مسحوق النحاس متناهية الصغر

مسحوق النحاس متناهية الصغر هو عنصر مكلف للغاية. ولا يرجع ذلك إلى كمية المواد المستخدمة، بل إلى تعقيد الإنتاج. للحصول على مسحوق النحاس الذي يمكن استخدامه للأغراض الطبية وفي صناعة الطيران، يجب ألا يزيد حجم الجسيمات عن 1 ميكرومتر، ويجب أن تكون الجزيئات مستديرة تقريبًا ويجب أن تكون نسبة النقاء 99,999٪ على الأقل. يتكلف مسحوق النحاس بهذه الجودة ما بين 300 يورو و2500 يورو للجرام الواحد، اعتمادًا على الكمية المشتراة. لإنتاج جرام واحد من هذا المسحوق، يلزم وجود نحاس أكثر عدة مرات والكثير من المحاليل والمحفزات والمواد المضافة. لكن أغلى ما في هذه العملية هو المعدات اللازمة لإنتاجها.

يبلغ الطلب السنوي العالمي على مسحوق النحاس فائق الدقة 12-15. ومع ذلك ، يتم استخدام كمية أكبر بكثير من النحاس ككائن تمويل. كم من مسحوق النحاس قد اختفى في خزائن البنك في جميع أنحاء العالم ، وربما لن يخرج مرة أخرى ، لا يمكن التحقق منها.

إذا كنت تمتلك مسحوق النحاس فائق الدقة ، فنحن نرحب بك في الاتصال بنا للحصول على تحليل أو تقييم أو بيع.

إذا كنت تبحث عن مسحوق نحاسي فائق الدقة ، فيرجى الاتصال بنا مباشرة.

جهة الاتصال الخاصة بك للحصول على مسحوق النحاس متناهية الصغر: ISE AG [البريد الإلكتروني محمي]

الوصف التالي من سجل البراءات يعطي نظرة ثاقبة على الإجراء المعقد. تم تسجيل براءة الاختراع الموضحة هنا لدى شركة Mitsubishi Gas Chemical Co. ، طوكيو ، اليابان. إنتاج بديل هو الترشيح والفصل عن طريق الطرد المركزي. ومع ذلك ، فإن هذا الأمر أكثر تعقيدًا وكثافة التكلفة من المنهجية الموصوفة هنا.

يتعلق الاختراع الحالي بعملية لإنتاج مسحوق نحاس ناعم جديد يحتوي على جزيئات أولية كروية تقريبًا متوسط ​​قطر الجسيمات بين 0,2 و 1 μm ، ومساحة سطح محددة بين 5 و 0,5 m² / g ، وميل منخفض للتكتل. يمكن استخدام مسحوق النحاس الناعم المنتج بواسطة طريقة الاختراع الحالي بشكل مفيد كملء موصلة كهربائيًا ، على سبيل المثال ، تركيبات الطلاء والمعاجين والراتنجات ، كمادة مضافة مضادة للجراثيم ، ومسحوق بدء لمعادن المسحوق.

تشتمل الطرق المعروفة تقليديًا لإنتاج مساحيق النحاس على طريقة إلكتروليتية وطريقة تلطيخ والسحق الميكانيكي ، وتستخدم هذه المساحيق النحاسية التي تنتجها الطرق المذكورة أعلاه بشكل أساسي في تعدين المسحوق.

على الرغم من أن هذه الطرق ، التي تنتج عادة مساحيق بأقطار جسيمات كبيرة نسبيًا ، قد تم تطويرها لإنتاج مساحيق نحاسية أرقى ؛ من خلال التحكم في ظروف التصنيع أو عن طريق النخل ، تكون كفاءة الإنتاج منخفضة كما أن الدقة التي يمكن تحقيقها بهذه الطرق تكون محدودة.

مقال "عملية تحلل فورمات الحديد والكوبالت والنيكل والنحاس" المنشور في بوروشك. معدن. (كييف 1977 (5) ، 7-13 يكشف عن التحلل الحراري لفورمات الحديد ، كو ، نيكل ، والنحاس. متوسط ​​حجم جسيمات الحديد وأكسيد الكربون الناتجة عن تحلل الفورمات كان 0,1 إلى 0,3 ، 60 ميكرومتر ومساحة السطح المحددة حوالي XNUMX متر مربع / جم. تم الحصول على جزيئات أكبر من النيكل والنحاس بسبب التلبيد.

للاستخدام لأغراض مثل التطبيقات في تركيبات الطلاء والمعاجين والراتنجات ، من ناحية أخرى ، نظرًا للتشتت الموحد والطلاء الموحد ، يجب أن يتكون مسحوق النحاس من جزيئات مسحوق أدق ، أي 10 orm أو أقل ، وموحدة الشكل. للاستخدام في الأجزاء الإلكترونية ، يفضل استخدام المسحوق النحاسي الذي يحتوي على كمية ضئيلة من المعادن القلوية مثل Na أو K ، الكبريت والهالوجينات مثل Cl في ضوء الوقاية من التآكل وتدهور الخواص الكهربائية بسبب الرطوبة.

يتم تحضير المساحيق النحاسية الدقيقة للاستخدام للأغراض المذكورة أعلاه ، على سبيل المثال ، عن طريق تقليل تساقط مركب النحاس في الطور السائل ، والتبخر في فراغ أو في غاز خامل ، وتقليل طور الغاز لملح النحاس ، وتقليل الطور الصلب للأكسيد.

ومع ذلك ، فإن عملية ترسيب تقليل سائل الطور ضعيفة في الأداء والتكلفة لأن توزيع قطر الجسيمات واسع ، وعامل الاختزال مكلف ، ويجب تنفيذ العملية في عملية الدُفعات. التبخر في الفراغ أو في غاز خامل غير مكتمل لأنه على الرغم من أنه يمكن الحصول على مساحيق نحاسية جيدة للغاية ولديها مساحة كبيرة محددة ، فإن الوقاية من الأكسدة والتعامل مع مساحيق النحاس أمر صعب ، معدات الإنتاج باهظة الثمن وعائد الكتلة منخفضة. إن الحد من الطور الغازي لملح النحاس ، ولا سيما هاليد النحاس ، الذي يتم تنفيذه عند درجات حرارة عالية التفاعل ، يعاني من مشاكل مثل تآكل النبات بسبب الهالوجين الناتج عن تحلل الهاليد ومجموعة مزعجة من المسحوق المنتج ، كما أنه ناقص لأن تبقى كمية كبيرة من الهالوجين في النحاس المنتج. عند القيام بالحد من المرحلة الصلبة لأكسيد ، من الضروري أن يتم سحق مادة البداية وتنقيتها جيدًا قبل الاستخدام ، نظرًا لأن شكل ونقاء مسحوق النحاس المراد إنتاجه يعتمد على مادة البدء ، ويتم تكتل الجزيئات وشمعها نظرًا لتلامسها الكافي مع الحد من الغاز وأيضا بسبب توليد الحرارة المصاحبة للحد. وبالتالي ، فإن طريقة تقليل الطور الصلب كانت ناقصة لأن كفاءة الإنتاج منخفضة والتحكم في ظروف الإنتاج أمر صعب.

في ظل الظروف المذكورة أعلاه ، قام المخترعون بإجراء دراسات مكثفة لتطوير طريقة لإنتاج مسحوق النحاس الناعم بإجراءات بسيطة. نتيجة لجهودهم ، وجدوا طريقة محددة في المطالبة 1 لإنتاج مسحوق نحاس متوسط ​​قطر الجسيمات الأولية من 0,2 إلى 1 μm ، ومساحة سطح محددة من 5 إلى 0,5 م² / جم ، وميل منخفض للتكتل. تم الانتهاء من الاختراع الحالي على أساس ما سبق.

يتم سرد النماذج المفضلة في المطالبات التابعة 2 و 3.

وفقًا لذلك ، من غرض الاختراع الحالي توفير طريقة لإنتاج مسحوق نحاس ناعم كما هو موضح أعلاه.

تشتمل طريقة إنتاج مسحوق نحاس ناعم وفقًا للاختراع الحالي على الطور الصلب حراريًا المتحلل فورمات المكون من النحاس اللامائي في جو غير مؤكسد عند درجة حرارة تتراوح بين 150 و 300 ° C للحصول على مسحوق نحاس ناعم يحتوي على متوسط ​​قطر جسيم أولي من 0,2 إلى 1 μm ، ذات مساحة سطح محددة من 5 إلى 015 m2 / g وميل منخفض للتكتل ، حيث يكون فورمات النحاس اللامائي عبارة عن مسحوق فورمات نحاسي بدون ماء له حجم جسيم من 850 lessm أو أقل ، ووزن 20 في المئة أو أكثر التحلل الحراري داخل درجة حرارة تتراوح من 90 إلى 160 ° C عندما يتم تسخين مسحوق فورمات النحاس اللامائي في جو من غاز النيتروجين أو الهيدروجين بمعدل تسخين يبلغ 200 ° C / min. يسخن.

في تجسيد مفضل من الاختراع الحالي ، يحتوي مسحوق النحاس الناعم الذي تم الحصول عليه على تكتلات من الجسيمات الأولية لمسحوق النحاس الناعم ، حيث يبلغ متوسط ​​قطر التكتلات 10 μm أو أقل. يتم الحصول على مسحوق فورمات النحاس اللامائي عن طريق تجفيف هيدرات فورمات النحاس عند درجة حرارة 130 ° C أو أقل ، ثم سحق فورمات النحاس المجففة. فورمات النحاس اللامائية في شكل مسحوق هي فورمات نحاسية تم الحصول عليها عن طريق تفاعل مركب النحاس واحد على الأقل تم اختياره من المجموعة التي تتكون من كربونات النحاس وهيدروكسيد النحاس وأكسيد النحاس مع حمض الفورميك أو فورمات الميثيل ومسحوق النحاس الدقيق الذي تم الحصول عليه بالطريقة الموضحة أعلاه بعد ذلك يتم غسلها بالماء أو بمذيب عضوي أو بمحلل لمقاومة الصدأ للنحاس في الماء أو بمذيب عضوي لتقليل المسحوق على الأقل عنصر واحد من النجاسة يتم اختياره من المجموعة من الهالوجين والكبريت والمعادن القلوية والمعادن الثقيلة لإنتاج مسحوق النحاس غرامة تنقية.

وصف مفصل للاختراع

سيتم وصف طريقة الاختراع الحالي بالتفصيل أدناه.

فورمات النحاس اللامائية المستخدمة في الاختراع الحالي هي فورمات النحاس (II). فورمات النحاس اللامائية هو مسحوق فورمات النحاس اللامائي يفي بمتطلبات التحلل الحراري التي ، عندما يتم احتواء المسحوق بكمية من 10 ملغ في جو من غاز النيتروجين أو الهيدروجين بمعدل تسخين 3 ° C / min. يتم تسخينه ، 90 من الوزن أو أكثر من المسحوق داخل نطاق درجة حرارة من 160 إلى 200 ° C متحللة حرارياً. يُفضل سلوك التحلل الحراري هذا من وجهة نظر الحصول على مسحوق نحاس ناعم ذو نقاوة أعلى وميل أقل للتكتل. في ضوء الحصول على مسحوق نحاس ذي حجم جسيم أصغر تكتل ، فإن مسحوق فورمات النحاس اللامائي له حجم جسيم 850 μm (شبكة 20) أو أدق ، وخاصة مسحوق يحتوي على حجم جسيم من 150 μm (شبكة 100 أو أدق). يمكن الحصول على مسحوق فورمات النحاس اللامائي هذا عن طريق تجفيف هيدرات فورمات النحاس عند درجة حرارة 130 ° C أو أقل ، ثم سحق فورمات النحاس المجففة بتكوين بلورات فورمات النحاس اللامائية مباشرة من محلول مائي من فورمات النحاس ثم سحق البلورات ، بتشكيل مسحوق فورمات نحاس لامع بلوري له حجم جسيم من 850 μm (شبكة 20) أو أكثر دقة من محلول مائي من فورمات النحاس. من المفضل أن يحتوي مسحوق فورمات النحاس اللامائي الناتج عن ذلك على نسبة منخفضة من عناصر النجاسة ، وخاصة المعادن القلوية مثل Na أو K ، الكبريت والهالوجينات مثل Cl ، لغرض إنتاج مسحوق نحاسي ناعم يحتوي على نسبة شوائب منخفضة.

يمكن استخدام فورمات النحاس اللامائية التي تنتجها أي من الطرق المختلفة في الاختراع الحالي طالما أن فورمات النحاس المراد استخدامها تفي بالمتطلبات المذكورة أعلاه. ومع ذلك ، فإن فورمات النحاس اللامائية المحضرة بطريقة تستخدم كربونات النحاس أو هيدروكسيد النحاس أو أكسيد النحاس كمركب نحاس يبدأ ويتفاعل مركب النحاس النشط هذا مع حمض الفورميك أو فورمات الميثيل مفيد كمادة بداية لعملية الاختراع الحالي عندما تكون العملية صناعية يتم تنفيذه.

نظرًا لأن كربونات النحاس وهيدروكسيد النحاس وأكسيد النحاس ، اللذين يتم الحصول عليهما صناعياً من أملاح النحاس الأرخص أو النحاس النحاسي ، كلها غير قابلة للذوبان عملياً في الماء ، يمكن بسهولة تحقيق أن مركبات النحاس التي تم الحصول عليها تحتوي على محتوى مخفض من هذه الشوائب كما هو موضح أعلاه ، بواسطة مركبات النحاس قبل يجب غسل التجفيف أو التعرض لمعاملة مختلفة. على سبيل المثال ، في حالة تفاعل كبريتات النحاس مع كربونات الصوديوم أو بيكربونات الصوديوم لإنتاج كربونات النحاس ، يمكن تقليل عناصر الشوائب التي تعزى إلى مركبات البدء ، مثل Na و S ، في كربونات النحاس عن طريق عملية تتضمن إضافة كربونات الصوديوم أو بيكربونات الصوديوم إلى بعضها البعض محلول كبريتات النحاس المائي ، مما يسمح للمادة المتفاعلة بالتفاعل عند درجة حرارة من 60 إلى 85 ° C لتشكيل رواسب ، ثم غسل الراسب بالماء دون تجفيفه.

ترتيب تفاعل مركبات النحاس الموصوفة أعلاه مع حمض الفورميك هو: هيدروكسيد النحاس> كربونات النحاس >> أكسيد النحاس (I) وأكسيد النحاس (II). يتم خلط مركب النحاس المختار من هذه المركبات مع حمض الفورميك أو فورمات الميثيل عادة في وسط مائي ، ولا تقل نسبة حمض الفورميك أو فورمات الميثيل عن النسبة المكافئة لمركب النحاس ، ويتم تحديد النسبة وفقًا لنوع مركب النحاس. يتم الاحتفاظ بالخليط الناتج عند درجة حرارة بين درجة حرارة الغرفة و 30 درجة مئوية لمدة 24 دقيقة إلى 100 ساعة للسماح للمواد المتفاعلة بالخضوع لتفاعل في الطور السائل لإعطاء محلول مائي من فورمات النحاس.

في العملية المذكورة أعلاه ، قد تظل مركبات البداية غير متفاعلة تبعًا لظروف التفاعل ، قد يتم تشكيل المنتجات الثانوية بالإضافة إلى فورمات النحاس ، أو قد تتفاعل فورمات النحاس لتشكيل مركبات أخرى. بهذه الطريقة ، تحتوي فورمات النحاس الناتجة على مركبات أخرى. على سبيل المثال ، نظرًا لأن فورمات النحاس غير مستقرة بشكل ملحوظ في المحلول المائي ، فكلما زادت نسبة الماء وكلما ارتفعت درجة الحرارة ، زاد تسريع تشكيل المنتجات غير القابلة للذوبان في الماء مثل أشكال النحاس الأساسية بسبب التفاعلات الجانبية أو تفاعلات التحلل اللاحقة. يمكن تحويل أي مركبات بداية غير متفاعلة ، مثل كربونات النحاس وهيدروكسيد النحاس وأكسيد النحاس ، ومنتجات التفاعلات الجانبية أو تفاعلات التحلل ، مثل أشكال النحاس الأساسية ، عن طريق الاختزال إلى النحاس المعدني ، دون توفير أي مادة مدرجة في النحاس. ومع ذلك ، نظرًا لأن تفاعل الاختزال يكون مصحوبًا بتوليد حراري كبير وبالتالي أشكال الماء ، فإن هذه المركبات النحاسية غير مناسبة لتحلل الطور الصلب الحراري في طريقة الاختراع الحالي ، لأن استخدام هذه المركبات يتطلب تحكمًا بالمسعرات الحرارية وغيرها من الإجراءات المعقدة.

تم فحص سلوك التحلل الحراري لهذه المركبات النحاسية عن طريق تحليل التوازن الحراري التفاضلي حيث هيدروكسيد النحاس وكربونات النحاس الأساسية وفورمات النحاس اللامائي ومنتج من تفاعل التحلل اللاحق لفورمات النحاس ، كل منها يزن 10 مجم ، في جو غاز N 2 أو H 2 بمعدل تسخين 3 درجة مئوية / دقيقة. تم تسخينها. النتائج التي تم الحصول عليها على درجات حرارة الذروة في التغيرات المسعرية (ماص للحرارة ، طاردة للحرارة أو ما شابه ذلك) ونواتج التحلل موضحة في الجدول 1.

الجدول 1

الغلاف الجوي N 2 غاز H 2 غاز هيدروكسيد النحاس كربونات النحاس الأساسية مونوهيدرات فورمات النحاس اللامائي منتج تحلل من فورمات النحاس ماص للحرارة ؛ أكسيد ماص قليلا للحرارة. مسحوق النحاس طارد للحرارة. نحاس طارد للحرارة يحتوي على أكسيد ؛ مسحوق النحاس

يوضح الجدول 1 أن جميع مركبات النحاس بخلاف فورمات النحاس اللامائي تتحلل في جو من النيتروجين (غاز N 2) لتكوين أكسيد النحاس أو مسحوق يحتوي بشكل أساسي على أكسيد النحاس ، وتحلل مركبات النحاس هذه ماص للحرارة أو طارد للحرارة. إن التغيرات المسعرية في مركبات النحاس هذه أكبر بعشر مرات على الأقل من تلك الموجودة في فورمات النحاس اللامائي ، وعلى وجه الخصوص ، فإن التغير الماص للحرارة في أحادي هيدرات النحاس الأساسي ، الذي يحتوي على ماء التبلور ، أكبر بحوالي مائة مرة من ذلك الموجود في فورمات النحاس اللامائي.

بالإضافة إلى ذلك ، باستثناء فورمات النحاس اللامائية ، يجب تسخين جميع مركبات النحاس في جو مختزل (غاز H 2) لتكوين مسحوق نحاسي معدني ، وتكون تفاعلاتها في الغلاف الجوي المختزل طاردة للحرارة ، وكمياتها الحرارية الطاردة للحرارة أكبر بخمس مرات على الأقل من فورمات النحاس اللامائي هي.

يُظهر الجدول 1 أيضًا أن درجات حرارة ذروة التحلل في النحاس اللامائي تشكل مركبات النحاس غير الانسداد مختلفة إلى حد كبير عن تلك الموجودة في فورمات النحاس اللامائي ، على الرغم من أن بعضها السابق يتداخل قليلاً مع الأخير.

مما سبق ، يمكن ملاحظة أن فورمات النحاس اللامائية يمكن أن تتحلل حرارياً بسهولة لتشكيل مسحوق النحاس دون إجراء تغييرات في السعرات الحرارية. ويمكن أيضا أن يكون مفهوما ما يلي. في حالة تلوث فورمات النحاس اللامائي بهذه المركبات النحاسية ، يتم تشكيل النحاس المعدني من خلال القوة المختزلة لحمض الفورميك المتحلل. ومع ذلك ، إذا كانت نسبة المركبات بخلاف فورمات النحاس اللامائية كبيرة جدًا ، تكون الحرارة الطاردة للحرارة المصاحبة لتفاعلات الخفض كبيرة جدًا ، ونتيجة لذلك ، تتشكل جزيئات مسحوق النحاس مع بعضها البعض بسبب التسخين المحلي ، إلخ ، بحيث يصعب للحصول على مسحوق النحاس غرامة. إذا كانت نسبة هذه المركبات أكبر ، يصبح مسحوق النحاس الناتج عبارة عن مسحوق نحاسي يحتوي على أكسيد النحاس.

لذلك ، تكون الصيغة النحاسية اللامائية المستخدمة في الاختراع الحالي بشكل مفضل واحدة تحتوي على كمية صغيرة من هذه المركبات بخلاف فورمات النحاس. التدبير العملي لذلك هو أنه عندما تتشكل عينة من النحاس اللامائي بكمية من 10 ملغ في جو من غاز النيتروجين أو الهيدروجين بمعدل تسخين يبلغ 3 ° C / min. يتم تسخينه ، يتحلل وزن 90 في المئة أو أكثر من العينة حرارياً في نطاق درجة حرارة 160 إلى 200 ° C. يُفضل أخذ ما سبق في الاعتبار عند تصنيع فورمات النحاس اللامائي صناعياً للاستخدام في هذا الاختراع.

في طريقة الاختراع الحالي ، يتحلل مسحوق فورمات النحاس اللامائي كما هو موضح أعلاه حرارياً في الطور الصلب لإنتاج مسحوق نحاسي ناعم.

يتم إجراء التحلل الحراري لفورمات النحاس اللامائية في الطور الصلب في جو غير مؤكسد ، عادة تحت ضغط عادي ، عند درجة حرارة تتراوح بين 150 و 300 ° C ، ويفضل أن يكون ذلك بين 160 و 250 ° C. يمكن تنفيذ العملية في وضع الدُفعات حيث يتم تعبئة فورمات النحاس اللامائي في العلبة أو العلبة أو حاوية أخرى وتسخينها وصيانتها في درجة حرارة محددة مسبقًا. بدلاً من ذلك ، يمكن تنفيذ العملية بطريقة مستمرة حيث يتم تطبيق النحاس اللامائي على وسائط النقل المستمر ، مثل حزام النقل ، ووكلاء النقل ينقلون فورمات النحاس إلى منطقة التدفئة التي يتم تسخينها إلى درجة حرارة محددة مسبقًا حيث تكون مادة النحاس متحللة حرارياً ثم يتم تفريغ منتج التحلل.

في الاختراع الحالي ، يعني مسحوق فورمات النحاس اللامائي في الطور الصلب مسحوق فورمات النحاس اللامائي الذي يتم تعبئته في حاوية مثل علبة أو ما شابه ذلك مصنوع من مادة مقاومة لدرجات حرارة التسخين ولا يهاجمها بخار حمض الفورميك ، مسحوق فورمات النحاس اللامائي يوضع على سير جري مصنوع من هذه المادة ، أو مسحوق فورمات النحاس اللامائي في حالة مماثلة. كمية مسحوق فورمات النحاس اللامائي المعبأ في حاوية أو موضوعة على حزام متحرك ليست محدودة بشكل خاص لأن العلاقة بين كمية مسحوق فورمات النحاس وخصائص التكتل لمسحوق النحاس الناعم الذي تم الحصول عليه غير ذات أهمية. ومع ذلك ، عادةً ما يتم استخدام مسحوق فورمات النحاس اللامائي بكمية يمكن أن يتحلل فيها الجزء الداخلي من فورمات النحاس اللامائي تمامًا خلال الفترة الزمنية المطلوبة ، على سبيل المثال ، من عدة دقائق إلى عدة ساعات. يعني الغلاف الجوي غير المؤكسد جوًا من N 2 أو H 2 أو CO 2 أو CO أو Ar أو أي غاز آخر غير مؤكسد ، أو الغلاف الجوي للغاز الناتج عن تحلل فورمات النحاس اللامائي. في عملية الدُفعات المفضلة ، يتم التأكد من أن جو التحلل يتكون بالكامل من الغاز الذي يتم إنتاجه أثناء تحلل مسحوق فورمات النحاس ، على سبيل المثال عن طريق جعل حجم منطقة التسخين صغيرًا. في عملية مستمرة مفضلة ، يتم تحقيق نفس التأثير عن طريق جعل المساحات المفتوحة للمدخل إلى منطقة التسخين والمخرج منها صغيرة. تعد هذه التعديلات مفيدة لأنها تلغي الحاجة إلى توفير نظام سابقًا لإنشاء N 2 أو H 2 أو جو غازي غير مؤكسد آخر.

في طريقة التحلل الحراري الموصوفة أعلاه من الاختراع الحالي ، يستمر التحلل الحراري تدريجياً من الجزء الخارجي من فورمات النحاس اللامائي إلى الجزء الداخلي منه. يصل المسحوق النحاسي الذي يتكون عند التحلل إلى درجة الحرارة المحددة مسبقًا والتي يتم فيها الحفاظ على جو التحلل في فترة قصيرة من الزمن بسبب التوصيل الحراري الممتاز لمسحوق النحاس ، ويصبح المسحوق النحاسي بخار فورمات النحاس (النحاس (I) فورمات) عند تلك درجة الحرارة تشكل فورمات النحاس ، وكذلك غاز حمض الفورميك ، الذي يتكون في التحلل ، ويتعرض للغازات من منتجات تحلل حمض الفورميك. بهذه الطريقة ، يتعرض مسحوق النحاس المنتج في المرحلة الأولى من العملية لهذه الغازات عند درجة حرارة محددة مسبقًا خلال التحلل الحراري. عندما تتجاوز درجة حرارة التحلل الحراري 300 ° C ، يميل المسحوق النحاسي بشكل غير ملائم إلى تكوين تكتلات ، ويميل التحلل الثانوي إلى الحدوث ، أي تحلل حمض الفورميك المتشكل عند تحلل فورمات النحاس اللامائية ، وهو أمر غير موات يؤدي إلى تكوين الماء. ومع ذلك ، عندما تتحلل جميع مركبات النحاس النحاسية إلى حد كبير ، قد ترتفع درجة حرارة الغلاف الجوي فوق 300 ° C ، طالما أن التعرض لمثل هذه الحرارة المرتفعة يكون قصير العمر ، على الرغم من أن المسحوق النحاسي أعلى لفترة زمنية محدودة تتعرض 300 ° C ، لا يزداد ميل المسحوق لتشكيل التكتلات بدرجة كبيرة. من ناحية أخرى ، إذا كانت درجة حرارة التحلل الحراري أقل من 150 ° C ، يستمر التحلل بشكل غير ملائم بسرعة غير كافية ويستغرق الكثير من الوقت. يتراوح المدى المفضل بدرجة أكبر من درجة حرارة التحلل الحراري بين 160 و 250 ° C ، وهو نطاق قريب من الحد الأدنى لنطاق 150-300 ° C.

يكون مسحوق النحاس الناتج عن الطريقة الموضحة أعلاه للاختراع الحالي عمومًا عبارة عن مسحوق نحاس ناعم ذو قطر جسيم أولي متوسط ​​بين 0,2 و 1 μm ، ومساحة سطح محددة بين 5 و 0,5 m² / g ، وميل منخفض للتكتل. الميزة البارزة لمسحوق النحاس الناعم التي تم الحصول عليها عن طريق التحلل الحراري ل فورمات النحاس اللامائي وفقًا للاختراع الحالي هي أن المسحوق لديه ميل قليل للتكتل مقارنة بمساحيق النحاس المعدة بواسطة طريقة الاختزال وغيرها من الطرق التقليدية لديها.

بالمقارنة مع المساحيق النحاسية التي تم الحصول عليها بواسطة طريقة الاختزال وما شابه ، فإن مسحوق النحاس الناعم الناتج عن طريقة الاختراع الحالي يتأكسد ببطء في الهواء. لذلك ، حتى في حالة ترك المسحوق النحاسي الناعم وفقًا للاختراع الحالي في الهواء ، فلن يحدث تغير في اللون بسبب الأكسدة إلا إذا كانت مدة التعرض قصيرة. نظرًا لأن مسحوق النحاس الناعم المنتج يحتوي على عناصر شوائب كانت موجودة في الأصل في مسحوق فورمات النحاس اللامائي الذي كان من المتوقع أن يكون موجودًا ، ومعظمه يلتصق بسطح جزيئات المسحوق ، فمن المفضل أن يتم خلط مسحوق النحاس الناعم مع الماء أو مذيب عضوي أو مذيب عضوي يتم غسل محلول مثبط الصدأ للنحاس في الماء أو في مذيب عضوي لتقليل عناصر الشوائب ، مثل الهالوجينات والكبريت والمعادن القلوية والمعادن الثقيلة. بمثل هذه المعالجة للغسيل ، على سبيل المثال ، يمكن إزالة 90٪ أو أكثر من المعادن القلوية والهالوجينات الموجودة كعناصر النجاسة ، على الرغم من أن ذلك يعتمد على مقدار عناصر النجاسة هذه.

في المعالجة المفضلة للغسيل ، يستخدم الماء أو المذيبات العضوية مثل الكحول التي تحتوي كل منها على مثبط أو ما شابه ذلك كسائل غسيل في مرحلة الغسيل الواحدة أو في المرحلة الأخيرة من الغسيل متعدد المراحل ، وخلال الغسيل ، علاج تشتت بالموجات فوق الصوتية ، علاج تشتت مع خلاط أو شيء مماثل القيام به. هذه الطريقة مفيدة لأنها يمكن أن تحقق الحد من عناصر الشوائب وعلاج الوقاية من الصدأ وإعادة توزيع الجزيئات المتكتلة.

كما يتضح من الوصف أعلاه وكما هو موضح في الأمثلة والأمثلة المقارنة التالية ، يمكن لطريقة إنتاج مسحوق نحاس ناعم من خلال التحلل الحراري ل فورمات النحاس اللامائي وفقًا للاختراع الحالي أن توفر مسحوقًا نحاسيًا دقيقًا بسبب استخدام الصيغة النحاسية اللامائية الخاصة التي لديها قطر الجسيمات الأولية الصغيرة والميل المنخفض إلى التكتل. يمكن إنتاج هذه الصيغة النحاسية اللامائية الخاصة بسهولة صناعياً بتكلفة منخفضة من مركب نحاس أرخص ، وفي هذه الحالة ، يمكن بسهولة تقليل الشوائب الموجودة في مادة البداية.

لذلك ، فإن الاختراع الحالي ، الذي يوفر عملية عملية وجديدة للإنتاج الصناعي لمسحوق النحاس الرفيع ، له أهمية كبيرة.

سيتم شرح الاختراع الحالي بمزيد من التفصيل بالإشارة إلى الأمثلة والأمثلة المقارنة التالية ، ولكن لا ينبغي تفسير الأمثلة على أنها تحد من نطاق الاختراع. في هذه الأمثلة ، ما لم يذكر خلاف ذلك ، تستند جميع الأجزاء والنسب المئوية على الوزن.

المثال 1

تمت إضافة 1 كجم من محلول حمض الفورميك المائي بنسبة 3 في المائة إلى 2 كجم من كربونات النحاس الأساسية (= CUCO 2 Cu (OH) 2,4 H 40 O). يسخن الخليط الناتج إلى 80 درجة مئوية ويبقى عند درجة الحرارة هذه لمدة 30 دقيقة أثناء تقليب الخليط. تمت إزالة الماء بعد ذلك بالتبخير عند 80 درجة مئوية تحت ضغط مخفض لتركيز وتجفيف منتج التفاعل ، حيث يتم الحصول على 1,28 كجم من بلورات فورمات النحاس اللامائية. تم اختبار خصائص التحلل الحراري لفورمات النحاس اللامائي هذا بإضافة 10 مجم من فورمات النحاس اللامائي في جو غاز النيتروجين أو الهيدروجين بمعدل تسخين 3 درجات مئوية / دقيقة. تم تسخينها. نتيجة لذلك ، وجد أن نسبة المكونات التي تحللت في نطاق درجة الحرارة من 160 إلى 200 درجة مئوية (المشار إليها فيما يلي باسم "درجة التحلل الحراري") كانت عمليا 100٪.

تم سحق بلورات فورمات النحاس اللامائية التي تم الحصول عليها أعلاه إلى مسحوق له حجم جسيم من 150 μm (شبكة 100) أو أدق ، وتم تعبئة 1 كجم من المسحوق في علبة يمكن قياس 15 cm x 15 cm X 8 cm (ارتفاع). وضعت هذه البندقية في فرن كهربائي بسعة 3 لتر ، حيث تم استبدال الغلاف الجوي بالنيتروجين. تم قياس درجة الحرارة في الفرن الكهربائي بمعدل 4 ° C / min. ثم تم الاحتفاظ بدرجة الحرارة عند 200 ° C لمدة ساعات 1,5 لتنفيذ التحلل الحراري. بعد تبريد الفرن الكهربائي إلى درجة حرارة الغرفة ، تم إخراج العلبة وتم الحصول على 414 g من مسحوق المنتج المتحلل حرارياً والذي يظهر لونًا نحاسيًا.

كان هذا المسحوق عبارة عن مسحوق نحاسي ناعم يحتوي على نسبة أكسجين مقدارها 0,4٪ أو أقل ، ويتكون من جسيمات أولية كروية تقريبًا موحدة في الحجم ويبلغ متوسط ​​قطر الجسيمات حوالي 0,3 μm ، وتبلغ مساحة سطحها المحددة 3 م² / جم كان.

إلى 0,1 جم من مسحوق النحاس الناعم الذي تم الحصول عليه أعلاه ، تمت إضافة 0,3 جم من الفاعل بالسطح (إستر حمض السوربيتان الدهني ، "LEODOL" ، منتج من شركة Kao Corporation) و 150 جم من الماء ، وتعرض هذا الخليط لمعاملة التشتت فوق الصوتي. بعد ذلك ، تم تحليل التشتت الناتج لقطر الجسيمات المتكتلة عن طريق محلل توزيع حجم الجسيمات من النوع الليزري. نتيجة لذلك ، وجد أن قطر جسيم التكتل (في المتوسط) كان حوالي 3 ميكرومتر.

المثال 2

باستثناء أنه تم استخدام 0,66 kg من مسحوق أكسيد الكبريت و 2,4 kg من محلول حمض الفورميك بنسبة 80 كمواد البدء وأن مواد البدء تم خلطها وتحريكها في 80 ° C 20 لساعات ، تشكل بلورات النحاس اللامائية بكمية من 1,28 كجم في بنفس الطريقة كما في المثال 1. كانت درجة التحلل الحراري لمادة فورمات النحاس اللامائية التي تم الحصول عليها بالتالي 100٪ تقريبًا.

تم سحق بلورات فورمات النحاس اللامائية التي تم الحصول عليها أعلاه إلى مسحوق ذي حجم جسيم 150 μm (شبكة 100) أو أدق ، واستخدام 1 كجم من المسحوق ، إلا أنه تم حفظ المسحوق عند 300 ° C لمدة ساعة التحلل الحراري بنفس الطريقة كما في المثال 1. بهذه الطريقة ، تم الحصول على 414 g من المسحوق الذي كان نتاج التحلل الحراري.

كان هذا المسحوق عبارة عن مسحوق نحاسي ناعم يتكون من جزيئات أولية كروية تقريبًا موحد في الحجم ويبلغ قطر جسيم موحد حوالي 0,4 μm ويبلغ مساحة سطحه المحددة 2 م² / جم. تم قياس قطر جسيم التكتل من المسحوق (في المتوسط) بعد أن تم تشتيت المسحوق في الماء عن طريق المعالجة باستخدام الخلاط ، ووجد أنه حوالي 8 μm.

مثال مقارن 1

إلى 0,66 kg من مسحوق أكسيد الكأس ، تمت إضافة 2,4 kg من محلول حمض الفورميك المائي بنسبة 16. تم تسخين الخليط الناتج إلى 80 ° C لمدة ثلاث ساعات ، ثم تمت إزالة الماء عن طريق التبخر عند 100 ° C تحت ضغط منخفض لتركيز وتجفيف منتج التفاعل لإعطاء 1,2 كجم من بلورات فورمات النحاس النحاسية. كانت درجة التحلل الحراري لهذه الصيغة النحاسية اللامائية 85٪. تم إذابة البلورات التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة في الماء لتحديد محتوى المكونات غير القابلة للذوبان في الماء ، وتم العثور على نسبة 15٪. تم تحليل مكونات غير قابلة للذوبان في الماء عن طريق حيود الأشعة السينية ووجد أن لها تركيبة تقابل مزيج 1: 1 تقريبًا من أكسيد الكبريت غير المتفاعل وفورمات النحاس الأساسية.

تعرضت بلورات فورمات النحاس اللامائية التي تم الحصول عليها أعلاه إلى التحلل الحراري بنفس الطريقة كما في المثال 2 ثم تم تبريدها إلى درجة حرارة الغرفة.

أظهر المسحوق الذي تم الحصول عليه ، والذي كان ناتجًا عن التحلل الحراري ، لونًا بنيًا ، وكان محتواه من الأكسجين يبلغ حوالي 3٪ ، ويتألف من جزيئات أولية كروية موحدة تقريبًا ويبلغ متوسط ​​قطر الجسيمات حوالي 0,3 μm. تم قياس قطر جسيم التكتل من المسحوق (في المتوسط) بعد أن تم تشتيت المسحوق في الماء عن طريق المعالجة باستخدام الخلاط ، ووجد أنه حوالي 15 μm.

مثال مقارن 2

باستخدام نفس مسحوق فورمات النحاس اللامائي المستخدم في المثال المقارن 1 ، تم إجراء التحلل الحراري بالطريقة نفسها كما في المثال المقارن 1 فيما عدا أن التحلل الحراري قد تأثر مع السماح بتدفق غاز الهيدروجين إلى الوعاء الذي يحتوي على مادة البدء ،

أظهر المسحوق الذي تم الحصول عليه ، والذي كان ناتجًا عن التحلل الحراري ، لونًا نحاسيًا ويتألف من جزيئات أولية كروية موحدة تقريبًا ويبلغ متوسط ​​قطر الجسيمات حوالي 0,3 μm. ومع ذلك ، أصبح مسحوق البني في غضون فترة زمنية قصيرة نسبيا. بالإضافة إلى ذلك ، تم قياس قطر جسيمات التكتل من المسحوق (في المتوسط) بعد أن تم تشتيت المسحوق في الماء عن طريق المعالجة باستخدام الخلاط ، ووجد أن حوالي 20 μm.

أمثلة 3 و 4 والأمثلة المقارنة 3 و 4

إلى 1,62 kg من مسحوق هيدروكسيد النحاس تمت إضافة 4,8 kg من محلول حمض الفورميك المائي بنسبة 80 ، وتم تقليب هذا الخليط لمدة ساعة واحدة. عن طريق ترشيح الخليط الذي تم الحصول عليه ، تم الحصول على رباعي هيدرات فورمات النحاس ، والذي تم تجفيفه بعد ذلك في 100 ° C في فراغ للحصول على فورمات النحاس اللامائية.

باستخدام تركيبة النحاس اللامائية التي تم الحصول عليها أعلاه ، مع استثناء أن حجم جسيمات المسحوق وظروف التحلل الحراري لكل مسحوق بدء ، كما هو موضح في الجدول 2 ، تم الحصول على مسحوق النحاس بواسطة الإجراء المستخدم في المثال 1. تظهر النتائج التي تم الحصول عليها في الجدول 2.

الجدول 2

مثال مقارن حجم الجسيمات من فورمات النحاس اللامائي (شبكة) µm ظروف التحلل الحراري: - درجة الحرارة - المدة (ساعات) مسحوق النحاس المنتج - الجسيمات الأولية ∅ (µm) - مساحة السطح المحددة (m² / g) - جزيئات التكتل ∅ (m)

المثال 5

تم استخدام خمسة أنواع من فورمات النحاس اللامائية ، ولكل منها محتويات شوائب كما هو موضح في الجدول 3 ، كمواد البدء باستثناء كربونات النحاس الأساسية التي كانت مختلفة في محتويات Na و Cl و S بنفس الطريقة كما في المثال 1. تم تحلل أشكال النحاس اللامائية حرارياً بنفس الطريقة الموجودة في المثال 1 للحصول على مساحيق النحاس.

تم غسل كل من مساحيق النحاس التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة بنفس الطريقة الموضحة في الجدول 3 للحصول على مسحوق نحاسي ذو نقاوة محسنة بدرجة كبيرة. تظهر النتائج التي تم الحصول عليها في الجدول 3.

الجدول 3

الشوائب في شوائب فورمات النحاس اللامائية (ppm) في سوائل غسل مسحوق النحاس المنتج (ppm) والشوائب التقنية في مسحوق Cu المغسول (ppm)

فيما يلي سوائل الغسيل وتقنية الغسيل لكل مسحوق نحاسي كما هو موضح في الجدول 3.

سوائل الغسيل:

1: محلول البنزوتريازول في المئة من 0,5 في الماء.

2: الماء.

3: 0,5 في المئة محلول البنزوتريازول في الميثانول.

4: الميثانول.

تقنية الغسل:

لعملية غسل ، تم استخدام 100 مل من غسل لكل 20 غرام من مسحوق النحاس

وأجري العلاج بالتقليب أو بالموجات فوق الصوتية (المشار إليها بـ *) لمدة عشر دقائق. في الحالات التي يتم فيها تكرار عملية الغسيل ، يظهر عدد عمليات الغسيل المتكررة في الجدول بعد "x" (على سبيل المثال ، "x9" تعني "غسل تسع مرات").

بينما تم وصف الاختراع بالتفصيل وبالرجوع إلى تجسيدات محددة له ، سيكون من الواضح لأولئك المهرة في المجال أنه يمكن إجراء تغييرات وتعديلات مختلفة دون الخروج عن نطاق عناصر الحماية.

المطالبة [أون]

1. طريقة لإنتاج مسحوق نحاسي ناعم يتضمن تحلل حراري صلب للطور من فورمات النحاس اللامائي في جو غير مؤكسد عند درجة حرارة تتراوح بين 150 و 300 ° C للحصول على مسحوق نحاسي ناعم ذو قطر جسيم أولي من 0,2 إلى 1 μm سطح 5 إلى 0,5 م² / جم وله ميل منخفض إلى التكتل ، قال فورمات النحاس اللامائي هو مسحوق فورمات النحاس اللامائي الذي يبلغ قطره الجسيمات من شبكة 20 أو أدق و 90 بالوزن أو أكثر ضمن نطاق درجة الحرارة بين 160 و 200 ° C يخضع التحلل الحراري عند تسخين مسحوق فورمات النحاس اللامائي في جو من غاز النيتروجين أو الهيدروجين بمعدل تسخين يبلغ 3 ° C / min. حيث يتم الحصول على مسحوق فورمات النحاس اللامائي المذكور من خلال نزع هيدرات فورمات النحاس عند درجة حرارة 130 ° C أو أقل ثم سحق فورمات النحاس اللامائي ، أو عن طريق مركب النحاس واحد على الأقل يتم اختياره من المجموعة التي تتكون من كربونات النحاس ، هيدروكسيد النحاس ويتفاعل أكسيد النحاس مع حمض الفورميك أو فورمات الميثيل.

2. طريقة كما تم المطالبة بها في المطالبة 1 ، حيث يحتوي مسحوق النحاس الناعم المذكور على تكتلات من الجسيمات الأولية لمسحوق النحاس الناعم ، حيث يبلغ قطر التكتلات المذكورة 10 μm أو أقل.

3. طريقة كما ادعى في المطالبة 1 لإنتاج مسحوق نحاس ناعم مطهر والذي يشتمل على غسل مسحوق النحاس الناعم الذي تم الحصول عليه بالطريقة المطالب بها في المطالبة 1 بالماء أو مذيب عضوي أو محلول لمثبط الصدأ للنحاس في الماء أو في مادة عضوية يذيب بحيث يقلل في المسحوق المذكور عنصر شوائب واحد على الأقل يتم اختياره من المجموعة التي تتكون من الهالوجين والكبريت والمعادن القلوية والمعادن الثقيلة.

مصدر: www.patent-de.com

مالك براءة الاختراع: شركة Mitsubishi Gas Chemical Co.، Inc. طوكيو ، اليابان

المستند: DE69024884T2

روابط إضافية إلى مسحوق النحاس متناهية الصغر:

سعر مسحوق النحاس فائق الدقة -> أسعار المعادن عالية النقاء

ISE - أغسطس 2019