基本介紹
- 中文名：還原銅粉
- 套用領域：化學工業
簡介,製備法的發展,還原銅粉的套用,氧化銅的套用,納米銅的套用,與還原銅粉配合的元素,工業製備,製作工藝,分類,套用,
簡介
由氧化銅經過還原反應而得的銅粉。平均粒度約10μm的微細還原銅粉因不規則粉末形態及殘留有較高的氧含量，而不易以注射成形工藝來製備高性能產品.本研究發現，採用具較多量之主幹高分子為基礎的多元粘結劑能克服不規則粉末形態所導致之嚴重粉末間之磨擦，而將這種微細還原銅粉順利的注射成形.燒結時，若能在燒結孔洞封閉之前將粉末中的殘留氧化物有效的予以還原，如在低於900℃之溫度下給予適當保溫，則注射成形組件之燒結密度可高達95%理論密度.在此條件下，注射成形組件的導電率可達純銅導電率的80%以上。
製備法的發展
純銅呈紫紅色，又稱紫銅。純銅密度為8.96，熔點為1083℃，具有優良的導電性、導熱性、延展性和耐蝕性。主要用於製作發電機、母線、電纜、開關裝置、變壓器等電工器材和熱交換器、管道、太陽能加熱裝置的平板集熱器等導熱器材。
銅粉是粉末冶金製品生產使用的重要原料。國際工業性銅粉的生產開始於20世紀0年代，當時使用的生產方法為還原銅氧化法和電解法。50年代以後，國際上出現了新的銅粉生產方法，置換沉澱法和水冶法，後來，又出現了霧化法。我國於1958年開始了銅粉的試製工作。當時進行的是電解銅粉的生產試驗。60代中期，電解銅粉試製獲得成功並投入小批量生產。70年代中期，我國建立了第一條電解銅粉的生產線。80年代並90年代，隨著我國國民經濟的迅速發展，銅粉用量大幅度增加。為了滿足市場需求，國內一些大型企業通過挖潛革新和進行技術改造，使銅粉產量翻了幾番。在此期間，相繼建立和發展了10多個銅粉生產企業，全國銅粉的生產能力達到4000t左右，年產量平均約1400t。銅粉的生產方法主要有電解法，水霧化法和氧化還原法3種。電解法生產歷史悠久，工藝成熟。用電解法生產的銅粉，具有樹枝狀的微觀形狀，還有比表面發達、純度高、成形性能好等特點，因而廣泛套用於粉末冶金製品、電碳製品、銅基摩擦材料、金剛石製品和電工合金等生產領域，目前在我國仍有廣闊的市場。然而，用電解法生產銅粉有著嚴重污染環境和能耗高缺點。為此，60年代國外開始採用Atmising Oxidizing Reducing(簡稱AOR)電解銅粉生產工藝流程簡圖法製造銅粉。美國OMG(SCM)公司使用AOR法生產低松裝密度銅粉已達30多年，目前的年產量近2萬t(基本情況可參IntroductionofOMGroupInc)。但是在我國，這項技術最近兩年才開始研究。
還原銅粉的套用
氧化銅的套用
銅是與人類關係非常密切的有色金屬，銅是唯一能大量天然產出的金屬，存在於各種礦石中；它在有色金屬材料的消費中僅次於鋁。其氧化物—CuO有著廣泛的套用，除作為制銅鹽的原料外，它還廣泛套用於其他領域：如在催化領域，它對高氯酸錢的分解，一氧化碳、乙醇、乙酸乙醋以及甲苯的完全氧化都具有較高的催化活性，且對前4種反應的催化活性均排在金屬氧化物之前列；在感測器方面，用CuO作感測器的包覆膜，能夠大大提高感測器對CO的選擇性和靈敏度；近年來，由於含銅氧化物在高溫超導領域的異常特性，使CuO又成為重要的模型化合物，用於解釋複雜氧化物的光譜特徵。此外，它還用於玻璃、陶瓷的著色劑，油漆的防皺以及有機分析中測定化合物含碳量的助氧劑，甚至有望用作汽車尾氣的淨化材料。
納米銅的套用
由於納米銅粉具有小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應、巨觀量子隧道效應及介電限域效應等特點，因此它的物理化學性質也與傳統材料大不相同。自1995年IBM指出納米銅粉由於其低電阻可以用於電子連線後， 其性質引起了電子界的很大興趣。納米銅粉作為重要的工業原料，代替貴金屬粉末在製作高級潤滑油、導電漿料、高效催化劑等方面可大大降低工業成本，有著廣闊的套用前景。
在鎳氫電池的負極中添加3-10wt.%型號VK-Cu01納米氧化銅，就可以有效提高電池的比能量和比功率，提高電池的負極性能，還降低了負極電池的質量。納米氧化銅（VK-Cu01，99.9%）可作為常溫脫硫劑的唯一組分。納米氧化銅在常溫25-30℃條件下脫硫精度高，硫容高達18.3%-28.7%。比同等條件下的分析純氧化銅硫容的4.65倍，是納米氧化鋅硫容的4-8倍，是首選的常溫脫硫劑。美國國家標準與技術研究院（NIST）的研究人員馬克肯在潤滑劑和製冷劑的標準混合物中加入適量的不同納米粒子，發現在普通聚酯潤滑劑上充分分散直徑為30nm的氧化銅VK-Cu01粒子，並與普通的製冷劑（R134a）混合，可把製冷器的熱傳遞提高50-275%。。M.M. Rashad等人利用工業廢料，採用水熱法製得立方鐵酸銅合金（CuFe2O4），結果表明在特定的溫度條件下，其催化效率達到了95.9%，飽和磁化率Ms為83.7 emu/g4。張熙鳳等人以表面活性劑為改性劑，抗壞血酸為還原劑，輔助微波的方法，以硫酸銅作為原料，製得了針狀納米銅，將該納米銅添加到環氧樹脂中顯示出了很好的導電性能。
與還原銅粉配合的元素
黃銅以鋅作主要添加元素的銅合金，具有美觀的黃色，統稱黃銅。 銅鋅二元合金稱普通黃銅或稱簡單黃銅。三元以上的黃銅稱特殊黃銅或稱複雜黃銅。
白銅以鎳為主要添加元素的銅合金。銅鎳二元合金稱普通白銅﹔ 加有錳、鐵、鋅、鋁等元素的白銅合金稱複雜白銅。
青銅原指銅錫合金，後除黃銅、白銅以外的銅合金均稱青銅，並常在青銅名字前冠以第一主要添加元素的名。錫青銅的鑄造性能、減摩性能好和機械性能好，適合於製造軸承﹑蝸輪﹑齒輪等。
鉛青銅是現代發動機和磨床廣泛使用的軸承材料。鋁青銅強度高，耐磨性和耐蝕性好，用鑄造高載荷的齒輪、軸套、船用螺旋槳等。 磷青銅的彈性極限高﹐導電性好﹐適於製造精密彈簧和電接觸元件，鈹青銅用來製造煤礦、油庫等使用的無火花工具。鈹銅是一種過飽和固溶體銅基合金，是機械性能，物理性能，化學性能及抗蝕性能良好。
工業製備
製作工藝
銅粉的製作分為電解法，霧化法，還原法。現在普遍是霧化法，銅陵卓成金屬粉體新材料科技有限公司就是採用霧化法的製作工藝。
分類
銅粉分為純銅粉和銅合金粉；純銅粉主要是以銅作為原材料的粉末，銅合金粉是銅和其他金屬的混合粉，例如銅錫合金粉主要是銅和錫作為原材料的粉；銅鋅合金粉主要是銅和鋅作為原材料的粉。
