超细钴粉毕业设计 - 副本

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1、第一章绪论1．1钴及超细钴粉的应用1．1．1金属钴的性质地壳中的钴的含量为O．018％，己探明陆地钴储量约1000万t以上，但独立形成的钴矿床不多，它通常经伴生元素的形态存在于镍、铜、铁和银等有用矿物中，作为副产品回收。我国钻的地质储量，主要集中在甘肃、山西、新疆、青海、海南利四川六省、自治区的大型矿主地及削围的中小型号矿产地，共占储量的54．8％。钴是有金属光泽的银灰色金属，密度为8．90一39cm，熔点为1768K，沸点3143K。钻具有铁磁性和延展性，在硬度、抗拉强度和机械加工性能等方面比铁优良。从标准电极电势看，钴是个中等活泼的金属。化学性质与铁、镍相似

2、，主要表现在：(1)co的主要氧化态是+2和+3。常温下钴不与水和空气作用，高温下发生氧化作用。极细的粉末状钴在空气中会自燃。(2)钴溶于稀酸，在发烟硝酸中由于生成一层氧化物薄膜而被钝化。钴会缓慢地被氢氟酸、氨水和氢氧化钠浸蚀。钴是两性金属。(3)加热时，钴与氧、硫、氯、溴等发生剧烈反应，生成相应化合物。(d)钴易生成配合物，钻在配合物中的配位数为6，钻配合物的数量在金属中仅次于铂【20]。1．1．2超细钴粉的用途超细钴粉表面能高，表面原子数多，这些表面原子近邻配位不全，活性大，因此在熔化时所需的内能较小，这使其熔点急剧下降，一般为块状材料熔点的30％～50％，

3、这种性质可使其烧结温度显著降低，又由于自身具有流动性大、渗透力强、烧结收缩性大等烧结特性，可以作为烧结过程的活化剂使用，以加快烧结过程、缩短烧结时间、降低烧结温度。超细钴粉大量应用于硬质合金口”、高温合金、金属陶瓷、金刚石工具制造等，也用于二次电池中作为添加剂以改善材料的性能。总之，其在许多领域都有广泛的应用。1．1．2．1超细钴粉在硬质合金行业的应用超细钴粉作为硬质合金的主要原料之一，目前在国内的用量约为750吨左右。随着硬质合金工业的发展，硬质合金中的钴粉有三种发展趋势：超细钻粉、纳米wC．Co粉末、球形钴粉。这就对原料钴粉的质量要求越来越严格，不仅对钴粉的

4、化学成分提出了更高的要求，而且对钴粉的物理性能如粒度、粒度分布、晶体形貌等也提出了要求，粒度要求越来越细(fSss粒度一般小于1．5微米)，形貌为球形或类球形，粒度分布为正态分布。硬质合金对钴粉的纯度要求也很高。这是因为一方面在所有金属中，纯钴对碳化钨能够完全浸润，对碳化钨的把持力很高，从而降低硬质合金的强度。另一方面，当钴粉中存在其他杂质时，例如：铅、硅、钙、硫等杂质元素，在合金烧结过程中就残留在合金中，而钙和硅则有部分挥发出去。钙和硫会结合成cas，残留在合金中，铝以氧化锚和硅以硅酸盐的形式残留在合金中，因而它们影响了硬质合金的显微结构和性能。为了尽可能减少

5、杂质对合金性能的影响，因此对钻粉的纯度的要求越来越高“⋯。一般认一1一趁塑鱼鳖曲型鱼三堇量垂直堕壁丝垄些塑为钴粉纯度不小于99．5％，含镍量小于O．6％时，对合金的强度性能无害。在硬质合金方面使用的超细钻粉，由于合金的横向断裂强度、硬度和密度都得到了提高，使其具有更高的耐磨性与抗裂性““。使用超细钴粉的硬质合金不仅降低了孔隙度，避免钴池的出现，而且由于wc外表粘附“一‘层钴，有利于隔开wc晶粒，使硬质合金的综合性能得到提高。另外细钻粉比粗钴粉具有较高的耐磨性与抗裂性，在镍氢电池中用化学共晶zn(OH)2和Ni(0H)2制作并物理掺杂超细钴粉的泡沫镍电极表现出较高

6、的放电比容量和大电流充放电循环稳定性“”。硬质合金用钴粉的生产工艺通常有四种：第一种是原始工艺，指高纯氧化钻或草酸钴用氢气还原制得钻粉的工艺。采用氢还原法制取的钴粉的纯度为99．5％，粒度(平均)为2～4¨m，形态呈树枝状且分布不均匀。[15】第二种是氧化金属还原法，这种工艺适合于高韧性的金属。这种工艺得到的金属粉末平均粒径2．5um，工艺虽较简单，但最后又走上氢气还原的老路。第三种是热离解法口”，这种方法在获得高纯草酸钴方面与原始工艺一样，即采用高纯的电解钻片或钻粒用纯盐酸溶解成Cocl2溶液，再用草酸或草酸铵沉淀析出草酸钴，接着将沉淀的草酸钴充分洗涤，除去水

7、可溶性杂质。最后获得含两个结晶水的草酸钴(coc204·2H20)。值得注意的是，在草酸钴热离解之前，要进行干燥。干燥应相当谨慎，否则草酸钴便会在料层表面部分氧化变为氧化钴，而无法进行下面的热离解。钴粉形状随前驱物形状改变而改变“⋯。第四种是多元醇还原法[Il，这种工艺的特点在于生产工艺简单易行，生产原料多种多样，产品粒度可以调节控制。因此若在多元醇的属性、钴的化合物属性、反应温度、增长调节剂的使用等方面加以研究，将对今后改进工艺、简化生产钴粉系统创造条件。目前的硬质合金用超细钴粉的生产工艺都比较复杂，而且所获得的产品粒度粗，杂质多，不能满足硬质合金生产中的要求

8、。1．1．2．2超细钴粉