для чего используется медная пудра
Где и зачем используют медный порошок?
В последнее время порошковая металлургия быстро выросла как в отношении разнообразия металлических порошков, так и в объемах производства. Практически все материалы можно получить в виде порошка, но метод, выбранный для производства порошка, зависит от конкретных свойств материала. Основные категории технологий производства основаны на механической коммутации, химической реакции, электролитическом осаждении и атомизации жидкого металла.
Особенно за последнее десятилетие промышленность развивалась значительно быстрее других секторов в направлении запросов потребителей. Чтобы обеспечить мировые стандарты производства, сосредоточение внимания на новых технологиях и повышении топливной эффективности стало новой тенденцией среди многих производителей. Производство более эффективной, легкой и экологически чистой продукции без ущерба для производительности и комфорта было основной целью промышленности в последние годы.
Области применения медного порошка
Порошки чистой меди широко используются в электротехнической и электронной промышленности из-за их превосходной электрической и теплопроводности. Для этих целей можно получить порошки чистой меди путем электроосаждения.
Основная область применения медного порошка — порошковая металлургия, где он используется для производства различных изделий конструкционного, антифрикционного и электротехнического назначения, а также композиционных материалов. При этом медный порошок является промежуточным продуктом производства меди и должен отвечать определенным требованиям.
Метод изготовления медного порошка
Электролитический метод позволяет получать химически чистые порошки меди, обладающие уникальными стабильными свойствами (дендритная форма, плотная текстура частиц). Основным преимуществом данного метода является возможность регулирования структуры и свойств порошка путем варьирования параметров электролитического осаждения и состава электролита. Это позволяет влиять на структуру, размер, форму и химический состав порошков.
Медный порошок: производство, назначение и применение
Порошки из разного рода металлов человек использует с давних времен. К примеру, измельченные золото и серебро когда-то применялись для украшения керамики. Также такие материалы использовались и в живописи. В настоящее время в промышленности нашел широкое применение медный порошок.
Что собой представляет
Вам будет интересно: Монтаж шинопровода: технология, оборудование, техника безопасности
Как производится
Занимаются изготовлением этого продукта предприятия химической отрасли цветной металлургии. Основных способов производства медного порошка существует два:
При использовании первой технологии получается порошок практически с неизмененным химическим составом. Второй способ считается несколько более сложным. При его применении исходный материал существенно изменяет первоначальные свойства.
Механический способ получения
Вам будет интересно: Луженая медь: понятие, состав, изготовление, характеристики и применение
Медь в данном случае для изготовления порошка может использоваться как твердая, так и расплавленная. Сам этот продукт получают путем механического воздействия на нее. Для твердого материала это может быть измельчение, истирание, размол, дробление.
Расплавленную медь превращают в порошок путем дробления ее струи газом или водой. Этот способ позволяет получать достаточно чистый однородный продукт. Кроме того, при использовании такой методики можно изготавливать порошок с заданным количеством частиц определенных размеров и формы.
Физико-химический метод
При использовании такой технологии сырье подвергается глубоким физико-химическим превращениям. Чаще всего это процесс растворения с последующим восстановлением, называемый цементацией. Обычно при применении такой методики медный порошок осаждают с использованием менее ценных металлов, к примеру, железа.
Вам будет интересно: Светосигнальное оборудование аэродрома: виды, размещение и назначение
При автоклавном способе производства Cu восстанавливают из раствора его соли водородом. Протекает такая реакция на предприятии при этом при повышенных температурах и давлении.
Часто для производства медного порошка используется и гидроэлектрометаллургический метод. В этом случае продукт получают путем электролиза сернокислых водных растворов меди при использовании растворимых анодов (при определенных условиях). Выполняют такую процедуру в ваннах бункерного типа с нижней разгрузкой порошка. Поверхности таких емкостей футерованы кислотостойкими материалами.
Основные сферы применения
Производимый современной промышленностью порошок в большинстве случаев не токсичен, не радиоактивен, не взрывоопасен и даже не пожароопасен. Поэтому сфера его применения достаточно широка. Чаще всего этот продукт цветной металлургии используют в порошковой металлургии.
Также такой материал достаточно широко применяется:
в лакокрасочной промышленности;
в химической промышленности;
в обычной металлургии;
в электроугольной промышленности;
в автомобильной промышленности;
в авиационной отрасли;
При изготовлении разного рода красок медный порошок используется в качестве пигмента. В металлургической промышленности его применяют для напылительных процессов. Также этот материал используется при производстве угольных электродов.
В автомобильной промышленности металлический порошок применяется, к примеру, при изготовлении покрышек, а также противоизносных деталей.
В порошковой металлургии такой материал используется в первую очередь для производства разного рода спеченных изделий. Это могут быть, к примеру, всевозможные кольца, втулки и пр.
Классификация порошков
Современной промышленностью изготавливается несколько марок медного порошка. На настоящий момент в продаже можно встретить продукты этого типа:
МА и ПМ — нестабилизированные.
ПМС-К — конопаточные стабилизированные.
ПМС-А, ПМС-11, ПМС-1, ПМС-В — обычные стабилизированные.
ПМУ — медный порошок ультрадисперсный.
ПМР, ПМВД — продукт высокодиспресный.
При изготовлении порошка из меди, как и любого другого материала, предприятия в России, конечно же, должны соблюдать определенные стандарты и нормы.
ГОСТ 4960 для электролитических порошков: примеси
Основным производителем такой продукции у нас в стране на данный момент является АО «Уралэлектромедь». Разумеется, электролитические медные порошки на этом заводе производятся также с точным соблюдением нормативов, предусмотренных госстандартами. Регулирует выпуск такой продукции сегодня в России ГОСТ 4960. Этот документ, помимо всего прочего, регламентирует количество примесей в материале той или иной марки.
К примеру, в порошке медном ПМС-В должно содержаться:
железа — не более 0.018%;
соединений серно-кислых металлов (пересчет на сульфат-ион) — 0.01%;
прокаленного остатка при использовании для обработки азотной кислоты — 0.04%.
Точно такие же требования соблюдаются и при производстве медного порошка ПМС-1, 11, А (за исключением процента входящего в состав кислорода).
В продукте марок ПМС-Н и ПМС-К должно содержаться не более:
составов серно-кислых — 0.01%;
прокаленного остатка — 0.05%.
Массовая доля меди, как уже упоминалось, согласно стандартам, во всех марках электролитического порошка должна составлять минимум 99.5%.
Другие характеристики
Согласно ГОСТ 4960, предприятия, помимо всего прочего, должны соблюдать и гранулометрический состав выпускаемой ими продукции, а также ее насыпную плотность. Оба этих показателя определяются по специальным таблицам.
Насыпная плотность у медных порошков должна быть такой:
Также ГОСТ регулирует, конечно же, и другие параметры порошков:
для марки ПМС-В прочность прессовки сырой не должна быть меньше 60 кгс/см2;
по текучести порошок ПМС-В должен характеризоваться минимум 36 с.
Помимо этого, продукт марки ПМС-А:
должен отличаться удельной поверхностью частиц 1000 до 1700 см/г;
не должен иметь удельное электросопротивление выше 20·10 Ом·м;
должен содержать в своем составе частицы диаметром не более 10 мкм от 25 до 60%.
Наличия комков или каких-либо посторонних включений в медном порошке ПМУ, ПМС и пр., по правилам ГОСТ, не допускается. Форма всех частиц такого продукта при этом должна быть дендридной.
Какие еще нормативы регулируют
Основным документом, регламентирующим выпуск порошков из меди, является ГОСТ 4960. Однако в некоторых случаях при изготовлении подобного материала производители могут руководствоваться и другими нормативными документами.
К примеру, ультрадисперсный порошок ПМУ часто изготавливается в соответствии с правилами ТУ 1793-001-50316079-2004. Согласно этому документу, такой продукт должен иметь химическую чистоту не менее 99,999%. Чистота изотопная его при этом должна составлять Cu65-30,91+Cu63-69,09.
Регламентирует ТУ и форму частиц порошка ПМУ. Согласно этому документу, она у них должна быть сферической. При этом сам порошок не должен иметь слоистую структуру. Разумеется, в нем, помимо всего прочего, не должно присутствовать посторонних включений.
Упаковка
Поставляется на рынок медный порошок для промышленного использования чаще всего в специальных стальных барабанах, проложенных полиэтиленовым мешком. Объем таких емкостей обычно равен 25.45 дм3. Для сохранности продукта при его транспортировке и хранении полиэтиленовые мешки скрепляют двойной увязкой.
В некоторых случаях порошок медный ПМС-1, А, В и пр., может поставляться на рынок и в полипропиленовых мягких специальных контейнерах. В таких емкостях также предусматриваются полиэтиленовые вкладыши. Упаковка такого типа, однако, может использоваться производителем только по предварительной договоренности с потребителем.
К классу опасности порошок из меди относится к четвертому. Колебания температур или повышенная влажность никакого особого негативного влияния на него не оказывают. Поэтому перевозить такой материал допускается любыми видами транспорта.
Ультратонкий медный порошок
Ежегодный мировой спрос на ультратонкий медный порошок составляет 12-15 тонн. Однако гораздо большее количество меди используется в качестве объекта финансирования. Сколько медного порошка исчезло в банковских хранилищах по всему миру и, вероятно, никогда не появится снова, невозможно проверить.
Если у вас есть ультрадисперсный порошок меди, вы можете связаться с нами для анализа, оценки или продажи.
Если вы ищете ультрадисперсный порошок меди, пожалуйста, свяжитесь с нами напрямую.
Ваш контакт для ультрадисперсного медного порошка: Арндт Улендорф [электронная почта защищена]
Настоящее изобретение относится к способу получения нового тонкого медного порошка, содержащего почти сферические первичные частицы, имеющие средний диаметр частиц между 0,2 и 1 мкм, удельную площадь поверхности между 5 и 0,5 м 2 / г и низкую склонность к агломерации. Тонкодисперсный порошок меди, полученный способом по настоящему изобретению, можно преимущественно использовать в качестве электропроводящего наполнителя, например, для композиций покрытий, паст и смол, в качестве антибактериальной добавки и в качестве исходного порошка для порошковой металлургии.
Традиционно известные способы получения медных порошков включают электролитический метод, метод распыления и механическое измельчение, и такие медные порошки, полученные вышеуказанными способами, в основном используются в порошковой металлургии.
Хотя эти способы, которые обычно дают порошки с относительно большим диаметром частиц, были усовершенствованы для получения более тонких медных порошков; Контролируя условия производства или просеивая, эффективность производства является низкой, а тонкость, достижимая такими способами, ограничена.
В «Порошке» опубликована статья «Процесс разложения формиатов железа, кобальта, никеля и меди». Металл. (Киев 1977 (5), 7-13 раскрывает термическое разложение формиатов Fe, Co, Ni и Cu. Средний размер частиц Fe и Co, полученных разложением формиата, составлял от 0,1 до 0,3, 60 мкм, а удельная поверхность была около XNUMX м² / г. Более крупные частицы Ni и Cu были получены в результате спекания.
С другой стороны, для использования в таких целях, как применение в композициях для покрытий, пастах и смолах, с точки зрения равномерного диспергирования и равномерного покрытия, медный порошок должен состоять из более мелких частиц порошка, то есть 10 мкм или менее, и однородной формы. Для использования в электронных деталях предпочтительным является медный порошок, имеющий только незначительное количество щелочных металлов, таких как Na или K, сера и галогены, такие как Cl, с точки зрения предотвращения коррозии и ухудшения электрических свойств из-за влаги.
Тонкодисперсные порошки меди для использования в вышеуказанных целях готовят, например, путем восстановительного осаждения соединения меди в жидкой фазе, испарения в вакууме или в инертном газе, восстановления газовой фазы соли меди и восстановления твердой фазы оксида.
Однако процесс осаждения в восстановительной жидкой фазе является плохим по производительности и стоимости, поскольку распределение частиц по диаметру является широким, восстановитель дорогостоящим, и этот процесс должен выполняться в периодическом режиме. Испарение в вакууме или в инертном газе является недостаточным, потому что, хотя могут быть получены порошки меди, которые являются чрезвычайно мелкими и имеют большую удельную поверхность, предотвращение окисления и обработки порошков меди затруднено, производственное оборудование является дорогостоящим и массовый выход низок. Восстановление газовой фазы соли меди, в частности галогенида меди, которое проводится при высоких температурах реакции, имеет такие проблемы, как коррозия установки галогеном, образующимся при разложении галогенида, и раздражающий сбор полученного порошка, а также недостаток, поскольку большое количество галогена остается в произведенной меди. При проведении твердофазного восстановления оксида важно, чтобы исходный материал тонко измельчался и очищался перед использованием, поскольку форма и чистота получаемого медного порошка зависит от исходного материала, а частицы агломерируются и воскообразны из-за их достаточного контакта с восстановительный газ, а также из-за выделения тепла, сопровождающего восстановление. Следовательно, твердофазный способ восстановления был недостаточным, потому что эффективность производства низкая, а контроль условий производства затруднен.
При указанных выше обстоятельствах авторы изобретения провели интенсивные исследования для разработки способа получения тонкого медного порошка с помощью простых процедур. В результате их усилий они нашли способ, определенный в формуле 1, для получения порошка меди, имеющего средний диаметр первичных частиц от 0,2 до 1 мкм, удельную площадь поверхности от 5 до 0,5 м 2 / г и низкую склонность к агломерации. Настоящее изобретение было выполнено на основании вышеизложенного.
Предпочтительные варианты осуществления перечислены в зависимых пунктах формулы изобретения 2 и 3.
Соответственно, целью настоящего изобретения является создание способа получения тонкого медного порошка, как описано выше.
Способ получения тонкодисперсного медного порошка в соответствии с настоящим изобретением включает термически твердофазное разложение безводного формиата меди в неокисляющей атмосфере при температуре в диапазоне от 150 до 300 ° C с получением тонкодисперсного медного порошка, имеющего средний диаметр первичных частиц от 0,2 до 1 мкм. с удельной поверхностью от 5 до 015 м2 / г и низкой склонностью к агломерации, где безводный формиат меди представляет собой безводный порошок формиата меди, имеющий размер частиц 850 мкм или менее, и массовый процент 20 или более термическое разложение в диапазоне температур от 90 до 160 ° C, когда безводный порошок формиата меди нагревают в атмосфере азота или водорода с скоростью нагрева 200 ° C / мин. греется
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения полученный мелкодисперсный порошок меди содержит агломераты мелкодисперсных первичных частиц медного порошка, где средний диаметр агломератов составляет 10 мкм или менее. Безводный порошок формиата меди получают дегидратацией гидрата формиата меди при температуре 130 ° C или ниже, а затем измельчением дегидратированного формиата меди. Безводный формиат меди в форме порошка представляет собой формиат меди, полученный путем взаимодействия по меньшей мере одного соединения меди, выбранного из группы, состоящей из карбоната меди, гидроксида меди и оксида меди, с муравьиной кислотой или метилформиатом и тонкого порошка меди, полученного вышеописанным способом затем промывают водой, органическим растворителем или раствором ингибитора ржавчины для меди в воде или органическим растворителем, чтобы уменьшить в порошке по меньшей мере один примесный элемент, выбранный из группы галогена, серы, щелочных металлов и тяжелых металлов для производства очищенного тонкодисперсного медного порошка.
Подробное описание изобретения
Способ по настоящему изобретению будет подробно описан ниже.
Безводный формиат меди, используемый в настоящем изобретении, обычно представляет собой формиат меди (II). Безводный формиат меди представляет собой безводный порошок формиата меди, удовлетворяющий требованиям термического разложения, которые, когда порошок содержится в количестве 10 мг в атмосфере азота или водорода, при скорости нагрева 3 ° C / мин. при нагревании 90 массовый процент или более порошка в интервале температур от 160 до 200 ° C термически разлагаются. Такое поведение термического разложения является предпочтительным с точки зрения получения тонкого медного порошка, который имеет более высокую чистоту и меньшую склонность к агломерации. Ввиду получения порошка меди, имеющего меньший размер частиц агломерата, порошок безводного формиата меди имеет размер частиц 850 мкм (сито 20) или более мелкий, и особенно порошок с размером частиц 150 мкм (сито 100 или более мелкий). Такой безводный порошок формиата меди может быть получен дегидратацией гидрата формиата меди при температуре 130 ° C или ниже, а затем измельчением дегидратированного формиата меди путем образования кристаллов безводного формиата меди непосредственно из водного раствора формиата меди и последующим измельчением кристаллов, или путем непосредственного образования кристаллического безводного порошка формиата меди, имеющего размер частиц 850 мкм (сито 20) или более мелкого из водного раствора формиата меди. Предпочтительно, чтобы полученный безводный порошок формиата меди имел низкое содержание примесных элементов, особенно щелочных металлов, таких как Na или K, сера и галогены, такие как Cl, с целью получения тонкодисперсного порошка меди с пониженным содержанием примесей.
Безводный формиат меди, полученный любым из множества способов, можно использовать в настоящем изобретении, поскольку используемый формиат меди удовлетворяет вышеуказанным требованиям. Однако безводный формиат меди, полученный способом, использующим карбонат меди, гидроксид меди или оксид меди в качестве исходного соединения меди и взаимодействие этого исходного соединения меди с муравьиной кислотой или метилформиатом, является полезным в качестве исходного материала для способа по настоящему изобретению, когда процесс является промышленным. выполнен.
Поскольку карбонат меди, гидроксид меди и оксид меди, которые промышленно получают из более дешевых солей меди или отработанной меди, практически не растворимы в воде, можно легко достичь того, что полученные соединения меди имеют пониженное содержание таких примесей, как описано выше, соединениями меди до Сушки стирать или подвергать другой обработке. Например, в случае, когда сульфат меди реагирует с карбонатом натрия или бикарбонатом натрия с образованием карбоната меди, примесные элементы, относящиеся к исходным соединениям, таким как Na и S, в карбонате меди, могут быть восстановлены с помощью процесса, который включает добавление карбоната натрия или бикарбоната натрия друг к другу водный раствор сульфата меди, позволяющий реагенту реагировать при температуре от 60 до 85 ° C с образованием осадка, а затем промывать осадок водой без его сушки.
Порядок реакционной способности описанных выше соединений меди с муравьиной кислотой следующий: гидроксид меди> карбонат меди >> оксид меди (I), оксид меди (II). Соединение меди, выбранное из этих соединений, обычно смешивают с муравьиной кислотой или метилформиатом в водной среде, причем пропорция муравьиной кислоты или метилформиата составляет не менее эквивалентной доли соединения меди, причем пропорция определяется в зависимости от типа соединения меди. Полученную смесь выдерживают при температуре от комнатной до 30 ° C от 24 минут до 100 часов, чтобы позволить реагентам претерпеть жидкофазную реакцию с образованием водного раствора формиата меди.
В вышеописанном способе исходные соединения могут оставаться непрореагировавшими в зависимости от условий реакции, побочные продукты могут образовываться в дополнение к формиату меди, или формиат меди может дополнительно реагировать с образованием других соединений. Таким образом, полученный формиат меди содержит такие другие соединения. Например, поскольку формиат меди удивительно нестабилен в водном растворе, чем больше доля воды и чем выше температура, тем больше ускоряется образование нерастворимых в воде продуктов, таких как основные формиаты меди, вследствие побочных реакций или последующих реакций разложения. Любые непрореагировавшие исходные соединения, такие как карбонат меди, гидроксид меди и оксид меди, а также продукты побочных реакций или реакций разложения, такие как основные формиаты меди, могут быть преобразованы путем восстановления в металлическую медь без какого-либо вещества, включенного в поставляемую медь. Однако, поскольку реакция восстановления сопровождается значительным выделением тепла и тем самым образуется вода, такие соединения меди не пригодны для термического разложения в твердой фазе в способе по настоящему изобретению, поскольку использование таких соединений требует калориметрического контроля и других сложных процедур.
Поведение этих соединений меди при термическом разложении было исследовано с помощью анализа дифференциального термического баланса, в котором гидроксид меди, основной карбонат меди, безводный формиат меди и продукт последующей реакции разложения формиата меди, каждый весом 10 мг, в газовой атмосфере N 2 или H 2 со скоростью нагрева 3? ° C / мин. были нагреты. Результаты, полученные по пиковым температурам калориметрических изменений (эндотермические, экзотермические или тому подобные изменения) и продуктов разложения, показаны в таблице 1.
Атмосфера Газ N 2 Газ H 2 Гидроксид меди Моногидрат основного карбоната меди Безводный формиат меди Продукт разложения формиата меди эндотермический; Оксид слегка эндотермический; Медный порошок экзотермический; Оксидсодержащая медь экзотермическая; Медный порошок
Таблица 1 показывает, что все соединения меди, кроме безводного формиата меди, разлагаются в атмосфере азота (газообразный N 2) с образованием оксида меди или порошка, в основном содержащего оксид меди, и разложение этих соединений меди является эндотермическим или экзотермическим. Калориметрические изменения в этих соединениях меди по меньшей мере в десять раз больше, чем в безводном формиате меди, и, в частности, эндотермические изменения в основном моногидрате карбоната меди, который содержит кристаллизационную воду, примерно в сто раз больше, чем в безводном формиате меди.
Кроме того, за исключением безводного формиата меди, все соединения меди должны быть нагреты в восстановительной атмосфере (газообразный H 2) для образования металлического порошка меди, и их реакции в восстановительной атмосфере являются экзотермическими, их экзотермические количества тепла по крайней мере в пять раз больше, чем у безводного формиата меди. находятся.
Таблица 1 также показывает, что пиковые температуры разложения безводных соединений меди безводного формиата меди значительно отличаются от температур безводного формиата меди, хотя некоторые из первых слегка перекрываются с последними.
Из вышесказанного можно видеть, что безводный формиат меди можно легко термически разложить с образованием порошка меди без калориметрических изменений. Следующее также может быть понято. В случае, когда безводный формиат меди загрязнен этими соединениями меди, металлическая медь образуется за счет восстановительной способности разложившейся муравьиной кислоты. Однако, если доля соединений, отличных от безводного формиата меди, слишком велика, экзотермическое тепло, сопровождающее реакции восстановления, слишком велико, и в результате частицы медного порошка образуют агломерат друг с другом из-за локального нагрева и т. Д., Так что трудно получить тонкий порошок меди. Если доля этих соединений больше, полученный порошок меди становится порошком меди, содержащим оксид меди.
Следовательно, безводный формиат меди, используемый в настоящем изобретении, предпочтительно представляет собой такой, который имеет небольшое количество этих соединений, отличных от формиата меди. Практическая мера этого заключается в том, что при образовании образца безводного формиата меди в количестве 10 мг в атмосфере азота или газообразного водорода при скорости нагрева 3 ° C / мин. нагревают, весовые проценты 90 или более образца термически разлагаются в интервале температур от 160 до 200 ° C. Предпочтительно, чтобы вышеизложенное учитывалось, когда безводный формиат меди промышленно синтезируют для использования в настоящем изобретении.
В способе по настоящему изобретению порошок безводного формиата меди, как описано выше, термически разлагают в твердой фазе с получением тонкого порошка меди.
Термическое разложение безводного формиата меди в твердой фазе проводят в неокисляющей атмосфере, обычно под обычным давлением, при температуре в диапазоне между 150 и 300 ° C, предпочтительно между 160 и 250 ° C. Процесс может быть осуществлен в периодическом режиме, в котором безводный формиат меди упаковывают в консервную банку, банку или другой контейнер и нагревают до и поддерживают при заданной температуре. В качестве альтернативы, процесс может быть осуществлен непрерывным образом, при котором безводную медь наносят на среду непрерывного переноса, такую как конвейерная лента, и агенты переноса непрерывно переносят формиат меди в зону нагрева, которая нагревается до заданной температуры, где формиат меди термически разлагается. и продукт разложения затем выгружается.
В настоящем изобретении порошок безводного формиата меди в твердой фазе означает порошок безводного формиата меди, который упакован в контейнер, такой как банка или подобный материал, изготовленный из материала, устойчивого к температурам нагрева и не подвергающегося воздействию паров муравьиной кислоты, порошок безводного формиата меди, нанесенный на бегущую ленту, изготовленный из такого материала, или порошок безводного формиата меди в аналогичном состоянии. Количество порошка безводного формиата меди, упакованного в контейнер или помещенного на движущуюся ленту, особо не ограничивается, потому что взаимосвязь между количеством порошка формиата меди и агломератообразующими свойствами полученного мелкодисперсного медного порошка является незначительной. Однако порошок безводного формиата меди обычно используется в таком количестве, что внутренняя часть безводного формиата меди может быть полностью разложена за желаемый период времени, например, от нескольких минут до нескольких часов. Неокисляющая атмосфера означает атмосферу N 2, H 2, CO 2, CO, Ar или другого неокисляющего газа или атмосферу газа, образующегося при разложении безводного формиата меди. В предпочтительном периодическом процессе гарантируется, что атмосфера разложения полностью состоит из газа, который образуется при разложении порошка формиата меди, например, за счет уменьшения объема зоны нагрева. В предпочтительном непрерывном процессе тот же эффект достигается за счет уменьшения открытых пространств на входе и выходе из зоны нагрева. Эти модификации имеют преимущество в том, что они устраняют необходимость в предварительном создании системы для создания атмосферы N 2, H 2 или другого неокисляющего газа.
В вышеописанном способе термического разложения по настоящему изобретению термическое разложение происходит постепенно от внешней части безводного формиата меди до его внутренней части. Образующийся при разложении порошок меди достигает заданной температуры, при которой атмосфера разложения поддерживается в течение короткого периода времени из-за превосходной теплопроводности порошка меди, и порошок меди при этой температуре превращается в пары формиата меди (формиат меди (I)). Образуется формиат меди, а также газообразная муравьиная кислота, которая образуется при разложении и подвергается воздействию газов продуктов разложения муравьиной кислоты. Таким образом, медный порошок, полученный на начальной стадии процесса, подвергается воздействию этих газов при заданной температуре в течение всего процесса термического разложения. Когда температура термического разложения превышает 300 ° C, порошок меди неблагоприятно склонен к образованию агломератов, и имеет место вторичное разложение, то есть разложение муравьиной кислоты, образующейся при разложении безводного формиата меди, что является неблагоприятным приводит к образованию воды. Однако, когда практически весь безводный формиат меди разложился, температура атмосферы может быть повышена выше 300 ° C, при условии, что воздействие такой высокой температуры является кратковременным, даже если медный порошок выше в течение ограниченного периода времени под воздействием 300 ° C склонность порошка к образованию агломератов не так сильно увеличивается. С другой стороны, если температура термического разложения ниже, чем 150 ° C, разложение неблагоприятно протекает с недостаточной скоростью и занимает много времени. Более предпочтительный диапазон температуры термического разложения находится между 160 и 250 ° C, который находится вблизи нижнего предела диапазона 150-300 ° C.
Порошок меди, полученный вышеописанным способом по настоящему изобретению, обычно представляет собой тонкий порошок меди, имеющий средний диаметр первичных частиц между 0,2 и 1 мкм, удельную площадь поверхности между 5 и 0,5 м 2 / г и низкую склонность к агломерации. Характерной особенностью тонкого медного порошка, полученного термическим разложением безводного формиата меди в соответствии с настоящим изобретением, является то, что порошок имеет небольшую склонность к агломерации по сравнению с медными порошками, полученными способом восстановления и другими традиционными способами. есть.
По сравнению с медными порошками, полученными способом восстановления и тому подобным, тонкий медный порошок, полученный способом по настоящему изобретению, медленнее окисляется на воздухе. Следовательно, даже если тонкий медный порошок в соответствии с настоящим изобретением остается на воздухе, никакого изменения цвета, вызванного окислением, не происходит, если продолжительность воздействия не мала. Поскольку полученный тонкий медный порошок содержит примесные элементы, которые первоначально содержались в безводном порошке формиата меди, который, как ожидается, будет присутствовать, и большая часть которого прилипает к поверхности частиц порошка, предпочтительно, чтобы тонкий медный порошок смешивался с водой, органическим растворителем или органическим растворителем. Раствор ингибитора ржавчины для меди в воде или в органическом растворителе промывают для уменьшения примесных элементов, таких как галогены, сера, щелочные металлы и тяжелые металлы. При такой обработке промывкой, например, 90% или более щелочных металлов и галогенов, присутствующих в качестве примесных элементов, могут быть удалены, хотя в зависимости от количества этих примесных элементов.
При предпочтительной обработке для стирки воду или органический растворитель, такой как спирт, каждый из которых содержит ингибитор или тому подобное, используют в качестве жидкости для стирки при одностадийной промывке или на конечной стадии многостадийной промывки и во время промывки, ультразвуковой дисперсионной обработке, дисперсионной обработке с Смеситель или что-то подобное сделано. Этот метод является предпочтительным, поскольку он может обеспечить снижение содержания примесных элементов, обработку для предотвращения ржавления и повторное диспергирование агломерированных частиц.
Как видно из приведенного выше описания и как будет показано в следующих примерах и сравнительных примерах, способ получения тонкодисперсного медного порошка путем термического разложения безводного формиата меди в соответствии с настоящим изобретением может обеспечить получение тонкодисперсного медного порошка благодаря использованию специального безводного формиата меди. который имеет небольшой диаметр первичных частиц и низкую склонность к агломерации. Этот конкретный безводный формиат меди может быть легко получен в промышленности при низких затратах из более дешевого соединения меди, и в этом случае примеси, содержащиеся в исходном материале, могут быть легко уменьшены.
Поэтому настоящее изобретение, которое обеспечивает практический и новый способ промышленного производства тонкого медного порошка, имеет большое значение.
Настоящее изобретение будет объяснено более подробно со ссылкой на следующие примеры и сравнительные примеры, но эти примеры не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения. В этих примерах, если не указано иное, все части и проценты основаны на весе.
Кристаллы безводного формиата меди, полученные выше, измельчали в порошок, имеющий размер частиц 150 мкм (сетка 100) или более мелкий, и 1 кг порошка упаковывали в банку размером 15 см x 15 см x 8 см (высота). Эта винтовка была помещена в электрическую духовку емкостью 3 литров, в которой атмосфера была заменена азотом. Температура в электропечи измерялась со скоростью 4 ° C / мин. и затем температуру поддерживали при 200 ° C в течение 1,5 часов для проведения термического разложения. После того, как электропечь была охлаждена до комнатной температуры, банку вынимали и получали 414 г порошка термически разложенного продукта, показывающего цвет меди.
Этот порошок представлял собой тонкий медный порошок с содержанием кислорода 0,4% или менее, состоящий из почти сферических первичных частиц, однородных по размеру и имеющих средний диаметр частиц около 0,3 мкм, и имеющий удельную площадь поверхности 3 м 2 / г. было.
К 0,1 г тонкодисперсного медного порошка, полученного выше, добавляли 0,3 г поверхностно-активного вещества (сложный эфир сорбитана и жирной кислоты, «LEODOL», продукт Kao Corporation) и 150 г воды, и эту смесь подвергали обработке ультразвуковым диспергированием. После этого полученную дисперсию анализировали на диаметр частиц агломерата с помощью анализатора распределения частиц по размерам лазерного типа. В результате было обнаружено, что диаметр частиц агломерата (в среднем) составлял около 3 мкм.
За исключением того, что в качестве исходных материалов использовались 0,66 кг порошка оксида меди и 2,4 кг X-NUMX-процентного раствора муравьиной кислоты, и исходные материалы смешивались и перемешивались при 80 ° C 80 в течение нескольких часов, безводные кристаллы формиата меди в количестве 20 кг в так же, как в примере 1,28. Степень термического разложения полученного таким образом безводного формиата меди составила практически 1%.
Кристаллы безводного формиата меди, полученные выше, измельчали в порошок, имеющий размер частиц 150 мкм (сетка 100) или более мелкий, и используя 1 кг порошка, за исключением того, что порошок выдерживали при 300 ° C в течение одного часа термическое разложение таким же образом, как в примере 1. Таким способом был получен 414 г порошка, который был продуктом термического разложения.
Этот порошок представлял собой тонкий медный порошок, состоящий из почти сферических первичных частиц, однородных по размеру и имеющих однородный диаметр частиц около 0,4 мкм и имеющий удельную площадь поверхности 2 м 2 / г. Диаметр частиц агломерата порошка измеряли (в среднем) после того, как порошок был диспергирован в воде при обработке миксером, и было обнаружено, что он составляет около 8 мкм.
Сравнительный пример 1
К 0,66 кг порошка оксида меди добавляли 2,4 кг 16-процентного водного раствора муравьиной кислоты. Полученную смесь нагревали до 80 ° C в течение трех часов, а затем воду удаляли выпариванием при 100 ° C при пониженном давлении, чтобы сконцентрировать и высушить продукт реакции с получением 1,2 кг безводных кристаллов формиата меди. Степень термического разложения этого безводного формиата меди составляла 85%. Полученные таким образом кристаллы растворяли в воде для определения содержания нерастворимых в воде компонентов, и было обнаружено, что содержание составляет 15%. Нерастворимые в воде компоненты были проанализированы с помощью рентгеновской дифрактометрии, и было обнаружено, что они имеют состав, соответствующий приблизительно смеси 1: 1 непрореагировавшего оксида меди и основного формиата меди.
Полученные выше кристаллы безводного формиата меди подвергали термическому разложению таким же образом, как в примере 2, а затем охлаждали до комнатной температуры.
Полученный таким образом порошок, который был продуктом термического разложения, имел коричневый цвет, имел содержание кислорода около 3% и состоял из однородных почти сферических первичных частиц, имеющих средний диаметр частиц около 0,3 мкм. Диаметр частиц агломерата порошка измеряли (в среднем) после того, как порошок был диспергирован в воде при обработке миксером, и было обнаружено, что он составляет около 15 мкм.
Сравнительный пример 2
Полученный таким образом порошок, который был продуктом термического разложения, имел медную окраску и состоял из однородных почти сферических первичных частиц, имеющих средний диаметр частиц около 0,3 мкм. Однако порошок стал коричневым в течение относительно короткого времени. Кроме того, диаметр частиц агломерата порошка был измерен (в среднем) после того, как порошок был диспергирован в воде при обработке миксером, и было обнаружено, что он составляет около 20 мкм.
Примеры 3 и 4 и сравнительные примеры 3 и 4
К 1,62 кг порошка гидроксида меди добавляли 4,8 кг 80-процентного водного раствора муравьиной кислоты и эту смесь перемешивали в течение одного часа. Путем фильтрации полученной смеси получали тетрагидрат формиата меди, который затем дегидратировали при 100 ° C в вакууме с получением безводного формиата меди.
Используя безводный формиат меди, полученный выше, за исключением того, что размер частиц порошка и условия термического разложения для каждого исходного порошка были такими, как показано в таблице 2, порошок меди получали способом, использованным в примере 1. Полученные результаты показаны в таблице 2.
Пять типов безводного формиата меди, каждый с содержанием примесей, как показано в таблице 3, были использованы в качестве исходного материала, за исключением основных карбонатов меди, которые различались по содержанию Na, Cl и S так же, как в примере 1. Безводные формиаты меди термически разлагали таким же образом, как в примере 1, с получением порошков меди.
Каждый из полученных таким образом медных порошков промывали таким же образом, как показано в таблице 3, чтобы получить порошок меди, имеющий значительно улучшенную чистоту. Полученные результаты показаны в таблице 3.
Примеси в безводных примесях формиата меди (ppm) в производимых моющих жидкостях порошка Cu (ppm) и технологические примеси в промытом порошке Cu (ppm)
Моющие жидкости и способ промывки для каждого порошка меди, показанные в таблице 3, являются следующими.
1: 0,5-процентный раствор бензотриазола в воде.
3: процентный раствор бензотриазола в метаноле.
Для операции стирки использовали 100 мл моющей жидкости на 20 г медного порошка.
и перемешивание или обработка ультразвуком (обозначены *) выполнялись в течение десяти минут. В случаях, когда операция стирки повторялась, количество повторных операций стирки показано в таблице после «x» (например, «x9» означает «стирка девять раз»).
Хотя изобретение было описано подробно и со ссылкой на его конкретные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет очевидно, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отклонения от объема формулы изобретения.
1. Способ получения тонкодисперсного медного порошка, который включает твердофазное термическое разложение безводного формиата меди в неокисляющей атмосфере при температуре в диапазоне от 150 до 300 ° C для получения тонкодисперсного медного порошка, имеющего диаметр первичных частиц от 0,2 до 1 мкм, специфический Поверхность от 5 до 0,5 м 2 / г и имеет низкий наклон для агломерации, причем указанный безводный формиат меди представляет собой порошок безводного формиата меди, имеющий диаметр частиц, равный или меньшего размера ячеек 20, и массовый процент 90 или более в диапазоне температур между 160 и 200 ° C подвергается термическому разложению, когда безводный порошок формиата меди нагревают в атмосфере азота или газообразного водорода со скоростью нагрева 3 ° C / мин. и указанный порошок безводного формиата меди получают дегидратацией гидрата формиата меди при температуре 130 ° C или ниже и затем измельчением безводного формиата меди или по меньшей мере одним соединением меди, выбранным из группы, состоящей из карбоната меди и гидроксида меди и оксид меди реагирует с муравьиной кислотой или метилформиатом.
2. Способ по п.12, в котором указанный мелкодисперсный порошок меди содержит агломераты первичных частиц тонкодисперсного порошка меди, где диаметр указанных агломератов составляет 1 мкм или менее.
3. Способ по п. 1 по п.1, предназначенный для получения очищенного тонкодисперсного медного порошка, который включает промывание тонкодисперсного медного порошка, полученного по способу по п. 1, водой, органическим растворителем или раствором ингибитора коррозии для меди в воде или в органике. Растворитель для восстановления в указанном порошке по меньшей мере одного примесного элемента, выбранного из группы, состоящей из галогенов, серы, щелочных металлов и тяжелых металлов.
Владелец патента: Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc. Токио, Япония