[发明专利]一种氮化铜粉的制备方法及其应用

说明书

本发明提出了一种氮化铜粉的制备方法，包括如下步骤：S1、采用流化反应釜加热纯铜粉至150‑190℃，通入空气使铜粉呈沸腾状，加入重量比例为40‑85％的氮源剂，铜粉全部转化为灰黑色后反应完成；S2、粉碎S1中所得铜粉，控制粉碎过程温度低于50℃；S3、将粉碎后铜粉料再次加入流化反应釜中并加热至150℃‑190℃，通入空气至沸腾状态，加入重量比例为60％的氮源剂，反应完成后得到氮化铜粉末。本发明通过对氮化铜粉进行粉末冶金烧结，利用氮化铜低热分解温度以及分解过程中大量放出氮气，以制作出孔隙率50％‑85％的泡模铜，具有纯度高铜含量不低于99.95％，厚度可控最薄至0.01mm。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种氮化铜粉的制备方法及其应用。

背景技术

在火工品中氮化铜具有敏度高，起爆威力大，环境友好的特点，使其替代传统起爆药氮化铅成为可能，且在MEMS火工品中极具应用潜力；氮化铜晶体结构为体心空位结构，较高的电阻率，低的热分解温度，可调节的光学带隙等特征，使其在光电领域内的运用具有较大潜力；泡沫铜是一种新型的金属结构功能材料，具有优异的导热，散热，可加工性和延展性，广泛用于微电子元器件的导热和散热领域，特别是近几年随着5G技术的来临以及各种微电子技术的迅速发展，微电子芯片的热流密度迅速升高，超薄均热板散热作为一种绿色环保的散热技术，开始在手机散热中广泛运用。以泡沫铜作为超薄均热板的毛细吸液芯，具有比表面积大，孔隙度可调，吸水速率高等特点，能极大满足超薄均热板的新能需求。

目前制备铜基泡沫材料的工艺主要有渗流铸造法，电沉积法，等离子放电烧结法，固气共晶定向凝固法，纤维烧结法，粉末冶金烧结法等，但这些方法都存在工艺过程复杂，成本高，易引入杂质等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种氮化铜粉的制备方法及其应用，对氮化铜粉进行粉末冶金烧结，利用氮化铜低热分解温度以及分解过程中大量放出氮气，以制作出孔隙率50％-85％的泡沫铜。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种氮化铜粉的制备方法，包括如下步骤：

S1、采用流化反应釜加热纯铜粉至150-190℃，通入空气使铜粉呈沸腾状，加入重量比例为40-80％的氮源剂，铜粉全部转化为灰黑色后反应完成；

S2、粉碎S1中所得铜粉，控制粉碎过程温度低于50℃；

S3、将粉碎后铜粉料再次加入流化反应釜中并加热至150℃-190℃，通入空气至沸腾状态，加入重量比例为60％的氮源剂，反应完成后得到氮化铜粉末。

进一步地，所述S1中使用的氮源剂为氨气、碳酸铵、碳酸氢铵、尿素中一种或两种的组合。

进一步地，所述S3中使用的氮源剂为碳酸铵、碳酸氢铵、尿素中一种或两种的组合。

进一步地，所述S1中使用的纯铜粉粒径为1-300μm，铜粉松比为1.0-3.0g/cm³。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案是：一种氮化铜粉的应用，利用所述氮化铜粉制作泡沫铜材料，包括如下步骤：将S3中所得氮化铜粉在承烧板上布料后于还原性气氛下进行烧结即得泡沫铜材料，烧结温度为230-650℃。

进一步地，所述布料厚度为0.01-15mm。

进一步地，所述还原性气氛为氨分解气体，所述氨分解气体包括75％氢气以及25％氮气。

进一步地，所述泡沫铜材料孔隙率为50-80％。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过对氮化铜粉进行粉末冶金烧结，利用氮化铜低热分解温度以及分解过程中大量放出氮气，以制作出孔隙率50％-85％的泡模铜，具有纯度高铜含量不低于99.95％，厚度可控最薄至0.01mm。

具体实施方式