[发明专利]一种二维片状低氧金属铬粉的制备方法

说明书

本发明涉及金属材料领域，公开了一种二维片状低氧金属铬粉的制备方法，包括：步骤1：将铜粉和铬粉进行混料，压制成形，烧结、保温，得到铬粉被铜基体包裹着的铜铬毛坯料；步骤2：对铜铬毛坯料进行轧制‑退火操作多次，得到含有二维片状铬的铜铬假合金片材；步骤3：将片材切割成小块后置于酸溶液中，待铜溶解后过滤清洗，得到片状金属铬粉；步骤4：对片状金属铬粉加热还原，得到二维片状低氧金属铬粉。本发明先通过混料、烧结以及反复的轧制‑退火处理制得含有二维片状铬的铜铬假合金，再用酸溶解铜，最后经还原处理成功获得了二维片状低氧金属铬粉。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种二维片状低氧金属铬粉的制备方法。

背景技术

金属铬粉主要应用于高温合金、靶材、电工触头以及燃料电池连接体等领域，是一种粉末冶金、钎焊以及3D打印等工艺的重要原料。目前主要的生产工艺包括机械破碎法和雾化法，如中国专利CN202011250219.9描述了一种以低温液氮为研磨介质的超低温球磨方式制备金属铬粉，其杂质含量低、气体含量低且铬粉颗粒呈不规则形貌； 中国专利CN201910322947.7公布了一种旋转电极感应熔炼真空气雾化的方式来制备铬粉的方法，铬粉纯度高、气体含量低、形貌为球形。

二维片状金属粉末在结构上明显与三维金属粉末不同。其中，二维片状金属粉末的一维处于较小尺寸，可达亚微米甚至纳米级，而其二维处于较大尺寸，是一种平面结构的粉体。同时相对于超细的三维金属粉末易团聚的特性，二维片状粉末具有良好的分散性能，同时保留了比表面积大的特性，所以具备特殊的声电光磁等物理性质。

然而，铬本身是一种硬度高的脆性金属，其晶体结构为体心立方晶体，常规方法只能制备不规则状或球状等三维粉末，无法制备二维片状金属粉末。例如，在球磨或气流磨装机等机械制粉工艺下，铬的裂纹会在晶界处沿晶断裂，最终形成不规则的粉末，无法形成二维片状铬粉；雾化制粉即金属铬熔化喷雾再凝固方式制备的铬粉由于液滴表面张力的原因一般呈球形或类球形，同样也无法制备二维片状铬粉。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种二维片状低氧金属铬粉的制备方法，本发明先通过混料、烧结以及反复的轧制-退火处理制得含有二维片状铬的铜铬假合金，再用酸溶解铜，最后经还原处理成功获得了二维片状低氧金属铬粉。

本发明的具体技术方案为：一种二维片状低氧金属铬粉的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将铜粉和铬粉进行混料，压制成形，然后在真空或氢气氛围下烧结、保温，得到铬颗粒被铜基体包裹着的铜铬毛坯料；所述铜粉的重量大于铬粉的重量且铜粉的粒度大于铬粉的粒度。

步骤2：对所述铜铬毛坯料进行轧制使其轧扁变形，将轧扁的铜铬毛坯料在真空或氢气氛围下进行退火；重复轧制-退火操作多次，得到含有二维片状铬的铜铬假合金片材。

步骤3：将所述铜铬假合金片材切割成小块，置于可溶解铜且不溶解铬的酸溶液中，待铜溶解完后过滤清洗，得到片状金属铬粉。

步骤4：把所述片状金属铬粉在氢气氛围下进行加热还原，得到二维片状低氧金属铬粉。

本发明团队在前期研究发现，铜铬假合金材料中铜和铬不互溶，也不形成化合物，并且其受外力轧制变形时铬能发生变形而不会断裂。基于这一发现，本发明创造性地提出了上述可获得二维片状金属铬粉的制备方法。具体地：

步骤1中，铜粉和铬粉经混合均匀后，再经压制烧结得到铬被铜基体包裹着的铜铬毛坯料，在此过程中，树枝状的电解铜粉和较细的铬粉易于混合均匀，并且铬占比相对较低的情况下才能形成铬被铜包裹状的微观组织，当铬含量较高则会出现铬是连续接触分布情况，不会在铜基体中独立存在，这种高铬含量的铜铬毛坯因强度高脆性大，在后续轧制时变形难度大且易碎裂。