MLCC電極用超細(xì)銅粉的制備方法按反應(yīng)體系的狀態(tài)大體上可分為固相法、氣相法和液相法。
一、固相法
固相法主要包括物理粉碎法、機(jī)械化學(xué)法等。
1、物理粉碎法
物理粉碎法主要是利用硬質(zhì)媒介物的攪拌研磨,或是粉末在高速氣流中的強(qiáng)大的壓縮力和摩擦力來(lái)進(jìn)行金屬粉的磨碎。球磨法是*常見(jiàn)的物理粉碎法,其原理是利用球狀硬質(zhì)材料對(duì)銅物料進(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊,使物料經(jīng)破碎、研磨后粒度減小,從而制得超細(xì)銅顆粒。
2、機(jī)械化學(xué)法
機(jī)械化學(xué)法是在物理粉碎法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,該法將物理粉碎法與化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合制備超細(xì)銅粉。將干燥的細(xì)銅粉、CuCl2以及Na粉混合后在充滿氮?dú)獾拿芊怃撈恐羞M(jìn)行高能球磨,在固態(tài)下發(fā)生CuCl2與Na的取代反應(yīng),生成銅和氯化鈉的混合物,清洗去除氯化鈉后得到超細(xì)銅粉。該法在穩(wěn)定反應(yīng)時(shí)所得銅粉的粒徑在20~50nm之間,若球磨過(guò)程中發(fā)生燃燒,銅顆粒的粒徑將會(huì)增大。
用固相法制備超細(xì)銅粉的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便,產(chǎn)能較大;缺點(diǎn)是產(chǎn)品的粒徑分布較寬,生產(chǎn)過(guò)程容易引入雜質(zhì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)后將有很廣闊的應(yīng)用前景。
二、液相法
液相法制備超細(xì)銅粉是目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上廣泛采用的方法,主要包括γ-射線輻照法、微乳液法、電化學(xué)法以及液相還原法等。
1、γ-射線輻照法
γ-射線輻照法通過(guò)γ-射線輻照金屬鹽溶液生成具有還原性的自由基和活性粒子,進(jìn)而將金屬離子還原,生成的金屬原子經(jīng)過(guò)核長(zhǎng)大形成超細(xì)粒子。γ-射線在常溫常壓下易于操作,易于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,但是制得的金屬粉末多為離散膠體。
2、微乳液法
微乳液法是指由兩種分別包有不同反應(yīng)物的微乳液在攪拌下發(fā)生反應(yīng)生成金屬沉淀的方法。水分子被表面活性劑分離成一個(gè)個(gè)極小的反應(yīng)空間,即“微反應(yīng)器”,在該空間反應(yīng)形成的一定形態(tài)的納米銅粒子一般包裹有一層表面活性劑,不僅非常微小,而且粒徑均勻。該反應(yīng)也經(jīng)歷了金屬分子的成核,生長(zhǎng),聚結(jié)等過(guò)程。研究表明利用十二烷基硫酸鈉/異戊醇/環(huán)己烷/水微乳液體系可制備出粒度分布范圍為7~13nm,平均粒徑約為10nm的球形銅微粒。
3、電化學(xué)法
電化學(xué)法是目前工業(yè)上生產(chǎn)超細(xì)銅粉的一種常用方法。在二價(jià)銅鹽溶液中通入電流,控制一定的電流密度以及槽電壓等條件,在極板上析出銅粉。普通的電解方法制得的銅粉粒徑較大,粒度分布不均,多呈枝晶狀。用超聲波探頭作為電化學(xué)電沉積金屬的陰極,通過(guò)降低陰極電流密度制得的超細(xì)銅粉平均粒徑能低至100nm,粒度分布均勻,該粒徑的銅粉顯示出高抗菌性。超聲電解法也解決了普通電解中的刮粉問(wèn)題。
4、液相還原法
液相還原法是指通過(guò)控制一定的反應(yīng)條件,金屬陽(yáng)離子溶液在還原劑的作用下析出微米甚至納米級(jí)的金屬單質(zhì)。近年來(lái),液相還原法由于具有加工溫度低,生產(chǎn)成本低,成分容易控制以及其制得的銅粉粒度均勻、分散性好等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注,具有很好的工業(yè)化發(fā)展前景。但是液相法制備超細(xì)銅粉時(shí),后處理程序經(jīng)常遇到固液分離困難的問(wèn)題。
采用固相法的例如用熱分解甲酸銅制取銅粉,分散性較差。氣相法制取銅粉需要專用的制備裝置,投資較大,銅粉粒徑分布較寬。液相還原法制備銅粉具有設(shè)備投資少,操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛的研究應(yīng)用。
三、氣相法
氣相法是指反應(yīng)氣體在熱、激光等作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成超細(xì)粉體的方法。其中,低溫化學(xué)氣相沉積法(CVD)相比物理方法中的氣相蒸發(fā)法所需溫度較低。乙酰丙酮銅作反應(yīng)前驅(qū)物沉積于介孔材料SBA-15孔道內(nèi),通入作還原氣的氫氣,將先驅(qū)物連續(xù)地還原成金屬銅,從而生成納米級(jí)別的超細(xì)銅粉。氫氣的連續(xù)通入也減小了乙酰丙酮銅的粒度,因而該方法制得的粉體分散度好,粒徑小。