[發明專利]一種由電沉積Cu-Al-Mg-Li合金制備多孔銅粉的方法

有效

• 申請號: 201210424124.3
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102912384A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 王晟;朱姍;王田珍;李紅燕
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C25C5/02
• 分類號: C25C5/02;B22F9/00
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技術領域

本發明涉及一種由電沉積Cu-Al-Mg-Li合金制備多孔銅粉的方法，屬于金屬材料領域。

背景技術

銅粉是一種重要的金屬粉體材料，廣泛應用于電工合金、導電油墨、導電膠粘劑、催化劑以及粉末冶金等工業。銅粉用于催化劑領域時，銅粉的比表面積是評價其催化性能的重要指標之一，因此，提高銅粉比表面積是銅粉材料制備科學領域的重要研究方向之一。

制備具有多孔性骨架結構的雷尼銅催化劑的傳統方法，是在1000℃以上的高溫環境，將銅、鋁熔融后，加工成銅鋁合金粉，再將銅鋁合金粉用濃氫氧化鈉溶液處理，使鋁與氫氧化鈉反應而溶解掉，銅粉上則留下很多微孔，銅粉中的每個微小顆粒都是一個立體多孔結構，這種多孔結構使得它的比表面積大大增加，極大地提高了銅粉的催化活性。這一傳統方法制備銅鋁合金采用的是高溫熔融法，具有能耗高、設備投資大、污染大、產品易氧化等缺點。因此，探索多孔銅粉的新型制備方法，對降低能耗、節能減排、減少設備投資、提高投資回報率和提高生產效率具有重要的實際意義。

發明內容

本發明所述的一種由電沉積Cu-Al-Mg-Li合金制備多孔銅粉的方法，目的是在常溫常壓下，以含鋰鹽的非水溶液為電解質，金屬銅片、金屬鋁片和金屬鎂片并聯在一起為陽極，金屬鈦片為陰極，用電源進行電化學沉積制備Cu-Al-Mg-Li合金；通過高能球磨將Cu-Al-Mg-Li合金加工成Cu-Al-Mg-Li合金粉末；在無氧條件下，用Cu-Al-Mg-Li合金粉末與稀酸反應除去Al、Mg、Li，剩下的不溶物經洗滌、真空干燥和研磨即得到多孔銅粉。該方法在常溫常壓下進行，故具有能耗低、設備投資小、無污染、產品無氧化等優點，為多孔銅粉的制備開辟了一條節能減排的綠色環保新途徑，探索了一種新方法，具有重要的實際意義。

本發明所述的一種由電沉積Cu-Al-Mg-Li合金制備多孔銅粉的方法，所制得的多孔銅粉，可用于催化劑、電工合金、導電油墨、導電膠粘劑、導電填料和粉末冶金等領域。

本發明所述的一種由電沉積Cu-Al-Mg-Li合金制備多孔銅粉的方法，采用如下技術方案：

1、含鋰鹽的非水溶液電解質的配制：按照離子液體、高沸點極性有機溶劑、鋰鹽、防水劑和阻燃劑的質量百分比為(0.1％～95％)∶(0.1％～95％)∶(0.001％～50％)∶(0.001％～10％)∶(0.001％～10％)的比例，將離子液體、高沸點極性有機溶劑、鋰鹽、防水劑和阻燃劑混合，攪拌均勻得到含鋰鹽的非水溶液電解質；

2、Cu-Al-Mg-Li合金的電沉積：在常溫常壓下，以含鋰鹽的非水溶液為電解質，金屬銅、金屬鋁和金屬鎂為陽極，且銅、鋁與鎂三種陽極并聯在一起，金屬鈦片為陰極，銅、鋁和鎂三種陽極的表面積之比為(4～8)∶(2～4)∶(1)，銅、鋁和鎂三種陽極總面積與陰極面積之比為1∶1，陰極與陽極的間距為10mm-50mm；接通電源進行電化學沉積制備Cu-Al-Mg-Li合金，陰極電流密度控制在1～50A/dm²，電壓控制在1～5V，通過電沉積反應在陰極上得到Cu-Al-Mg-Li合金，間隔5-100min用鋼絲刷將電沉積產物刷下，刷下的電沉積產物經洗滌、過濾和干燥得到Cu-Al-Mg-Li合金粗產品；

3、Cu-Al-Mg-Li合金粉末的制備：在氬氣保護下，以無水乙醇為球磨介質，球磨機中，球與Cu-Al-Mg-Li合金粗產品的質量比(即球料比)為(1～50)∶1，Cu-Al-Mg-Li合金粗產品與無水乙醇的質量比(1～5)∶1，將Cu-Al-Mg-Li合金粗產品用功率為0.5～500kW、裝球量為1～40T、轉速為20～500r/min的高能球磨機球磨1～100h，經出料、洗滌、過濾和干燥即得到Cu-Al-Mg-Li合金粉末；

4、多孔銅粉的制備：選用在無氧條件下難腐蝕銅的酸，配制成質量百分比濃度為1～30％水溶液，并使酸的當量與Cu-Al-Mg-Li合金粉末中Al、Mg、Li三者總當量之比為1∶(1～5)，用氬氣通入稀酸水溶液中，使稀酸水溶液中的氧氣排除后，將Cu-Al-Mg-Li合金粉末與無氧的稀酸水溶液反應，Al、Mg、Li溶于酸后進入水溶液，反應完全后，剩下的不溶物經洗滌、干燥和研磨即得到多孔銅粉。

本發明所述的一種由電沉積Cu-Al-Mg-Li合金制備多孔銅粉的方法，具有如下特點：