专利名称：一种多元络合法制备超细铜粉的方法
技术领域：
本发明涉及一种多元络合法制备超细铜粉的方法，特别涉及铜导体浆料用超细铜粉的制备方法，属于电子材料、功能材料和粉体材料科学领域。
背景技术：
随着贵金属浆料成本的飙升和国产保护性气氛炉的研制成功，铜导体浆料代替银导体浆料已在压敏电阻、厚膜混合集成电路、陶瓷散热片等产品上应用。铜导体浆料性能主要由导电相超细铜粉决定，其中铜粉松装密度是一个重要指标。目前用于制备铜导体浆料的超细铜粉的制备方法很多，包括物理法、化学法和物理一化学法，在公知技术中均未明确给出超细铜粉的松装密度；铜导体浆料的应用存在阻值偏高、可焊性差、附着力低等问题。
发明内容
本发明的目的 在于提供一种多元络合法制备超细铜粉的方法，通过复合络合剂控制铜粉的还原速度，进而控制铜粉的粒度和形貌，制备高密度铜粉，用于生产铜导体浆料，通过下列技术方案实现。一种多元络合法制备超细铜粉的方法，经过下列各步骤:
(1)铜盐溶液的配制:以硫酸铜为溶质、离子水为溶剂，配制硫酸铜的质量浓度为0.5 30g/L的铜盐溶液；
(2)多元络合剂的配制:将两种或两种以上络合剂混合均匀，再向溶液中加入浓度是
0.1 3g/L的NaOH，使多元络离子溶液的pH保持在7 13 ;所得多元络合剂的特征为:总络离子质量浓度为M，其中，主络合剂的络离子质量浓度为[A]，其它辅助络合剂质量浓度为[B]、[C]，各络合剂质量浓度符合下列等式:二元络合剂:M=[A] + [B] = 1.5 5[Cu2+]，[A] =1 5 [Cu2+]、[B] =0.25 5 [Cu2+];三元络合剂:M= [A] +[B] + [ C ] = 1.5 5 [Cu2+]，[A]= I 5 [Cu2+]、[B]=0.1 5[Cu2+]、[ C ]=0.I 5[Cu2+]；
(3)多元铜络离子溶液的配制:将步骤(I)所得铜盐溶液与步骤(2)所得多元络合剂按体积比为1:0.5混合均匀，配制成多元铜络离子溶液；
(4)将步骤(3)所得多元铜络离子溶液，在水浴温度30 80°C下搅拌I 30分钟；再加入步骤(I)所得铜盐溶液体积的1/3的还原剂，然后搅拌5 60分钟；
(5)将步骤(4)的反应液进行液固分离，得到铜粉；再用离子水洗涤铜粉至水为中性无
色；
(6)将步骤(5)的铜粉置于30 60°C下烘干2 6小时，即得到超细铜粉。所述步骤(2)的络合剂是下列溶液中的两种或两种以上:酒石酸、二巯基丙醇、二巯基丙烷磺酸钠、硫脲、氟化氨、乙酰丙酮、柠檬酸、三乙醇胺、EDTA、乙二胺四丙酸。所述步骤(4)的还原剂为浓度是3 60g/L的肼类、糖类、次磷酸盐或硼烷。所述步骤(4)的还原剂的加入分2 3次加入，每次间隔2 5分钟。
所得超细铜粉的表面形貌为球形或类球形状，松装密度大于3.0g/cm3。用于制备铜导体浆料，具有阻值低、可焊性好、附着力强等特性。本发明与公知技术相比具有下列优点和效果:本发明工艺过程简单，操作方便，设备投资小。采用两种或两种以上的络合剂，控制络合剂比例，得到不同浓度的两种或两种以上的铜络合离子，加入还原剂。根据不同铜络合离子与还原剂的还原能力不同，控制铜粉的反应速度和形貌。所得超细铜粉为球形或类球形状，松装密度大于3.0g/cm3。用于制备铜导体浆料，具有阻值低、可焊性好、附着力强等特性，降低了铜浆料成本。本发明提供一种多元络合法制备超细铜粉的方法，采用两种或两种以上的络合齐U，控制络合剂比例，得到不同浓度的两种或两种以上的铜络合离子，加入还原剂。根据不同铜络合离子与还原剂的还原能力不同，控制铜粉的反应速度和形貌。本发明工艺过程简单，操作方便，设备投资小，所得超细铜粉为球形或类球形状，松装密度大于3.0g/cm3。用于制备铜导体浆料，具有阻值低、可焊性好、附着力强等特性，降低了铜浆料成本。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明做进一步说明。实施例1
(1)铜盐溶液的配制:以硫酸铜为溶质、离子水为溶剂，配制硫酸铜的质量浓度为
0.5g/L的铜盐溶液；
(2)多元络合剂的配制:以氟化氨为主络合剂、EDTA为辅助络合剂，取200mL质量浓度为10g/L氟化氨、200mL质量浓度为5g/LEDTA混合均匀，再向溶液中加入浓度是0.lg/L的NaOH,使多元络离子溶液的pH保持在8 ；
(3)多元铜络离子溶液的配制:将步`骤(I)所得铜盐溶液与步骤(2)所得多元络合剂按体积比为1:0.5混合均匀，配制成多元铜络离子溶液；
(4)将步骤(3)所得多元铜络离子溶液，在水浴温度50°C下搅拌5分钟；再加入步骤
(I)所得铜盐溶液体积的1/3的水合肼还原剂，还原剂为浓度是3g/L，分3次加入，每次间隔5分钟，然后搅拌40分钟；
(5)将步骤(4)的反应液进行液固分离，得到铜粉；再用离子水洗涤铜粉至水为中性无
色；
(6)将步骤(5)的铜粉置于60°C下烘干2小时，即得到超细铜粉。所得超细铜粉平均尺寸为3微米，松装密度3.5克/厘米3。实施例2
(1)铜盐溶液的配制:以硫酸铜为溶质、离子水为溶剂，配制硫酸铜的质量浓度为5g/L的铜盐溶液；
(2)多元络合剂的配制:以柠檬酸为主络合剂，三乙醇胺为辅助络合剂，取200mL质量浓度为35g/L柠檬酸、IOOmL质量浓度为8g/L三乙醇胺混合均匀，再向溶液中加入浓度是lg/L的NaOH，使多元络离子溶液的pH保持在10 ；
(3)多元铜络离子溶液的配制:将步骤(I)所得铜盐溶液与步骤(2)所得多元络合剂按体积比为1:0.5混合均匀，配制成多元铜络离子溶液；
(4)将步骤(3)所得多元铜络离子溶液，在水浴温度80°C下搅拌I分钟；再加入步骤(I)所得铜盐溶液体积的1/3的葡萄糖还原剂，还原剂为浓度是20g/L，分3次加入，每次间隔4分钟，然后搅拌60分钟；
(5)将步骤(4)的反应液进行液固分离，得到铜粉；再用离子水洗涤铜粉至水为中性无
色；
(6)将步骤(5)的铜粉置于40°C下烘干4小时，即得到超细铜粉。所得超细铜粉平均尺寸为2.5微米，松装密度3.25克/厘米3。实施例3
(1)铜盐溶液的配制:以硫酸铜为溶质、离子水为溶剂，配制硫酸铜的质量浓度为15g/L的铜盐溶液；
(2)多元络合剂的配制:以乙二胺四丙酸为主络合剂，酒石酸和二巯基丙醇为辅助络合齐IJ，取200mL质量浓度为40g/L乙二胺四丙酸、IOOmL质量浓度为10g/L酒石酸、IOOmL质量浓度为15g/L 二巯基丙醇混合均匀，再向溶液中加入浓度是3g/L的NaOH，使多元络离子溶液的PH保持在13 ；
(3)多元铜络离子溶液的配制:将步骤(I)所得铜盐溶液与步骤(2)所得多元络合剂按体积比为1:0.5混合均匀，配制成多元铜络离子溶液；
(4)将步骤(3)所得多元铜络离子溶液，在水浴温度60°C下搅拌10分钟；再加入步骤(I)所得铜盐溶液体积的1/3的硼氢化钠还原剂，还原剂为浓度是30g/L，分2次加入，每次间隔2分钟，然后搅拌20分钟；
(5)将步骤(4)的反应液进行液固分离，得到铜粉；再用离子水洗涤铜粉至水为中性无
色；
(6)将步骤(5)的铜粉置于30°C下烘干6小时，即得到超细铜粉。所得超细铜粉平均尺寸为1.5微米，松装密度4.0克/厘米3。实施例4
(1)铜盐溶液的配制:以硫酸铜为溶质、离子水为溶剂，配制硫酸铜的质量浓度为30g/L的铜盐溶液；
(2)多元络合剂的配制:以硫脲为主络合剂、二巯基丙烷磺酸钠和乙酰丙酮为辅助络合齐IJ，取200mL质量浓度为50g/L硫脲、IOOmL质量浓度为25g/L 二巯基丙烷磺酸钠、IOOmL质量浓度为15g/L乙酰丙酮混合均匀，再向溶液中加入浓度是2g/L的NaOH，使多元络离子溶液的PH保持在7 ；
(3)多元铜络离子溶液的配制:将步骤(I)所得铜盐溶液与步骤(2)所得多元络合剂按体积比为1:0.5混合均 匀，配制成多元铜络离子溶液；
(4)将步骤(3)所得多元铜络离子溶液，在水浴温度30°C下搅拌30分钟；再加入步骤
(I)所得铜盐溶液体积的1/3的次亚磷酸钠还原剂，还原剂为浓度是60g/L，分2次加入，每次间隔5分钟，然后搅拌5分钟；
(5)将步骤(4)的反应液进行液固分离，得到铜粉；再用离子水洗涤铜粉至水为中性无
色；
(6)将步骤(5)的铜粉置于40°C下烘干6小时，即得到超细铜粉。所得超细铜粉平均尺寸为2.8微米，松装密度3.50克/厘米3。
权利要求
1.一种多元络合法制备超细铜粉的方法，其特征在于经过下列各步骤: (O以硫酸铜为溶质、离子水为溶剂，配制硫酸铜的质量浓度为0.5 30g/L的铜盐溶液； (2)将两种或两种以上络合剂混合均匀，再向溶液中加入浓度是0.1 3g/L的NaOH，使多元络离子溶液的PH保持在7 13 ; (3)将步骤(I)所得铜盐溶液与步骤(2)所得多元络合剂按体积比为1:0.5混合均匀，配制成多元铜络离子溶液； (4)将步骤(3)所得多元铜络离子溶液，在30 80°C下搅拌I 30分钟；再加入步骤(I)所得铜盐溶液体积的1/3的还原剂，然后搅拌5 60分钟； (5)将步骤(4)的反应液进行液固分离，得到铜粉；再用离子水洗涤铜粉至水为中性无色； (6)将步骤(5)的铜粉置于30 60°C下烘干2 6小时，即得到超细铜粉。
2.根据权利要求1所述的多元络合法制备超细铜粉的方法，其特征在于:所述步骤(2)的络合剂是下列溶液中的两种或两种以上:酒石酸、二巯基丙醇、二巯基丙烷磺酸钠、硫脲、氟化氨、乙酰丙酮、柠檬酸、三乙醇胺、EDTA、乙二胺四丙酸。
3.根据权利要求1所述的多元络合法制备超细铜粉的方法，其特征在于:所述步骤(4)的还原剂为浓度是3 60g/L的肼类、糖类、次磷酸盐或硼烷。
4.根据权利要求1或3所述的多元络合法制备超细铜粉的方法，其特征在于:所述步骤(4)的还原剂的加入分2 3次加入，每次间隔2 5分钟。
全文摘要
本发明提供一种多元络合法制备超细铜粉的方法，属于电子材料、功能材料和粉体材料科学领域。以硫酸铜为溶质、离子水为溶剂，配制铜盐溶液；再配制多元络合剂，将铜盐溶液与多元络合剂混合均匀，配制成多元铜络离子溶液；加入还原剂，然后搅拌进行液固分离，再用离子水洗涤铜粉至水为中性无色；烘干即得到超细铜粉。所得超细铜粉的表面形貌为球形或类球形状，松装密度大于3.0g/cm3。用于制备铜导体浆料，具有阻值低、可焊性好、附着力强等特性。本发明工艺过程简单，操作方便，设备投资小。用于制备铜导体浆料，具有阻值低、可焊性好、附着力强等特性，降低了铜浆料成本。
文档编号B22F9/24GK103231071SQ20131012086
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者朱晓云, 曹梅, 龙晋明 申请人:昆明理工大学