[发明专利]一种导电浆料用超细铜粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜粉的制备方法，尤其是一种导电浆料用超细铜粉的制备方法。

背景技术

金属粉末是重要的基础原材料，既可以直接分散使用，也可以将其压制成形并烧结成块体材料，还可以制成膜状材料等。如，超细铜粉可作高效催化剂、导电涂料，还可用作导电复合材料原料、电极材料、添加剂等。

以现代电子工业为例，现代电子工业中多层陶瓷电容器(Multilayer ceramiccapacitors简称MLCC)已成为电容器产业的主流产品，大量应用于通信、计算机及消费类电子产品。MLCC的主要发展方向之一表现为电极的贱金属化，即采用低价格的贱金属代替昂贵的钯、银等贵金属以降低成本，内电极在贱金属化后可以节省50％以上的成本。铜价廉易得，具有较高的熔点和良好的导电性，高频稳定性比金、银好，与大多数焊料相容，在烧结时不向陶瓷介质中扩散或反应，对陶瓷介电性能没有影响，是较为理想的电极材料。MLCC电极用铜粉要求其具有较小的粒径，粒径分布窄，球形度高，结晶度高、纯度高、抗氧化性好、振实密度高等性质；因此，希望开发出具有上述特性的铜粉。

目前，铜粉的制备方法有物理法和化学法两大类。物理法包括高能球磨法、气相蒸汽法、等离子体法等；化学法包括电解法、金属盐气相还原法、雾化-氧化-还原法(AOR)、喷射热分解法、液相还原法、氢气热还原金属氧化物法等。目前制备铜粉的较为主流的方法主要有气相法和液相还原法。

气相法的基本原理是将铜加热形成蒸汽，蒸汽冷却后即得铜粉。粉末的形成经过三个阶段：铜蒸发产生蒸汽阶段、铜蒸汽扩散并凝聚成核阶段和晶核生长阶段。其中在粒子产生阶段可以控制粒子的产生与成长，最后经过热处理得到产品。气相法的优点是所得到的粉末呈很规则的球形；然而气相法所得铜粉粒径分布通常很宽，而且很难使粒径分布改善。此外气相法需专用的设备，投资与能耗都比较大。

液相还原法是制备铜粉的一种常用方法，在液相中用适当的还原剂将铜盐还原，经洗涤干燥即得铜粉。与其他方法相比，液相还原法具有设备简单、流程短，成本低的优点。采用Cu²⁺直接还原法，由于反应复杂，粒子成核快，生长过程短，导致产生的铜粉粒径分布很宽，而且所制备铜粉的形貌不易控制。另外，当制备亚微米级或纳米级铜粉时，在反应和干燥过程中常常发生团聚和氧化。

也有很多科研工作者研究了氢气热还原铜氧化物制备铜粉。但是，在研究过程中，遇到了一些难题。首先，在氢气还原铜的氧化物的过程中，由于氧化物中的氧与氢反应产生了大量的氧空位以及它们反应生成的水以气态形式逃逸后在铜粉颗粒内留下了大量孔隙，致使铜粉的振实密度和结晶度很低；其次，在高温氢气还原过程中，所制备的铜粉易发生烧结团聚。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种获得粒径可控，并且具有较小的粒径、粒径分布窄、结晶度高、分散性好、振实密度高的导电浆料用超细铜粉的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的导电浆料用超细铜粉的制备方法，包括：a、得到具有较小的粒径、粒径分布窄、分散性好的铜的氧化物；b、将铜的氧化物进行包覆处理；c、将铜的氧化物包覆体进行高温还原；d、将还原所得的粉末颗粒进行高温收缩致密化处理；e、洗涤包覆层，收集成品，其特征是：a、将平均粒径为0.1～5.0μm、分散性好的铜的氧化物粉末和纯水加入反应器中均匀分散，制成固含量1-50g/L的悬浊液；b、将含量为1～50g/L的金属盐溶液与碱溶液缓慢加入反应器中，持续搅拌反应10-200min，使其沉淀包覆于铜的氧化物粉末表面；对包覆完成后的悬浊液进行固液分离，以纯水洗涤包覆体数次，再用无水乙醇清洗后干燥；c、将干燥后的包覆体置入还原炉，于温度为120～500℃下用还原剂还原0.1-10h；d、而后在300～1000℃保温0.5-10h进行收缩致密处理；e、待炉温降至室温，取出瓷舟，用稀硫酸清洗粉体表面的包覆物，再以纯水洗涤数次，最后用无水乙醇清洗后干燥得到铜粉。

所述的铜的氧化物为氧化铜或氧化亚铜。

所述的包覆化合物可以为Mg(OH)₂、Fe(OH)₃或Al(OH)₃，但不局限于这里列举的化合物，比铜难以还原的金属的化合物均可作为包覆化合物。

所述的Mg(OH)₂、Fe(OH)₃或者Al(OH)₃金属氢氧化物的投加量为——保持体系中Cu与Mg、Fe或者Al的物质的量之比为1∶1～1 00∶1。