一种氮化铜粉的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提出了一种氮化铜粉的制备方法，包括如下步骤：S1、采用流化反应釜加热纯铜粉至150

【技术实现步骤摘要】
一种氮化铜粉的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及新材料
，尤其涉及一种氮化铜粉的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]在火工品中氮化铜具有敏度高，起爆威力大，环境友好的特点，使其替代传统起爆药氮化铅成为可能，且在MEMS火工品中极具应用潜力；氮化铜晶体结构为体心空位结构，较高的电阻率，低的热分解温度，可调节的光学带隙等特征，使其在光电领域内的运用具有较大潜力；泡沫铜是一种新型的金属结构功能材料，具有优异的导热，散热，可加工性和延展性，广泛用于微电子元器件的导热和散热领域，特别是近几年随着5G技术的来临以及各种微电子技术的迅速发展，微电子芯片的热流密度迅速升高，超薄均热板散热作为一种绿色环保的散热技术，开始在手机散热中广泛运用。以泡沫铜作为超薄均热板的毛细吸液芯，具有比表面积大，孔隙度可调，吸水速率高等特点，能极大满足超薄均热板的新能需求。
[0003]目前制备铜基泡沫材料的工艺主要有渗流铸造法，电沉积法，等离子放电烧结法，固气共晶定向凝固法，纤维烧结法，粉末冶金烧结法等，但这些方法都存在工艺过程复杂，成本高，易引入杂质等缺点。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提出了一种氮化铜粉的制备方法及其应用，对氮化铜粉进行粉末冶金烧结，利用氮化铜低热分解温度以及分解过程中大量放出氮气，以制作出孔隙率50％
‑
85％的泡沫铜。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种氮化铜粉的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1、采用流化反应釜加热纯铜粉至150
‑
190℃，通入空气使铜粉呈沸腾状，加入重量比例为40
‑
80％的氮源剂，铜粉全部转化为灰黑色后反应完成；
[0007]S2、粉碎S1中所得铜粉，控制粉碎过程温度低于50℃；
[0008]S3、将粉碎后铜粉料再次加入流化反应釜中并加热至150℃
‑
190℃，通入空气至沸腾状态，加入重量比例为60％的氮源剂，反应完成后得到氮化铜粉末。
[0009]进一步地，所述S1中使用的氮源剂为氨气、碳酸铵、碳酸氢铵、尿素中一种或两种的组合。
[0010]进一步地，所述S3中使用的氮源剂为碳酸铵、碳酸氢铵、尿素中一种或两种的组合。
[0011]进一步地，所述S1中使用的纯铜粉粒径为1
‑
300μm，铜粉松比为1.0
‑
3.0g/cm3。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一技术方案是：一种氮化铜粉的应用，利用所述氮化铜粉制作泡沫铜材料，包括如下步骤：将S3中所得氮化铜粉在承烧板上布料后于还原性气氛下进行烧结即得泡沫铜材料，烧结温度为230
‑
650℃。
[0013]进一步地，所述布料厚度为0.01
‑
15mm。
[0014]进一步地，所述还原性气氛为氨分解气体，所述氨分解气体包括75％氢气以及25％氮气。
[0015]进一步地，所述泡沫铜材料孔隙率为50
‑
80％。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：通过对氮化铜粉进行粉末冶金烧结，利用氮化铜低热分解温度以及分解过程中大量放出氮气，以制作出孔隙率50％
‑
85％的泡模铜，具有纯度高铜含量不低于99.95％，厚度可控最薄至0.01mm。
具体实施方式
[0017]容易理解，根据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限定或限制。
[0018]一种氮化铜粉的制备方法，包括如下步骤：
[0019]S1、采用流化反应釜加热纯铜粉至150
‑
190℃，通入空气使铜粉呈沸腾状，加入重量比例为40
‑
85％的氮源剂，铜粉全部转化为灰黑色后反应完成；氮源剂为为氨气、碳酸铵、碳酸氢铵、尿素中一种或两种的组合，纯铜粉粒径为1
‑
300μm，铜粉松比为1.0
‑
3.0g/cm3。
[0020]S2、粉碎S1中所得铜粉，打破表面的氮化层，使得铜暴露便于进行后续的氮化反应，控制粉碎过程温度低于50℃，避免氮化铜粉碎过程分解。
[0021]S3、将粉碎后铜粉料再次加入流化反应釜中并加热至150℃
‑
190℃，通入空气至沸腾状态，加入重量比例为60％的氮源剂，反应完成后得到氮化铜粉末，氮源剂为碳酸铵、碳酸氢铵、尿素中一种或两种的组合。
[0022]上述制备步骤中，氮源剂的重量比例为氮源剂质量占氮源剂和纯铜粉质量之和的比例。
[0023]以下结合实施例对于制备氮化铜粉过程进行具体说明：
[0024]铜粉的微观颗粒形貌，以及铜粉颗粒的粒径大小，决定反应后氮化铜的转化率。氮源剂的氮含量及分解放氮速率也对反应后氮化铜的转化率存在影响。通过对铜粉特性的控制和对氮源剂的选用，以及反应条件的控制，以制取不同纯度含量的氮化铜粉。
[0025]实施例1
[0026]采用流化反应釜加热铜粉松比为1g/cm3，铜粉粒径为75
‑
100μm的纯铜粉至120℃，通入空气使铜粉呈沸腾状，加入重量比例为50％的碳酸铵作为氮源剂，铜粉全部转化为灰黑色后反应完成。
[0027]实施例2
[0028]采用铜粉松比为2g/cm3的纯铜粉，重复实施例1中步骤制得灰黑色铜粉。
[0029]实施例3
[0030]采用铜粉松比为3g/cm3的纯铜粉，重复实施例1中步骤制得灰黑色铜粉。
[0031]实施例4
[0032]采用铜粉松比为1g/cm3，铜粉粒径为30
‑
50μm的纯铜粉，重复实施例1中步骤制得灰黑色铜粉。
[0033]实施例5
[0034]采用铜粉松比为2g/cm3，铜粉粒径为30
‑
50μm的纯铜粉，重复实施例1中步骤制得灰黑色铜粉。
[0035]实施例6
[0036]采用铜粉松比为3g/cm3，铜粉粒径为30
‑
50μm的纯铜粉，重复实施例1中步骤制得灰黑色铜粉。
[0037]实施例1至实施例6的反应产物氮化铜含量结果如下表显示，松比越低以及粉末颗粒粒径越小，反应产物氮化铜含量越高，考虑铜粉原材料成本优选铜粉松比2.0g/cm3，粒径30um
‑
50um。
[0038][0039]实施例7
[0040]采用流化反应釜加热铜粉松比为2g/cm3，铜粉粒径为30
‑
50μm的纯铜粉至120℃，通入空气使铜粉呈沸腾状，加入重量比例为40％的碳酸铵作为氮源剂，铜粉全部转化为灰黑色后反应完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化铜粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、采用流化反应釜加热纯铜粉至150
‑
190℃，通入空气使铜粉呈沸腾状，加入重量比例为40
‑
85％的氮源剂，铜粉全部转化为灰黑色后反应完成；S2、粉碎S1中所得铜粉，控制粉碎过程温度低于50℃；S3、将粉碎后铜粉料再次加入流化反应釜中并加热至150℃
‑
190℃，通入空气至沸腾状态，加入重量比例为60％的氮源剂，反应完成后得到氮化铜粉末。2.根据权利要求1所述的氮化铜粉的制备方法，其特征在于，所述S1中使用的氮源剂为氨气、碳酸铵、碳酸氢铵、尿素中一种或两种的组合。3.根据权利要求1所述的氮化铜粉的制备方法，其特征在于，所述S3中使用的氮源剂为碳酸铵、碳酸氢铵、尿素中一种或两种的组合。4.根据权利要求1所述的氮化铜粉的制备方法，其特征在于，所述S1中使用的纯铜粉粒径为1

【专利技术属性】
技术研发人员：唐波，翁海龙，卢志，
申请(专利权)人：江苏库博德金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：