[发明专利]一种纳米钨铜稀土复合粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米钨铜稀土复合粉的制备方法，特别是采用高温瞬间分解技术制备纳米钨铜稀土复合粉的方法。

背景技术

纳米钨铜复合材料兼具钨与铜的优良特性，广泛应用于电极材料、电接触材料、电子封装材料和热沉材料等，但是钨、铜元素互不溶解、熔点相差大、润湿性差且烧结后致密度低的缺点导致了钨铜复合材料性能的降低、生产成本的提高。

近年来国内外对纳米钨铜复合粉的制备方法主要有机械合金化法、机械化学法、喷雾干燥法等。机械合金化法在粉末制备阶段(球磨阶段)会引入一定量的杂质元素，粉末制备时间长，一般在10h以上，甚至60h；机械化学法相对机械合金化法能缩短粉末制备时间和防止污染，但是用该方法制备纳米钨铜复合粉料步骤复杂、还原温度高、能耗大；喷雾干燥法溶液分散均匀，防止了成分偏析，所制得氧化物粒子多为球形，流动性好，易于处理，但是存在分解还原过程时间比较长，需要10h左右。另外有学者加入Ni、Pd等添加剂改善粉末的润湿性，但是降低了材料的导电、导热性能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种纳米钨铜稀土复合粉的制备方法，通过该方法制备钨铜复合粉体，改善了其粒度、均匀性、致密性和材料的综合性能，并降低生产能耗和缩短生产周期。

为实现上述目的，本发明一种纳米钨铜稀土复合粉的制备方法，具体为：

1)选择可溶性钨盐、可溶性铜盐作为原料；

2)将原料按质量比W：20％～80％，Cu：20～80％配制成浓度为20％～50％的溶液；

3)加入酸溶液以控制步骤2)中溶液的pH值为3～5；

4)加入0.01wt％～0.5wt％的微量稀土合金化元素，搅拌均匀后得到较饱和溶液或近胶体；

5)将溶液或近胶体按已知手段进行喷雾干燥，使溶剂快速蒸发，生产出近球形的前驱体粉末；

6)将前驱体粉末在高温快速分解炉中煅烧，使前驱体粉末产生快速分解，得到钨铜稀土氧化物复合粉末；

7)将钨铜稀土氧化物复合粉末在还原性气氛中还原，得到纳米钨铜稀土复合粉。

进一步，所述步骤1)中可溶性钨盐为仲钨酸铵、偏钨酸铵、钨酸钠、偏钨酸钠中的一种或几种；可溶性铜盐为氯化铜、硫酸铜、硝酸铜中的一种或几种。

进一步，所述步骤4)中稀土合金化元素为钇、镧、铈、钆中的一种或几种。

进一步，所述步骤5)中喷雾干燥进风温度为200℃～300℃，进料流量为200～400ml/min。

进一步，步骤6)中高温快速分解炉采用流态化床将前驱体固体粉末流态化并通过耐热管路输送，在管路的外部设有一加热装置，前驱体粉末煅烧后进入一收料装置，煅烧温度为800℃～1200℃，煅烧时间为5～20min，送料速度50-100g/min。

进一步，所述步骤7)中还原性气氛为H₂、CO、N₂+H₂或者CO+H₂，还原温度为650℃～900℃，还原时间为0.5h～2h，还原气体流速为0.6L/min。

进一步，所述步骤3)中酸溶液为硝酸溶液或盐酸溶液或两者的混合溶液。

进一步，所述步骤5)中采用压力喷雾干燥机进行喷雾干燥。

本发明在原始溶液的制备与混合工序中添加微量稀土合金化元素，细化晶粒，提高致密性；使用高温快速分解技术抑制晶粒长大，降低能源消耗和铜损耗，提高钨铜复合粉的均匀性。稀土元素Y、Ce、La、Gd通过微合金化细化晶粒，在煅烧、高温还原和粉末制品烧结过程中均能有效抑制晶粒长大，并能优先吸附P、O等杂质元素而降低杂质偏析，高温快速分解避免了铜浓度梯度现象，能有效、准确地实现预定配比。使用本发明制备纳米钨铜复合粉可使生产周期短、能耗和铜损耗小、产品的粒度、均匀性、致密性和材料的综合性能均得到提高。

具体实施方式

实施例1：

1)称取630g Cu(NO₃)₂·3H₂O、356g偏钨酸铵溶解于1830g H₂O中，配制成浓度约为30％的混合溶液；

2)加入浓度为50％的硝酸溶液调节上述溶液PH值至3；

3)加入2g硝酸钇，均匀搅拌，得到较高饱和度的溶液或近胶体；

4)将溶液或溶胶压力喷雾干燥机进行喷雾干燥，喷雾干燥进风温度为200℃～250℃，出风温度为180℃～200℃，进料流量为300ml/min，得到前驱体粉末；