Способ получения порошков меди и никеля

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ МЕДИ И НИКЕЛЯ, включающий термическое разложение смешанных комплёксЬв солей соответствующих металлов в присутствии моноэтаноламина , отделение порошка, промывку и сушку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса и улучшения свойств порошка, э качестве смешанных комплексов используют комплексы сульфата или нитрата меди или нцкеля, а при термическом разложе ,нии дополнительно вводят пленкообразукицую добавку в количестве 3-5 мас.%. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пленкообразующих добавок используют растворимые полиорганосилоксаны; например полифенилсилоксан. 3.Способ по П.1, о т ли ч а ющ и и с я тем,-что в качестве пленкообразующих добавок используют растворимые полиэфирные смолы, например смолу марки ПН-3. 4.Способ по п.1, отличаю (Л щийся тем, что в качестве пленкообразующих добавок используют растворимые фенолформетьде гидные смолы, например марки резол-300 . о эо э :л 35 vj

(19) (ИЦ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Л О

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3565967/22-02 (22). 17.03.83 (46) 30.03.84.. Бюл. У 12 (72) Ю.И.Химченко, М.М.Хворов и A.Ñ.×èðêîâ (71) Институт коллоидной химии и химии воды им. A.Â.Äóìàíñêîãî (53) 621.762.24(088.8) ,(56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 384623, кл. В 22 F 9/00, 1973.

2. Авторское свидательство СССР по заявке СССР 9 3299187, кл. В 22 F 9/00, 1982. (54)(57) 1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ МЕДИ И НИКЕЛЯ, включающий термическое разложение смешанных комплексов солей соответствующих металлов в присутствии моноэтаноламина, отделение порошка, промывку и сушку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса и улучшения

3(5В В 22 Р 9/30(В 22 Г 9 16 свойств порошка, в качестве смешанных комплексов используюткомплексы сульфата или нитрата меди или никеля, а при термическом разложе,нии дополнительно вводят пленкообразующую добавку в количестве

3-5 мас.%.

2. Способ по п.1 о т л и ч а юшийся тем, что в качестве пленкообразующих добавок используют растворимые полиорганосилоксаны, например полифенилсилоксан.

3. Способ по и ° 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве пленкообраэующих добавок используют растворимые полиэфирные смолы, например смолу марки ПН-3. Q

4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве пленкообразующих добавок используют растзоримые фенолформальде- С

iгидные смолы, например марки резол-300.

10825б7 изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения высокодисперсных металлических порошков. Получаемые порошки меди и никеля могут быть использованы в радиоэлектронной и электротехнической промышленности для изготовления композиционных материалов, обладающих тепло-, электропроводящим и магнитными свойствами.

Известен способ получения высокодисперсных металлических порошков, основанный на термическом разложении при повышенных температурах ряда солей металлов в среде органических жидкостей. В качестве исходных термически. нестабильных металлообразующих соединений используют карбонаты, формиаты, гидроокиси металлов, а разложение осуществляют в среде, например, глицерина (1) .

Укаэанный способ получения высокодисперсных порошков металлов требует интенсивного перзмешивания реакционной смеси до и в течение разложения, поскольку уже при небольшой концентрации исходного металлообразующего соединения может происходить коагуляция частиц, в результате чего существенно снижается дисперсность металлических частиц.

Во всех указанных способах дисперсионная среда, в которой происходит формирование порошка, должна иметь температуру кипения ие ниже 250 C„ что существенно снижает диапазон возможных органических жидкостей.

Кроме того, порошки меди, полученные этим способом, имеют широкое распределение по размерам частиц, максимум которого лежит в области -5 мкм, что затрудняет использование данных порошков в электро- и радиотехнике как основы для электропроводящих паст и покрытий. Отсутствие стабилизирующей органической пленки на поверхности дисперсных металлических частиц приводит к довольно быстрому окислению порошка и существенно снижает время его хранения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения высокодисперсных порошков меди и никеля, согласно которому порошки меди и никеля получают путем термического разложения солей карбоновых кислот в органической среде. При этом в качестве исходных соединений используют смешанные комплексы солей карбоновых кислот с алифатическими ами5

)5

20 нами общей формулы MeR> 2L и

МеВ ЗЬ, а термическое разложение ведут в среде аминов или аминоспиртов ° Диапазон соотношений иона металла к амину выбирают соответственно для комплексов меди 1:51:50 и для комплексов никеля 1:31:50.

По данным электронной микроскопии частицы порошков, полученных по этому способу, имеют средние размеры 0,5-0,7 мкм, продолжительность полного технологического цикла получения порошков составляет 120130 мин, выход металлическОй фазы 97-98% от расчетной (2) .

Основным недостатком способа является невысокая интенсивность всего технологического процесса получения высокодисперсного металла, обусловленная двумя факторами: значительной продолжительностью формирования смешанных комплексов карбоксилатов металлов с моноэтаноламином, а также сложностью и длитель5 ностью процесса отмывки полученного порошка органическими растворителями, например диметилформамидом.

Кроме того, порошки, полученные известным способом характеризуются недостаточно высокой дисперс ностью и рядом физико-химических параметров, например магнитными характеристиками в случае порошков высокодисперсного никеля, что ограничивает их возможное применение в качестве электропроводящих и магнитных компонентов различных паст и . композиций.

Цель иэобретения — интенсификация и упрощение процесса и улуч40 шение свойств порошка.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения порошков меди и никеля, включающему термическое разложение

45 смешанных комплексов солей соответствующих металлов в присутствии моноэтаноламина, отделение порошка, промывку и сушку, в качестве смешанных компонентов используют комплексы сульфата или нитрата меди или никеля, а при термическом разложении дополнительно вводят пленкообразующую добавку в количестве

3-5 мас.%.

В качестве пленкообразующих добавок используют растворимые полиорганосилоксаны, например полифенилсилоксан.

В качестве пленкообраэующих добавок используют растворимые по60 лиэфирные смолы, например смолу марки ПН-3.

В качестве пленкообразующих добавок используют растворимые фенолформальдегидные смолы, например, марки резол-300.

10825б7

65

Использование сернокислых или азотнокислых меди или никеля для получения комплексов указанных металлов с моноэтаноламином позволяет сократить время получения металлообраэующих термически неустойчивых комплексов и тем самым интенсифицировать технологический процесс получения высокодисперсных порошков.

Введение при термическом разложении комплексов пленкообразующих добавок приводит к снижению времени формирования отдельных металлических частиц и образованию на их поверхности плотных органических пленок, замедляющих процесс химической кристаллизации высокодисперсных металлических частиц и предохраняющих астицы указанных металлов от быстрого окисления °

Качественные характеристики порошков по прототипу (2) и предлагаемому способам сопоставлены в табл.l.

Пример 1. Для получения комплекса Си (МЭА) SO4 навеску соли CuS04 5Н О (0,5 моль, 125,0 г) предварительно высушивают в течение

3 ч (вакуум 10 торр, 90 С) и ме ханически смешивают с 5 моль МЭА (305,5 г), в результате чего меняется окраска системы и формируется комплекс Си (МЭА) SO4, растворимый в избытке l ÝÀ (соотношение

Си :МЭА — 1:10).

Полученный раствор комплекса помещают в реактор с обратным холодильником и нагревают до 14515©С.

При достижении указанной температуры в реактор через шариковый холодильник вводят 15,4 r (.4 мас.%) 30%-ного раствора полидиметилсилоксана в толуоле, после чего системы выдерживают при 1455ОС в течение 30 мин.

Полученную в результате термолиэа вязкую массу охлаждают, промывают дистиллированной водой, центрифугируют и сушат полученный порошок высокодисперсной меди в вакуумном сушильном шкафу при 80+5o< в течение 2 ч.

Выход металлической меди 31,5 r, что составляет 99,2%. Размер частиц порошка по данным электронной микроскопии 0,2-0,3 мкм, форма частиц овальная. Рентгенофазавый анализ не фиксирует наличия окислов и других соединений меди.

Пример 2. Порошок меди получают путем термораспада комплекса Си(МЭА) ° (NO>)< в аналогичных примеру 1 условиях. Используемый комплекс синтезируют путем смешивания навески соли Си(ИО )

"ЗН О (0,5 моль, 120,8 r) с 5 моль

МЭА (305,5 r). При достижении

145- 5 C в систему вводят 20,0 г (5 мас.%) 30%-ного раствора полиэфирной смолы ПН-3 в беизоле и выдерживают в реакторе с обратным холодильником при указанной температуре в течение 45 мин. Порошок высокодисперсной меди отделяют и промывают в условиях, аналогичных примеру 1 ° Выход металлической меди

31,4 г, что составляет 99,1%. По 0 данным электронной микроскопии, средний размер частиц порошка 0,2О, 3 мкм, форма частиц овальная с небольшой долей шестигранников. Окислов и других соединений меди не обна15 ружено.

Пример 3. Для получения комплекса Ni (МЭА)9 S04, навеску соли

NiS04 бН О (0,5 моль, 131,4 r) предварительйо высушивают и смешивают

20 с 5 моль МЭА (305,0 г). При этом сразу же образуется раствор комплекса в избытке моноэтаноламина (соотношение И1Р+:МЭА - 1:10).

Полученный раствор комплекса никеля помещают в реактор с обратным холодильником и нагревают до

225+5 С, после чего в систему через шариковый холодильник вводят 15,3 r (5 мас.%) 25%-ного раствора фенол30 формальдегидной смолы марки резол-300 в бензиловом спирте.

Отделение и отмывку порошка про водят согласно примеру 1. Диспера.ность полученного никелевого прошка определена методом электронной микроскопии. Средний размер частиц

0,3-0,4 мкм. Частицы бесформенны.

Пример 4. Порошок высокодисперсного никеля получают путем термораспада комплекса Ni (МЭА)З

40 (NOq) в условиях, аналогичных примеру 3. Применяемый комплекс получают путем смешивания навесок аэотнокислого никеля и МЭА. В качестве пленкообразующей добавки применяют

45 35%-ный раствор полидиметилсилоксана в толуоле. Выход металлического никеля 98,9%, рентгенофазовый анализ не фиксирует наличия окислов и других соединений никеля. Средний размер частиц 0,3-0,4 мкм.

Проведенные исследования показали, что выбранная концентрация пленкообразующей добавки является оптимальной. При меньших концентрациях такой добавки не вся поверхность образующихся частиц может быть блокирована стабилизирующей пленкой и увеличение дисперсности порошка не наблюдается. При избытке вводимого пленкообразующего вещества свойства полученного порошка ухудшаютая (табл.2).

Как следует из приведенных данных, предлагаемый способ получения высокодисперсных порошков ме1082567

Таблица 1

Магнитные характеристики порошкбв

Удельная поверхность мг редний азмер частиц, мкм

Соотношение металл: амин

Порошок

Способ получения по, рошка т

6„, А ° м

Aàм».

Общее время получения, мин

Нс

Э кг

CU 1:10 14545 0 8 О,:9. 38 5 ™

130

Прототип

Hi 1 20 22015 0,8-0,9 40,0 40,9 9,8 165 120

Предлагаемый

Си 1: 10 1454» 5 0,3-0, 4 41, 3

01 1:20 22015 0,3-0,4 42,7 4lу8 10,7 210 75

Таблица 2

Пленкообразующие добавки

Магнитные характеристики порошков

Исходная соль металла

Средний размер частиц, мкм

Вещество Количество, мас.В

Вс кг кг

0,7-0,8

ПКМС 2 (полидиметилфе3 нолснлэксан) Си 804

0,3-0,4

0,3-0,5

0,5-0,7 ди или никеля позволяет интенсифицировать технологический процесс

-эа счет сокращения .времени получения смешанных комплексов в 1,5-1,7 раза, упростить стадию отмывки порошка путем замены органических растворителей дистиллированной водой, что существенно улучшает условия труда.

Использование предлагаемого способа позволяет улучшить качество получаеввас порошков дисперсность порошка повысить в 2-2,5 раза, на

15-20% улучшить магнитные характеристики никелевых порошков.

Кроме того, примЕнение в предлагаемом способе в качестве исходных реактивов сернокислых или азотнокислых солей меди или никеля взамен карбоксилатов, предложенных в способе (прототипе), позволяет повысить экономическую эффективность процесса, снизить себестоимость продукции и сохранить дефицитное.сырье, в частности формиат

1О меди. Предварительные оценки показывают, что применение сернокислых или аэотнокислых солей взамен солей карбоновых кислот позволяет снизить себестоимость порошка меди на

15 35-40% и порошка никеля на 25-30%.

1082567

Продолжение табл. 2

Ю Ю

Магнитные характеристики порошков

Пленкообразующие добавки

Ис

0,8-0,9 40,8

9 8

170

М1804

10,8. 205

0,3-0,4 41,5

10,7 210

0,2-.0,3

41, 8

165 39, 4

9,7

Сц(НО ) Пн-3

Ni(NO ) ПДМС

0,3-0,4 41,8

l0 5 205

Составитель И.Пенский

Редактор Н.Руднев . Техред М.Гергель Корректор Г.Огар

Заказ 1633/12 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаь наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Исходная соль металла

Вещество Количество, мас.В

ФФС (реэол300)

СредниЯ размер частиц,. мкм

0,4-0 6

0,2-0 3 бр

А м кг