CN109692952A - 一种环保型铜化学包覆铝粉的方法 - Google Patents

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Abstract

一种环保型铜化学包覆铝粉的方法，属于粉末化学包覆技术领域。该方法为用铝粉放入镀铜液中，在酸性条件下加热是铝粉表面的氧化膜溶解，得到高活性的铝金属表面，然后循环处理镀液，同时净化铜化学包覆铝粉，便可以获得较厚镀层的高性能铜包覆铝粉。

Description

一种环保型铜化学包覆铝粉的方法
技术领域
本发明属于粉末化学包覆技术领域，具体涉及一种环保型铜化学包覆铝粉的方法。
背景技术
现代电子仪器、仪表、通讯及办公设备正朝着微型化、轻型化方向发展，在需要进行导电性连接的部件广泛使用导电粘接。最为常用的是非导电聚合物中填充导电粒子制成复合导电胶，其导电填料主要采用金、银、铜、镍等金属包覆的导电粉末。金粉价格昂贵，银粉导电性好，耐氧化，但价格较高，且存在银迁移而导致短路的问题。铜的体积电阻率与银相近，价格仅是银的1/20，其包覆的导电粉末是制备导电胶的首选导电填料，但导电粉末在化学包覆过程中镀液成分复杂，尤其是重复使用的镀液还原性能较差，在自催化沉积铜时表面易氧化成氧化亚铜和氧化铜，在铜的镀层中夹杂着氧化亚铜和氧化铜而使导电性能迅速下降，甚至变为不导电。本发明通过铜的氧化和还原来去除镀层中的氧化亚铜和氧化铜杂质，使铜包覆的导电粉末导电性能显著增加。但是随着我国工业的深入发展，在促进经济发展的同时也带来了巨大的环境负担，并且工业重金属污染是现阶段主要的污染方式之一，也造成了严重的污染治理困难。重金属是宝贵的资源如果能够对其进行有效的回收，这样不仅能够治疗污染，还能有效的节省资源，提高经济收入。因此，加大对重金属污染处理的技术提升是现阶段我国进行污染处理的重要方面。本发明提高了重金属的利用率，减少了资源的浪费，实现了经济效益、社会效益和生态效益的全面发展。本发明工艺操作简单、成本低、清洁、节能、实用性强，具有很好的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的问题是简化了以往铜包覆铝粉的繁琐工艺问题，提供一种工艺简单操作便利，降低能源消耗和制造成本以及废液处理排放问题，且能获得较厚镀层的铜包覆铝粉制备方法，同时使得包覆效果均匀，产品性能良好。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
一种环保型铜化学包覆铝粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将化学镀铜液倒入盛有铝粉的容器中并浸没粉料，在40℃～80℃水浴中加热搅拌，当溶液中有气体产生时之后的0～2min之内，移出水浴，注入镀液搅拌，记反应器中包含铝粉的镀液为B，注入的镀液为A，则A的加入速率为：每毫升B对应注入A的速率为0.1～0.5ml/s，直至气泡消失为止，待溶液中再次产生气体时，重复上述过程直到将镀液全部加入，待溶液中有气体产生后溶液中蓝色完全消失，迅速将镀液及粉料倒入布氏漏斗进行真空抽滤，滤出的粉体用H2SO4水溶液(优选3wt％-5wt％的浓度)洗涤、烘干过筛即可；
(2)镀液的循环使用：
向步骤(1)所得滤液A中加入KOH搅拌并加热溶解，然后在0～10℃下冷却静置12～24h，过滤分别得到结晶体B和溶液B，将结晶体B在95～120℃进行加热；
若结晶体B完全熔化，则将溶液B用H2SO4或KOH调解至pH值至1.5～4.5，同时加入CuSO4·5H2O和对应的水调解溶液中的物质浓度即可恢复镀液功能，作为步骤(1)的化学镀铜液继续循环使用；
若结晶体B未完全熔化，则向溶液B中加入KAlO2(优选新制备的)，搅拌并加热60℃～80℃溶解，然后在0～10℃下冷却静置12～24h，过滤分别得到结晶体C和溶液C，结晶体C在95～120℃进行加热能够完全熔化，则将溶液C用H2SO4或KOH调解至pH值至1.5～4.5，同时加入CuSO4·5H2O和对应的水调解溶液中的个物质浓度至原始的镀铜液中的浓度即可恢复镀液功能，继续循环使用。
(3)铜化学包覆铝粉的净化处理：
将步骤(1)得到的铜化学包覆铝粉放入坩埚在空气中加热逐渐升温并不断搅拌，使其表面包覆的铜氧化；氧化温度150℃～350℃；将上述铜层氧化后的产品在通入400～600ml/min氩气保护下高温煅烧去除杂质，然后冷却；高温煅烧去除杂质的温度为450℃～500℃；将高温煅烧去除杂质后的产品用400～4000ml/min氢气或乙醇蒸汽和400～600ml/min氩气或氮气混合气(乙醇蒸汽与氩气或氮气体积比为1:3)进行加热还原，得到净化的铜包覆铝粉；加热还原的温度300℃～350℃，加热还原的时间为20～30分钟。
步骤(1)新的化学镀铜液的组成(即第一次渡时的组成)：CuSO4·5H2O 40～100g/L；C6H8O7 80～150g/L；FeSO4·7H2O 50～100g/L；NH4F 0.5～2.0g/L；H3PO4 20～40ml/L；浓H2SO430～50ml/L，用KOH或H2SO4调节pH值为1.5～4.5；其中浓H2SO4的质量百分比浓度为98％。
步骤(1)所述的水浴加热温度40℃～80℃。
进一步优选步骤(2)中加入KAlO2的浓度为5.0～13g/l。
该方法为用铝粉放入镀铜液中，在酸性条件下加热是铝粉表面的氧化膜溶解，得到高活性的铝金属表面，直接与Cu2+进行置换反应，使得铝金属充分地被Cu2+置换，然后利用自身的反应放热升高镀液温度及铜的自催化作用，继续在新生成的铜金属表面自催化施镀金属铜，在溶液中Cu2+消耗殆尽时，会有部分铝金属与水反应生成H2，溶液中有气泡产生，此时需及时补充镀液，使得可继续维持铜的自催化镀铜反应，但补充的镀液不宜过多，以镀液中气泡消失为宜，否则镀液中过多的Cu2+会生成细小的氧化亚铜微粒弥散在镀液中，这样反复添加镀液，直到停止添加镀液，待镀液中的Cu2+消耗殆尽溶液蓝色全部消失后，便可以获得较厚镀层的铜包覆粉。
化学镀使用的液是柠檬酸络合CuSO4的化学镀铜液，在包覆铝粉时置换下的Al3+会进入溶液当中，而CuSO4中的SO4 2-也不会在溶液消耗掉，如果镀液不经处理循环使用，随着镀液中Cu2+的消耗和CuSO4补充，镀液中的Al3+和SO4 2-会不断的积累，使镀液失效产品达不到性能要求。在使用后的镀液中加入KOH，会在溶液中生成KAl(SO4)2·12H2O，由于KAl(SO4)2·12H2O具有溶解度低的特点，利用其这一特性可将结晶的KAl(SO4)2·12H2O过滤掉，便可有效地去除掉镀液中多余的Al3+和SO4 2-，使镀液的功能得以再生达到循环使用的目的。但在实际铝粉施镀过程中，不是会按KAl(SO4)2·12H2O的配比同步消耗掉Al3+和SO4 2-，处理后会出现Al3+或SO4 2-多余，因此镀液功能恢复后执行下一循环时，施镀完毕后，在用蒸馏水洗涤铜包覆铝粉过程中，如果洗涤的水出现白色浑浊，说明有Al3+的水解发生，镀液中Al3+较多，仍需要加入KOH结晶出KAl(SO4)2·12H2O，即使由于SO4 2-数量少不能结晶出KAl(SO4)2·12H2O也没关系，在添加CuSO4·5H2O后就会出现KAl(SO4)2·12H2O结晶，过滤掉即可。如果在使用后的镀液中加入KOH，结晶物加热120℃不完全熔化，说明结晶物中有KAl(SO4)2·12H2O和K2SO4两种物质，KAl(SO4)2·12H2O熔点为92.5℃；而K2SO4的熔点为1069℃，同温度下硫酸铝钾、硫酸钾的溶解度见表)，K2SO4的溶解度并不高，容易在温度低时结晶出来，说明镀液中Al3+较少，需要加入KAlO2可结晶出KAl(SO4)2·12H2O去除多余的SO4 2-。
表中不同温度下硫酸铝钾、硫酸钾的溶解度(100gH2O中)
温度℃/物质种类 0 10 20 30 40 60 80 90 100
K<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>/g 7.4 9.3 11.1 13.0 14.8 8.2 21.4 22.9 24.1
KAl(SO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·12H<sub>2</sub>O/g 3.0 3.99 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109 154
化学包覆粉料由于化学镀液成分比较复杂，尤其是长期使用或经处理后循环使用的镀液，不可避免的出现一些有害的杂质，致使镀液还原性变差，在镀粉过程中这些杂质会影响包覆质量，在重复使用的镀液时，即使工艺相同也难保证性能一致的包覆粉，经过多次镀铜液重复循环使用下制得的包覆粉，粉料导电性不好，松装状态下10mm间的电阻值超过200MΩ。通过铜化学包覆铝粉氧化-还原处理可以有效地去除包覆粉中的杂质，净化后的铜包覆铝粉在松装状态下10mm间的电阻小于8Ω。
铜化学包覆铝粉的氧化-还原处理远不如纯铜粉氧化-还原简单，首先铝金属的活性很大，温度控制不好或氧浓度过高都极易发生铝与氧剧烈的燃烧反应，同样，无论是氧化过程和还原过程，由于铝的活性也很容易在高温下与铜形成合金，温度的控制及氧浓度的控制是本发明的关键。
附图说明
图1为粉体导电性的测量装置。
图2为铜化学包覆铝粉的净化处理装置，(a)-(d)为四种不同的组装结构。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
将化学镀铜液倒入盛有铝粉的容器中并浸没粉料，在40℃～80℃水浴中加热搅拌，当溶液中有气体产生时，移出水浴，注入镀液搅拌，注入镀液的量恰好使气泡消失为止，待溶液中再次产生气体时，再注入镀液重复上述过程直到将镀液全部加入，待溶液中有气体产生后溶液中蓝色完全消失，迅速将镀液及粉料倒入布氏漏斗进行真空抽滤，滤干溶液后用3～5％的H2SO4水溶液洗涤、烘干过筛即可。
本发明技术方案为：(1)在加热的酸性置换镀液中，铜离子可以与铝发生置换反应和铜的自催化反应，生成的铜金属包覆在铝表面，因此铝置换铜的反应方程式为:
2Al+3Cu2+→2Al3++3Cu↓
(2)铝金属与水发生反应放出H2，其反应方程式为:
2Al+6H2O→2Al3++6OH-+3H2↑(酸性条件)
本发明同时还提供一种化学镀液废液处理循环使用废液零排放的绿色环保的方法。
在完成包覆粉体的同时，收集的过滤溶液加入适量的KOH或KAlO2搅拌并加热溶解，在0℃～10℃下冷却静置12～24h，过滤掉溶液中的结晶体，便可除去溶液中多余的Al3+和SO4 2-，用KOH或H2SO4将Ph值调节到1.5～4.5后，可恢复镀液功能循环使用。
本发明技术方案为：(1)在使用过的酸性镀液中存在多余的Al3+和SO4 2-，加入KOH溶液中出现如下的反应方程式为:
K++Al3++2SO4 2-+12H2O→KAl(SO4)2·12H2O
(2)加入KAlO2溶液中反应方程式为:
KAlO2+4H+→K++Al3++2H2O；
K++Al3++2SO4 2-+12H2O→KAl(SO4)2·12H2O
铝粉在置换镀铜液中首先是进行置换反应，置换反应终止后，由于化学反应放热，致使溶液温度升高，镀铜液在新生成的置换铜表面发生铜的自催化作用进行反应，直到溶液中Cu2+耗尽为止，因此，在置换反应中，参与置换反应的Cu2+量不大，Cu2+主要消耗在自催化反应中，在加入KOH去除Al3+同时只能去除加入的CuSO4·5H2O中少量的SO4 2-，而循环使用的镀液SO4 2-的积累需要加入KAlO2去除。
由于经过多次镀铜液重复循环使用下制得的包覆粉，包覆粉料导电性不好，本发明所要解决的问题是利用氧化铜在金属铝熔点以下不与铝发生反应的特点，通过氧化和还原方法来去除铜镀层中的氧化亚铜、氧化铜和一些低熔点杂质，使铜包覆铝粉的导电性能显著增加，在氧化和还原过程中，严格控制反应温度，以防止粉末出现剧烈燃烧反应和合金化反应。
本发明包括以下步骤：将铜化学包覆铝粉放入坩埚在空气中加热逐渐升温并不断搅拌，粉料颜色由红变浅红，粉料的流动性变好，然后颜色变成暗红、黄色，粉料的流动性变得越来越差，此时停止加热仍不断搅拌，粉料颜色变成黄绿色再变成红色，粉料的流动性变得极差，随着温度降低，粉料的流动性逐渐变好。此时恢复加热和搅拌，并通400～600ml/min氩气保护，粉料由红变暗褐色，在450℃～500℃保温3～6min后自然冷却。后续步骤分四种方法。
方法一：将氧化后的氧化铜包覆的铝粉，放入烧管中，烧管的一端用橡皮塞密封，橡皮塞中间通入一根玻璃管，玻璃管外端经一个三通，分别连接可控流量的无水乙醇装置和氩气或氮气瓶，将氧化后的氧化铜包覆的铝粉，放入烧管中，先通入流量为200～400ml/min氩气或氮气并用酒精灯加热烧管左侧靠近端口的区域，然后滴加无水乙醇(乙醇蒸汽与氩气或氮气体积比为1:3)，再将另一个酒精灯加热盛料部分(加热温度300℃～350℃)，用不锈钢勺通过烧管的另一端口不断搅拌加热部分的粉料，粉料逐渐变红后，用不锈钢勺将变红的粉料移出加热区，同时将加热粉料的酒精灯移向未变红的粉料，重复上述过程，待粉料全部变红后，停止无水乙醇滴加并停止加热，待烧管温度降至室温后关闭氩气或氮气，从烧管中收集铜包覆铝粉即可。
方法二：将氧化后的氧化铜包覆的铝粉，放入烧管中，烧管的一端用橡皮塞密封，橡皮塞中间通入一根玻璃管，玻璃管外端经一个三通，分别连接可控流量的氢气瓶和氩气或氮气瓶，先通入流量为600ml/min氢气，然后采集尾气试纯，无爆鸣声后在烧管的另一端点燃尾气，开始用酒精灯加热烧管盛料部分，加热温度300℃～350℃，用不锈钢勺通过点燃的火焰烧管端口不断搅拌加热部分的粉料，粉料逐渐变红后，用不锈钢勺将变红的粉料移出加热区，同时将加热粉料的酒精灯移向未变红的粉料，重复上述过程，待粉料全部变红后停止加热，待烧管温度降至室温后关闭氢气，从烧管中收集铜包覆铝粉即可。
方法三：将氧化后的氧化铜包覆的铝粉放入氧化铝陶瓷舟中，再放入管式炉中，先通入流量为600ml/min氩气或氮气并将管式炉升温至350℃保温，然后在通气管三通的另一个入口滴加无水乙醇(乙醇蒸汽与氩气或氮气体积比为1:3)，20分钟后停止加热和滴加无水乙醇，待炉温降至室温后关闭氩气或氮气，从陶瓷舟中收集铜包覆铝粉即可。
方法四：将氧化后的氧化铜包覆的铝粉放入氧化铝陶瓷舟中，再放入管式炉中，先通入流量为4l/min氩气或氮气赶走炉管中的空气，然后在通气管三通的另一个入口通入流量为4l/min氢气，关闭氩气或氮气，然后采集出口的尾气试纯，无爆鸣声后点燃尾气，将管式炉升温至350℃保温，20分钟后停止加热，待炉温降至室温后关闭氢气，从陶瓷舟中收集铜包覆铝粉即可。
本发明技术方案为：(1)将铜化学包覆铝粉放入坩埚在空气中加热逐渐升温并不断搅拌的反应方程式为:
2Cu+O2→2CuO；2Cu2O+O2→4CuO
(2)氧化铜的还原反应方程式为:
CH3CH2OH+CuO→CH3CHO+Cu+H2O；CuO+H2→Cu+H2O。
粉体导电性的测量方法：在测导电性装置(阴模内径为10mm)(如图1)中装入被测粉料，松装高度是10mm，再装入上压头，在上压头上压放500g的砝码，测量上、下压头的电阻，即为本发明测量的粉体的导电性，松装状态为不加砝码状态。
实施例1
将15g CuSO4·5H2O、24g C6H8O7和0.14g NH4F用150ml蒸馏水溶解，再加入5.4mlH3PO4作为溶液A，再将14.4g FeSO4·7H2O加入7.2ml H2SO4(浓度98％)，然后缓慢加入50ml蒸馏水溶解作为溶液B，再将溶液A与溶液B混合搅拌均匀到溶液C，用KOH调节pH值为3.0，称取18g-200目的铝粉倒入容量400ml的烧杯中，然后倒入溶液C加入量恰好没过粉末，放入80℃水浴中加热并搅拌，观察到溶液中有气体产生时，将烧杯移出水浴继续搅拌，在溶液中出现大量气体时加入镀液(加入速度为4ml/s)，直至气泡消失(此时加入了70ml镀液)，待溶液出现气体时，再次加入镀液，重复上述过程直到将镀液全部加入，待溶液中有气体产生到溶液中蓝色完全消失，迅速将镀液及粉料倒入布氏漏斗进行真空抽滤、对得到的粉体进行蒸馏水洗涤，洗涤的水中未出现白色浑浊，滤出的粉体烘干过筛，所得的铜包覆铝粉加500g砝码测出电阻值为263.6Ω。滤出的溶液加入6.0g的KOH加热80℃完全溶解，放入冰箱在7℃下冷却静置24h，过滤溶液中的结晶体，将滤出的结晶体放入烧杯中加热至110℃保温10min，结晶体完全熔化，用H2SO4将溶液调节Ph值3.0即镀液处理完毕。将20g制得的铜包覆粉，放入坩埚在空气中加热逐渐升温并不断搅拌，氧化加热从150℃到350℃过程中，粉料颜色由红变浅红，粉料的流动性变好，然后颜色变成暗红、黄色，粉料的流动性变得越来越差，此时停止加热仍不断搅拌，粉料颜色变成黄绿色再变成红色，粉料的流动性变得极差，随着温度降低，粉料的流动性逐渐变好。此时恢复加热和搅拌，，此时恢复加热并通入流量为400ml/min的氩气保护，粉料由红变暗褐色，此时继续升温至450℃保温，搅拌5分钟，自然冷却。再将氧化后的氧化铜包覆的铝粉，放入烧管中如图2(a)，先通入流量为200ml/min氩气，并用酒精灯加热烧管左侧靠近端口的区域，然后滴加无水乙醇(乙醇蒸汽与氩气体积比为1:3)，再将另一个酒精灯加热盛料部分，用不锈钢勺通过烧管的另一端口不断搅拌加热部分的粉料，粉料逐渐变红后，用不锈钢勺将变红的粉料移出加热区，同时将加热粉料的酒精灯移向未变红的粉料，重复上述过程，待粉料全部变红后，停止无水乙醇滴加并停止加热，待烧管温度降至室温后关闭氩气，从烧管中收集的铜包覆铝粉的加500g砝码测出电阻值为15.7×10-3Ω。
实施例2
将实施例1中循环处理下的滤液加蒸馏水至200ml，加入15g CuSO4·5H2O和0.45mlH2O2，用H2SO4调节pH值为2.0，称取18g-200目的铝粉倒入容量400ml的烧杯中，然后倒入溶液C加入量恰好没过粉末，放入60℃水浴中加热并搅拌，观察到溶液中有气体产生时，将烧杯移出水浴继续搅拌，在溶液中出现大量气体时加入镀液(加入速度为4ml/s)，直至气泡消失(此时加入了70ml镀液)，待溶液出现气体时，再次加入镀液，重复上述过程直到将镀液全部加入，待溶液中有气体产生到溶液中蓝色完全消失，迅速将镀液及粉料倒入布氏漏斗进行真空抽滤、对得到的粉体进行蒸馏水洗涤，洗涤的水中未出现白色浑浊，滤出的粉体烘干过筛，所得的铜包覆铝粉加500g砝码测出电阻值为33.8Ω。滤出的溶液加入6.0g的KOH加热80℃完全溶解，放入冰箱在7℃下冷却静置24h，过滤出溶液中的结晶体，将滤出的结晶体放入烧杯中加热至110℃保温10min，结晶体完全熔化。过滤出的溶液用H2SO4调节Ph值3.0即镀液处理完毕。将20g制得的铜包覆粉，放入坩埚在空气中加热逐渐升温并不断搅拌，氧化加热从150℃到350℃过程中，粉料颜色由红变浅红，粉料的流动性变好，然后颜色变成暗红、黄色，粉料的流动性变得越来越差，此时停止加热仍不断搅拌，粉料颜色变成黄绿色再变成红色，粉料的流动性变得极差，随着温度降低，粉料的流动性逐渐变好。此时恢复加热和搅拌，此时恢复加热并通入流量为400ml/min的氩气保护，粉料由红变暗褐色，此时继续升温至450℃保温，搅拌5分钟，自然冷却。再将氧化后的氧化铜包覆的铝粉，放入烧管中如图2(b)，先通入流量为600ml/min氢气并采集尾气试纯，无爆鸣声后在烧管的另一端点燃尾气，开始用酒精灯加热烧管盛料部分，并通过点燃的火焰烧管端口，用不锈钢勺不断搅拌粉料，粉料逐渐变红后，用不锈钢勺将变红的粉料移出加热区，同时将加热粉料的酒精灯移向未变红的粉料，重复上述过程，待粉料全部变红后停止加热，待烧管温度降至室温后关闭氢气，从烧管中收集的铜包覆铝粉的加500g砝码测出电阻值为5.2×10-3Ω。
实施例3
按实施例2中的镀液经过3次循环使用，到后一循环施镀完成后，对得到的粉体进行蒸馏水洗涤，洗涤的水中出现白色浑浊，改用5％的H2SO4水溶液洗涤粉体后过滤、烘干、过筛，即可得到铜包覆铝粉。将滤出的镀液加入4.5g KOH加热80℃完全溶解，放入冰箱在7℃下冷却静置24h，过滤出溶液中的结晶体，将滤出的结晶体放入烧杯中加热至110℃保温10min，结晶体完全熔化。过滤出的溶液用H2SO4调节Ph值3.0即镀液处理完毕。清洗、过滤、烘干后的铜包覆铝粉加500g砝码测出的电阻值为2.3×108Ω。称50g制得的铜包覆粉放入坩埚在空气中加热逐渐升温并不断搅拌，氧化加热从150℃到350℃过程中，粉料颜色由红变浅红，粉料的流动性变好，然后颜色变成暗红、黄色，粉料的流动性变得越来越差，此时停止加热仍不断搅拌，粉料颜色变成黄绿色再变成红色，粉料的流动性变得极差，随着温度降低，粉料的流动性逐渐变好。此时恢复加热和搅拌，并通入流量为400ml/min氩气保护，粉料由红变暗褐色，此时继续升温至450℃保温，搅拌5分钟，自然冷却。再将氧化后的氧化铜包覆的铝粉放入氧化铝陶瓷舟中，再放入管式炉中如图2(c)，先通入流量为600ml/min氩气并将管式炉升温至350℃保温，然后在通气管三通的另一个入口滴加无水乙醇(乙醇蒸汽与氩气体积比为1:3)，20分钟后停止加热和滴加无水乙醇，待炉温降至室温后关闭氩气，从陶瓷舟中收集的铜包覆铝粉加500g砝码测出的电阻值为9.7×10-3Ω。
实施例4
按实施例2中的步骤再经过3次循环，到后一循环施镀完成后，对得到的粉体进行蒸馏水洗涤，洗涤的水中出现白色浑浊，改用5％的H2SO4水溶液洗涤粉体后过滤、烘干、过筛，即可得到铜包覆铝粉。将滤出的镀液加入4.5g KOH加热80℃完全溶解，放入冰箱在7℃下冷却静置24h，过滤出溶液中的结晶体，将滤出的结晶体放入烧杯中加热至110℃保温10min，结晶体完全熔化。过滤出的溶液用H2SO4调节Ph值3.0即镀液处理完毕。清洗、过滤、烘干后的铜包覆铝粉加500g砝码测出的电阻值为2.3×108Ω。称50g制得的铜包覆粉放入坩埚在空气中加热逐渐升温并不断搅拌，氧化加热从150℃到350℃过程中，粉料颜色由红变浅红，粉料的流动性变好，然后颜色变成暗红、黄色，粉料的流动性变得越来越差，此时停止加热仍不断搅拌，粉料颜色变成黄绿色再变成红色，粉料的流动性变得极差，随着温度降低，粉料的流动性逐渐变好。此时恢复加热和搅拌，并通入流量为400ml/min氩气保护，粉料由红变暗褐色，此时继续升温至450℃保温，搅拌5分钟，自然冷却。再将氧化后的氧化铜包覆的铝粉放入氧化铝陶瓷舟中，再放入管式炉中如图2(d)，先通入入流量为4l/min氩气赶走炉管中的空气，然后在通气管三通的另一个入口通入流量为4l/min氢气，关闭氩气，然后采集出口的尾气试纯，无爆鸣声后点燃尾气，将管式炉升温至350℃保温，20分钟后停止加热，待炉温降至室温后关闭氢气，从陶瓷舟中收集的铜包覆铝粉加500g砝码测出的电阻值为13.3×10-3Ω。

Claims (4)

1.一种环保型铜化学包覆铝粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将化学镀铜液倒入盛有铝粉的容器中并浸没粉料，在40℃～80℃水浴中加热搅拌，当溶液中有气体产生时之后的0～2min之内，移出水浴，注入镀液搅拌，记反应器中包含铝粉的镀液为B，注入的镀液为A，则A的加入速率为：每毫升B对应注入A的速率为0.1～0.5ml/s，直至气泡消失为止，待溶液中再次产生气体时，重复上述过程直到将镀液全部加入，待溶液中有气体产生后溶液中蓝色完全消失，迅速将镀液及粉料倒入布氏漏斗进行真空抽滤，滤出的粉体用H2SO4水溶液洗涤、烘干过筛即可；
(2)镀液的循环使用：
向步骤(1)所得滤液A中加入KOH搅拌并加热溶解，然后在0～10℃下冷却静置12～24h，过滤分别得到结晶体B和溶液B，将结晶体B在95～120℃进行加热；
若结晶体B完全熔化，则将溶液B用H2SO4或KOH调解至pH值至1.5～4.5，同时加入CuSO4·5H2O和对应的水调解溶液中的物质浓度即可恢复镀液功能，作为步骤(1)的化学镀铜液继续循环使用；
若结晶体B未完全熔化，则向溶液B中加入KAlO2，搅拌并加热60℃～80℃溶解，然后在0～10℃下冷却静置12～24h，过滤分别得到结晶体C和溶液C，结晶体C在95～120℃进行加热能够完全熔化，则将溶液C用H2SO4或KOH调解至pH值至1.5～4.5，同时加入CuSO4·5H2O和对应的水调解溶液中的个物质浓度至原始的镀铜液中的浓度即可恢复镀液功能，继续循环使用。
(3)铜化学包覆铝粉的净化处理：
将步骤(1)得到的铜化学包覆铝粉放入坩埚在空气中加热逐渐升温并不断搅拌，使其表面包覆的铜氧化；氧化温度150℃～350℃；将上述铜层氧化后的产品在通入氩气保护下高温煅烧去除杂质，然后冷却；高温煅烧去除杂质的温度为450℃～500℃；将高温煅烧去除杂质后的产品用400～4000ml/min氢气或乙醇蒸汽和400～600ml/min氩气或氮气混合气体进行加热还原(优选乙醇蒸汽与氩气或氮气体积比为1:3)，得到净化的铜包覆铝粉；加热还原的温度300℃～350℃，加热还原的时间为20～30分钟。
2.按照权利要求1所述的一种环保型铜化学包覆铝粉的方法，其特征在于，步骤(1)新的化学镀铜液的组成：CuSO4·5H2O 40～100g/L；C6H8O7 80～150g/L；FeSO4·7H2O 50～100g/L；NH4F 0.5～2.0g/L；H3PO4 20～40ml/L；浓H2SO430～50ml/L，用H2SO4或KOH调节pH值为1.5～4.5；其中浓H2SO4的质量百分比浓度为98％。
3.按照权利要求1所述的一种环保型铜化学包覆铝粉的方法，其特征在于，步骤(2)中加入KAlO2的浓度为5.0～13g/l。
4.按照权利要求1所述的一种环保型铜化学包覆铝粉的方法，其特征在于，H2SO4溶液的浓度3wt％～5wt％。
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