专利名称：制备超细柱状金属粉末的方法
技术领域：
本发明属于制备超细金属粉末的方法。
具有特殊形状的超细金属粉末有着奇特的功能和用途。特别是超细柱状金属粉末，它是很有前途的光电转换材料和重要的光学材料，也是一种新型的颜料，还可以作为高分子塑料的特殊增强剂。因此，超细金属粉末的制备已引起人们的重视，特别是超细柱状金属粉末的制备方法，人们已在竞相研究。美国人A.Marks在1974年获得的美国专利US3813265中报导了几种制备超细柱状金属粉末的方法，其中最好的是在金属片上生长金属晶须的方法，它的基本工艺是将两块金属片平行地放在含有该金属蒸汽的惰性气体中，两金属片相距几个微米，并保持一定的温度差，恰当地控制气体的温度、气压及金属蒸汽的分压，在较冷的一块金属片上就垂直地生长出金属晶须。这种金属晶须是长度与直径之比较大的超细柱状金属粉末。但该方法在实施过程中，要保持间距极小的两金属片间有恰当(几摄氏度)的温差，需要精密的加热及测温控温系统;另外，同时调制气体总压强及金属蒸汽分压也较难;并且，对于一般金属，要用惰性气体作为金属蒸汽的稀释气体，氧和氮应严格清除，因而生长室应先抽成真空，并与大气隔绝;还由于大量金属蒸汽会沉积在生长室内，不能回收利用，只有少量蒸汽生长为晶须，所以材料的浪费较大。
本发明的目的是提出一种用电解固化电解质来制备超细柱状金属粉末的方法。这种方法容易制备长度与直径之比较大的超细柱状金属粉末，工艺简单，毋需真空条件和精密控制系统，且无材料的浪费。
本发明的要点是把微小(例如亚微米)的金属粒子加入一种不与该金属起置换反应的金属的盐溶液中，此盐溶液盛于不导电的容器内，使金属粒子均匀地悬浮在溶液中，并将溶液固化。以下称这种固化的盐溶液为固化电解质。在这种固化电解质的两端加上电极，通以直流电流，于是固化电解质中的金属正离子将沿电场方向运动，当它与金属粒子接触时，得到电子而还原为金属原子，并淀积在金属粒子上。这样，预先加入盐溶液中的金属粒子起着生长核的作用，且由于盐溶液被固化，这些金属粒子不能作无规则运动或转动，每个金属粒子的方位对电场来说是固定不变的，因此，它的生长方向也保持不变，它将不断得到金属原子而沿着电场的相反方向生长，逐渐成为超细柱状微粒。然后再将固化电解质液化，把溶液中的超细柱状金属微粒分离出来，便得到超细柱状金属粉末。
附
图1是电解固化电解质的示意图。
附图2是利用本发明制备的超细柱状金属粉末的扫描电镜照片。
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
金属盐溶液所用的盐，可以与金属粒子是同一种金属的盐，也可以是另一种金属的盐。可以通过搅拌、振动或超声波处理使金属粒子均匀地悬浮在溶液中。金属的盐溶液可以是有机溶液或水溶液。固化的方式可以是在溶液中溶入有机聚合物使之成为高粘度的胶状体，也可以将溶液冷冻而固化。如附图1所示，固化电解质A盛于容器B内，在固化电解质A的两端加上电极C，电极C可用金属或石墨做成。两电极C分别与直流电源D的正负输出端联结，施加的电流可以是直流或脉动直流，也可以是直流加脉动直流，还可以是以一定周期交替反向的直流加脉动直流。通过控制盐溶液的浓度、温度、电流密度和通电时间，就能控制超细柱状金属微粒的长度，得到所需的长度与直径之比。
实施例1将直径为1000 左右的铜粒子加入重量浓度为10%的CuSO4水溶液中，溶液盛于有机玻璃容器内，搅拌均匀，冷冻至结冰。用铜板作电极，电流为直流，电流密度为300μA/cm2，通电十几小时后将结冰的CuSO4水溶液解冻，再用离心机分离得到超细的铜粉末，其扫描电镜照片如附图2所示，粉末中微粒的直径为1000
左右，长度与直径之比为3至8。
实施例2将直径为1000至2000
的铜粒子加入重量浓度为5%的CuCl2水溶液中，溶液的温度为室温，溶液盛于玻璃容器中，在溶液中溶解聚乙烯醇并搅拌而成为高粘度的胶体，用铜板作电极，在两电极间加一脉动直流，电流密度为250μA/cm2，通电几十小时后，生长出长度与直径之比大于5的柱状铜微粒，然后用离心机分离而获得超细柱状铜粉末。
本发明采用电解固化电解质来制备超细柱状金属粉末，由于金属粒子在固化介质中是定向生长的，这就保证了制备的金属粉末是柱状微粒;而影响微粒长度的因素是盐溶液的浓度、温度、电流密度和通电时间，这些只需一般设备就可控制，并且操作容易，所以与已有技术相比，本发明工艺简单。另外，微粒的生长还能在较宽的浓度、温度及电流密度范围内实现。本发明在电解固化电解质时，电解出的金属一部分长在柱状金属微粒上，另一部分则被负电极收集，并可重新获得利用，因此，不会浪费材料。
权利要求
1.制备超细柱状金属粉末的方法，其特征在于把微小的金属粒子加入一种不与该金属起置换反应的金属的盐溶液中，此盐溶液盛于不导电的容器内，使金属粒子均匀地悬浮在溶液中，将溶液固化，在固化电解质的两端加上电极，通以直流电流，待金属粒子生长成超细柱状微粒后，将固化电解质液化，把溶液中的超细柱状金属微粒分离出来。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于金属盐溶液的盐可以与金属粒子是同一种金属的盐，也可以是另一种金属的盐。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于金属的盐溶液是有机溶液或水溶液，固化的方式是在溶液中溶入有机聚合物或将溶液冷冻。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于电极是用金属做成。
5.根据权利要求3的方法，其特征在于电极是用金属做成。
6.根据权利要求1或2或5的方法，其特征在于直流电流可以是直流或脉动直流，也可以是直流加脉动直流，还可以是以一定周期交替反向的直流加脉动直流。
7.根据权利要求3的方法，其特征在于直流电流可以是直流或脉动直流，也可以是直流加脉动直流，还可以是以一定周期交替反向的直流加脉动直流。
8.根据权利要求4的方法，其特征在于直流电流可以是直流或脉动直流，也可以是直流加脉动直流，还可以是以一定周期交替反向的直流加脉动直流。
全文摘要
制备超细柱状金属粉末的方法，把微小的金属粒子加入一种金属的盐溶液中，将此溶液固化，并通以直流电流，则金属粒子将生长成为柱状微粒，然后再使固化电解质液化，把柱状金属微粒分离出来。本发明容易得到长度与直径之比较大的超细柱状粉末，且兼有工艺简单，只须一般设备，无材料损耗等优点。
文档编号C22C5/00GK1035629SQ8810587
公开日1989年9月20日 申请日期1988年3月9日 优先权日1988年3月9日
发明者郑家贵, 冯良桓, 唐健, 周心明, 蔡亚萍, 徐晓菲 申请人:四川大学