Способ получения порошков меди и никеля

СОЮЗ СОВЕТСКИХсссссссссссссссРЕСПУБЛИК 22 Р 9/30 Р 9 16 ими ско тво ССС973.о СССР(54) (57) 1 РОШКОВ МЕД термическоекомплексовметаллов вамина, отдеи сушку, отем, что, си упрощения ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт коллоидной хи химии воды им. А.В.Думан,(56) 1. Авторское свидетельсВ 384623, кл. В 22 Р 9/00, 12. Авторское свидательствпо заявке СССР 9 3299187,кл. В 22 Р 9/00, 1982. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОИ НИКЕЛЯ, включающий разложение смешанных олей соответствующих рнсутствии моноэтано ение порошка, промыв л н ч а ю щ и й с я целью интенсификации процесса и улучшения щ А свойств порошка, в качестве смеФ шанных 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 ющ и й с я тем, что в качестве пленкообразующих добавок используют растворимые полиорганосилоксаны, например полифенилсилоксан.3. Способ по и1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве пленкообраэующих добавок используют растворимые полиэфирные смолы, например смолу марки ПН-З. е4. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве пленкообразующих добавок используют растзоримые фенолформальде" С гидные смолы, например марки резол.изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения высокодисперсныхметаллических порошков, Получаемыепорошки меди и никеля могут бытьиспользованы в радиоэлектроннойи электротехнической промышленности для изготовления композиционныхматериалов, обладающих тепло-,электропроводящим и магнитнымисвойствами.Известен способ получения высокодисперсных металлических порошков, основанный на термическом разложении при повышенных температурахряда солей металлов в среде органических жидкостей. В качествеисходных термически. нестабильныхметаллообразующих соединений используют карбонаты, Формиаты, гидроокиси металлов, а разложение осуществляют в среде, например, глицерина 1 .Укаэанный способ получения высокодисперсных порошков металловтребует интенсивного перзмешиванияреакционной смеси до и в течениеразложения, поскольку уже при небольшой концентрации исходного металлообразующего соединения можетпроисходить коагуляция частиц, врезультате чего существенно снижается дисперсность металлическихчастиц,Во всех указанных способах дисперсионная среда, в которой происходит Формирование порошка, должна иметь температуру кипения иениже 250 С 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 вэлектро- и радиотехнике как основыдля электропроводящих паст и покрытий. Отсутствие стабилизирующей органической пленки на поверхности дисперсных металлических частиц приводит к довольно быстромуокислению порошка и существенноснижает время его хранения.Наиболее близким к предлагаемо"му по технической сущности и достигаемому результату является способ получения высокодисперсных порошков меди и никеля, согласно ко"торому порошки меди и никеля получают путем термического разложения солей карбоновых кислот ворганической среде. При этом в качестве исходных соединений используют смешанные комплексы солей карбоновых кислот с алифатическими ами 5 О 15 20 нами общей Формулы Мей 2 2 Ь иМей ЗЬ, а термическое разложениеведут в среде аминов или аминоспиртовДиапазон соотношений ионаметалла к амину выбирают соответственно для комплексов меди 1:51:50 и для комплексов никеля 1:31:50.По данным электронной микроскопии частицы порошков, полученных поэтому способу, имеют средние размеры 0,5-0,7 мкм, продолжительностьполного технологического циклаполучения порошков составляет 120130 мин, выход металлическОй фазы 9,7-98 от расчетйой 12,Основным недостатком способаявляется невысокая интенсивностьвсего технологического процессаполучения высокодисперсного металла,обусловленная двумя факторами: значительной продолжительностью Формирования смешанных комплексов карбоксилатов металлов с моноэтаноламином, а также сложностью и длитель 5 ностью процесса отмывки полученногопорошка органическими растворителями, например диметилформамидом.Кроме того, порошки, полученные известным способом характери"зуются недостаточно высокой дисперсностью и рядом физико-химическихпараметров, например магнитнымихарактеристиками в случае порошковвысокодисперсного никеля, что ограничивает их возможное применение вкачестве электропроводящих и магнитных компонентов различных паст и .композиций.Цель иэобретения - интенсификация и упрощение процесса и улуч шение свойств порошка.Поставленная цель достигаетсятем, 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 илиникеля, а при термическом разложении дополнительно вводят пленкообразующую добавку в количестве3-5 мас.%.В качестве пленкообразующих добавок используют растворимые полиорганосилоксаны, например полифенилсилоксан.В качестве пленкообраэующих до"бавок используют растворимые по лиэфирные смолы, например смолумарки ПН-З.В качестве пленкообразующих добавокиспользуют растворимые фенолформальдегидные смолы, например, маркирезол.50 65 Использование сернокислых или азотнокислых меди или никеля для получения комплексов указанных металлов с моноэтаноламином позволяет сократить времй 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 окисленияКачественные характеристики порошков по прототипу 2 и предлагаемому способам сопоставлены в табл.1.П р и м е р 1, Для получения комплекса Сц (МЭА) Я 04 навеску соли СцБ 04 5 НО (0,5 моль, 125,0 г) предварительно высушивают в течение 3 ч (вакуум 10торр, 90 С) и механически смешивают с 5 моль МЭА (305,5 г), в результате чего меняется окраска системы и формируется комплекс Сц (МЭА) 804, растворимый в избытке МЭА (соотношение Сц :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 г (4 мас.) 30-ного раствора полидиметилсилоксана в толуоле, после чего системы выдерживают при 145 ф 5 ОС 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 ф 5 ОС в течение 2 ч.Выход металлической меди 31,5 г, что составляет 99,2. Размер частиц порошка по данным электронной микроскопии 0,2-0,3 мкм, форма частиц овальная. Рентгенофазавыйанализ не фиксирует наличия окислов и других соединений меди. П р и м е р 2, Порошок меди получают путем термораспада комплекса Сц(МЭА) (И 09) в аналогичных примеру 1 условиях. Используе" мый комплекс синтезируют путем смешивания навески соли Сц(ИО) х фЗНО (0,5 моль, 120,8 г) с 5 моль МЭА (305,5 г). При достижении 145-5 С в систему вводят 20,0 г(5 мас.) 30-ного раствора поли"эфирной смолы ПНв беизоле и выдерживают в реакторе с обратным хо" лодильником при указанной температуре в течение 45 мин. Порошок вы"сокодисперсной меди отделяют и промывают в условиях, аналогичных примеру 1Выход металлической меди31,4 г, что составляет 99,1. По 0 данным электронной микроскопии,средний размер частиц порошка 0,2 О, 3 мкм, форма частиц овальная с небольшой долей шестигранников, Окислови других соединений меди не обна" 15 ружено.П р и м е р 3. Дпя получениякомплекса И 1 (МЭА)9 804, навеску солиВЫ 04 бНО (0,5 моль, 131,4 г) предварительйо высушивают и смешивают 2 О с 5 моль МЭА (305,0 г). При этомсразу же образуется раствор комп"лекса в избытке моноэтаноламина(соотношение И 1 Р+:МЭА - 1:10),Полученный раствор комплекса ни"келя помещают в реактор с обратнымхолодильником и нагревают до225+5 С, после чего в систему черезшариковый холодильник вводят 15,3 г(5 мас.) 25-ного раствора Фенолформальдегидной смолы марки резолв бензиловом спирте.Отделение и отмывку порошка проводят согласно примеру 1. Дисперс",ность полученного никелевого прошка определена методом электронноймикроскопии. Средний размер частиц0,3-0,4 мкм. Частицы бесформенны.П р и м е р 4. Порошок высокодисперсного никеля получают путемтермораспада комплекса И 1 (МЭА)з 40 (ЫО) в условиях, аналогичных примеру 3. Применяемый комплекс полу.чают путем смешивания навесок аэотнокислого никеля и МЭА, В качествепленкообразующей добавки применяют 45 35-ный раствор полидиметилсилоксана в толуоле. Выход металлическогоникеля 98,9 рентгенофазовый анализ не Фиксирует наличие окислови 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 поверх ность 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 Кроме того, примЕнение в предлагаемом способе в качестве исходных реактивов сернокислых или азотнокислых солей меди или никелявзамен карбоксилатов, предложенныхв способе (прототипе), позволяетповысить экономическую эффективность процесса, снизить себестоимость продукции и сохранить дефицитное.сырье, в частности формиат 10 меди, Предварительные оценки показывают, что применение сернокислыхили аэотнокислых солей взамен солейкарбоновых кислот позволяет снизить себестоимость порошка меди на 15 35-40 и порошка никеля на 25-30. Таблица 1 УдельнаяповерхностьмгУ. реди ий азмерчастиц,Соот"ношениеметалл:амин Порошок Способполучения по, рошка Общее время получе. ния, минм кг Э 30 55 08-0,9. 38,5 1 ф 10 оти 0,0 40,9 9 16 редлааемый Сп 1:10 01 1;20 4545 0,3-0,4 41,3 8 10,7 2107 42,7 4 5 0,3-0,4 а б л и ц а Пленкообраэующи добавки,5-07 ди или никеля позволяет интенсифицировать технологический процессэа счет сокращения .времени получения смешанных комплексов в 1,5-1,7раза, упростить стадию отмывки порошка путем замены органических растворителей дистиллированной водой,что существенно улучшает условиятруда. Использование предлагаемого способа позволяет улучшить качество получаеввх порошков дисперсность порошка повысить в 2-2,5 раза, на 15-20 улучшить магнитные характеристики никелевых порошков,:20 220 ф 5 0,8-0,9 Магнитные характеристики порошкбв1082567 Продолжение табл, 2 Ю ю ююЮаввю Магнитные характеристики порошковЗаказ 1633/12 Тираж 775 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий 113035, Москва, Ж, Раушскаь наб., д. 4/5