金属颗粒及其制造方法技术

本发明专利技术金属颗粒的制造方法能够在不使用分散剂的条件下将细碳纤维分散于电解溶液中。此金属颗粒的制造方法包括下列步骤：电解分散有细碳纤维的电解溶液，使得包含细碳纤维的金属颗粒沉积在阴极上；然后将沉积的金属颗粒从阴极上分离。对上述电解溶液施加振动或震动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于粉末冶金材料、电接触点、电磁干扰屏蔽材料、导电材料、电池、摩擦膜的接触点、滑动膜等的。
技术介绍
在其中分散有碳纳米管、碳纳米纤维之类细碳纤维的复合材料已为人们所知。日本专利公开号2000-223004中公开的块状复合材料是通过将细碳纤维与金属粉末混合并烧结该混合物形成的。细碳纤维的直径非常小或为5-300纳米。另一方面，普通金属颗粒的直径为一百到几百微米。也就是说，金属颗粒的直径比细碳纤维大10倍或更多倍。无法仅仅通过混合将它们均匀混合。因此，传统的复合材料通过以下步骤制造在盐酸、硫酸、硝酸之类的酸溶液中熔化铜粉之类的金属粉末；将细碳纤维分散于该溶液当中；干燥此混合物；将干燥后的混合物烧结。上述传统方法有以下缺点熔化金属粉末、干燥混合物和烧结混合物的步骤十分麻烦；费时；生产成本一定很高；很难将大量细碳纤维均匀混合来大规模生产复合材料。为解决这些缺点，本专利技术的专利技术者已经提交了一份专利申请(申请号JP2003-40308)，在此申请中通过电解分散有细碳纤维的电解溶液，使得包含细碳纤维的金属颗粒沉积在阴极上。然而，在电解溶液中必须加入聚丙烯酸之类的有机化合物分散剂，因此在包含细碳纤维的金属颗粒中有可能结合微量的分散剂。如果分散剂结合进金属颗粒中，上述金属颗粒的导电性和导热性将会降低。另外，适合的分散剂取决于电解溶液和细碳纤维的种类，因此必须重复试验来为每种电解溶液找到合适的分散剂。也就是说，为每种电解溶液寻找合适的分散剂是令人麻烦的。
技术实现思路
本专利技术是为了解决传统技术的问题。本专利技术的目的是为了提供一种能够在不使用分散剂的电解溶液中分散细碳纤维制造金属颗粒的方法，还提供使用所述方法制造的金属颗粒。为了达到此目标，本专利技术有以下方法。也就是说，制造金属颗粒的方法包含以下步骤电解分散有细碳纤维的电解溶液，从而将包含细碳纤维的金属颗粒沉积在阴极上；将沉积金属颗粒从阴极分离，并对电解溶液进行振动或震动。用这种方法，可以通过振动或震动将细碳纤维分散于电解溶液中，从而能够在不使用分散剂的条件下制造包含细碳纤维的，高导电性和高导热性的金属颗粒。在此方法中，在上述电解步骤中振动或震动可始终进行或暂时进行。在此情况下，它们可以以特定的时间间隔进行。在此方法中，振动和震动能够粉碎从阴极上脱离入电解溶液中的金属颗粒。用此方法，即使曾沉积在阴极上的金属颗粒从阴极上脱落到电解溶液中，脱落的金属颗粒也被粉碎，从而阻止了金属颗粒和细碳纤维聚集成团。在此方法中，可通过超声波产生振动或震动。在此方法中，可以搅拌电解溶液。用这种方法，电解溶液也可用传统方法搅拌，可以通过使用振动或震动和搅拌使得电解溶液的浓度和温度均衡。本专利技术中的金属颗粒以上述方法制得。另外，可以通过将本专利技术金属颗粒的聚集体熔化或烧结制造复合材料。这种复合材料例如是上述金属颗粒的聚集体、上述金属颗粒与聚合物或陶瓷等的混合物。上述聚合体或混合物包含通过熔化、烧结或加入金属或聚合物粘合剂形成的复合体(complex)。通过使用本专利技术的方法，可以在不使用分散剂的条件下将细碳纤维分散于电解溶液。因此，不会有分散剂结合到金属颗粒中，从而能够制得高性能的金属颗粒。由于不使用分散剂，防止了分散剂分解产生的污染。另外，本专利技术金属颗粒不含分散剂，从而使得金属颗粒的导电性和导热性得到了改善。附图说明下面将参照附图和实施例对本专利技术的实施方式进行描述，附图中图1为用本专利技术方法制造金属颗粒的装置示意图；图2为实施例1中沉积于阴极上的金属颗粒的扫描电子显微照片；图3为实施例2中沉积于阴极上的金属颗粒的扫描电子显微照片；图4为实施例3中沉积于阴极上的金属颗粒的扫描电子显微照片；图5为图4的放大照片；图6为实施例4中沉积于阴极上的金属颗粒的扫描电子显微照片；图7为图6的放大照片。具体实施例方式下面将会参照附图详细描述本专利技术的优选实施方式。在本专利技术的金属颗粒制造方法中，对分散有碳纳米管(CNTs)、碳纳米纤维(CNFs)之类的细碳纤维的电解溶液进行电解，使得包含细碳纤维的金属颗粒沉积在阴极上，并将沉积的金属颗粒从阴极分离。特别地，在金属颗粒沉积时对电解溶液进行振动或震动，使得细碳纤维分散于电解溶液中。如果已经沉积在阴极上的金属颗粒脱离阴极进入电解溶液中，则上述用于分散细碳纤维的振动或震动会粉碎脱离的金属颗粒，从而阻止电解溶液中金属颗粒和细碳纤维聚集成团。能够使用本专利技术方法制造上述金属颗粒的装置见图1。在图1中，电解溶液X贮存于具有阳极21和阴极22的电解池20当中。电极21和22与直流电源24连接，从而在电极21和22之间提供规定的直流电压。电解池20中装有搅拌器26，用来搅拌电解溶液X。电解池20上装有用于调节电解溶液X温度的装置30。上述调节装置30包含用作温度传感器的热电偶31；用于对电解溶液X加热和冷却的装置30；用于根据热电偶31测量的电解溶液X温度控制装置30的温度控制器。在电解池20上装有用于对电解池20中的电解溶液X进行振动的振动发生器36。例如，振动发生器是一台超声振动发生器。上述超声振动发生器36包含超声波发生装置38和振动器39。振动器39被超声波发生装置38产生的超声波振动，从而上述振动器39对电解池20中的电解溶液X施加振动。另外，超声波粉碎了从阴极22上脱离下来进入电解溶液X的金属颗粒，使得电解溶液X中的金属颗粒和细碳纤维不会聚集成团。通过调节该装置中电流密度、电解时间之类的电解条件，可以沉积平均直径为几百纳米到几十微米的金属颗粒。电流密度根据所需的颗粒直径和生产效率确定。例如，为了制备铜电解溶液，主要组分为硫酸铜和硫酸的电解溶液X贮存于电解池20当中，然后向此铜电解溶液X中加入碳纳米管或碳纳米纤维。阳极21由电解铜制成，用于向电解溶液X提供铜离子。注意阳极21可以用铅之类的其他金属制成，可以由外界提供铜离子。在一些情况下，用搅拌器26搅拌电解溶液X，控制溶液X的浓度和组分的比例。在电解步骤中振动可始终进行或暂时进行。另外，可以以特定的时间间隔进行振动。沉积的金属颗粒可以用刀片等从阴极22上机械分离。金属颗粒的颗粒直径和韧性(toughness)以及从阴极22上分离的容易程度，可以通过向电解溶液X中加入硫脲、明胶、钨、氯化物之类的有机或无机化合物进行调节。阴极22优选由钛制成。这种阴极容易与沉积其上的金属颗粒分离。另外，阴极22的表面要粗糙，使得沉积的金属容易形成颗粒。例如，可在钛阴极22的表面形成铌、钽或铂的细小突出物。包含碳纳米管或碳纳米纤维的金属颗粒的直径，由阴极22表面上细小突出物的尺寸和形状、用于电解溶液X的电流密度和对阴极22进行振动或震动的周期决定。注意金属颗粒的金属组分不限于铜。通过熔化上述金属颗粒的聚集体可以制备各种复合材料。在此情况下，可以向金属颗粒中加入各种添加剂。例如，可以将包含细碳纤维的金属颗粒和不含细碳纤维的金属颗粒以合适的比例混合，用以制造包含细碳纤维所需含量的复合材料。另外，上述金属颗粒可以与树脂等混合。可通过树脂模塑、烧结、金属注射成型等方法制造复合材料。上述金属颗粒的颗粒直径为几百纳米到几十微米，另外细碳纤维结合在金属颗粒之间。因此，细碳纤维可以在通过熔化金属颗粒聚集体制造的复合材料中均匀混合。通过改变电解溶液X当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造金属颗粒的方法，此方法包括以下步骤：电解分散有细碳纤维的电解溶液，使得包含所述细碳纤维的金属颗粒沉积在阴极上；和将所述沉积的金属颗粒从阴极上分离，其特征在于，对所述电解溶液施加振动或震动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：市来浩一，古川显秀，
申请(专利权)人：信浓绢糸株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]