[發明專利]一種超細銅粉的制備方法

在審

• 申請號: 201410676479.0
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104475748A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 龍柳錦
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22;B22F9/16;B22F9/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 吳彥峰

技術領域

本發明涉及金屬粉末制備領域，具體涉及一種超細銅粉的制備方法。

背景技術

超細銅粉由于其粒徑小和比表面積大，具有小尺寸效應、表面界面效應等基本特征；因此，其具有較高的表面活性、良好的導電和導熱性能，是一種重要工業原料，在粉末冶金、催化劑、潤滑劑、導電涂料和電磁屏蔽材料等領域有著廣泛的應用。

銅粉的生產方法有很多，霧化法、電解法、物理蒸發-冷凝法、機械粉碎法、還原法等。霧化法又分為氣霧化和水霧化，霧化介質是氮氣等惰性氣體或凈化后的自來水，這種工藝生產的銅粉粒度較大，一般為10微米以上。電解法是工業上常用的生產高純度樹枝狀銅粉的方法，該銅粉粉末粒度和松堆密度范圍廣，能夠滿足不同用途的需要；但是，該工藝能耗較大，粉末活性大，需要還原處理。物理蒸發-冷凝法通過惰性氣體在溫度梯度的作用下攜帶粉末在粉末收集器中對流，使粉末彌散于收集室內并沉淀在收集器內的各種表面，所用設備昂貴，生產成本高。機械粉碎法是利用高能球磨機等設備將粗銅粉經過長時間的球磨粉碎而制成小顆粒的銅粉的一種方法，該工藝生產的銅粉粒徑分布范圍較大，由于銅粉自身的金屬延展性，其最小粒度受到限制，很難達到小于2微米的粒度。

還原法就是利用還原劑將高價銅還原為純銅粉的一種方法，可以分為氣相還原法和液相還原法，液相還原法是目前制備超細銅粉的主要方法，該方法所得銅粉顆粒細小，分散性好，原料廉價易得，工藝簡單。液相還原法制備超細銅粉的報道很多，這些研究一般是以二價銅鹽為原料，在添加還原劑后，經過一步或兩步還原法，將二價銅變成銅粉。但是液相還原存在以下問題：

1.成本高，液相還原劑一般價格貴，且液相還原劑的利用率不高。

2.“三廢”產生量較大，包括廢氣、廢液等且部分液相還原劑有毒，對人體和環境傷害較大。

3.粒徑較大，達到1um以下的粒徑較困難。

4.純度較低，由于液相還原過程中，難免發生副反應，導致純度低。

5.工藝條件較苛刻。部分液相還原過程需要高溫高壓。

因此，開發一種能夠制備純度較高、粒徑較小并且分散性好的超細銅粉，并且工藝簡單的超細銅粉制備方法是所屬領域的技術難題。

發明內容

針對以上存在的問題，本發明的目的在于提供一種超細銅粉的制備方法，本方法流程短，成本低，銅粉粒度細，純度高，分散性好。

本發明采用的技術方案如下：一種超細銅粉的制備方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

1)純凈的含銅磷酸萃取劑有機相的制備。將磷酸萃取劑有機相與堿皂化，皂化率50-75％，再與純凈的銅溶液混合，混合時間為5-60分鐘，混合時的溶液平衡pH2.5-5.5，混合溫度為20-60℃，再澄清20-60分鐘，將水相棄去得到的有機相為純凈的含銅磷酸萃取劑有機相；

2)草酸鹽反萃制備草酸銅。將制備的純凈的含銅磷酸萃取劑有機相與草酸鹽溶液混合，混合時間為30-60分鐘，混合時的溶液平衡pH0.5-4.5，混合溫度為20-60℃，再澄清60-180分鐘，將水相與磷酸萃取劑有機相分離，將水相過濾得到超細草酸銅顆粒，而磷酸萃取劑有機相返回制備純凈的含銅磷酸萃取劑有機相；

3)超細草酸銅顆粒的處理。將過濾出的超細草酸銅經過烘干破碎后過200-300目篩子篩分；

4)氫氣還原。將篩分后的草酸銅在還原爐內用還原氣體還原，還原溫度為250-500℃，還原時間2-10小時，得到超細銅粉；

5)超細銅粉的后處理。將超細銅粉在惰性氣氛下經過氣流破碎，過200-300目篩子篩分，再真空包裝得到超細銅粉。

所述步驟1中磷酸萃取劑有機相為二(2-乙基己基)磷酸、乙基己基磷酸單-2-乙基己酯、二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸中的至少一種，堿為氫氧化鈉、氫氧化堿、氨水中的至少一種，磷酸萃取劑有機相與純凈的銅溶液的體積比為1：0.2-0.5，純凈銅溶液中銅的濃度為0.1-1mol/l。

所述步驟2中草酸鹽為草酸、草酸銨、草酸鈉、草酸鉀中的至少一種，純凈的含銅磷酸萃取劑有機相與草酸鹽溶液體積比1:0.2-0.5，草酸鹽溶液中草酸根的濃度為0.1-0.5mol/l。

所述步驟3中烘干至超細草酸銅的水分＜1.0％。

所述步驟4中還原氣體為氫氣、一氧化碳、甲烷中的至少一種，還原氣體與超細草酸銅的質量比為1:0.1-0.5。

所述步驟5中惰性氣氛為氮氣、二氧化碳、氬氣、氦氣中的至少一種。