[发明专利]一种超细铜粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉体材料技术领域，具体地，本发明涉及液相球磨还原法制备超细铜粉的方法。

背景技术

超细铜粉由于其粒径小和比表面积大，具有小尺寸效应、表面界面效应等基本特征；因此，其具有较高的表面活性、良好的导电和导热性能，是一种重要工业原料，在粉末冶金、催化剂、润滑剂、导电涂料和电磁屏蔽材料等领域有着广泛的应用。

铜粉的生产方法有很多，雾化法、电解法、物理蒸发-冷凝法、机械粉碎法、还原法等。雾化法又分为气雾化和水雾化，雾化介质是氮气等惰性气体或净化后的自来水，这种工艺生产的铜粉粒度较大，一般为10微米以上。电解法是工业上常用的生产高纯度树枝状铜粉的方法，该铜粉粉末粒度和松堆密度范围广，能够满足不同用途的需要；但是，该工艺能耗较大，粉末活性大，需要还原处理。物理蒸发-冷凝法通过惰性气体在温度梯度的作用下携带粉末在粉末收集器中对流，使粉末弥散于收集室内并沉淀在收集器内的各种表面，所用设备昂贵，生产成本高。机械粉碎法是利用高能球磨机等设备将粗铜粉经过长时间的球磨粉碎而制成小颗粒的铜粉的一种方法，该工艺生产的铜粉粒径分布范围较大，由于铜粉自身的金属延展性，其最小粒度受到限制，很难达到小于2微米的粒度。

还原法就是利用还原剂将高价铜还原为纯铜粉的一种方法，可以分为气相还原法和液相还原法，液相还原法是目前制备超细铜粉的主要方法，该方法所得铜粉颗粒细小，分散性好，原料廉价易得，工艺简单。

液相还原法制备超细铜粉的报道很多，这些研究一般是以二价铜盐为原料，在添加还原剂后，经过一步或两步还原法，将二价铜变成铜粉。

专利CN1082468A发明了一种超细铜粉的制备技术，采用醇类为溶剂的含活泼氢化合物为还原剂的液相法工艺生产超细铜粉，反应温度为0～250℃，压力0.1～1.0MPa，经过水洗、醇洗和真空干燥得到产品。

专利CN101279377A使用两步还原法制备球形超细铜粉，通过调整铜盐浓度、分散剂的重量和用量、加液速度等条件，得到1～5μm的球形铜粉。

专利CN101474678A以二价铜盐为原料，添加分散剂、添加剂和还原剂后，通过两阶段保温反应得到纯铜粉。

专利CN101195170A以二价铜化合物溶液为原料，采用两步还原法，通过两次添加还原剂而制得超细铜粉。

专利CN101890505A以湿法炼锌所产生的铜渣为原料，经过浸泡预处理，在葡萄糖预还原后，采用水合肼溶液进行二次还原，从而得到超细铜粉。

上述研究均采用铜盐为原料，产物中易携带相应的酸根离子，酸碱度的调整过程中又引入了其它金属离子，使反应工艺流程较长，产品纯度受到影响；而且，铜盐溶液中铜晶体颗粒的析出速度不宜控制，颗粒容易团聚，分散性较差；因而，所得超细铜粉的粒度大小不均匀。

CN101628338A公开了一种铁铜合金粉末及其制备方法，所述铁铜合金粉末是采用工业原料级的草酸铁粉和工业原料级的氧化铜粉为原料，经过高能球磨和氢气还原后制得，所述合金粉末的费氏粒度小于1.0μm，氧含量≤0.5%(wt)。但是该制备过程中的氢气气相高温还原使产品容易结块，分散性差。

因此，开发一种能够制备纯度较高、粒径较小并且分散性好的超细铜粉，并且工艺简单的超细铜粉制备方法是所属领域的技术难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种液相球磨还原法制备超细铜粉的方法，该方法原料便宜、易得、易于保存；反应温和、易于控制；工艺简单、操作简便，易于实现规模化生产；本发明将铜氧化物粉末在研磨和还原两种作用下逐渐反应形成超细铜粉，所得铜粉为粒度大小可控的高分散性超细铜粉。

所述液相球磨还原法制备超细铜粉的方法包括以下步骤：

（1）在含铜氧化物粉末的浆料中添加还原剂，在分散的同时进行液相还原反应，得到超细铜粉；

（2）将步骤（1）所得产物，经过除杂后，得到粒径大小为0.1～2μm的超细铜粉。

优选地，所述液相球磨还原法制备超细铜粉的方法包括以下步骤：

（1′）将铜氧化物粉末在分散介质中研磨，减小铜氧化物粉末的粒度；

（1）在含铜氧化物粉末的浆料中添加还原剂，在分散的同时进行液相还原反应，得到超细铜粉；

（2）将步骤（1）所得产物，经过除杂后，得到粒径大小为0.1～2μm的超细铜粉。

所属领域技术人员应当理解，当作为原料的铜氧化物粉末的粒度达到一定细度时，可不进行步骤（1′），而是直接进行步骤（1）。