超細粉體材料表面包覆技術質量管控研究

＊陳水富

（佛山市三水金戈新型材料有限公司 廣東 528131）

超細粉體材料表面包覆技術質量管控研究

＊陳水富

（佛山市三水金戈新型材料有限公司 廣東 528131）

超細粉體具有較高的性能，是一般材料無法比擬的，在光學檢測器、生物制藥等多個領域被大量使用，其缺點是易發生團聚、穩定性低以及很難分散，這就需要對其進行表面包覆從而使其顆粒表面得以改善，并使其分散性能得以提高，從而滿足工業應用的標準。本文主要介紹了超細粉體表面包覆技術，在此基礎上實施質量管控。

超細粉體；包覆技術；質量研究

通常情況下顆粒直徑達到納米級或者達到微米級的粒子就是超細粉體。對比大塊常規材料，其有著更多的表面活性、表面積，從而有著良好的熱、光、磁、電、催化等性能。這種功能材料一直以來被人們不斷研究，并在各領域中廣泛的應用。

1.超細粉體的表面包覆技術的機制原理

超細粉體的表面包覆這項技術，是現如今發明創造出的一種新型包覆技術，這項技術是利用超細粉體附著在物體表面所產生的一層核結構或者殼結構是不同于以往材料結構的復合類型結構。就目前技術來說，它的形成機理所關系到的理論分別是化學鍵合、靜電力相互作用、過飽和度等。

2.超細粉體的表面包覆技術

(1)固態相互包覆法

①機械球打磨法

在機械球的打磨這一階段里，粒子和粒子之間相互作用所帶來的沖擊力、擠壓力和摩擦力這三種力共同作用把附著在物體表面的改性物質被包覆顆粒表面的物質所激活然后相互吸附，這樣就達到了表面包覆的結果。此項技術存在各種各樣的好處，主要有：使用這一技術方法耗時短、反應的過程不劇烈容易把控、操作性強十分容易操作等，這種方式只在微米級粉體的表面包覆中適用，并且還需要粉體擁有單一分散性。

有學者做了相關的實驗。實驗過程中，他們運用了機械球打磨包覆的方法，用石墨對四元非晶合金施以表面包覆。由實驗數據顯示，石墨對這類的非晶合金元素的包覆，使得合金電極容量，及其生命周期在很大程度上獲得了提升，并且對鎂原子基貯氫合金在電化學方面的性能得到了很大程度的提高和改進。

②固體和固體之間的相互反應的方法

經過打磨這類工序，把金屬氧化物和要被包覆物質互相充分地混合，然后再實行高溫煅燒，使溫度達到固相反應的條件，進而得到微米或者納米級的超細包覆粉末原料。

欒欣寧、胡國榮等人向錳酸鋰固體中加入六水氯化鋁固體充分研磨之后再加入氫氧化鈉固體研磨后再洗凈得到表面包覆氫氧化鋁的錳酸鋰固體，最后再進行700℃煅燒之后可以得到氧化鋁包覆的錳酸鋰的新型正極材料。

根據電化學測試結果表明，在經過表面包覆后的錳酸鋰，五十次電流循環之后的電量維持在百分之九十五左右，這就使得錳酸鋰這一正極材料的電流循環穩定性顯著的提高。

③高能量射線照射法

通過運用電暈放電、紫外線、等離子體等高能量射線對超細粒子照射達到實施包覆的目的，我們把這種方法叫做高能量射線照射法。就當前來看，這種粉體包覆方法較其他方法來說是一種更新的技術，Vollath·D等科研工作者在等離子體放射線的條件之下實現了對氧化鋯表面包覆氧化鋁這一成果，并且使氧化鋯晶粒的長大從以往的不可控變成如今的可控。

(2)液體和液體相互包覆法

這種方法是利用化學的技術，在濕環境里完成表面包覆，對比于別的方式，這種方法的成本不需要太高，并且操作工藝相對簡單等一系列優點，并且核殼結構相對而言更容易形成。一般使用的液相方法包括溶膠-凝膠法、沉淀法、水熱法、化學鍍以及非均勻形核法等。

①水熱法

在高壓高溫的密閉環境中，通過水的中介作用，創造一個適合的物理化學環境。驅體在反應之前就能夠溶解完全，并且能夠達到相對理想的飽和程度，那么生長基元就能夠產生，然后會在被包覆顆粒上成核，再得到復合的粉體。通過這種方法得出的復合粉體有著一些優點，包括有：分散性能較為優良、純度較高以及殼層致密且分布整齊。

②溶膠-凝膠法

此工藝的工序是，將改性前驅體溶于有機溶劑或水中，此過程中，溶液充分混合使得增大反應的接觸面積，達到提高利用率。溶劑和溶質經過化學反應醇解或水解，便能得到改性劑——溶膠，然后取已經預處理過的被包覆粉體加入到溶膠中并充分攪拌使其均勻分布于溶膠之中，通過高溫煅燒之后獲得粉體。這種方法制作出來的復合粉體優點是：良好的化學均勻性、小顆粒等。可以在溫度不高的情況下做出多種有表面改性的超細粉體性能的新型材料。

③沉淀法

在裝有懸浮液體的容器中注入某種金屬鹽溶液，并且將相應的沉淀劑加入到反應溶液中，金屬鹽溶液中的金屬離子會沉淀出來并在粉體的表面析出達到實現表面包覆的效果。這種技術的要點是計沉淀劑的劑量和釋放速度、控制溶液中的離子濃度，使生成的改性劑濃度在臨界飽和度和過飽和度里，從而取得較佳的包覆成效。

④電化學的表面包覆鍍法

在不使用外電流的基礎里，電鍍溶液會自發生成自我催化氧化的還原反應，鍍液中的金屬離子發生還原反應，在化學反應的作用下，轉變為金屬粒子沉積在粉體表面包覆，這種方法就是化學鍍法。然而，這種方法也存在缺點，例如鍍液易分解以及反應較慢等。但它的優點有很多，其中包括有設備簡便、操作相對容易、生產模式不死板等，在目前所掌握的數據來看，這種方法是最常用也是最實用的一種金屬包覆的方法。

(3)氣體間的相互包覆法

此技術是運用過飽和體系中的改性劑都聚集在物質表面然后產生包覆粉體顆粒。其中包含有化學氣體互相沉積法與物理氣互相沉積法。第一種方法是借利用范德華力的作用使得粒子包覆到物質表面，殼和核之中的結合力較弱，后面是借助氣體狀態的物質在納米級粒子表面發生反應之后所形成的固體狀態的沉積物將會附著在物質的表面達到包覆效果，殼和核的包覆最關鍵的一點是須利用化學鍵合的范德華力。

3.結語

在制備多種具有特殊性能的復合材料時適合應用表面包覆技術，在光學檢測器、催化劑、生物制藥等相關領域當中擁有龐大的應用潛力。在實際使用過程當中，單純的氣、液、固相包覆法多少具有一些不完善的地方，所以我們通常把氣、液、固相包覆法里的兩種或大于兩種的方法相結合，進而形成新的一些制備方法。噴霧熱分解法就是通過液相法與氣相法的優點相結合所產生新的一種方法，液相法是它的原料制備過程，但它一部分粉末收集過程、反應過程是包含在氣相法里的，能夠非常便捷地用來制備各種組元的復合粉料，并且不管有多復雜的成分在里面，從溶液到粉末一步就能完成。所以說，隨著包覆工藝參數的控制以及新包覆技術的快速發展，在未來，超細粉體包覆材料的有效功能肯定能夠被人們廣泛使用。

陳水富（1987～），男，廣東佛山市三水金戈新型材料有限公司，研究方向：超細粉體材料表面包覆技術質量管控。

((責任編：李燕)

Study of the Surface Coating Technology Quality Control for Ultra-fine Powder Materials

Chen Shuifu

（Sanshui Jinge New Materials co., ltd of Foshan, Guangdong, 528131）

Ultra-fine powder has high property, which is incomparable by the general materials and it has got a wide application in many fields, such as optical detector, bio-pharmaceuticals etc., besides, its disadvantages are frequent agglomerated phenomenon, low stability, and difficult dispersion. Therefore it needs take surface coating so that to improve the particle surface and improve its dispersion performance finally, satisfy the criteria for industrial application. This article has mainly introduced the surface coating technology for super fine powder and on which basis, took quality management and control.

ultra-fine powder；coating technology；quality study

T

A