[發明專利]一種納米球形銅粉末的制備方法

在審

• 申請號: 201310705150.8
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103737013A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 李軍義;王東新;郭順;孫本雙;楊國啟;李彬;孫磊;張麗
• 申請（專利權）人: 寧夏東方鉭業股份有限公司;國家鉭鈮特種金屬材料工程技術研究中心
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 趙明輝

技術領域

本發明涉及一種納米球形導電漿料、催化劑、陶瓷電容器等領域用銅粉的制備方法，尤其是一種納米球形銅粉末的制備方法。

背景技術

隨著電子行業高速發展，多層陶瓷電容器（Multilayer?Ceramic?Capacitors，MLCC）作為關鍵材料之一，具有體積小、比電容高、絕緣電阻高、漏電流小及介質損耗低等優點被廣泛應用于各種電子整機中的震蕩、耦合、濾波和旁路電路，尤其是高頻電路，使得市場對MLCC需求也越來越多。傳統MLCC電極采用銀鈀合金或純鈀金屬等貴金屬，隨著金屬銀、鈀價格的上漲，采用價格低廉的賤金屬銅、銅作為電極材料引起了人們的廣泛關注，也是發展陶瓷電容器技術主要趨勢之一。MLCC用銅粉要求是球形或類球形、化學純度高、分散性好，無團聚、粒度均勻，導電性好，具有較高的振實密度、結晶度高、比表面積適中。

目前，銅粉制備方法很多，根據原料狀態的不同，可以將其分為液相法、固相法和氣相法，但這些方法所制備的銅粉不同程度存在粒徑不均勻、易團聚、形貌不規則等特點。氣相法制備銅粉球形度高，但其所需原料氣體價格昂貴、設備復雜、成本高、產量低；固相法制備的銅粉粒徑分布寬，易引入雜質；液相法雖然所用設備簡單，但是該方法生產出的銅粉結晶度低，晶型不完整，抗氧化性差。

發明內容

本發明的目的是提供一種成本低廉、操作簡單、無污染、粒度可控的納米球形銅粉末的制備方法。

一種納米球形銅粉末的制備方法，其特別之處在于，包括如下步驟：

（1）制備銅粉前驅體：采用可溶性銅鹽和沉淀劑反應生成銅鹽前驅體沉淀；

（2）制備銅粉包覆體：以得到的銅鹽前驅體沉淀為晶核，通過物理結晶法或化學沉淀法在其表面形成由包覆劑組成的包覆層，然后離心分離過濾、烘干；

（3）將得到的烘干物在還原性氣氛或真空氣氛中250-350℃保溫0.5-2小時，隨后400～850℃高溫處理2-6小時；

（4）將得到的物質經酸洗或堿洗去除包覆層、烘干、分散處理既得納米球形銅粉末。

步驟（1）中所述可溶性銅鹽為硫酸銅、氯化銅或硝酸銅，沉淀劑為草酸銨、草酸、碳酸銨或碳酸氫銨。

步驟（1）中得到的銅鹽前驅體沉淀為草酸銅或堿式碳酸銅。

步驟（1）中還要加入分散劑聚乙烯醇PVA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、醇類、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨和苯磺酸鈉中的一種至三種，加入量以每摩爾的銅計算加入15-200g。

步驟（1）中控制反應溫度為15-70℃，反應時間為20-40分鐘。

步驟（2）中包覆劑采用草酸鎂、草酸鋅、草酸鈣、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鎂或碳酸鈣，并且包覆劑與銅粉前軀體的摩爾比為0.5-4：1。

步驟（4）中分散處理是指采用氣流沖擊或球磨方式進行分散。

步驟（4）中酸洗采用濃度為1%-15%的稀鹽酸、硝酸、硫酸或乙酸，酸洗時間為3-15分鐘；堿洗采用濃度為10%-30%的氫氧化鈉、氫氧化鉀溶液，在30-50℃溫度下洗滌2-6小時。

本發明提供了一種成本低廉、操作簡單、無污染、粒度可控的納米銅粉的制備方法，所制備出的銅粉具有：球形或類球形、化學純度高、分散性好，無團聚、粒度均勻，導電性好，振實密度高、結晶度好、比表面積適中等特點，尤其適合作為多層陶瓷電容器電極材料。

具體實施方式

本發明制備納米球形銅粉主要是通過以下措施實現：

1、采用可溶性銅鹽和沉淀劑反應生成銅鹽前驅體沉淀，為保證銅離子反應完全，沉淀劑為理論量的1.05倍；

2、以銅鹽沉淀物前軀體為晶核，通過物理結晶法或使用化學沉淀法在其表面形成包覆層，將包覆沉淀物過濾烘干；

3、將步驟2中烘干物在還原性或真空氣氛爐中250-350℃保溫0.5-2小時，隨后400～850℃高溫處理2-6小時；

4、將步驟3中處理后的物質經酸洗或堿洗去除包覆層、烘干、分散處理既得MLCC用球形銅粉；

5、本發明步驟1中所述可溶性銅鹽沒有限制，可以是任一種或幾種可溶性銅鹽混合物，例如硫酸銅、氯化銅或硝酸銅，沉淀劑為草酸銨、草酸、碳酸銨、碳酸氫銨等。

6、本發明步驟1制取銅粉前驅體的過程中為防止銅粉前驅體在反應過程中的團聚加入分散劑聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、醇類、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、苯磺酸鈉等一種或幾種（最多不超過三種），加入量以每摩爾的銅加入15-200g為宜。