超细镍粉由于表面活性高、导电性和导热性好而被广泛应用于化学催化剂、烧结活化剂、导电浆料、电池、硬质合金等方面。我国仅电池行业对镍产品的需求已由前几年的200多吨上升到目前的6000吨左右，而国内的镍粉无论是从产量或质量都不能满足市场的需求。基于此，本文研究了在Ni²⁺—NH₃—NH₄⁺—C₂O₄^2-—H₂O体系中采用“沉淀转化—热分解法”制备特种镍粉的新工艺，从膜电解电溶造液入手，系统地解决了“沉淀转化—热分解法”制备特种镍粉的一系列理论和实际问题，成功地制备了用途广泛的纳米级纤维状特种镍粉。本文的主要创新内容有： 首次采用膜电解电溶法制备高纯氯化镍溶液，通过阴离子交换膜的选择，在自行设计的膜电解槽中控制适当的电解条件，制备出满足生产特种镍粉要求的氯化镍溶液。 根据同时平衡原理和质量平衡原理，首次推导出了Ni²⁺—NH₃—NH₄⁺—C₂O₄^2-—H₂O系金属离子及草酸盐在水溶液中热力学平衡的数学模型，计算并绘出该体系的浓度对数—pH图，研究了各配位体及pH值对该平衡体系的影响。 首次采用沉淀转化法制备了复杂镍盐，系统考察了沉淀过程中工艺条件对复杂镍盐形貌、粒径及分散性的影响。结果表明：在制备单分散纤维状复杂镍盐粉末的过程中，复杂镍盐的形貌对操作条件极其敏感，反应体系的温度、溶液浓度、溶液pH值等因素均可影响颗粒的形貌、粒径及分散性。在反应温度60～70℃、镍离子浓度0.6～0.8mol／l、溶液pH值为8.2～8.8等条件下制得的复杂镍盐呈纤维状，轴径比大且分散性好。 采用红外光谱、X射线衍射测试手段，首次研究了复杂镍盐的形成过程，进一步证实其“沉淀转化”的形成机理，即： 第一步：溶液中的Ni²⁺与C₂O₄^2-结合形成草酸镍沉淀，其反应式为： Ni²⁺+C₂O₄^2-=NiC₂O₄中南大学博十学位论文摘要 第二步:形成的草酸镍与溶液中过量的Nll3形成复杂镍盐，其反应式为: NICZO4+xNH3+yHZO二NICZO;’x（NH3）.yHZO 根据不同温度下复杂镍盐热分解产物的红外光谱、X射线衍射以及复杂镍盐热重和差热分析结果，研究和分析了复杂镍盐的热分解机理: 第一阶段（脱氨）:NICZO4·x协旧3)·y践O一NICZo4.yHZo+xNH3 第二阶段（脱水）:NICZO;·y姚O一NICZO4+yHZo 第三阶段（热分解）:NieZo4一Ni+ZeoZ 研究了复杂镍盐热分解条件对镍粉性能的影响及镍粉的表面处理，在同一分解炉内连续完成热分解和表面处理两个工序。结果表明:在热分解阶段，结晶度较低的纤维状复杂镍盐经热分解后得到结晶良好的纤维状镍粉。镍粉的形貌对复杂镍盐形貌有继承性，分解气氛、温度和时间对镍粉的分散性有很大的影响，适宜的热分解条件是分散性良好的纤维状复杂镍盐在弱还原性气氛下于40〕440℃分解30分钟即可得到分散性好的纳米级纤维状特种镍粉。用混有少量空气的氮气或者惰性气体对镍粉进行表面钝化处理，可避免镍粉在贮存和使用过程中氧化。 首次进行了规模为IOOt/y特种镍粉的中试研究。结果表明:采用沉淀转化一热分解技术，通过隔膜电解造液，常温常压下的复杂镍盐沉淀控制，气氛调控下的热分解和表面防氧化处理，成功地生产出了理化性能优于INCO公司同类型镍粉的特种镍粉。制备过程对环境友好，工艺易操作，可控制性强，制备成本较低，抗风险能力强，可进行规模化生产。