一种氯化钠颗粒表面包覆铜的方法技术

本发明专利技术公开一种氯化钠颗粒表面包覆铜的方法，属于颗粒材料的表面处理技术领域。首先将适量的Cu(NO

【技术实现步骤摘要】
一种氯化钠颗粒表面包覆铜的方法
本专利技术涉及一种氯化钠颗粒表面包覆铜的方法，属于颗粒材料表面处理

技术介绍
通孔泡沫铝具有良好的力学及吸声性能，在孔隙率一定的情况下，随孔径的减小，其力学及吸声性能均大幅度提高。渗流铸造是通孔泡沫铝的主流制备方法，其所用前驱体材料为氯化钠颗粒。目前，已经能够制备孔径1mm以上的通孔多孔铝，但孔径1mm以下的通孔泡沫铝、特别是大尺寸通孔结构泡沫铝还未能稳定实现，其原因是氯化钠颗粒与铝及铝合金熔体不润湿，致使熔体很难渗入直径1mm以下的氯化钠颗粒间隙间。氯化钠颗粒的铜金属化表面改性，可改善氯化钠颗粒与铝及铝合金熔体的润湿性，提高熔体的渗流性能，从而使微细孔结构、大尺寸泡沫铝的制备成为了可能。颗粒表面包覆的方法主要有化学镀、电镀、气相沉积等。化学镀是在没有外加电流通过的情况下，利用还原剂将溶液中的金属离子，在呈催化活性的物体表面进行有选择地还原沉积，使之形成金属镀层。电镀是利用电解原理，在被镀物体的表面通过电的作用，使之表面沉积覆盖一层金属薄膜的过程。气相沉积是在真空中产生待沉积材料的蒸汽，然后将其冷凝于基体材料上，而产生所需要的膜层。由于氯化钠易溶于水，故上述常规的、涉及水溶液的化学镀、电镀方法均不能实现其表面的铜金属化；气相沉积方法则存在成本高、不能大批量处理氯化钠颗粒等不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氯化钠颗粒表面包覆铜的技术方法，具体包括以下步骤：（1）将Cu(NO3)2溶解于丙酮中，得到含Cu(NO3)2的丙酮溶液，将氯化钠颗粒放入Cu(NO3)2丙酮溶液中，搅拌并加以超声波振动，使氯化钠颗粒在Cu(NO3)2丙酮溶液中充分浸润。（2）将NaCl-Cu(NO3)2丙酮溶液进行低温烘焙使丙酮挥发，得到包覆有Cu(NO3)2·3H2O的氯化钠颗粒。（3）将步骤（2）制备的包覆有Cu(NO3)2·3H2O的氯化钠颗粒进行加热，使氯化钠颗粒表面的Cu(NO3)2·3H2O分解转变为CuO，得到包覆有CuO的氯化钠颗粒。（4）将包覆有CuO的氯化钠颗粒在H2气氛中加热、保温，使CuO还原为单质Cu，得到表面包覆Cu的氯化钠颗粒。优选的，本专利技术所述Cu(NO3)2丙酮溶液中Cu(NO3)2的加入量为（20-110）g/100g。优选的，本专利技术步骤（1）中所述的氯化钠颗粒为粒径0.05-1mm，氯化钠颗粒与Cu(NO3)2丙酮溶液质量比为0.5:1-2:1，超声波震动时间为30-60分钟。优选的，本专利技术步骤（2）中所述低温烘焙的条件为：在50℃下低温烘焙30-120分钟。优选的，本专利技术步骤（3）中加热条件为：300-450℃保温1-3小时。优选的，本专利技术步骤（4）中CuO的还原温度为400-500℃，还原时间为2-4小时，所得铜包覆层的厚度为5-20微米。本专利技术所述氯化钠颗粒为市售工业盐或海盐。本专利技术的原理：（1）丙酮有机溶剂的选取原理：在溶剂的选取方面，由于NaCl是一种水溶性盐，在水中的溶解度很高，熔点低，很难在水存在的情况下，对氯化钠颗粒表面进行涂覆处理，只有在不溶解NaCl的机溶剂里进行处理。另外，由于铜与铝熔体是相润湿的，故表面包覆铜是氯化钠颗粒表面改性的合理途径，故需选取能够溶解铜盐的有机溶剂。综上，丙酮是能同时满足不溶解NaCl、但能溶解铜盐的有机溶剂，故选取丙酮作为本专利技术的有机溶剂。（2）氯化钠颗粒表面的铜包覆层形成原理：将适量的Cu(NO3)2溶解于丙酮溶液中，得到Cu(NO3)2的丙酮溶液，再将氯化钠颗粒放入Cu(NO3)2丙酮溶液中搅拌并加以超声波振动，使氯化钠颗粒在Cu(NO3)2丙酮溶液中充分浸润；然后在50℃下低温烘干使丙酮挥发，经过筛分后得到包覆Cu(NO3)2·3H2O的氯化钠颗粒；高温加热使Cu(NO3)2·3H2O发生分解反应得到CuO；CuO在还原性气氛中加热，保温一段时间后变成Cu单质。丙酮溶剂的挥发：丙酮（CH3COCH3）是一种常温下为无色液体的有机溶剂，易溶于水，熔点−94.9°C，沸点56.53°C，可在较低温度下挥发，使Cu(NO3)2过饱和析出，由于氯化钠颗粒的比表面积较大，析出的Cu(NO3)2可沉积在氯化钠颗粒表面，实现Cu(NO3)2·3H2O对氯化钠颗粒的包覆。Cu(NO3)2·3H2O的受热分解:Cu(NO3)2·3H2O在118℃左右开始熔化，在203℃时脱去结晶水转化为HNO3和Cu(NO3)2·3Cu(OH)2，310℃左右完全分解为最终产物CuO，反应如下：Cu(NO3)2·3H2O→1/4Cu(NO3)2·3Cu(OH)2+2/3H2O+3/2HNO3（1）1/4Cu(NO3)2·3Cu(OH)2+3/2HNO3→1/2O2+3/2H2O+CuO+2NO2（2）总反应：Cu(NO3)2·3H2O→CuO↓+2NO2↑+1/2O2↑+3H2O（3）通过实验，确定300-450℃保温1-3小时，可使Cu(NO3)2·3H2O分解转变为CuO。（3）CuO的还原氢气还原氧化铜发生的反应为：CuO（s）+H2（g）→H2O（g）+Cu（4）由热力学计算可知，在25-527℃的温度范围内，（4）式氢气还原氧化铜的吉布斯自由能变化值均为负值，表明该反应是可以自发进行；通过实验，得到CuO还原为铜的还原温度为400-500℃，还原时间为2-4小时。本专利技术的有益效果本专利技术针对微细孔结构通孔多孔铝制备困难问题，采用基于丙酮溶剂的微细氯化钠颗粒表面包覆铜处理技术；具有以下优点：（1）Cu(NO3)2丙酮溶液与氯化钠颗粒的混合，通过低温烘焙，加热分解与H2还原得到表面包覆铜的氯化钠颗粒，解决了水溶性氯化钠颗粒包覆铜的难题，工艺简单易操作，在未来的发展中有更深更广的应用。（2）1mm以下氯化钠颗粒表面包覆铜的技术，可制备出高孔隙率小孔径通孔多孔铝，丰富了制备通孔多孔铝的方法，为实现工业化，连续化生产提供了一定的依据。附图说明图1为氯化钠颗粒表面包覆铜工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1一种氯化钠颗粒表面包覆铜的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）Cu(NO3)2丙酮溶液制备：按照Cu(NO3)2丙酮溶液浓度20g/100g进行配料，将Cu(NO3)2放入丙酮中，搅拌使Cu(NO3)2溶解于丙酮中，得到含Cu(NO3)2的丙酮溶液。（2）氯化钠颗粒均混：按照氯化钠颗粒添加量：Cu(NO3)2丙酮溶液质量=0.5进行配料，将粒径0.05mm的市售工业盐放入步骤（2）获得的Cu(NO3)2丙酮溶液中，搅拌并加以超声波振动60分钟，使氯化钠颗粒在Cu(NO3)2丙酮溶液中充分浸润。（3）丙酮烘焙挥发：将步骤（2）获得的NaCl-Cu(NO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氯化钠颗粒表面包覆铜的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n（1）将Cu(NO

【技术特征摘要】
1.一种氯化钠颗粒表面包覆铜的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将Cu(NO3)2溶解于丙酮中，得到含Cu(NO3)2的丙酮溶液，将氯化钠颗粒放入Cu(NO3)2丙酮溶液中，搅拌并加以超声波振动，使氯化钠颗粒在Cu(NO3)2丙酮溶液中充分浸润；
（2）将NaCl-Cu(NO3)2丙酮溶液进行低温烘焙使丙酮挥发，得到包覆有Cu(NO3)2·3H2O的氯化钠颗粒；
（3）将步骤（2）制备的包覆有Cu(NO3)2·3H2O的氯化钠颗粒进行加热，使氯化钠颗粒表面的Cu(NO3)2·3H2O分解转变为CuO，得到包覆有CuO的氯化钠颗粒；
（4）将包覆有CuO的氯化钠颗粒在H2气氛中加热、保温，使CuO还原为单质Cu，得到表面包覆Cu的氯化钠颗粒。


2.根据权利要求1所述氯化钠颗粒表面包覆铜的方法，其特征在于：Cu(NO3)2丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：左孝青，王祥，罗晓旭，周芸，陈显宁，苗琪，郭路，起华荣，王效琪，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53