本發(fā)明屬于金屬粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種金屬銅粉及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著材料的技術(shù)的快速發(fā)展，在增材技術(shù)與金屬陶瓷材料方面，由于銅粉有小尺寸效應(yīng)、表明界面效應(yīng)等特征，從而使得銅粉具有較高的表面活性、良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)銅粉的需求不斷上升，使金屬粉末廠家所廣泛關(guān)注的。

目前，高純銅粉的制備方法有很多，但主要以霧化法、電解法、機(jī)械粉碎法、還原法等等為主。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種方法流程短，成本低，銅粉粒度細(xì)，純度高，分散性好的簡(jiǎn)單易行的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

先將預(yù)處理過(guò)的銅板在硝酸溶液中溶解，再過(guò)濾去雜質(zhì)后用乙二醇溶液沉淀，接著將沉淀洗滌、烘燥，然后在氫氣還原氣氛下熱解，最后將還原產(chǎn)物破碎、過(guò)篩制得高純銅粉。

一種金屬銅粉，其特征在于，按質(zhì)量百分比，包括以下組分：

Cu:65-75%；Co:25-35%；

粒度：270-325目≥6.13%；

流動(dòng)性：12.32-12.47s；

松裝密度為2.175-2.413g/cm3。

一種金屬銅粉的制備方法，按質(zhì)量百分比，包括以下步驟：

1）使預(yù)處理的銅板溶解于60-70%的硝酸水溶液中，制成濃度為1.55-1.65g/ml硝酸銅水溶液；

2）將硝酸銅水溶液過(guò)濾后，去除雜質(zhì)再加入重量百分比為30-40%的乙二醇溶液，充分?jǐn)嚢枋蛊浞磻?yīng)后獲得銅沉淀；

3）洗滌銅沉淀后，澄清60-120分鐘，再烘干后置于還原爐中，控制溫度為350-485oC，在氫氣氣氛調(diào)控下熱解還原110-130分鐘后，將步驟2）獲得到的還原后的產(chǎn)物使用球磨機(jī)破碎、研磨，并用270目的金屬編織篩網(wǎng)，篩分出粒徑為270目以下的銅粉，得到一次還原銅粉；

4）將一次還原銅粉重新放置在還原爐內(nèi)，并控制溫度為540-580oC，在氫氣氣氛調(diào)控下熱解還原120-160分鐘，將獲得的二次還原產(chǎn)物放置在球磨機(jī)破碎，并收集破碎后的銅粉顆粒，并使用270-325目的金屬編織網(wǎng)篩分出粒徑為45-53μm的銅粉，即制得金屬銅粉。

所述的步驟1）預(yù)處理是對(duì)銅板表面需除雜處理，除雜預(yù)處理工藝為將銅板置于稀硝酸或稀硫酸水溶液中，稀硝酸、稀硫酸的重量百分比濃度為10-15%。

所述的步驟3）和步驟4）中，所述攪拌球磨機(jī)的研磨時(shí)間均為160-200秒，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速均為800-950轉(zhuǎn)/分。

所述的步驟2）中乙二醇為(NH₄)₂C₂O₄、K₂C₂O₄中的其中一個(gè)，乙二醇溶液的濃度為重量百分比30-40%，不斷攪拌得到銅沉淀。

所述的步驟3）中還原爐內(nèi)的還原氣體為H₂、CO、CH₄中的至少一種，還原氣體與銅沉淀物的質(zhì)量比為1:0.2-0.4。

所述的步驟1）中，硝酸水溶液的濃度重量百分比為10-20%。

所述的步驟3）中，銅沉淀物質(zhì)采用去離子水洗滌。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明將銅粉采用乙二醇銅熱解還原的方法，關(guān)鍵在于對(duì)于銅沉淀的還原處理。研究發(fā)現(xiàn)，二次還原的方法及還原溫度的控制對(duì)銅粉的粒度分布會(huì)產(chǎn)生較大影響。因此，控制還原溫度成為整個(gè)工藝中的關(guān)鍵步驟。

在發(fā)明的方法中，破碎這一環(huán)節(jié)對(duì)銅粉的流動(dòng)性、松裝密度甚至是粉末形貌都會(huì)產(chǎn)生很大影響。本發(fā)明以高能攪拌球磨機(jī)破碎，有效提高了銅粉的流動(dòng)性和松裝密度能減少出現(xiàn)異型粉、衛(wèi)星粉等形貌。再通過(guò)160-200秒的球磨時(shí)間以保證粒度和高的松裝密度。

本發(fā)明的方法制備的銅粉滿足以下技術(shù)要求：

Cu+Co≥99.9%(質(zhì)量百分含量)；

粒度：270-325目≥6.13%(質(zhì)量百分含量)；

流動(dòng)性：12.32-12.47s；

松裝密度為2.175-2.413g/cm3。

本發(fā)明制備的金屬銅粉的銅粉純度高、質(zhì)量穩(wěn)定，可達(dá)到增材技術(shù)對(duì)銅粉的使用要求；生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作易行。粒度在270-325目之間具有良好的流動(dòng)性、高松裝密度的優(yōu)良性能。可以適用于金屬陶瓷材料、3D打印等增材技術(shù)方面。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下列舉具體實(shí)例以進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

本發(fā)明中，產(chǎn)品粉末性能檢測(cè)按以下標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行：

ASTM B212-1999、ASTM B213-2013、ASTM B214-2016、ASTM B215-2015

實(shí)施例1：

一種金屬銅粉，其特征在于，按質(zhì)量百分比，包括以下組分：

Cu:65%；Co:35%；

實(shí)施例2：

一種金屬銅粉，其特征在于，按質(zhì)量百分比，包括以下組分：

Cu:70%；Co:30%；

實(shí)施例3：

一種金屬銅粉，其特征在于，按質(zhì)量百分比，包括以下組分：

Cu:75%；Co:25%；Cu+Co≥99.9%；

實(shí)施例4：參見圖1，一種金屬銅粉的制備方法，包括以下步驟：

1）先將銅板置于10%的稀硝酸溶液中預(yù)處理，清除表面雜質(zhì)，在濃度為60%的硝酸中溶解，制成濃度范圍為1.55g/ml的硝酸銅水溶液；

2）將硝酸銅水溶液過(guò)濾，去除雜質(zhì)后加入濃度為35%的乙二醇溶液，不斷攪拌得到乙二醇銅沉淀；

3）用去離子水洗滌乙二醇銅沉淀，并澄清60分鐘后烘干，再將乙二醇銅沉淀置于還原爐中，控制溫度為355oC，在氫氣氣氛調(diào)控下將乙二醇銅還原120分鐘；

將步驟2）獲得的還原產(chǎn)物用高能攪拌球磨機(jī)研磨160秒，轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分，再過(guò)270目篩網(wǎng)后即制得一次還原銅粉；

4）將一次還原的銅粉置于還原爐中，控制溫度為550oC，在氫氣氣氛調(diào)控下還原120分鐘；

將獲得的二次還原產(chǎn)物用高能攪拌球磨機(jī)破碎160秒，再過(guò)270目和325目篩網(wǎng)后，即制得金屬銅粉；

獲得銅粉的檢測(cè)指標(biāo)：

粒度：270-325目≥6.13% (質(zhì)量百分含量)；

流動(dòng)性：12.47s；

松裝密度為2.413g/cm³。

實(shí)施例5：一種金屬銅粉的制備方法，包括以下步驟：

1）先將銅板置于13%的稀硫酸溶液中預(yù)處理，清除表面雜質(zhì)，再在濃度為65%的硝酸中溶解，制成濃度范圍為1.60g/ml的硝酸銅鹽溶液；

2）將硝酸銅鹽溶液過(guò)濾，去除雜質(zhì)后加入濃度為35%的乙二醇溶液，不斷攪拌得到乙二醇銅沉淀；

3）用去離子水洗滌乙二醇銅沉淀，并澄清90分鐘后烘干，再將乙二醇銅沉淀置于還原爐中，控制溫度為400oC，在氫氣氣氛調(diào)控下將乙二醇銅還原125分鐘；將熱解還原產(chǎn)物用高能攪拌球磨機(jī)破碎180秒，再過(guò)270目篩網(wǎng)后即制得一次還原銅粉；

4）將一次還原的銅粉置于還原爐中，控制溫度為560oC，在氫氣氣氛調(diào)控下還原140分鐘；

將熱解還原產(chǎn)物用高能攪拌球磨機(jī)破碎200秒，再過(guò)270目和325目篩網(wǎng)后，即制得金屬銅粉；

獲得銅粉的檢測(cè)指標(biāo)

粒度：270-325目≥6.20%(質(zhì)量百分含量)

流動(dòng)性：12.41s

松裝密度為2.312g/cm³。

實(shí)施例6，一種金屬銅粉的制備方法，包括以下步驟：

1）先將銅板置于15%的稀硫酸溶液中預(yù)處理，清除表面雜質(zhì)，再在濃度為70%的硝酸中溶解，制成濃度范圍為1.62g/ml的硝酸銅鹽溶液；

2）將硝酸銅鹽溶液過(guò)濾，去除雜質(zhì)后加入濃度為40%的乙二醇溶液，不斷攪拌得到乙二醇銅沉淀；

3）用去離子水洗滌乙二醇銅沉淀，并澄清120分鐘后烘干，再將乙二醇銅沉淀置于還原爐中，控制溫度為485oC，在氫氣氣氛調(diào)控下將乙二醇銅還原130分鐘；將熱解還原產(chǎn)物用高能攪拌球磨機(jī)破碎180秒，再過(guò)270目篩網(wǎng)后即制得一次還原銅粉；

4）將一次還原的銅粉置于還原爐中，控制溫度為580oC，在氫氣氣氛調(diào)控下還原160分鐘；

將熱解還原產(chǎn)物用高能攪拌球磨機(jī)破碎200秒，再過(guò)270目和325目篩網(wǎng)后，即制得金屬銅粉；

獲得銅粉的檢測(cè)指標(biāo)：

粒度：270-325目≥6.75% (質(zhì)量百分含量)；

流動(dòng)性：12.32s；

松裝密度為2.175g/cm³。