СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МЕДИ Российский патент 1995 года по МПК B22F9/30 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения ультрадисперсных порошков металлической меди, которые могут быть использованы при изготовлении тепло- и токопроводящих композиций, присадок к моторным маслам и т.д.

Известен способ получения порошка металлической меди термическим разложением формиата меди в среде глицерина, включающий предварительный нагрев глицерина до 135-155^оС, смешение его с формиатом меди при массовом соотношении меди и глицерина, равном 1:(6-8), нагрев смеси до 185^оС, выдержку смеси при данной температуре в течение 25 мин, отделение полученного порошка от реакционной среды и промывку порошка спиртом [1]
Недостатки данного способа относительно большой размер частиц порошка 0,2-0,3 мкм и относительно большой расход глицерина на единицу готовой продукции порошка металлической меди.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения порошка металлической меди путем восстановления соединения меди в среде глицерина, принятый за прототип. Согласно этому способу предварительно высушенный при температуре ≈ 110^оС до постоянной массы формиат меди смешивают с глицерином в соотношении 1:(2-5), и полученную смесь нагревают в реакторе до 160± 5^оС, выдерживают при данной температуре до полного разложения соли с выделением высокодисперсной меди. Порошок меди отделяют от глицерина фильтрованием, промывают спиртом, а затем высушивают на воздухе [2]
Недостатки данного способа недостаточно высокая дисперсность и неоднородность частиц порошка металлической меди (размер частиц порошка 2-3 мкм).

Цель изобретения повышение дисперсности и однородности размеров частиц порошка ультрадисперсной меди, снижение содержания в нем оксидов меди.

Цель достигается тем, что в способе получения ультрадисперсного порошка металлической меди, включающем восстановление соединения меди в среде глицерина при повышенной температуре, охлаждение продуктов реакции и последующее отделение, промывку и сушку полученного порошка, в качестве соединения меди используют ее оксид, полученный плазмохимическим способом, восстановление ведут в присутствии карбамида при температуре 210-230^оС, а охлаждение осуществляют со скоростью не менее 15^оС/мин. Восстановление ведут при массовом соотношении компонентов оксид меди: карбамид: глицерин, равном (0,6-1):1:2.

Способ осуществляли следующим образом.

Навески плазмохимически полученного порошка оксида меди от 10 до 60 г с интервалом в 10 г смешивали с 50 г карбамида и 100 г глицерина. Смесь перемешивали в конической колбе с обратным холодильником и нагревали до 220^оС, выдерживали при данной температуре в течение 30 мин, а затем охлаждали до комнатной температуры со скоростью 15^оС/мин. После этого порошок меди отделяли от органического раствора фильтрованием, промывали 0,1%-ным раствором хозяйственного мыла, высушивали на воздухе в течение 24-48 ч. Содержание меди, оксидов одно- и двухвалентной меди определяли рентгенофазовым методом (дифрактометр ДРОН-3), размер частиц электронно-микроскопическим методом (микроскоп ЭМ-125), удельную поверхность методом тепловой десорбции аргона.

В табл. 1 приведены данные, полученные в ходе экспериментов.

Как следует из табл. восстановление оксида меди, полученного плазмохимическим путем, в присутствии карбамида позволяет получать порошки металлической меди более высокой дисперсности и однородности (размер частиц 0,060-0,030 мкм), чем известные способы (0,2-0,3 мкм по способу [1] и 2-3 мкм по способу [2]
При этом предпочтительно использовать массовое соотношение оксида меди, карбамида и глицерина, равное (0,6-1):1:2. Большее содержание оксида меди в пределах заданного соотношения приводит к получению более мелких частиц металлической меди с большей удельной поверхностью.

Увеличение количества оксида меди по сравнению с указанным в соотношении приводит к уменьшению содержания металлической меди в порошках и увеличению содержания в них оксидов, а уменьшение количества оксида меди нецелесообразно из-за увеличения расхода реагентов глицерина и карбамида на единицу готовой продукции меди.

При уменьшении количества глицерина в системе наблюдается образование агрегатов металлической меди за счет спекания, что снижает качество порошков металлической меди. Увеличение содержания глицерина нецелесообразно из экономических соображений.

Температура процесса восстановления влияет на равновесное содержание металлической меди в порошках. В табл. 2 приведены данные по влиянию температуры процесса восстановления на равновесный фазовый состав получаемых порошков. В экспериментах навески порошка оксида меди составляли 50 г. Скорость охлаждения смеси 20^оС/мин.

Из данных табл. 2 следует, что температура процесса восстановления в интервале 210-230^оС позволяет получать порошки с содержанием металлической меди 96-99% при отношении оксид меди: карбамид: глицерин, равном 1:1:2. Ниже температуры 210^оС в порошках наблюдаются значительные количества оксида одновалентной меди, температура процесса восстановления выше 230^оС нецелесообразна, т.к. незначительно влияет на выход металлической меди.

Увеличение скорости охлаждения продуктов реакции от температуры 210-230^оС до 25-40^оС приводит к увеличению содержания металлической меди в порошках. В табл. 3 приведены данные по влиянию скорости охлаждения нагретой до 220^оС и выдержанной при данной температуре в течение 20 мин смеси на содержание металлической меди в твердой фазе. Навески порошка оксида меди составили 50 г.

Из данных табл. 3 следует, что охлаждение со скоростью ≥15^оС/мин приводит к увеличению содержания металлической меди в порошках.

Использование: для получения порошков металлической меди. Сущность изобретения: способ включает восстановление в среде глицерина порошка оксида меди, полученного плазмохимическим путем, в присутствии карбамида (предпочтительно массовое соотношение оксида меди, карбамида и глицерина, равное /0,6 1/ 1 2) при температуре 210 230°С, охлаждение продуктов реакции со скоростью не менее 15°С/мин, последующее отделение, промывку и сушку полученного порошка. Способ позволяет получить однородные порошки с размером частиц 0,030 0,060 мкм, которые могут быть использованы при изготовлении тепло- и токопроводящих композиций, присадок к маслам и т.д. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МЕДИ, включающий восстановление порошка соединения меди в среде глицерина при повышенной температуре, охлаждение продуктов реакции и последующее отделение, промывку и сушку полученного порошка, отличающийся тем, что в качестве соединения меди используют ее оксид, полученный плазмохимическим способом, восстановление ведут в присутствии карбамида при 210 230^oС, а охлаждение осуществляют со скоростью не менее 15 град./мин. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что восстановление ведут при массовом соотношении компонентов оксид меди: карбамид: глицерин 0,6 1,0 1,0 2,0.