專利名稱：：一種高抗氧化性類球形銅粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及銅粉的制備方法，尤其涉及一種高抗氧化性類球形銅粉的液相化學(xué)沉淀制備法。
背景技術(shù)：
：在電子電氣工業(yè)中，對于導(dǎo)電金屬材料而言，主要選擇具有良好分散性，抗氧化性高，粒度適中的球形或近球形的粉體，能夠使?jié){料有良好的流變性能，有效控制電極層厚薄，提高電極表面平整度，干燥后電極有優(yōu)良的致密性，燒結(jié)收縮率小，具有良好的導(dǎo)電性。銅粉是應(yīng)用最廣泛的一種賤金屬導(dǎo)電材料。目前在電子工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的是以霧化法生產(chǎn)的球形銅粉，用該方法制作的缺點是設(shè)備投資龐大，制造成本大，對設(shè)備要求高，能耗高，產(chǎn)品粒度分布范圍廣，對操作者經(jīng)驗依賴程度高，批與批之間的重現(xiàn)性差等。CN200810097400.3種制備球形超細(xì)銅粉的方法，涉及一種在同一體系中用兩步還原獲得球形超細(xì)銅粉方法。其特征是采用液相還原法，在同一體系中兩步還原，以葡萄糖為預(yù)還原劑、水合肼為還原劑，通過調(diào)整銅鹽濃度、分散劑的種類和用量、加液速度等條件制得15um的球形銅粉。該方法工藝流程簡單，適合用于工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適宜用于電子槳料制造中，分散性好、不團(tuán)聚、比表面積小、振實密度高、粒度大小可控制、粒度分布范圍窄、抗氧化性能強(qiáng)的類球形銅粉的制備方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，包括還原反應(yīng)、洗滌、表面化學(xué)處理和干燥處理步驟，所述還原反應(yīng)是將還原劑和含銅起始物材料溶于溶劑中，在助劑的作用下，進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)溫度是4010(TC，還原反應(yīng)時間是25小時。所述的還原劑是維生素C(C6H806，Vc，)。所述的含銅起始物材料是在水溶液中可電離成Cu2+的物質(zhì)，包括水合硫酸銅、水合硝酸銅、水合氯化銅中的一種或幾種；所述的溶劑是去離子水；所述的助劑是調(diào)節(jié)PH值用無機(jī)鹽或堿性物質(zhì)和表面活性劑用水溶性高分子材料。進(jìn)一步在上述的制備方法中，所述的無機(jī)鹽或堿性物質(zhì)是碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的一種或幾種。所述的表面活性劑用水溶性高分子材料是聚乙烯醇PVA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、阿拉伯膠粉GumArabic、可溶性接枝淀粉中的一種或幾種。所述還原反應(yīng)原理是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>再進(jìn)一步在上述制備方法中，所述洗滌處理是用508(TC去離子水將粉體洗滌3土2次，所述粉體與離子水的重量比是0.81.2:5。所述的表面化學(xué)處理是混合乳液在255(TC條件下浸潤銅粉2-3分鐘后，吸走取水分。所述的混合乳液是由聚合液體樹脂與去離子水按照重量比為0.81.2:IOO混合配制，所用聚合液體樹脂是一種本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的烯烴類多聚體混合物液體樹脂。所述的干燥處理是鼓風(fēng)干燥，干燥溫度不高于65°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述的還原劑是維生素C，維生素C可以把銅離子從離子狀態(tài)還原出來，生成銅單質(zhì)和酸，當(dāng)酸累積到一定程度后，反應(yīng)進(jìn)入一種動態(tài)平衡中，要打破這種平衡需要加入一定的堿性物質(zhì)進(jìn)行中和，加堿后銅離子和氫氧根在維生素C存在的情況下，會同步發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化亞銅和水，維生素C則會再進(jìn)一步把氫氧化亞銅中的銅從溶液中還原出來。維生素C是一種強(qiáng)弱適中的還原劑，它可比較溫和地把銅離子還原出來，反應(yīng)過程容易控制。在銅粉制作過程中，在晶核形成期由于表面能過高容易形成團(tuán)聚，加進(jìn)一定量的表面活性劑，對晶核表面進(jìn)行保護(hù)，則可以達(dá)到有效控制生成的銅粉顆粒大小的目的。所選用的含銅起始物原料、還原劑維生素c、助劑、溶劑等均是無毒、常規(guī)的化工原料，無污染，易采購。選用強(qiáng)弱適中的維生素c作還原劑，能有效控制反應(yīng)速度，保證所得銅粉粒徑大小可控、均勻且粒度分布范圍窄，使用時可有效控制電極層厚薄。本發(fā)明所得的銅粉不團(tuán)聚，具有良好單顆粒分散性，能夠使?jié){料有良好的流變性能，干燥后電極有優(yōu)良的致密性，燒結(jié)收縮率小，具有良好的導(dǎo)電性。粉體振實密度高，能有效提高漿料電極表面平整度，特別適合于配制電子漿料。采用有機(jī)樹脂對粉體進(jìn)行表面化學(xué)控制，大大提高了粉體的抗氧化性能，干燥可在大氣中進(jìn)行，不需要真空條件或者氮氣氛保護(hù)，常溫空氣中保存。粉體使用與銅漿中的有機(jī)載體相近的有機(jī)聚合液體樹脂進(jìn)行表面化學(xué)處理，故在配漿時極易分散于有機(jī)載體中。設(shè)備投資少，產(chǎn)品成本低，工藝簡單、易行，易于工業(yè)化生產(chǎn)。圖1為本發(fā)明制備的類球形銅粉的SEM圖圖2為本發(fā)明制備的類球形銅粉的VPSD圖圖3為本發(fā)明制備的類球形銅粉的XRD圖圖4為本發(fā)明制備的類球形銅粉的STA圖具體實施例方式本發(fā)明的主旨是選用強(qiáng)弱適中的維生素C作還原劑，能有效控制反應(yīng)速度，保證所得銅粉粒徑大小可控、均勻且粒度分布范圍窄，使用時可有效控制電極層厚薄。選用聚合液體樹脂有對粉體進(jìn)行表面化學(xué)控制，大大提高了粉體的抗氧化性能，干燥可在大氣中進(jìn)行，不需要真空條件或者氮氣氛保護(hù)，常溫空氣中保存。所得的銅粉不團(tuán)聚、分散性好、粉體振實密度高、能有效提高漿料電極表面平整度，特別適合于配制電子漿料。使用該方法，設(shè)備投資少，產(chǎn)品成本低，工藝簡單、易行，易于工業(yè)化生產(chǎn)。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳述，實施例中所提及的內(nèi)容并非對本發(fā)明的限定，制備方法中溫度、時間及材料的選擇可因地制宜而對結(jié)果并無實質(zhì)性影響。首先簡述本發(fā)明制備方法的基本方案一種高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，包括還原反應(yīng)、洗滌、表面化學(xué)處理和干燥處理步驟，所述還原反應(yīng)是將還原劑和含銅起始物材料溶于溶劑中，在助劑的作用下，進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)溫度是4010(TC，還原反應(yīng)時間是25小時；所述的還原劑是維生素C;所述的含銅起始物材料是在水溶液中可電離成Cu2+的物質(zhì)，包括水合硫酸銅、水合硝酸銅、水合氯化銅中的一種或幾種；所述的溶劑是去離子水；所述的助劑是調(diào)節(jié)PH值用無機(jī)鹽或堿性物質(zhì)和表面活性劑用水溶性高分子材料。實施例1稱取100g五水合硫酸銅，加入500ml去離子水，攪拌溶解待用，稱作A溶液；稱取25g氫氧化鈉，加入200ml去離子水，攪拌溶解待用，稱作B溶液；稱取40gVc，加入300ml去離子水，攪拌溶解待用，稱作C溶液；稱取5gPVA，加入100ml去離子水，攪拌溶解待用，稱作D溶液稱取0.25g聚合液體樹脂，加入25ml去離子水，高速攪拌乳化至乳液狀待用，稱作E溶液。把A、B、C、D四種溶液分別加熱到50°C，在攪拌條件下把D、C、B溶液依次加入到A溶液中(每種溶液加入時間《5分鐘)，每次加完前一種溶液攪拌10分鐘后再加入后一種溶液，直到加完為止；攪拌保溫2小時，升溫到65t:，再保溫3小時。靜置，待銅粉沉淀后，棄去上層溶液，用布氏漏斗過濾，用50-8CTC去離子水洗滌三次；用E溶液浸泡2-3分鐘，棄去溶液；用鼓風(fēng)干燥箱6(TC鼓風(fēng)干燥。所得銅粉性能如表l所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的激光粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用粒子分析方法。實施例2如實施例1，將五水合硫酸銅改為三水合硝酸銅，用量為97g，其他不變。所得銅粉性能如表1所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的激光粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用粒子分析方法。實施例3如實施例1，將五水合硫酸銅改為二水合氯化銅，用量為68.5g，其他不變。所得銅粉性能如表1所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的激光粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用粒子分析方法。實施例4如實施例1，將氫氧化鈉改為氫氧化鉀，用量為35g，其他不變。所得銅粉性能如表1所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的激光粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用粒子分析方法。實施例5如實施例1，將氫氧化鈉改為含量為25-28%的氨水(不需要加去離子水，氨水原液即可)，用量為95ml，其他不變。所得銅粉性能如表l所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的激光粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用粒子分析方法。實施例6如實施例l，將PVA改為阿拉伯膠粉，用量相同，其他不變。所得銅粉性能如表1所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的激光粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用粒子分析方法。實施例7如實施例l，將工藝改為加完料后攪拌保溫2小時，升溫到8(TC，再保溫2小時，其他不變。所得銅粉性能如表l所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的激光粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用粒子分析方法。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，包括還原反應(yīng)、洗滌、表面化學(xué)處理和干燥處理步驟，其特征在于所述還原反應(yīng)是將還原劑和含銅起始物材料溶于溶劑中，在助劑的作用下，進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)溫度是40～100℃，還原反應(yīng)時間是2～5小時；所述的還原劑是維生素C；所述的含銅起始物材料是水合硫酸銅、水合硝酸銅、水合氯化銅中的一種或幾種；所述的溶劑是去離子水；所述的助劑是調(diào)節(jié)PH值用無機(jī)鹽或堿性物質(zhì)和表面活性劑用水溶性高分子材料。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，其特征在于所述的無機(jī)鹽或堿性物質(zhì)是碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的一種或幾種。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，其特征在于所述的表面活性劑用水溶性高分子材料是聚乙烯醇PVA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、阿拉伯膠粉GumArabic、可溶性接枝淀粉中的一種或幾種。4、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，其特征在于所述還原反應(yīng)原理是Cu2++C6H806=〉Cu+C6H606+2H+H++0H—=>H20Cu2++OH_=>Cu(OH)zlCuOH2CuOH+C6H806=>2Cu+C6H606+2H20。5、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，其特征在于所述洗滌處理是用508(TC去離子水將粉體洗漆3士2次，所述粉體與去離子水的重量比是0.81.2:5。6、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，其特征在于所述的表面化學(xué)處理是混合乳液在255(TC條件下浸潤銅粉2-3分鐘后，吸走取水分。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，其特征在于:所述的混合乳液是由聚合液體樹脂與去離子水按照重量比為0.81.2:100混合配制。8、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，其特征在于所述的干燥處理是鼓風(fēng)干燥，干燥溫度不高于65-C。全文摘要本發(fā)明公開了一種高抗氧化性類球形銅粉的制備方法，包括還原反應(yīng)、洗滌、表面化學(xué)處理和干燥處理步驟，所述還原反應(yīng)是將還原劑和含銅起始物材料溶于溶劑中，在助劑的作用下，進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)溫度是40～100℃，還原反應(yīng)時間是2～5小時。所述的還原劑是維生素C(C6H806，Vc，)。所述的含銅起始物材料是在水溶液中可電離成Cu2+的物質(zhì)，包括；所述的含銅起始物材料是水合硫酸銅、水合硝酸銅、水合氯化銅中的一種或幾種；所述的溶劑是去離子水；所述的助劑是調(diào)節(jié)pH值用無機(jī)鹽或堿性物質(zhì)和表面活性劑用水溶性高分子材料。所得銅粉分散性好、不團(tuán)聚、比表面積小、振實密度高、粒度大小可控制、粒度分布范圍窄、抗氧化性能強(qiáng)。文檔編號B22F9/24GK101590530SQ20091004073公開日2009年12月2日申請日期2009年6月30日優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日發(fā)明者余龍華,吳海斌,唐元勛,孟淑媛,陸進(jìn)輝申請人:廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司