Page 58 - 理化检验-物理分册2021年第十二期

赵小鹏, 等: 化学共沉淀工艺对镍包覆碳化钨硬质合金粉体包覆质量的影响

图5 共沉淀反应的沉淀过程及机理示意图

Fi g 5 Schematicdia g ramof p rocessandmechanismof p reci p itationb y co- p reci p itationreaction
电荷未达到平衡, 其残余电荷吸引了溶液中带相反 效果, 从而会降低沉淀率并影响包覆效果 [ 20 ] 。
电荷的离子。这种吸附与料液浓度、 反应温度和沉 最后, 在化学共沉淀反应中, 沉淀剂加入体积流
淀剂添加体积流量等参数密切相关。 量越大, 产物颗粒之间的相互聚集也越容易, 这是因
首先, 晶核的生长速率和沉淀颗粒的大小与溶 为沉淀剂加入体积流量越大瞬间成核的 NiC 2O 4 ·

2H 2O 粒子数量就越多而粒径却变得越小, 导致粒
液 中 溶 质 的 浓 度 密 切 相 关,根 据 槐 氏 ( Von
Weiman ) 经验公式 [ 16 ] , 料液浓度越高, 产物颗粒之 子之间相互碰撞几率增大且更容易相互黏结。沉淀
间的相互聚集越容易, 沉淀生成的速率与溶液的相 剂若分散加入, 而且加料的速率较小, 同时进行搅
对过饱和度成正比。当料液浓度增大时, 溶液的相 拌, 可避免溶液局部过浓而形成大量晶核, 有利于制
对过饱和度变大, 相同时间内成核的粒子数量增多, 备纯度较高的晶形沉淀 [ 21 ] 。
导致晶核之间相互碰撞几率增大, 前驱体粒子间的
团聚现象逐渐加剧 [ 17 ] 。另外沉淀生成速率太快还 3 结论
会导致表面吸附的杂质离子来不及被主沉淀的晶格 ( 1 )适当料液浓度下, 产物颗粒之间的相互聚

离子取代, 就被后来沉积上来的离子所覆盖, 杂质离 集越容易, 相同时间内成核的粒子数量增多, 导致晶
子就有可能陷入沉淀的内部, 导致吸留现象的发生。 核之间相互碰撞几率增大, 使得包覆效果变好; 料液
其次, 在化学共沉淀反应中, 共沉淀反应沉淀率 浓度 为 0.4 mol · L -1 NiCl 2 0.2 mol · L -1

、
随反应温度的升高先增大后减小 [ 18 ] 。这是因为当 ) 时反应生成的前驱体颗粒表面包覆效
( NH 4 2 C 2O 4
·
温度很低时, 溶质分子的能量很低, 导致 NiC 2O 4 果和分散性最佳。
2H 2O 晶粒的生成速率很小, 所以沉淀率较低。随 ( 2 )随温度升高, 一方面溶质分子的能量逐渐

温度升高, 一方面溶质分子的能量逐渐升高, 导致晶 升高, 导致晶粒的生成速率逐渐增大, 但另一方面温
粒的生成速率逐渐增大, 但另一方面温度升高会引 度升高会引起过饱和度降低, 从而使得沉淀成核速
起过饱和度降低, 从而使得沉淀成核速率减慢, 有利 率减慢, 有利于晶核的长大, 得到的沉淀比较紧密;

于晶核的长大, 得到的沉淀比较紧密。继续升高温 反应温度为50℃时化学共沉淀反应能获得较好的
度, 会导致生成的 NiC 2O 4 2H 2O 晶粒在溶液中的 包覆效果、 最大的颗粒粒径和较高的沉淀率。
·

溶解度增大, 同时也引起溶液中分子动能增加过快, ( 3 )当沉淀剂加入体积流量越大时, 瞬间成核
不利于形成稳定的晶粒, 因此晶粒的生成速率又趋 的 NiC 2O 4 2H 2O 粒子数量就越多而粒径却变得越
·
于下降 [ 19 ] 。而且过高的温度一方面会导致沉淀物 小, 导致粒子之间相互碰撞几率增大更容易相互黏
的溶解度增大, 另一方面, 由于吸附是一放热过程, 结。沉淀剂若分散加入, 而且加料的体积流量较小,
因此, 过高的溶液温度会降低 WC 颗粒表面的吸附 同时进行搅拌, 可避免溶液局部过浓而形成大量晶
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