CN102921954A - 一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法 - Google Patents

一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法 Download PDF

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孙翱魁
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李廖焕
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Abstract

本发明公开了一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，包括CuMoO4-MoO3前驱体粉末的制备及二次球磨还原制备纳米Mo-Cu复合粉末；将MoO3粉末与CuO粉末混合球磨至平均粒度为4～10μm，然后，在空气中加热至520～540℃焙烧，得到CuMoO4-MoO3前驱体粉末；将CuMoO4-MoO3前驱体粉末球磨至粒度为500nm～1μm，然后加热至650～680℃，以氢气为还原气氛，还原得到“壳-核结构”纳米Mo-Cu复合粉末。本发明通过简单有效的化学合成方法制备了大量的包覆型“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末，方法简单，生产成本低，有利于钼铜复合材料综合性能的提高及其广泛应用。产物粒度细小均匀，有效提高了钼铜复合材料综合性能，具有广泛的应用前景；适于工业化应用。

Description

一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法
技术领域
本发明公开了一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，属于纳米复合材料制备技术领域。
背景技术
钼铜复合材料综合了钼和铜各自的特性，具有优异的物理性能及力学性能，如高导电导热性、低且可控的热膨胀系数、无磁性、较高的高温强度及一定的塑性，因此，被广泛应用于电子、真空及航空航天领域等。钼铜复合材料理想的特征结构应高度致密，且弥散均匀的钼颗粒形成连续骨架，凝固铜围绕钼颗粒间隙呈连续网络分布，因此，制备超细且弥散分布的Mo-Cu纳米复合粉末成为改善材料性能的研究重点。迄今为止，关于Mo-Cu纳米复合粉末的研究报道有很多，如喷雾干燥-还原法、机械合金化法及凝胶还原法等。但是，这些制备方法通常不能制备出钼铜均匀分散的纳米粉末，且在还原过程中容易引起铜颗粒的长大。因此，如何制备出钼、铜两相均匀分散且铜颗粒细小的纳米Mo-Cu复合粉末成为一个重要的技术难题。
公开专利200710035815.3提供了一种超细或纳米钼铜复合粉末及其合金的制备方法，涉及溶胶-喷雾干燥-两步还原技术制备超细或纳米钼铜复合粉；公开专利200810030407.3提供了一种超细/纳米钨钼铜复合粉末的制备方法，涉及溶胶-喷雾干燥-多步还原技术制备钨钼铜的超细或纳米钨钼铜复合粉。
上述专利均未涉及制备具有“壳-核结构”的纳米钼铜复合粉末的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种方法简单，生产成本低，易于批量生产，制备的钼铜复合粉末具备“壳-核结构”且粒度细小均匀的低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法。
本发明一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，包括以下步骤：
第一步：CuMoO4-MoO3前驱体粉末的制备
将MoO3粉末与CuO粉末混合球磨至平均粒度为4~10μm，然后，在空气中加热至520~540℃焙烧，得到CuMoO4-MoO3前驱体粉末；
第二步：二次球磨还原制备纳米Mo-Cu复合粉末
将第一步所得CuMoO4-MoO3前驱体粉末球磨至粒度为500nm~1μm，然后加热至650~680℃，以氢气为还原气氛，还原得到“壳-核结构”纳米Mo-Cu复合粉末。
本发明一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，所述MoO3粉末的纯度≥99.95%，粒度为5-10μm；CuO粉末的纯度≥99.0%，粒度为8-15μm；所述MoO3粉末与CuO粉末按质量比1.20-3.60：1混合。
本发明一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，第一步中，球磨工艺参数为：球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和Φ10mm，其质量比为1:2.5~3，球料重量比为10~15:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，转速为350~400r/min，球磨时间为6~12h。
本发明一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，第一步中，焙烧保温时间为30-50分钟。
本发明一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，第二步中，球磨工艺参数为：球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和Φ10mm，其质量比为1:2.5~3，球料重量比为20~25:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，转速为350-450r/min，球磨时间为15~20h。
本发明一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，第二步中，还原工艺参数为：将球磨后的粉末放在瓷舟内，将瓷舟推入管式炉中进行还原；粉末料层厚度为10~15mm，还原气氛氢气流量为0.6~0.8L·min-1，升温速率为10~15℃·min-1，露点为-30~-40℃，保温时间90~120min，保温后随炉冷却。
本发明一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，制备得到的“壳-核结构”纳米Mo-Cu复合粉末中Mo与Cu的质量比为50-70：50-25。
本发明所具有的有益效果有：
本发明由于采用上述工艺方法，以氧化钼和氧化铜的混合粉末为原料，通过球磨使其活化，焙烧制成CuMoO4-MoO3前驱体粉末，将前驱体粉末进行高能球磨，这样能细化粉末，提高粉末的还原活性，使之能在较低温度下还原完全。然后在氢气气氛下还原，制得具备“壳-核结构”的纳米钼铜复合粉末。通过简单有效的化学合成方法制备了大量的“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末。本发明还原过程中，由于Cu的还原温度比Mo低，所以CuMoO4-MoO3前驱体粉末中的Cu成分首先被还原出来，形成Cu颗粒；随着还原温度的升高，前驱体粉末中的Mo也被还原出来，并以前面还原出的Cu颗粒为核附着在其表面并长大，进而形成具有“壳-核结构”的纳米钼铜复合粉末。此方法有效的控制了铜颗粒的长大，方法简单，生产成本低，产物粒度细小均匀，有效提高了钼铜复合材料综合性能，具有广泛的应用前景；适于工业化应用。
附图说明
附图1是对比例中未被还原完全的粉末X射线衍射（XRD）图谱。
附图2是对比例中被还原完全的粉末X射线衍射（XRD）图谱。
附图3是对比例中被还原完全的粉末的透射电镜（TEM）照片。
附图4是实施例1中被还原完全的粉末X射线衍射（XRD）图谱。
附图5是实施例1中制备的具备“壳-核结构”的纳米钼铜复合粉末的透射电镜（TEM）照片。
附图6是实施例2制得的“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的透射电镜（TEM）照片。
附图7是实施例3制得的“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的透射电镜（TEM）照片。
由图1可以看出，未进行第二次球磨的CuMoO4-MoO3粉末在680℃下不能被完全还原。
由图2可以看出，未进行第二次球磨的CuMoO4-MoO3粉末在800℃下能被完全还原。
由图3可以看出，由未进行第二次球磨的CuMoO4-MoO3粉末还原制得的钼铜复合粉末颗粒粒粗大，且不具备“壳-核结构”。
图4说明经过两次球磨的粉末在650℃下能被完全还原。
图5说明650℃还原制得的钼铜复合粉末具备“壳-核结构”。
图6说明670℃还原制得的钼铜复合粉末具备“壳-核结构”。
图7说明680℃还原制得的钼铜复合粉末具备“壳-核结构”。
具体实施方式
以下结合图和具体实施过程对本发明作进一步详细说明：
对比例：
将纯度>99.95%、粒度为5-8μm的MoO3粉末及纯度>99.0%、粒度为8-10μm的CuO粉末按2.23:1的质量比混合，将混合粉末球磨6h，球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和Φ10mm，其质量比例为1:2.5，不锈钢球与粉末的重量比为10:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，球磨机转速400r/min。然后将粉末在空气中焙烧30min得到钼粉CuMoO4-MoO3前驱体粉末，温度为540℃。此CuMoO4-MoO3粉末不进行第二次球磨，直接在管式炉中进行还原。粉末料层厚度为10mm，还原气氛为氢气，流量0.7L·min-1，升温速率为12℃·min-1，露点为-30℃，还原温度为680℃。保温时间120min，随炉冷却至50℃，取出磁舟，收集粉末，采用XRD进行检测，结果表明，产物只包含钼，铜和二氧化钼，说明未进行第二次球磨的CuMoO4-MoO3粉末在680℃下不能被完全还原，见图1。将该粉末在800℃下还原可还原完全（见图2），但是粉末颗粒粗大，且不具备“壳-核结构”，见图3。
实施例1
将纯度>99.95%、粒度为5-8μm的MoO3粉末及纯度>99.0%、粒度为8-10μm的CuO粉末按1.20:1的质量比混合，将混合粉末球磨12h，球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和Φ10mm，其质量比例为1:2.5，不锈钢球与粉末的重量比为12:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，球磨机转速350r/min。然后将粉末在空气中焙烧50min得到钼粉CuMoO4-MoO3前驱体粉末，温度为520℃。将CuMoO4-MoO3粉末进行球磨，球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和Φ10mm，其质量比例为1:2.5，不锈钢球与粉末的重量比为20:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，转速为400r/min，球磨时间为15h。然后将球磨后的粉末放在瓷舟内，将瓷舟推入管式炉中进行还原。粉末料层厚度为15mm，还原气氛为氢气，流量0.6L·min-1，升温速率为10℃·min-1，露点为-35℃，还原温度为650℃。保温时间110min，随炉冷却至50℃，取出磁舟，收集粉末，采用XRD进行检测，结果表明，产物包含钼和铜，没有残余氧化物存在，说明粉末被还原完全，见图4。所得粉末具备“壳-核结构”，见图5。
实施例2
将纯度>99.95%、粒度为8-9μm的MoO3粉末及纯度>99.0%、粒度为13-15μm的CuO粉末按2.23:1的质量比混合，将混合粉末球磨6h，球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和Φ10mm，其质量比例为1:2.7，不锈钢球与粉末的重量比为10:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，球磨机转速400r/min。然后将粉末在空气中焙烧30min得到钼粉CuMoO4-MoO3前驱体粉末，温度为540℃。将CuMoO4-MoO3粉末进行球磨，球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和10mm，其质量比例为1:2.8，不锈钢球与粉末的重量比为25:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，转速为450r/min，球磨时间为18h。然后将球磨后的粉末放在瓷舟内，将瓷舟推入管式炉中进行还原。粉末料层厚度为10mm，还原气氛为氢气，流量0.7L·min-1，升温速率为12℃·min-1，露点为-30℃，还原温度为670℃。保温时间120min，随炉冷却至50℃，取出磁舟，收集粉末，采用XRD进行检测，结果表明，产物只包含钼，铜两钼，说明粉末已经完全还原。所得粉末具备“壳-核结构”。见图6。
实施例3
将纯度>99.95%、粒度为9-10μm的MoO3粉末及纯度>99.0%、粒度为10-12μm的CuO粉末按3.60：1的质量比混合，将混合粉末球磨9h，球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和10mm，其质量比例为1:3，不锈钢球与粉末的重量比为15:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，球磨机转速380r/min。然后将粉末在空气中焙烧40min得到钼粉CuMoO4-MoO3前驱体粉末，温度为530℃。将CuMoO4-MoO3粉末进行球磨，球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和Φ10mm，其质量比例为1:3，不锈钢球与粉末的重量比为22:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，转速为350r/min，球磨时间为20h。然后将球磨后的粉末放在瓷舟内，将瓷舟推入管式炉中进行还原。粉末料层厚度为12mm，还原气氛为氢气，流量0.8L·min-1，升温速率为15℃·min-1，露点为-40℃，还原温度为680℃。保温时间90min，随炉冷却至50℃，取出磁舟，收集粉末，采用XRD进行检测，结果表明，产物只包含钼，铜两钼，说明粉末已经完全还原。该粉末颗粒大小均匀，呈球状，具备“钼包覆铜”的“壳-核结构”。见图7。
由图1、图2可以看出，将未进行第二次球磨的CuMoO4-MoO3前驱体粉末直接进行氢气还原，在680℃下不能还原完全，在800℃下可以还原完全；但由图3可以看出，这种工艺还原出的粉末颗粒粗大，且不具备“壳-核结构”。由图4可以看出，经过两次球磨的粉末可以在650℃下还原完全；由图5~7可以看出，利用本发明的技术方法，在650~680℃下，可以制备出具备“壳-核结构”的铜质量分数在25-50%的钼铜复合粉末。

Claims (7)

1.一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：CuMoO4-MoO3前驱体粉末的制备
将MoO3粉末与CuO粉末混合球磨至平均粒度为4~10μm，然后，在空气中加热至520~540℃焙烧，得到CuMoO4-MoO3前驱体粉末；
第二步：二次球磨还原制备纳米Mo-Cu复合粉末
将第一步所得CuMoO4-MoO3前驱体粉末球磨至粒度为500nm~1μm，然后加热至650~680℃，以氢气为还原气氛，还原得到“壳-核结构”纳米Mo-Cu复合粉末。
2.根据权利要求1所述的一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，其特征在于：所述MoO3粉末的纯度≥99.95%，粒度为5-10μm；CuO粉末的纯度≥99.0%，粒度为8-15μm；所述MoO3粉末与CuO粉末按质量比1.20-3.60：1混合。
3.根据权利要求1或2所述的一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，其特征在于：第一步中，球磨工艺参数为：球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和Φ10mm，其质量比为1:2.5~3，球料重量比为10~15:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，转速为350~400r/min，球磨时间为6~12h。
4.根据权利要求3所述的一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，其特征在于：第一步中，焙烧保温时间为30-50分钟。
5.根据权利要求4所述的一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，其特征在于：第二步中，球磨工艺参数为：球磨介质为不锈钢球，不锈钢球规格为Φ20mm和Φ10mm，其质量比为1:2.5~3，球料重量比为20~25:1，球磨气氛为空气，球磨罐用O型环密封；球磨在行星式球磨机中进行，转速为350-450r/min，球磨时间为15~20h。
6.根据权利要求5所述的一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，其特征在于：第二步中，还原工艺参数为：将球磨后的粉末放在瓷舟内，将瓷舟推入管式炉中进行还原；粉末料层厚度为10~15mm，还原气氛氢气流量为0.6~0.8L·min-1，升温速率为10~15℃·min-1，露点为-30~-40℃。保温时间90~120min，保温后随炉冷却。
7.根据权利要求6所述的一种低温制备“壳-核结构”纳米钼铜复合粉末的方法，其特征在于：制备得到的“壳-核结构”纳米Mo-Cu复合粉末中Mo与Cu的质量比为50-75：50-25。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1326833A (zh) * 2000-03-29 2001-12-19 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 Mo－Cu复合粉末
CN1754639A (zh) * 2000-03-29 2006-04-05 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 Mo－Cu复合粉末的制备方法
CN1799730A (zh) * 2000-08-23 2006-07-12 H.C.施塔克股份有限公司 钼－铜/钨－铜复合粉末、其制备方法和应用
CN101134243A (zh) * 2007-09-26 2008-03-05 中南大学 一种超细或纳米钼铜复合粉末及其合金的制备方法
CN101342597A (zh) * 2008-08-27 2009-01-14 中南大学 一种均匀弥散的纳米级W-Cu复合粉制备方法
CN102528023A (zh) * 2012-01-12 2012-07-04 广东新劲刚超硬材料有限公司 一种采用高能球磨制备氧化铝弥散强化铜粉的方法
JP2012188323A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Konica Minolta Holdings Inc 多孔性構造体の製造方法、光学材料及び断熱材料

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1326833A (zh) * 2000-03-29 2001-12-19 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 Mo－Cu复合粉末
CN1754639A (zh) * 2000-03-29 2006-04-05 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 Mo－Cu复合粉末的制备方法
CN1799730A (zh) * 2000-08-23 2006-07-12 H.C.施塔克股份有限公司 钼－铜/钨－铜复合粉末、其制备方法和应用
CN101134243A (zh) * 2007-09-26 2008-03-05 中南大学 一种超细或纳米钼铜复合粉末及其合金的制备方法
CN101342597A (zh) * 2008-08-27 2009-01-14 中南大学 一种均匀弥散的纳米级W-Cu复合粉制备方法
JP2012188323A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Konica Minolta Holdings Inc 多孔性構造体の製造方法、光学材料及び断熱材料
CN102528023A (zh) * 2012-01-12 2012-07-04 广东新劲刚超硬材料有限公司 一种采用高能球磨制备氧化铝弥散强化铜粉的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙翱魁等: "低温机械化学法制备Mo-Cu 纳米复合粉末", 《稀有金属材料与工程》, vol. 41, no. 4, 30 April 2012 (2012-04-30) *

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