[發(fā)明專利]納米銅粉的在線包覆制備方法及裝置

有效

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• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104259455A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 莫志源;楊順林;蹇康力;廖昌
• 申請（專利權）人: 長沙市宇順顯示技術有限公司;深圳市宇順電子股份有限公司
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F9/12;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種納米銅粉的在線包覆制備方法及裝置。

背景技術

納米銅粉在導電油墨、導電漿料、催化和抗磨潤滑油等產品中是重要的功能成分。現(xiàn)有工業(yè)大批量納米銅粉制備多采用物理法進行，主要有金屬絲電爆炸法和加熱蒸發(fā)-冷凝法。其中，金屬絲電爆炸法是將銅絲固定在一個充滿惰性氣體的反應室中，在銅絲兩端分別加上兩個電極，并與一個大電容相連接形成回路，對銅絲瞬間施加強大的脈沖電流，使銅絲短時間內熔化、氣化，在銅絲熔斷瞬間放電并爆炸，銅蒸氣與惰性氣體碰撞后急劇冷凝形成納米銅粉。加熱蒸發(fā)-冷凝法是在低壓的惰性氣體中，通過電阻加熱、高頻感應加熱、等離子電弧或激光等方式將金屬銅氣化，銅蒸氣與惰性氣體碰撞后冷凝成納米銅粉。

但是本身由于納米銅粉的比表面積大，活性高，接觸空氣很容易發(fā)生氧化甚至自燃造成包裝、儲運和使用方面的不便；因此一般需要對制備的納米銅粉進行表面鈍化處理。目前，比較常用的方法是在納米銅粉的制備過程中，引入甲烷、乙炔或丙烯等碳氫化合物氣體，在電弧或激光作用下分解碳化而提供碳源，對納米銅粉進行碳包覆，缺點在于除了獲得碳包覆納米銅粉外，還伴生較多的納米碳材料微粒。

為了彌補通常做法的缺陷，CN102009948A的發(fā)明專利采用在納米材料接觸空氣之前使用機械攪拌的方法在納米材料表面包覆一層有機物；實施中采用其專用設備進行；需要額外采用包覆裝置，成本增加、操作繁雜，因此并不實用。CN1792127A的發(fā)明專利中提出采用有機酸除去納米銅粉表面的氧化物，再用有機物對納米銅粉進行表面處理，在納米銅粉表面形成一層保護膜阻隔氧氣以提高納米銅粉的抗氧化性；該方法在實施過程中精確控制工藝條件進行，最終達到目的，難于控制。因此，現(xiàn)有做法中無法直接大批量的包覆銅基納米粉的生產，且制備分多步進行，降低了銅基納米粉的品質和易用性。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種可以直接一步實現(xiàn)大批量在線包覆的銅基納米粉體，且工藝簡單，銅基納米粉體粒徑可控，抗氧化性好的納米銅粉的在線包覆制備方法及裝置。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例的技術方案如下：

一種納米銅粉的在線包覆制備方法，包括如下步驟：

在真空條件下，將銅基金屬原料蒸發(fā)氣化形成氣態(tài)金屬銅；

將氣態(tài)金屬銅置于惰性氣體和氣霧狀包覆劑的混合氛圍中進行冷凝；其中，氣霧狀包覆劑為氣霧化的包覆劑溶液。

采用本發(fā)明的上述方法和裝置進行納米銅粉的生產，直接將納米銅粉的生成和包覆整合在一個步驟進行，避免兩步法或多步法制備包覆型金屬納米粉體在轉移過程中接觸空氣而氧化；其蒸發(fā)-冷凝過程在惰性氣氛中進行，并采用有機包覆劑進行包覆，制備的銅基納米粉體無污染，抗氧化性優(yōu)良，提高了銅基納米粉體的品質和易用性。

本發(fā)明進一步還提出一種納米銅粉的在線包覆制備裝置，包括用于原料氣化的蒸發(fā)組件、收集粉體的收集組件、以及連接所述蒸發(fā)組件和收集組件的冷凝管；所述蒸發(fā)組件包括頂部具有蒸氣出口的蒸發(fā)室、位于所述蒸發(fā)室內的加熱容器；且所述蒸發(fā)室外壁上設有氣體入口和霧化噴嘴；

所述收集組件包括具有粉體入口的捕集室、連接于所述捕集室上的吸力泵、以及設置于所述捕集室下方的手套箱；所述捕集室底部具有粉體出口，所述手套箱具有與所述粉體出口連接的采集口；

所述冷凝管一端與蒸發(fā)室的蒸氣出口連接、另一端與所述捕集室的粉體入口連接。

采用本發(fā)明的上述納米銅粉的在線包覆裝置，在能夠直接實現(xiàn)將冷凝成粉與包覆同時進行；并且在生產過程中可以調節(jié)蒸發(fā)溫度、氣體壓力、惰性氣體流速等因素可控制銅基納米粉體的粒徑大小及分布；最終實現(xiàn)大批量制備在線包覆的高品質銅基納米粉體的產品。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例納米銅粉的在線包覆制備裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提供一種納米銅粉的在線包覆制備方法，包括如下步驟：

S10，于真空條件下在蒸發(fā)室內，將銅基金屬原料加熱蒸發(fā)氣化形成氣態(tài)金屬銅；

S20，在銅基金屬原料氣化過程中，向蒸發(fā)室內通入惰性氣體和氣霧狀包覆劑；