[发明专利]一种超细铜粉的制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于粉体制备的技术领域，涉及一种超细铜粉的制备方法。

背景技术

超细铜粉因其优良的导电性和相对低廉的价格，在多层陶瓷电容器、印刷线路板、电池屏蔽等电子工业领域具有很大的潜在价值。在多层陶瓷电容器领域（MLCC），超细铜粉可以制备成铜浆料，作为多层陶瓷电容器的内电极和端电极，取代成本高、存在材料“迁移”问题的银浆料。MLCC电极所用的铜粉要求具有较好的分散性和较高的振实密度。如果在MLCC的制造中使用振实密度低的铜粉会造成铜粉层收缩较大的问题。超细铜粉的制备方法有电解法、雾化法、物理蒸发－冷凝法、机械粉碎法以及液相还原法。液相还原法由于原料丰富多样、设备简单、易于控制铜粉粒径等优点，是目前制备超细铜粉的主要方法，使用的还原剂主要有水合肼、甲醛、抗坏血酸等，制备过程中大多需要添加聚乙烯吡咯烷酮、明胶及聚乙烯醇等分散剂对铜盐溶液进行分散。中国专利CN101474678B和CN100544861C在分散剂的作用下，通过两步还原制备超细铜粉。在聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、明胶等分散剂的作用下，先通过水合肼、甲醛、抗坏血酸等还原剂将二价铜离子还原为氧化亚铜，然后再使用水合肼、甲醛以及抗坏血酸等为还原剂进行二次还原，通过控制还原条件，制备不同粒径大小的超细铜粉。上述方法的主要缺点有：（1）水合肼和甲醛等还原剂毒性较大，还原过程剧烈，反应过程不易控制；（2）还原过程中添加的分散剂难以完全除去，影响超细铜粉的电化学性能；（3）还原过程较快，铜粉结晶度不高，不容易得到高振实密度的超细铜粉。

总体而言，虽然目前液相还原法制备超细铜粉的方法和工艺较多，但大多存在还原剂毒性较大、反应过程不易控制、反应过程复杂、分散剂残留、结晶度不高等问题，有必要针对这些问题开发新的分散性好、振实密度高的超细铜粉的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术在于针对现有技术的缺陷，提供一种环保且不添加分散剂的超细铜粉的制备方法。本发明方法改进液相还原法的工艺条件，采用还原性能温和、环保的还原剂，在不添加分散剂的条件下，制备出具有高分散、高振实密度的球形超细铜粉，并适于批量生产。

本发明的目的通过以下技术方案来实现。

    一种超细铜粉的制备方法，包括下列步骤：

A、配制0.1-3mol/L铜盐水溶液、1-3mol/L氢氧化钠水溶液和1-3mol/L葡萄糖水溶液，向铜盐水溶液中依次加入氢氧化钠水溶液和葡萄糖水溶液，升温至40-80℃，反应10min-3h后降温，静置后倾倒上层溶液得氧化亚铜沉淀；

B、配制0.1-3mol/L二价铁盐溶液和0.1-4mol/L羧酸盐溶液，将羧酸盐溶液加入二价铁盐溶液中，搅拌，得到羧酸亚铁络合物溶液；

C、向上述A步骤制备的氧化亚铜中加入去离子水，搅拌，再加入B步骤制备的羧酸亚铁络合物溶液，升温至30-100℃，反应10min-5h，分离出沉淀，洗涤，干燥得铜粉。

    所述的铜盐为硫酸铜、硝酸铜或氯化铜。

    所述的二价铁盐为硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁或柠檬酸亚铁。

    所述的羧酸盐为柠檬酸盐、草酸盐或丙二酸盐。

本发明以二价铜盐为原料，先通过葡萄糖将铜离子还原为氧化亚铜，然后以羧酸亚铁络合物为还原剂还原氧化亚铜制备铜粉。与现有技术相比，本发明方法的优点和有益效果主要有：

（1）反应条件温和，工艺简单易控，适合于批量生产；

（2）不需要添加分散剂对反应液进行分散，减少分散剂残留对铜粉电化学性能的影响；

（3）原料价格便宜，制备的超细铜粉外观呈球形，分散性好，结晶度和振实密度高；

（4）采用还原性能温和、环保的还原剂，避免使用水合肼等毒性药品。

附图说明

图1为实施例5制备的超细铜粉的扫描电子显微镜照片。

图2为实施例6制备的超细铜粉的扫描电子显微镜照片。

图3为实施例7制备的超细铜粉的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式：

实施例1：本实施例为基本实施例。一种超细铜粉的制备方法，包括下列步骤：

A、配制0.1-3mol/L铜盐水溶液、1-3mol/L氢氧化钠水溶液和1-3mol/L葡萄糖水溶液，向铜盐水溶液中依次加入氢氧化钠水溶液和葡萄糖水溶液，升温至40-80℃，反应10min-3h后降温，静置后倾倒上层溶液得氧化亚铜沉淀；