超细铜粉的电积制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超细铜粉的电积制备方法。该方法以工业硫酸铜为原料，配置硫酸铜溶液，然后加入浓氨水、硫酸和分散剂稳定铜离子，改变铜的析出电位、增大固体颗粒间的反作用力后进行电积，使铜稳定析出得到铜粉，最后将铜粉水洗后置于抗氧化剂溶液中，室温下搅拌进行表面改性后再水洗、干燥，从而得到性质稳定的超细铜粉。本发明专利技术以工业硫酸铜为原料，成本更低，原料来源更为广泛；铜离子可在阴极均匀的析出，得到粒径较小、均匀、且分布较窄的超细铜粉，其中位粒径约为0.925 μm，并可在空气中放置150天以上而不被氧化。

【技术实现步骤摘要】
超细铜粉的电积制备方法
本专利技术涉及一种金属粉末的制备方法，具体是一种以工业硫酸铜为原料的、超细铜粉的电积制备方法。
技术介绍
随着工业科技的发展，超细金属粉体逐渐成为新兴高科技产品和尖端工业基础材料。超细铜粉由于其强度高、导电性能好等特性而成为用途广、潜力大、经济附加值高的基础功能性粉体材料，广泛应用于冶金、电子、医药和机械等领浴。铜粉颗粒大小和抗氧化性是衡量铜粉性能的主要指标，也是影响铜粉价格的主要因素。目前，较为成熟的铜粉制备方法有雾化法、化学还原法和电解法。雾化法和化学还原法依赖于电解铜或以纯铜等为原料，使生产成本居高不下；电解法一般采用纯铜板做阳极，钛板做阴极，硫酸盐体系做电解液，电解后的残阳极需不断更换及再次熔铸，产生的铜粉颗粒较大，达不到微米级，且粒度分布不均匀、团聚严重，导致整个生产工艺劳动强度大、成本高，得到的铜粉经济附加值低。申请号为200510007317.9的中国专利技术专利提供了一种电积生产铜粉的方法，其以海绵铜或废杂铜为原料，扩大了铜粉的原料来源，从根本上降低了铜粉的生产成本，但该方法制得的铜粉粒径依然较大，可达70μm左右，且其抗氧化性能也无法得到保障，导致其经济附加值依然较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生产成本低廉、铜粉粒度小且分布均匀、铜粉抗氧化性能高的超细铜粉的电积制备方法，以进一步提高铜粉的经济附加值。本专利技术的目的是通过以下方案实现的：以工业硫酸铜为原料，配置硫酸铜溶液，然后加入浓氨水、硫酸和分散剂稳定铜离子，改变铜的析出电位、增大固体颗粒间的反作用力后进行电积，使铜稳定析出得到铜粉，最后将铜粉水洗后置于抗氧化剂溶液中，室温下搅拌进行表面改性后再水洗、真空干燥，从而得到超细铜粉。具体包括以下步骤：（1）电解槽的配置自制玻璃纤维电解槽，以Pb-Ca-Sn合金板为阳极，纯铜片为阴极，极距为4-5cm；（2）含铜溶液的配制以工业硫酸铜为原料，配制成铜离子浓度为90-150g/L的硫酸铜溶液并过滤；取滤液加入络合剂、硫酸和分散剂，配制成铜离子浓度为5-40g/L、氨水浓度为80-160g/L、硫酸浓度为60-200g/L、分散剂量为0.01-3%的溶液，水浴加热至30-60℃后泵入电解槽内；（3）铜粉的电积制备通入直流电，控制阴极电流密度600-2500A/m2；电积过程中，采用蠕动泵进行循环液的进液和出液控制，以及向循环液中补加铜离子浓度为90-150g/L的硫酸铜溶液，以维持电积环境的稳定，每小时加入量为总循环液体积的1-5%；（4）刮粉作业电积过程中，每5-8min进行一次刮粉作业，以降低铜粉的粒径；（5）铜粉抗氧化处理电积作业后，抽出电积后液，将铜粉用去离子水洗涤至中性以彻底除去铜粉中残留的电解质离子后置于抗氧化剂的无水乙醇溶液中，于室温下通过搅拌进行表面改性；改性后的铜粉再次用去离子水洗涤后，真空干燥即可。上述步骤（2）中分散剂为聚乙烯醇，三乙醇胺或聚乙烯吡咯烷酮。步骤（5）中抗氧化剂为十二硫醇或硬脂酸钠，质量分数为0.1-0.5%；搅拌改性的转速为100-300r/min，时间为15-30min；改性、洗涤后铜粉的干燥压力为0.05-0.1Mpa，干燥温度为40-70℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术超细铜粉的电积制备方法以工业硫酸铜为原料，其成本更低，原料来源更为广泛。（2）本专利技术通过向硫酸铜溶液中加入氨水使Cu2+与络合生成较为稳定的[Cu(NH3)4]2+，改变了Cu2+在阴极上的析出电位，使铜离子在阴极均匀的析出，得到粒径较小、均匀、且分布较窄的超细铜粉。（3）采用本专利技术中方法制备的超细铜粉中位粒径约为0.925μm，可在空气中放置150天以上而不被氧化，性质稳定。附图说明图1为本专利技术实施例1中方法制备的超细铜粉粒度分布图。图中，横坐标表示粒径，纵坐标表示粒径分布，曲线a为微积分布曲线，曲线b为累计分布曲线。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1自制玻璃纤维电解槽，以Pb-Ca-Sn合金板为阳极，纯铜片为阴极，极距为4cm；以工业硫酸铜为原料，配制成铜离子浓度为90g/L的硫酸铜溶液并过滤；取滤液加入浓氨水、硫酸和聚乙烯醇，配制成铜离子浓度为5g/L、氨水浓度为80g/L、硫酸浓度为60g/L、聚乙烯醇量为0.01%的溶液，水浴加热至30℃后泵入电解槽内；通入直流电，控制阴极电流密度为600A/m2；电积过程中，采用蠕动泵进行循环液的进液和出液控制，以及向循环液中补加铜离子浓度为90g/L的硫酸铜溶液，以维持电积环境的稳定，每小时加入量为总循环液体积的5%；电积过程中，每5min进行一次刮粉作业，以降低铜粉的粒径；电积作业后，抽出电积后液，将铜粉用去离子水洗涤至中性以彻底除去铜粉中残留的电解质离子后置于质量分数为0.1%的十二硫醇—无水乙醇溶液中，于室温下以100r/min搅拌15min进行表面改性；改性后的铜粉再次用去离子水洗涤后在压力0.1Mpa，温度为65℃下真空干燥。粒径分析表明，采用上述方法制备的铜粉粒径较小，分布均匀且窄，中位粒径D50=0.877μm（图1中曲线a，b）。室温空气中的稳定性试验表明，铜粉在155天内性质稳定。实施例2自制玻璃纤维电解槽，以Pb-Ca-Sn合金板为阳极，纯铜片为阴极，极距为4cm；以工业硫酸铜为原料，配制成铜离子浓度为120g/L的硫酸铜溶液并过滤；取滤液加入浓氨水、硫酸和聚乙烯醇，配制成铜离子浓度为10g/L、氨水浓度为100g/L、硫酸浓度为80g/L、聚乙烯醇量为3%的溶液，水浴加热至40℃后泵入电解槽内；通入直流电，控制阴极电流密度为1800A/m2；电积过程中，采用蠕动泵进行循环液的进液和出液控制，以及向循环液中补加铜离子浓度为100g/L的硫酸铜溶液，以维持电积环境的稳定，每小时加入量为总循环液体积的4%；电积过程中，每5min进行一次刮粉作业，以降低铜粉的粒径；电积作业后，抽出电积后液，将铜粉用去离子水洗涤至中性以彻底除去铜粉中残留的电解质离子后置于质量分数为0.5%的十二硫醇—无水乙醇溶液中，于室温下以300r/min搅拌20min进行表面改性；改性后的铜粉再次用去离子水洗涤后在压力0.05Mpa，温度为40℃下真空干燥。粒径分析表明，采用上述方法制备的铜粉粒径较小，分布均匀且窄，中位粒径D50=0.882μm。室温空气中的稳定性试验表明，铜粉在160天内性质稳定。实施例3自制玻璃纤维电解槽，以Pb-Ca-Sn合金板为阳极，纯铜片为阴极，极距为4.5cm；以工业硫酸铜为原料，配制成铜离子浓度为120g/L的硫酸铜溶液并过滤；取滤液加入浓氨水、硫酸和三乙醇胺，配制成铜离子浓度为15g/L、氨水浓度为120g/L、硫酸浓度为120g/L、三乙醇胺量为0.05%的溶液，水浴加热至40℃后泵入电解槽内；通入直流电，控制阴极电流密度为1600A/m2；电积过程中，采用蠕动泵进行循环液的进液和出液控制，以及向循环液中补加铜离子浓度为120g/L的硫酸铜溶液，以维持电积环境的稳定，每小时加入量为总循环液体积的3%；电积过程中，每5min进行一次刮粉作业，以降低铜粉的粒径；电积作业后，抽出电积后液，将铜粉用去离子水洗涤至中本文档来自技高网...

【技术保护点】
超细铜粉的电积制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）电解槽的配置自制玻璃纤维电解槽，以Pb‑Ca‑Sn合金板为阳极，纯铜片为阴极，极距为4‑5 cm；（2）含铜溶液的配制以工业硫酸铜为原料，配制成铜离子浓度为90‑150 g/L的硫酸铜溶液并过滤；取滤液加入浓氨水、硫酸和分散剂，配制成铜离子浓度为5‑40 g/L、氨水浓度为80‑160 g/L、硫酸浓度为60‑200 g/L、分散剂量为0.01‑3%的溶液，水浴加热至30‑60 ℃后泵入电解槽内；（3）铜粉的电积制备通入直流电，控制阴极电流密度600‑2500 A/m

【技术特征摘要】
1.超细铜粉的电积制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）电解槽的配置自制玻璃纤维电解槽，以Pb-Ca-Sn合金板为阳极，纯铜片为阴极，极距为4-5cm；（2）含铜溶液的配制以工业硫酸铜为原料，配制成铜离子浓度为90-150g/L的硫酸铜溶液并过滤；取滤液加入浓氨水、硫酸和分散剂，配制成铜离子浓度为5-40g/L、氨水浓度为80-160g/L、硫酸浓度为60-200g/L、分散剂量为0.01-3%的溶液，水浴加热至30-60℃后泵入电解槽内；（3）铜粉的电积制备通入直流电，控制阴极电流密度600-2500A/m2；电积过程中，采用蠕动泵进行循环液的进液和出液控制，以及向循环液中补加铜离子浓度为90-150g/L的硫酸铜溶液，每小时加入量为总循环液体积的1-5%；（4）刮粉作业电积过程中，每5-8min进行一次刮粉作业；（5）铜粉抗氧化处理电积作业后，抽出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贵，李彦龙，马琳亭，崔海瑞，纪武仁，赵宏，易超，曹桂银，
申请(专利权)人：西北矿冶研究院，
类型：发明
国别省市：甘肃,62