[发明专利]一种纳米球形铜粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米球形导电浆料、催化剂、陶瓷电容器等领域用铜粉的制备方法，尤其是一种纳米球形铜粉末的制备方法。

背景技术

随着电子行业高速发展，多层陶瓷电容器（Multilayer Ceramic Capacitors，MLCC）作为关键材料之一，具有体积小、比电容高、绝缘电阻高、漏电流小及介质损耗低等优点被广泛应用于各种电子整机中的震荡、耦合、滤波和旁路电路，尤其是高频电路，使得市场对MLCC需求也越来越多。传统MLCC电极采用银钯合金或纯钯金属等贵金属，随着金属银、钯价格的上涨，采用价格低廉的贱金属铜、铜作为电极材料引起了人们的广泛关注，也是发展陶瓷电容器技术主要趋势之一。MLCC用铜粉要求是球形或类球形、化学纯度高、分散性好，无团聚、粒度均匀，导电性好，具有较高的振实密度、结晶度高、比表面积适中。

目前，铜粉制备方法很多，根据原料状态的不同，可以将其分为液相法、固相法和气相法，但这些方法所制备的铜粉不同程度存在粒径不均匀、易团聚、形貌不规则等特点。气相法制备铜粉球形度高，但其所需原料气体价格昂贵、设备复杂、成本高、产量低；固相法制备的铜粉粒径分布宽，易引入杂质；液相法虽然所用设备简单，但是该方法生产出的铜粉结晶度低，晶型不完整，抗氧化性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉、操作简单、无污染、粒度可控的纳米球形铜粉末的制备方法。

一种纳米球形铜粉末的制备方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

（1）制备铜粉前驱体：采用可溶性铜盐和沉淀剂反应生成铜盐前驱体沉淀；

（2）制备铜粉包覆体：以得到的铜盐前驱体沉淀为晶核，通过物理结晶法或化学沉淀法在其表面形成由包覆剂组成的包覆层，然后离心分离过滤、烘干；

（3）将得到的烘干物在还原性气氛或真空气氛中250-350℃保温0.5-2小时，随后400～850℃高温处理2-6小时；

（4）将得到的物质经酸洗或碱洗去除包覆层、烘干、分散处理既得纳米球形铜粉末。

步骤（1）中所述可溶性铜盐为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜，沉淀剂为草酸铵、草酸、碳酸铵或碳酸氢铵。

步骤（1）中得到的铜盐前驱体沉淀为草酸铜或碱式碳酸铜。

步骤（1）中还要加入分散剂聚乙烯醇PVA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、醇类、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和苯磺酸钠中的一种至三种，加入量以每摩尔的铜计算加入15-200g。

步骤（1）中控制反应温度为15-70℃，反应时间为20-40分钟。

步骤（2）中包覆剂采用草酸镁、草酸锌、草酸钙、碳酸钾、碳酸钠、碳酸镁或碳酸钙，并且包覆剂与铜粉前躯体的摩尔比为0.5-4：1。

步骤（4）中分散处理是指采用气流冲击或球磨方式进行分散。

步骤（4）中酸洗采用浓度为1%-15%的稀盐酸、硝酸、硫酸或乙酸，酸洗时间为3-15分钟；碱洗采用浓度为10%-30%的氢氧化钠、氢氧化钾溶液，在30-50℃温度下洗涤2-6小时。

本发明提供了一种成本低廉、操作简单、无污染、粒度可控的纳米铜粉的制备方法，所制备出的铜粉具有：球形或类球形、化学纯度高、分散性好，无团聚、粒度均匀，导电性好，振实密度高、结晶度好、比表面积适中等特点，尤其适合作为多层陶瓷电容器电极材料。

具体实施方式

本发明制备纳米球形铜粉主要是通过以下措施实现：

1、采用可溶性铜盐和沉淀剂反应生成铜盐前驱体沉淀，为保证铜离子反应完全，沉淀剂为理论量的1.05倍；

2、以铜盐沉淀物前躯体为晶核，通过物理结晶法或使用化学沉淀法在其表面形成包覆层，将包覆沉淀物过滤烘干；

3、将步骤2中烘干物在还原性或真空气氛炉中250-350℃保温0.5-2小时，随后400～850℃高温处理2-6小时；

4、将步骤3中处理后的物质经酸洗或碱洗去除包覆层、烘干、分散处理既得MLCC用球形铜粉；

5、本发明步骤1中所述可溶性铜盐没有限制，可以是任一种或几种可溶性铜盐混合物，例如硫酸铜、氯化铜或硝酸铜，沉淀剂为草酸铵、草酸、碳酸铵、碳酸氢铵等。

6、本发明步骤1制取铜粉前驱体的过程中为防止铜粉前驱体在反应过程中的团聚加入分散剂聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、醇类、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、苯磺酸钠等一种或几种（最多不超过三种），加入量以每摩尔的铜加入15-200g为宜。