[发明专利]多步液相还原法制备超细铜粉的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过多步液相还原法制备超细铜粉的工艺。

背景技术

超细颗粒是指粒径介于10^-9～10^-5m的微小粒子，包括纳米颗粒(10^-9～10^-7m)和微细颗粒(10^-7～10^-5m)，其集合体称为超细粉体。由于超细颗粒具有比表面积大，表面活性高等特点，使超细粉体在机械、电磁、热、光、化学等方面性能特异，因而被广泛应用于宇航、国防、化工、冶金、电子、生物工程和核工业等方面。

超细金属粉体具有不同于块状和大颗粒金属材料的特殊性能，在催化剂、涂料、电子、医学和生物等领域具有广阔的应用前景，它的研究已成为特殊功能材料研究和开发的重要课题之一。近年来，有关超细铜粉的制备研究，国内外都有不少报道，超细铜粉作为一种功能材料，在电子工业上具有广阔的应用前景。尤其近年来，随着银价的不断高涨，以较为廉价且无“迁移”问题的铜粉作为替代材料，越来越成为导电浆料发展的趋势。作为导电材料使用的铜粉不但要有很高的纯度，而且其粒度、形状、常温保存时的抗氧化性(即耐候性)等也是评价其品质的重要依据。如用于陶瓷电容器外部电极的导电胶中使用的铜粉，要求具有O.5μm以下且较为均匀的粒度分布。

铜粉的制备方法有很多，大致可以分为物理和化学的方法。物理制备工艺有粉碎法、机械化学法、热分解法、气相蒸发法和γ射线法等；化学制备液相化学还原法、电解法与超声电解法、反胶团或微乳液法、多元醇法及微波多元醇法、超临界流体干燥法(SCFD)和水热还原法等。但是目前制备超细铜粉最为活跃的方法还是液相还原法，液相还原法可通过控制各种工艺参数来调整所得粉末的粒度、形状，目前常用的还原剂有甲醛、抗坏血酸闭、次亚磷酸钠嗍、水合肼等。

为了了解超细铜粉最前沿的一些制备方法，我们对国内外专利进行了分析。经过分析确定，现有的这些专利技术都无法把成核过程和晶粒长大过程很好的区分开来。

发明内容

本发明的目的是提供一种多步液相还原法制备超细铜粉的工艺，该工艺流程短、设备简单、成本低，能够制备出纯度高、粒径小、粒度分布窄、分散性好、球形度高的超细铜粉。

一种多步液相还原法制备超细铜粉的工艺，其特别之处在于，包括如下步骤：

（1）先用葡萄糖将Cu²⁺还原成Cu₂0，具体是首先配制浓度为0.5～2mol／L的硫酸铜溶液，浓度为0.5～3.0mol／L的氢氧化钠溶液，浓度为0.5～3.0mol／L的葡萄糖溶液，将三者分别加热到25～35°C；再配置浓度为5～15wt％的水合肼，其中氢氧化钠、硫酸铜、葡萄糖和水合肼的摩尔比为2-2.5：0.8-1.2：0.5-1.5：0.5-1.0；

（2）然后按氢氧化钠、硫酸铜、葡萄糖的顺序依次加入到密闭反应釜中，通入Ar，升温至65～75°C，同时搅拌，反应半小时后制得Cu₂0溶液，然后停通氩气，通入空气，用空气置换氩气；

（3）将上一步骤制得的Cu₂0溶液移入容器中密闭静置2～3天后倾析出上层清液，然后移入反应釜，并加入去离子水和PVP或PVA，其中去离子水与步骤（2）加入的硫酸铜溶液的体积比为1～3：5而PVP或PVA加入量为每100ml硫酸铜溶液加0.2～0.5g，配成Cu₂0的悬浊液，再通入氨气，在搅拌下升温至45-55°C，然后逐滴滴加第一部分的水合肼，该部分水合肼占水合肼总用量的20-30%，滴完再升温至70-85°C；

（4）滴加剩下的第二部分的水合肼，2-3h后反应结束，得到铜粉；

（5）将制得的铜粉用蒸馏水离心洗涤5～8次，然后用无水乙醇离心洗涤2～5次，再放置真空干燥箱中干燥即得超细铜粉。

步骤（5）中干燥是指在常温下干燥至少4～8h。

一种多步液相还原法制备超细铜粉的工艺，其特别之处在于，包括如下步骤：

（1）先用葡萄糖将Cu²⁺还原成Cu₂0，具体是首先配制浓度为0.5～2mol／L的硫酸铜溶液，浓度为0.5～3.0mol／L的氢氧化钠溶液，浓度为0.5～3.0mol／L的葡萄糖溶液，将三者分别加热到25～35°C；再配置浓度为5～15wt％的水合肼，其中氢氧化钠、硫酸铜、葡萄糖和水合肼的摩尔比为2-2.5：0.8-1.2：0.5-1.5：0.5-1.0；