一种抗氧化超细铜粉的制备方法技术

一种抗氧化超细铜粉的制备方法，属于粉体技术领域。其工艺流程为：以可溶性二价铜盐为起始原料，配置成铜盐溶液，加入分散剂和微量添加剂并混合均匀，然后按ＮａＯＨ∶Ｃｕ↑［２＋］＝２的摩尔比将ＮａＯＨ溶液加入铜盐溶液使Ｃｕ↑［２＋］沉淀为Ｃｕ（ＯＨ）↓［２］，胶状物再按摩尔比Ｎ↓［２］Ｈ↓［４］∶Ｃｕ＝１．５～２．５的比例加入水合肼作还原剂，通过两阶段保温反应，得到纯铜粉：（１）第一阶段，在３０℃～５０℃保温，反应后将Ｃｕ（ＯＨ）↓［２］转化Ｃｕ↓［２］Ｏ；（２）第二阶段，以ＮａＯＨ调节溶液的ｐＨ至１１～１３，将第一阶段得到的悬浊液升温至６０℃～７０℃，保温至反应结束，得到纯铜粉，之后以离心分离方式进行清洗和干燥。本发明专利技术所用原料价廉易得，制备得到平均粒径０．５μｍ以下的超细铜粉，不需再进行任何防氧化处理，在空气中保存１年以上不变色，热重分析显示抗氧化温度达到１００℃，特别适合作为电子材料使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种关于粉体制备的
，尤其涉及。
技术介绍
超细铜粉作为一种功能材料，在粉末冶金、电子浆料、润滑、催化等领域具有广阔的应用前景。尤其是用作导电填料时，因其价格较低且不存在银粉的材料迁移问题，在电磁屏蔽、电子浆料等领域具有很大的潜在价值。作为导电填料使用的铜粉不但要有很高的纯度，而且其粒度、形状、常温保存时的抗氧化性(即耐候性)等也是评价其品质的重要依据。如用于陶瓷电容器外部电极的导电胶中使用的铜粉，要求具有0.5m以下且较为均匀的粒度分布。另一方面，铜粉在空气中较易氧化，粒径越小这种倾向就越严重，极大地影响了性能，限制了其应用范围。因此，制备具有高抗氧化性能的超细铜粉成为科技工作者努力的方向。铜粉的制备方法有很多，如物理蒸发-冷凝法、机械粉碎法、雾化法、电解法、液相还原法等。物理蒸发-冷凝法通过在充有惰性气体的真空室中将铜的金属蒸汽冷凝形成铜颗粒，这种方法能制备出球形度高、抗氧化性能较好且粒度十分细小的铜粉，但粉末的粒径分布范围较大，而且所用的设备十分昂贵，生产成本高，造成粉末价格也较高。机械粉碎法是采用高能球磨机等设备将粗铜粉经过长时间的球磨粉碎，制成小颗粒的铜粉。这种方法制备的铜粉粒度分布很不均匀，团聚较为严重，而且周期长，且难以避免杂质的污染。雾化法是以惰性气体将液态的金属铜雾化成小液滴并迅速凝固成为粉末的方法，这种方法制备的铜粉呈球形，但粒度通常在微米级。电解法是工业上常用的制备铜粉的方法，获得的是纯度较高的树枝状晶体，粒度通常在几十微米。液相还原法是指通过选择合适的还原剂，在溶液中将铜的化合物还原成为纯铜粉的方法。这种方法制备的铜粉颗粒细小，且易于控制其分布，所用原料廉价易得，设备简单，是目前制备超细铜粉的主要方法。经过多年的研究，已经发展了多种还原剂体系，其中常用的还原剂有甲醛、抗坏血酸、水合肼等。刘志杰、赵斌等人开展了以抗坏血酸为还原剂、3硫酸铜为铜源制备超细铜粉的研究，获得了粒度0.5 7pm的粉末。之后，又对水合肼作还原剂的工艺进行了研究，制备出具有不同粒径分布的超细铜粉，并测试了粉末在空气中的稳定性，表明0.5 um以下的铜粉在空气中会逐渐氧化成氧化亚铜，只有当其粒度达到0.5ym以上才能在空气中稳定存在。中国专利CN101011747A以电解氧化亚铜为起始原粒，水合肼为还原剂，在添加了如氯化亚铜的溶液中反应，得到平均粒度0.2 lum的超细铜粉，并通过添加微量的锡来提高所得铜粉的耐候性。这种方法反应十分缓慢，每批次制备周期较长，而且以氧化亚铜为起始原料，成本也较高。专利CN1872459A公布了以氧化铜为起始原料、在高压釜中进行溶剂热反应制备亚微米铜粉的方法。由于反应过程中需要消耗大量的乙醇(溶剂)，同时反应又必须在高温、高压下进行，需要特殊的装置，因此该方法工业化应用难度较大。总体而言，尽管目前采用液相还原法制备超细铜粉的报道很多，但这些方法要么存在铜粉粒度难控制，要么所得铜粉抗氧化性能差，不能得到适用于电子材料等领域的抗氧化超细铜粉，需要作特殊的抗氧化处理，又或者制备过程需要特殊的溶剂或装置，造成成本较高，因此有必要针对这些问题开发新的超细、抗氧化铜粉制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术的缺陷而通过改进液相还原法的工艺制备一种粒径在0.5ixm以下、分布均匀且在空气中具有良好的抗氧化性能的超细铜粉。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现。，其特征在于该方法包括下列步骤(1 )、分别配置铜盐溶液和NaOH溶液(a) 取铜盐配以去离子水，使Cu的浓度为0.02mol/L 0.2mol/L;(b) 取NaOH配以去离子水，按重量百分比20 30%配制；(2) 、在上述铜盐溶液中加入分散剂和微量添加剂并混合均匀充分溶解，其中分散剂的加入重量百分比为0.1g/L lg/L,添加剂的加入重量百分比为10mg/L~50mg/L;(3) 、按NaOH: Q^-2的摩尔比将NaOH溶液缓慢加入上述铜盐溶液中，并以300r/min剧烈搅拌，使012+沉淀为浅兰色的Cu (OH) 2胶状物；(4) 、在上述沉淀中，按摩尔比N2H4: Cu-1.5 2.5的比例缓慢加入水合肼4作还原剂，持续搅拌；(5) 、然后分两个阶段保温反应得到纯铜粉；(a) 第一阶段在3(TC 5(TC保温，生成的悬浊液全部转变为橙红色，Cu(OH) 2转化为CU20,保温结束；(b) 第二阶段，先以10 20% NaOH调节悬浊液的pH至11 13，升温至6(TC 7(TC，继续保温反应，直到橙红色悬浊液中的气泡全部转化为无色即反应结束，得到纯铜粉末；(6) 、将上述生成的粉末以离心分离方式收集首先用去离子水清洗至pH呈中性，再用无水乙醇清洗2次，在空气中6(TC以下干燥6 12小时后得到粒径在0.5um以下的超细铜粉。所述的铜盐是硫酸铜或硝酸铜。所述的分散剂是十二烷基苯磺酸钠或聚乙烯吡咯烷酮PVP或聚乙二醇PEG。所述的添加剂为2， 2'-联吡淀。与现有技术相比，本专利技术以二价铜盐为起始原料， 一次性加入足量的水合肼作还原剂，分两个阶段保温反应得到超细铜粉，在制备过程中首次采用微量2，2'-联吡啶作为添加剂，大大改善了铜粉的形貌和粒度分布，极大地提高了铜粉在空气中的抗氧化性能，获得的铜粉平均粒径0.5um以下，外观为明亮的紫铜色，无需任何防氧化处理，可以在空气中保存1年以上不变色，通过热重分析(TGA)表明，粉末在空气中IO(TC以下基本无氧化。本专利技术所用的原料价格低，反应过程不需高温、高压条件或真空、惰性气氛等保持，故对装置无特殊要求，大大降低了粉末制备的成本，并适宜于工业化生产。附图说明图1为抗氧化超细铜粉的制备工艺流程图。图2为实施例1超细铜粉SEM形貌图。图3为实施例1超细铜粉的XRD图谱。图4为实施例1超细铜粉的热重分析曲线图。具体实施例方式本专利技术制备抗氧化超细铜粉的制备工艺流程如图1所示，下面以实施例结合具体工艺阐述如下实施例1分别配置浓度为0.02mol/L的硫酸铜溶液100ml， 20%的NaOH溶液8ml。5在CuS04溶液中加入十二烷基苯磺酸钠，充分溶解，使其浓度达到0.1g/L。然后加入2， 2'-联吡啶，使其浓度为10mg/L。在300r/min的剧烈搅拌下将NaOH溶液缓慢加入CuS04溶液中，使C^+沉淀为浅蓝色的Cu (OH) 2胶状物。然后缓慢加入0.003mol的水合肼，反应剧烈进行，生成大量气泡，沉淀转变为橙色悬浊液。之后分两阶段保温反应。第一阶段，将上述悬浊液升温至30°C，持续搅拌保温，直至沉淀颜色变成橙红色。然后进行第二阶段反应，先以20。/。的NaOH调整悬浊液pH使其保持在11 12，升温至65'C保温，直至橙红色悬浊液中生成的气泡变成无色即第二阶段结束。将生成的粉末以离心分离的方式收集，以去离子水清洗至中性，然后再用无水乙醇脱水2次，将粉末在空气中5(TC下干燥8h。按照实施例1所得粉末的形貌如图2所示，可以看出，粉末结晶致密，分散良好，颗粒间基本没有团聚，平均粒径在0.5wm以下，且粒径分布较窄。图3为该粉末空气中放置6个月后的X衍射图谱，可以看出，其中只有单质铜的特征峰，没有铜的氧化物存在，对粉末在空气气氛下所做的热重分析结果如图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗氧化超细铜粉的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：　（１）、分别配置铜盐溶液和ＮａＯＨ溶液：　（ａ）取铜盐配以去离子水，使Ｃｕ↑［２＋］的浓度为０．０２ｍｏｌ／Ｌ～０．２ｍｏｌ／Ｌ；　（ｂ）取ＮａＯＨ配以去离子水，按重量百分比２０～３０％配制；　（２）、在上述铜盐溶液中加入分散剂和微量添加剂并混合均匀充分溶解，其中分散剂的加入重量百分比为０．１ｇ／Ｌ～１ｇ／Ｌ，添加剂的加入重量百分比为１０ｍｇ／Ｌ～５０ｍｇ／Ｌ；　（３）、按ＮａＯＨ∶Ｃｕ↑［２＋］＝２的摩尔比将ＮａＯＨ溶液缓慢加入上述铜盐溶液中，并以３００ｒ／ｍｉｎ剧烈搅拌，使Ｃｕ↑［２＋］沉淀为浅兰色的Ｃｕ（ＯＨ）↓［２］胶状物；　（４）、在上述沉淀中，按摩尔比Ｎ↓［２］Ｈ↓［４］∶Ｃｕ＝１．５～２．５的比例缓慢加入水合肼作还原剂，持续搅拌；　（５）、然后分两个阶段保温反应得到纯铜粉；　（ａ）第一阶段在３０℃～５０℃保温，生成的悬浊液全部转变为橙红色，Ｃｕ（ＯＨ）↓［２］转化为Ｃｕ↓［２］Ｏ，保温结束；　（ｂ）第二阶段，先以１０～２０％　ＮａＯＨ调节悬浊液的ｐＨ至１１～１３，升温至６０℃～７０℃，继续保温反应，直到橙红色悬浊液中的气泡全部转化为无色即反应结束，得到纯铜粉末；　（６）、将上述生成的粉末以离心分离方式收集：首先用去离子水清洗至ｐＨ呈中性，再用无水乙醇清洗２次，在空气中６０℃以下干燥６～１２小时后得到粒径在０．５μｍ以下的超细铜粉。...

【技术特征摘要】
1、一种抗氧化超细铜粉的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤(1)、分别配置铜盐溶液和NaOH溶液(a)取铜盐配以去离子水，使Cu2+的浓度为0.02mol/L～0.2mol/L；(b)取NaOH配以去离子水，按重量百分比20～30％配制；(2)、在上述铜盐溶液中加入分散剂和微量添加剂并混合均匀充分溶解，其中分散剂的加入重量百分比为0.1g/L～1g/L，添加剂的加入重量百分比为10mg/L～50mg/L；(3)、按NaOH∶Cu2+＝2的摩尔比将NaOH溶液缓慢加入上述铜盐溶液中，并以300r/min剧烈搅拌，使Cu2+沉淀为浅兰色的Cu(OH)2胶状物；(4)、在上述沉淀中，按摩尔比N2H4∶Cu＝1.5～2.5的比例缓慢加入水合肼作还原剂，持续搅拌；(5)、然后分两个阶段保温反应得到纯铜粉；(a)第一阶段在30℃～50℃保温，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王尚军，方晓祖，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五二研究所，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]