[發明專利]多步液相還原法制備超細銅粉的工藝

有效

• 申請號: 201310101902.X
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103170644A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 楊國啟;孫本雙;王東新;鐘景明;李彬;李海軍;吳紅;鄭金鳳;孫磊;張麗;羅丹;李娜
• 申請（專利權）人: 寧夏東方鉭業股份有限公司
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 趙明輝

技術領域

本發明涉及一種通過多步液相還原法制備超細銅粉的工藝。

背景技術

超細顆粒是指粒徑介于10^-9～10^-5m的微小粒子，包括納米顆粒(10^-9～10^-7m)和微細顆粒(10^-7～10^-5m)，其集合體稱為超細粉體。由于超細顆粒具有比表面積大，表面活性高等特點，使超細粉體在機械、電磁、熱、光、化學等方面性能特異，因而被廣泛應用于宇航、國防、化工、冶金、電子、生物工程和核工業等方面。

超細金屬粉體具有不同于塊狀和大顆粒金屬材料的特殊性能，在催化劑、涂料、電子、醫學和生物等領域具有廣闊的應用前景，它的研究已成為特殊功能材料研究和開發的重要課題之一。近年來，有關超細銅粉的制備研究，國內外都有不少報道，超細銅粉作為一種功能材料，在電子工業上具有廣闊的應用前景。尤其近年來，隨著銀價的不斷高漲，以較為廉價且無“遷移”問題的銅粉作為替代材料，越來越成為導電漿料發展的趨勢。作為導電材料使用的銅粉不但要有很高的純度，而且其粒度、形狀、常溫保存時的抗氧化性(即耐候性)等也是評價其品質的重要依據。如用于陶瓷電容器外部電極的導電膠中使用的銅粉，要求具有O.5μm以下且較為均勻的粒度分布。

銅粉的制備方法有很多，大致可以分為物理和化學的方法。物理制備工藝有粉碎法、機械化學法、熱分解法、氣相蒸發法和γ射線法等；化學制備液相化學還原法、電解法與超聲電解法、反膠團或微乳液法、多元醇法及微波多元醇法、超臨界流體干燥法(SCFD)和水熱還原法等。但是目前制備超細銅粉最為活躍的方法還是液相還原法，液相還原法可通過控制各種工藝參數來調整所得粉末的粒度、形狀，目前常用的還原劑有甲醛、抗壞血酸閉、次亞磷酸鈉嗍、水合肼等。

為了了解超細銅粉最前沿的一些制備方法，我們對國內外專利進行了分析。經過分析確定，現有的這些專利技術都無法把成核過程和晶粒長大過程很好的區分開來。

發明內容

本發明的目的是提供一種多步液相還原法制備超細銅粉的工藝，該工藝流程短、設備簡單、成本低，能夠制備出純度高、粒徑小、粒度分布窄、分散性好、球形度高的超細銅粉。

一種多步液相還原法制備超細銅粉的工藝，其特別之處在于，包括如下步驟：

（1）先用葡萄糖將Cu²⁺還原成Cu₂0，具體是首先配制濃度為0.5～2mol／L的硫酸銅溶液，濃度為0.5～3.0mol／L的氫氧化鈉溶液，濃度為0.5～3.0mol／L的葡萄糖溶液，將三者分別加熱到25～35°C；再配置濃度為5～15wt％的水合肼，其中氫氧化鈉、硫酸銅、葡萄糖和水合肼的摩爾比為2-2.5：0.8-1.2：0.5-1.5：0.5-1.0；

（2）然后按氫氧化鈉、硫酸銅、葡萄糖的順序依次加入到密閉反應釜中，通入Ar，升溫至65～75°C，同時攪拌，反應半小時后制得Cu₂0溶液，然后停通氬氣，通入空氣，用空氣置換氬氣；

（3）將上一步驟制得的Cu₂0溶液移入容器中密閉靜置2～3天后傾析出上層清液，然后移入反應釜，并加入去離子水和PVP或PVA，其中去離子水與步驟（2）加入的硫酸銅溶液的體積比為1～3：5而PVP或PVA加入量為每100ml硫酸銅溶液加0.2～0.5g，配成Cu₂0的懸濁液，再通入氨氣，在攪拌下升溫至45-55°C，然后逐滴滴加第一部分的水合肼，該部分水合肼占水合肼總用量的20-30%，滴完再升溫至70-85°C；

（4）滴加剩下的第二部分的水合肼，2-3h后反應結束，得到銅粉；

（5）將制得的銅粉用蒸餾水離心洗滌5～8次，然后用無水乙醇離心洗滌2～5次，再放置真空干燥箱中干燥即得超細銅粉。

步驟（5）中干燥是指在常溫下干燥至少4～8h。

一種多步液相還原法制備超細銅粉的工藝，其特別之處在于，包括如下步驟：

（1）先用葡萄糖將Cu²⁺還原成Cu₂0，具體是首先配制濃度為0.5～2mol／L的硫酸銅溶液，濃度為0.5～3.0mol／L的氫氧化鈉溶液，濃度為0.5～3.0mol／L的葡萄糖溶液，將三者分別加熱到25～35°C；再配置濃度為5～15wt％的水合肼，其中氫氧化鈉、硫酸銅、葡萄糖和水合肼的摩爾比為2-2.5：0.8-1.2：0.5-1.5：0.5-1.0；