，收集沉降物，再用滤纸过滤，10℃以下真空晾干；

10、最后将获得的钴包钛微粒收集，密封，真空保存。

实施例2：制取平均粒度为200目、块状的钴包钛微粒，按下列步骤完成。

1、用去离子水配制0.25mol/L的醋酸钴溶液，摇匀备用；

2、用去离子水配制0.15mol/L的氯化钯溶液，摇匀备用；

3、称取0.5g氢化-脱氢钛粉，溶于6ml氯化钯溶液中，搅拌使之充分溶解，置1h。然后用氨水调节pH至9.50；

4、取150ml醋酸钴溶液，往其加入1.5ml乙醇；

5、将搅拌反应容器在50℃水浴中静置40min，使反应容器器温度达到50℃；

6、将加入乙醇的醋酸钴溶液倒入反应容器，静置20min，使溶液温度达到50℃，再将3步中的溶液也倒入反应器中；

7、取3ml联胺加入反应器，使之反应，并一直搅拌；10min后再加入联胺3ml；再过20min，再一次加入联胺3ml。反应过程中须一直搅拌，以确保能包覆所有钛颗粒，且厚度均匀；

8、至反应不再出现绿色絮状物质时，反应结束；

9、趁余温将反应溶液倒入烧杯，用去离子水清洗3～6次，收集沉降物，再用滤纸过滤，10℃以下真空晾干；

10、最后将获得的钴包钛微粒收集，密封，真空保存。