铜箔的纯化方法技术

一种铜箔的纯化方法，属于材料纯化领域。铜箔的纯化方法包括：在管式炉的中心温区放置组件，在惰性气体及氢气的混合气氛下，保持中心温区的温度为1050

【技术实现步骤摘要】
铜箔的纯化方法


[0001]本申请涉及材料纯化领域，具体而言，涉及一种铜箔的纯化方法。

技术介绍

[0002]由于本征纯金属具有优异的物理化学性质，对高纯度金属的追求是先进精密电子技术发展的迫切需要。其中，高纯铜具有诱人的电学、热学和力学性能，已广泛应用于现代通信、电子、国防等工业领域，提高铜的纯度是进一步提高金属制品性能的有效途径，如在10K下从4N提纯到7N，电导率可提高近100倍，超高纯铜拉伸试验后的面积缩小率6N为91％，高于商品铜的82％。
[0003]通常，为了满足高纯铜的需求，人们研究了一系列纯化方法，包括电解精炼、区域熔炼精炼和阴离子交换。压延铜箔因其耐高温、出色的柔韧性等特性，成为5G印刷电路板(PCB)和锂离子电池负极集流体的最先进技术的关键材料。在过去的几年中，人们一直致力于优化区域熔化、电解或阴离子交换形式的铜纯化，然而，很少报道精炼现有铜箔的有效方法。目前用于箔提纯的常规技术是粗纯铜的精炼和随后的轧制工艺。然而，在轧制过程中，箔片中不可避免地会引入新的污染物，即使是最小的微量杂质也会对设备的性能产生重大影响。因此，迫切需要开发一种在不破坏其初始宏观结构并同时简化纯化设置的情况下纯化原始铜箔产品的新方法。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种铜箔的纯化方法，其不仅能够针对工业多晶压延铜箔直接净化，改善现有的纯化方法能耗大、制备难度高的问题，同时能够使工业多晶铜箔单晶化，提高产品性能。
[0005]本申请的实施例是这样实现的：
[0006]本申请实施例提供一种铜箔的纯化方法，其包括：在管式炉的中心温区放置组件，在惰性气体及氢气的混合气氛下，保持中心温区的温度为1050
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1070℃的条件下退火至少5h，获得纯化的单晶铜箔；其中，组件由含有杂质的多晶铜箔以及支撑多晶铜箔的载体构成，多晶铜箔为压延铜箔，惰性气体的流量为500
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600sccm，氢气的流量为30
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100sccm。
[0007]管式炉的中心温区为恒温区，但是由于管式炉结构以及两端不加热方式限定，因此管式炉内的温度自炉区中心温区朝两端会逐渐呈梯度下降，因此在惰性气体及氢气的混合气氛下，保持管式炉的中心温区的温度为1050
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1070℃进行退火实际为梯度退火，上述高温气氛使杂质具有较高的饱和蒸汽压和较低的平衡偏析系数，并且中心热区的温度梯度为压延铜表面晶界的持续运动提供了驱动力，从而推动杂质向晶界方向移动，并且活化的氢也会与一些非金属杂质反应形成化合物并随气流飞走，从而有效提纯铜箔，降低其杂质含量，实现二维铜箔的提纯，有效缓解现有的纯化方法能耗大、制备难度高且无法直接纯化获得二维铜箔的弊端。除此以外，采用上述铜箔的纯化方法，能够使工业多晶铜箔单晶化以获得单晶铜箔，进一步提高最终纯化后的产品的性能。
[0008]在一些可选地的实施方案中，中心温区的温度为1050
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1065℃。
[0009]在一些可选地的实施方案中，退火的时间为5
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10h。
[0010]在一些可选地的实施方案中，氢气的流量为30
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60sccm，惰性气体的流量与氢气的流量之比为10
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20:1。
[0011]在一些可选地的实施方案中，惰性气体的流量与氢气的流量之比为13
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17:1。
[0012]在一些可选地的实施方案中，管式炉的两端具有管堵，铜箔的纯化方法包括：在退火前，去除管式炉的至少一端的管堵。
[0013]可选地，铜箔的纯化方法包括：在退火前，去除管式炉的两端的管堵。
[0014]在一些可选地的实施方案中，载体为石墨纸以及支撑石墨纸的石英板，多晶铜箔放置于石墨纸背离石英板的一面。
[0015]在一些可选地的实施方案中，石墨纸的杂质含量不大于200ppm，石英板的纯度不小于6N。
[0016]在一些可选地的实施方案中，铜箔的纯化方法还包括：在退火完成后，保持管式炉内的气氛不变并自然冷却。
[0017]在一些可选地的实施方案中，多晶铜箔的厚度为3
‑
50μm。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为对照组、实施例1以及对比例1纯化后的铜箔的含杂量对比示意图；
[0020]图2为实施例1以及实施例6纯化后的铜箔的含杂量对比示意图；
[0021]图3为实施例1和对比例2制得的单晶铜箔的表面形貌对比图；
[0022]图4为实施例1和对比例2制得的单晶铜箔的表面粗糙状况对比图；
[0023]图5为实施例1制得的单晶铜箔的表面形貌照片；
[0024]图6为实施例4制得的单晶铜箔的表面形貌照片；
[0025]图7为实施例5制得的单晶铜箔的表面形貌照片。
具体实施方式
[0026]下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0027]以下针对本申请实施例的铜箔的纯化方法进行具体说明：
[0028]本申请提供一种铜箔的纯化方法，其包括：
[0029]S1、获得组件，组件由含有杂质的多晶铜箔以及支撑多晶铜箔的载体构成。
[0030]由于本申请提供的纯化方法是针对多晶铜箔的直接净化技术，因此为了实现较佳的纯化效果，同时使纯化后的铜箔能够直接使用而无需进行冶炼和轧制，可选地，多晶铜箔
的厚度为3
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50μm，例如多晶铜箔的厚度为3μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、40μm、45μm或50μm等，此处的多晶铜箔可为市售的工业铜箔，也可自行制备，在此不做限定。
[0031]需要说明的是，多晶铜箔中含有的杂质种类以及含量在此不做具体限定，杂质种类对于最终的纯化效果基本没有影响。
[0032]需要说明的是，多晶铜箔为压延铜箔，当多晶铜箔为电解铜箔时无法采用本申请提供的方法进行单晶化纯化。
[0033]由于多晶铜箔较薄，因此采用载体对其进行支撑，以便于进行后续退火。
[0034]其中载体为耐高温材质，可选地，载体为石墨纸以及支撑石墨纸的石英板，铜箔放置于石墨纸背离石英板的一面。
[0035]由于石墨纸较薄且具有柔性，单独承载铜箔后容易变形，导致后续热处理后获得的单晶铜箔的表面形貌不平整，因此采用石英板支撑石墨纸，避免石墨纸变形，由于石墨纸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜箔的纯化方法，其特征在于，包括：在管式炉的中心温区放置组件，在惰性气体及氢气的混合气氛下，保持所述中心温区的温度为1050
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1070℃的条件下退火至少5h，获得纯化的单晶铜箔；其中，所述组件由含有杂质的多晶铜箔以及支撑所述多晶铜箔的载体构成，所述多晶铜箔为压延铜箔，所述惰性气体的流量为500
‑
600sccm，所述氢气的流量为30
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100sccm。2.根据权利要求1所述的铜箔的纯化方法，其特征在于，所述中心温区的温度为1050
‑
1065℃。3.根据权利要求1所述的铜箔的纯化方法，其特征在于，所述退火的时间为5
‑
10h。4.根据权利要求1所述的铜箔的纯化方法，其特征在于，所述氢气的流量为30
‑
60sccm，所述惰性气体的流量与所述氢气的流量之比为10
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20:1。5.根据权利要求4所述的铜箔的纯化方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘开辉，寇金宗，张志强，乐湘斌，黄智，何梦林，王恩哥，
申请(专利权)人：中科晶益东莞材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：