一种纳米钨铜稀土复合粉的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米钨铜稀土复合粉的制备方法，特别是溶胶－喷雾干燥－高温瞬间分解技术制备纳米钨铜复合粉的方法。为改善钨铜复合粉体的粒度、均匀性、致密性和材料的综合性能，并降低生产能耗和缩短生产周期，本发明专利技术在原始溶液的混合工序中添加微量稀土合金化元素，可细化晶粒、提高粉体烧结后的致密性，使用新型高温瞬间分解技术抑制晶粒长大、降低能源消耗和铜损耗，提高钨铜复合粉的均匀性。使用本发明专利技术制备纳米钨铜复合粉的特点是生产周期短，能耗和铜损耗小、产品的粒度、均匀性、致密性和材料的综合性能均得到提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是采用高温瞬间分解技术制备纳米钨铜稀土复合粉的方法。
技术介绍
纳米钨铜复合材料兼具钨与铜的优良特性，广泛应用于电极材料、电接触材料、电 子封装材料和热沉材料等，但是钨、铜元素互不溶解、熔点相差大、润湿性差且烧结后致密 度低的缺点导致了钨铜复合材料性能的降低、生产成本的提高。近年来国内外对纳米钨铜复合粉的制备方法主要有机械合金化法、机械化学法、 喷雾干燥法等。机械合金化法在粉末制备阶段(球磨阶段)会引入一定量的杂质元素，粉末 制备时间长，一般在IOh以上，甚至60h ；机械化学法相对机械合金化法能缩短粉末制备时 间和防止污染，但是用该方法制备纳米钨铜复合粉料步骤复杂、还原温度高、能耗大；喷雾 干燥法溶液分散均勻，防止了成分偏析，所制得氧化物粒子多为球形，流动性好，易于处理， 但是存在分解还原过程时间比较长，需要IOh左右。另外有学者加入Ni、Pd等添加剂改善 粉末的润湿性，但是降低了材料的导电、导热性能。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种纳米钨铜稀土复合粉的制 备方法，通过该方法制备钨铜复合粉体，改善了其粒度、均勻性、致密性和材料的综合性能， 并降低生产能耗和缩短生产周期。为实现上述目的，本专利技术，具体为1)选择可溶性钨盐、可溶性铜盐作为原料；2)将原料按质量比W :20% 80%，Cu :20 80%配制成浓度为20% 50%的溶 液；3)加入酸溶液以控制步骤2)中溶液的pH值为3 5 ；4)加入0. 01wt% 0. 5wt%的微量稀土合金化元素，搅拌均勻后得到较饱和溶液 或近胶体；5)将溶液或近胶体按已知手段进行喷雾干燥，使溶剂快速蒸发，生产出近球形的 前驱体粉末；6)将前驱体粉末在高温快速分解炉中煅烧，使前驱体粉末产生快速分解，得到钨 铜稀土氧化物复合粉末；7)将钨铜稀土氧化物复合粉末在还原性气氛中还原，得到纳米钨铜稀土复合粉。进一步，所述步骤1)中可溶性钨盐为仲钨酸铵、偏钨酸铵、钨酸钠、偏钨酸钠中的 一种或几种；可溶性铜盐为氯化铜、硫酸铜、硝酸铜中的一种或几种。进一步，所述步骤4)中稀土合金化元素为钇、镧、铈、钆中的一种或几种。进一步，所述步骤5)中喷雾干燥进风温度为200°C 300°C，进料流量为200 400ml/min。进一步，步骤6)中高温快速分解炉采用流态化床将前驱体固体粉末流态化并通 过耐热管路输送，在管路的外部设有一加热装置，前驱体粉末煅烧后进入一收料装置，煅烧 温度为800°C 1200°C，煅烧时间为5 20min，送料速度50_100g/min。进一步，所述步骤7)中还原性气氛为H2、C0、N2+H2或者C0+H2，还原温度为650°C 900°C，还原时间为0. 5h 2h，还原气体流速为0. 6L/min。进一步，所述步骤3)中酸溶液为硝酸溶液或盐酸溶液或两者的混合溶液。进一步，所述步骤5)中采用压力喷雾干燥机进行喷雾干燥。本专利技术在原始溶液的制备与混合工序中添加微量稀土合金化元素，细化晶粒，提 高致密性；使用高温快速分解技术抑制晶粒长大，降低能源消耗和铜损耗，提高钨铜复合粉 的均勻性。稀土元素Y、Ce、La、Gd通过微合金化细化晶粒，在煅烧、高温还原和粉末制品烧 结过程中均能有效抑制晶粒长大，并能优先吸附P、0等杂质元素而降低杂质偏析，高温快 速分解避免了铜浓度梯度现象，能有效、准确地实现预定配比。使用本专利技术制备纳米钨铜复 合粉可使生产周期短、能耗和铜损耗小、产品的粒度、均勻性、致密性和材料的综合性能均 得到提高。具体实施例方式实施例1 1)称取630g Cu (N03)2 3H20、356g偏钨酸铵溶解于1830g H20中，配制成浓度约 为30%的混合溶液；2)加入浓度为50 %的硝酸溶液调节上述溶液PH值至3 ；3)加入2g硝酸钇，均勻搅拌，得到较高饱和度的溶液或近胶体；4)将溶液或溶胶压力喷雾干燥机进行喷雾干燥，喷雾干燥进风温度为200°C 250°C，出风温度为180°C 200°C，进料流量为300ml/min，得到前驱体粉末；5)将前驱体粉末用高温快速分解炉进行煅烧，其采用流态化床将前驱体固体粉末 流态化并通过耐热管路输送，在管路的外部设有一加热装置，前驱体粉末煅烧后进入一收 料装置，煅烧温度为800°C，煅烧时间为20min，得到钨铜稀土氧化物复合粉末；6)将钨铜稀土氧化物复合粉末在已知还原设备中用纯氢气在650°C还原60min， 得到含铜40衬％钨60衬％的纳米钨铜稀土复合粉，粉末粒径为43纳米。实施例2 1)称取236g Cu(N03)2 —^OJSeg偏钨酸铵溶解于755g H20中，配制成浓度约为 40%的混合溶液；2)加入浓度为50 %的盐酸溶液调节上述溶液PH值至4 ；3)加入3g硝酸铈，均勻搅拌，得到较高饱和度的溶液或近胶体；4)将溶液或溶胶喷雾干燥，喷雾干燥进风温度为200°C 250°C，出风温度为 180°C 200°C，进料流量为200ml/min，得到前驱体粉末；5)将前驱体粉末用高温快速分解炉进行煅烧，煅烧温度为1100°C，煅烧时间为 7min，得到纳米级钨铜稀土氧化物复合粉末；6)将钨铜稀土氧化物复合粉末在还原设备中用“氢气+氮气”在750°C还原50min，得到含铜20衬％钨80wt%纳米钨铜稀土复合粉，粉末粒径为38纳米。实施例3 1)称取630g Cu(N03)2 *31120、6(^偏钨酸铵溶解于2055g H20中，配制成浓度约为 20%的混合溶液；2)加入浓度为50 %的硝酸+盐酸混合溶液调节上述溶液PH值至5 ；3)加入lg硝酸钆，均勻搅拌，得到较高饱和度的溶液或近胶体；4)将溶液或溶胶喷雾干燥，喷雾干燥进风温度为250°C 300°C，出风温度为 180°C 200°C，进料流量为400ml/min，得到前驱体粉末；5)将前驱体粉末用高温快速分解炉中煅烧，煅烧温度为1200°C，煅烧时间为 5min，得到纳米级钨铜稀土氧化物复合粉末；6)将钨铜稀土氧化物复合粉末在还原设备中用纯氢气在900°C还原30min，得到 含铜80衬％钨20wt%纳米钨铜稀土复合粉，粉末粒径为45纳米。实施例4 1)称取286g CuCl2 *21120、356§偏钨酸铵溶解于522g H20中，配制成浓度约为50% 的混合溶液；2)加入浓度为50 %的硝酸溶液调节上述溶液PH值至4 ；3)加入2g硝酸镧，均勻搅拌，得到较高饱和度的溶液或近胶体；4)将溶液或溶胶喷雾干燥，喷雾干燥进风温度为200°C 300°C，出风温度为 180°C 200°C，进料流量为200ml/min，得到前驱体粉末；5)将前驱体粉末用高温快速分解炉进行煅烧，煅烧温度为900°C，煅烧时间为 15min，得到钨铜稀土氧化物复合粉末；6)将钨铜稀土氧化物复合粉末在还原设备中用纯氢气在750°C还原50min，得到 含铜30衬％钨70wt%纳米钨铜稀土复合粉，粉末粒径为49纳米。其中Cu (N03) 2 3H20 分子量 241. 6 ；Cu 原子量 63. 5 ；含 Cu26. 2831%CuS04 5H20 分子量 249. 68 ；Cu 原子量 63. 5 ；含 Cu25. 432本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米钨铜稀土复合粉的制备方法，具体为：１）选择可溶性钨盐、可溶性铜盐作为原料；２）将原料按质量比Ｗ：２０％～８０％，Ｃｕ：２０～８０％配制成浓度为２０％～５０％的溶液；３）加入酸溶液以控制步骤２）中溶液的ｐＨ值为３～５；４）加入０．０１ｗｔ％～０．５ｗｔ％的微量稀土合金化元素，搅拌均匀后得到较饱和溶液或近胶体；５）将溶液或近胶体按已知手段进行喷雾干燥，使溶剂快速蒸发，生产出近球形的前驱体粉末；６）将前驱体粉末在高温快速分解炉中煅烧，使前驱体粉末产生快速分解，得到钨铜稀土氧化物复合粉末；７）将钨铜稀土氧化物复合粉末在还原性气氛中还原，得到纳米钨铜稀土复合粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟守正，龚云生，刘飞飞，林静章，
申请(专利权)人：云泰硬质合金赣州有限公司，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]