超細(xì)鎳粉一般是指粒徑小于1μm的鎳單質(zhì)。根據(jù)粒徑大小，常將超細(xì)鎳粉分為微米級(jí)鎳粉（平均粒徑≥1μm）、亞微米級(jí)鎳粉（平均粒徑0.1～1.0μm）和納米級(jí)鎳粉（平均粒徑0.001～0.100μm）。超細(xì)鎳粉具有尺寸小、表面活性高、導(dǎo)電性好及導(dǎo)磁性優(yōu)良等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金、片式多層陶瓷電容器、磁性材料、高效催化劑、導(dǎo)電漿料、吸波材料、電磁屏蔽材料等領(lǐng)域。很多領(lǐng)域都對(duì)鎳粉的純度、分散性、球形度等提出了很高的要求，所以制備球形度好、高純度、高分散性的球形超細(xì)鎳粉成為當(dāng)前鎳粉制備中的研究重點(diǎn)。

01

制備方法

超細(xì)鎳粉的制備方法主要有化學(xué)氣相沉積法（CVD）、物理氣相沉積法（PVD）、霧化干燥法和液相還原法等。

• 化學(xué)氣相沉積法（CVD）

化學(xué)氣相沉積法又稱為氣相氫還原法，是指用氫還原氣態(tài)金屬鹵化物，是制備多層陶瓷電容器（MLCC）用超細(xì)鎳粉的方法之一。該法是在高溫下使氯化鎳蒸發(fā)，然后在氫氣下還原為單質(zhì)鎳原子，隨后形核、長大、冷凝成超細(xì)鎳粉。該法所制得的鎳粉一般都為超細(xì)鎳粉，并能以較低的生產(chǎn)成本生產(chǎn)粒徑均勻的球形顆粒狀金屬鎳粉。這種超細(xì)鎳粉適合用作高容量陶瓷電容器中的電極材料以代替金屬鈀，其價(jià)格可與電容器電極用的傳統(tǒng)材料相競(jìng)爭(zhēng)，但該法對(duì)設(shè)備的耐腐蝕能力要求較高。主要的生產(chǎn)廠商有日本川鐵公司和日本東邦鈦公司。

• 液相化學(xué)還原法

液相化學(xué)還原法制備超細(xì)鎳粉是一種基于溶液化學(xué)反應(yīng)的工藝，其流程通常包括：以鎳鹽（如硫酸鎳或氯化鎳）為前驅(qū)體，溶解于水或有機(jī)溶劑中形成均勻溶液，隨后加入強(qiáng)還原劑（如硼氫化鈉、水合肼或次亞磷酸鈉），在堿性條件下（pH 8-12）通過還原反應(yīng)將鎳離子（Ni2+）轉(zhuǎn)化為金屬鎳顆粒；反應(yīng)過程中需精確控制溫度（50-90℃）并添加表面活性劑（如聚乙烯吡咯烷酮PVP）防止納米顆粒團(tuán)聚，最終通過離心、乙醇洗滌及真空干燥獲得粒徑50-200nm的鎳粉。該方法操作簡(jiǎn)便、成本較低且易于規(guī)模化，但可能因還原劑殘留（如硼、磷）影響純度（通常≤99.5%），需后續(xù)酸洗或熱處理凈化，主要應(yīng)用于中端MLCC電極、催化劑及導(dǎo)電漿料領(lǐng)域。

液相化學(xué)還原法制備超細(xì)鎳粉流程圖

• 物理氣相冷凝法（PVD）

物理氣相冷凝法（Physical Vapor Condensation, PVD）是一種通過真空環(huán)境下金屬氣化-冷凝形成超細(xì)粉末的制備技術(shù)。其核心原理為：在高真空或惰性氣氛中，通過高溫蒸發(fā)、濺射或電弧等方式使金屬鎳原子脫離固態(tài)表面進(jìn)入氣相，隨后在低溫區(qū)域冷凝成納米至亞微米級(jí)顆粒。與傳統(tǒng)物理法（如霧化法）相比，PVD工藝無需熔融金屬，可直接從固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，避免氧化和雜質(zhì)污染。具有粒徑與形貌可控、高純度與低缺陷、表面潔凈無需后處理、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)是顆粒易氧化，設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高，成本昂貴。博遷新材采用常壓下物理氣相冷凝法（PVD）制備超細(xì)金屬粉末，填補(bǔ)了國內(nèi)該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的空白。

PVD法制備鎳粉流程圖

• 霧化法

霧化法：霧化法制備超細(xì)鎳粉是一種典型的物理制備工藝，其流程主要分為熔融、霧化及冷卻三個(gè)階段：首先將高純度金屬鎳（≥99.9%）在惰性氣氛中加熱至1450-1600℃熔融為液態(tài)，隨后通過高壓氣體（如氮?dú)饣驓鍤猓瑝毫?-20MPa）或離心力（轉(zhuǎn)速>20000rpm）將液態(tài)鎳破碎成微米級(jí)液滴，液滴在急速冷卻過程中凝固為球形或近球形粉末，最終通過篩分獲得粒徑范圍1-50μm的鎳粉（超細(xì)級(jí)可控制在0.5-10μm）。該方法優(yōu)勢(shì)在于工藝簡(jiǎn)單、成本低且適合大規(guī)模生產(chǎn)（單次產(chǎn)量達(dá)噸級(jí)），但粉末粒徑分布較寬、表面易氧化（需后續(xù)還原處理），主要應(yīng)用于中低端MLCC、金屬注射成型（MIM）及熱噴涂涂層領(lǐng)域。

02

超細(xì)鎳粉的應(yīng)用領(lǐng)域

超細(xì)鎳粉憑借其高比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電性、催化活性和磁性等特性，廣泛應(yīng)用于多個(gè)高科技和工業(yè)領(lǐng)域。

• 電子與半導(dǎo)體領(lǐng)域

多層陶瓷電容器（MLCC）：超細(xì)鎳粉是MLCC內(nèi)電極的關(guān)鍵材料，替代傳統(tǒng)貴金屬鈀/銀合金，顯著降低制造成本，同時(shí)滿足高頻化、小型化電子元件的需求。

導(dǎo)電漿料與封裝：因其高導(dǎo)電性和分散性，被用于電子漿料、印刷電路板（PCB）導(dǎo)電涂層，提升電子器件的導(dǎo)電效率和散熱性能。

半導(dǎo)體材料：在芯片封裝中作為導(dǎo)電填料，增強(qiáng)材料的熱導(dǎo)率和機(jī)械穩(wěn)定性。

• 能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換

鋰離子電池：作為正極材料（如LiNiO2），顯著提高電池能量密度和循環(huán)壽命，尤其適用于新能源汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)。

燃料電池：用作催化劑（如氫氧反應(yīng)催化劑），提升反應(yīng)效率，降低貴金屬鉑的使用量，降低成本。

超級(jí)電容器：通過納米結(jié)構(gòu)優(yōu)化，增強(qiáng)電極材料的電荷存儲(chǔ)能力。

• 催化與環(huán)保領(lǐng)域

石油化工：在加氫、脫氫等反應(yīng)中作為高效催化劑，提升產(chǎn)率和產(chǎn)物純度，如甲苯加氫制備甲基環(huán)己烷。

環(huán)境保護(hù)：用于廢氣和廢水處理，催化降解污染物，減少有害物質(zhì)排放。

新能源催化：在氫能生產(chǎn)中，通過水蒸氣重整反應(yīng)（SMR）高效制氫，推動(dòng)清潔能源發(fā)展。

• 磁性材料與吸波技術(shù)

磁流體與存儲(chǔ)介質(zhì)：分散于載液中形成磁流體，或用于高密度磁存儲(chǔ)設(shè)備（如量子磁盤）。

電磁屏蔽與吸波材料：超細(xì)鎳粉有著優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)磁特性，將超細(xì)鎳粉與高分子基體材料復(fù)合可以制備電磁波屏蔽材料。銅、鎳等多元復(fù)合材料在高頻區(qū)域有良好的吸波屏蔽特性，可以作為高頻區(qū)域的隱身材料基于超細(xì)鎳粉導(dǎo)電涂層，廣泛應(yīng)用于軍事隱身技術(shù)和民用電子設(shè)備。

• 航空航天與高端制造

高溫合金：作為添加劑提升合金的耐高溫和抗腐蝕性能，適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件。

硬質(zhì)合金：替代鈷作為粘結(jié)金屬，用于切削工具和耐磨部件，降低成本并提高性能。

• 生物醫(yī)學(xué)與新材料

藥物載體與診療：利用其磁響應(yīng)性和生物相容性，用于靶向藥物遞送和磁性標(biāo)記物檢測(cè)。

3D打印與復(fù)合材料：作為金屬注射成型（MIM）的填料，提升復(fù)雜零件的力學(xué)性能和成型精度。

結(jié)語

超細(xì)鎳粉的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于替代了較昂貴的貴金屬材料，大大減少了生產(chǎn)成本。但這些應(yīng)用領(lǐng)域要求所使用的納米鎳粉具有規(guī)則的球形結(jié)構(gòu)、尺寸小且粒徑分布均勻、分散性好、高振實(shí)密度、強(qiáng)抗氧化能力等性質(zhì)，這也對(duì)納米鎳粉的制備工藝提出了挑戰(zhàn)。通過不斷改進(jìn)納米鎳粉的制備工藝提高其性能并開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域，必將推進(jìn)超細(xì)鎳粉的發(fā)展。

參考來源：
鐘景明，等：超細(xì)球形鎳粉的制備及其表征
司佳佳，蘇曉磊：超細(xì)球形鎳粉的制備
宋書清，等：超細(xì)鎳粉的制備及應(yīng)用
葉凱，等：納米鎳粉的制備與應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

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