一种粉末冶金用电解铜制备方法与流程

1.本发明涉及粉末冶金材料领域，特别涉及一种粉末冶金用电解铜制备方法。


背景技术：

2.粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金主要有四大工艺，分别为传统法、金属注射成型(mim)、金属添加剂制造(mam)、等静压(ip)。粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如al
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li合金、耐热al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等) 具有重要的作用。
3.电解铜是将粗铜(含铜99％)预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸和硫酸铜的混合液作为电解液，经过电解加工得到的铜板，称为“电解铜”，质量极高，可以用来制作电子电气产品，如电线、电缆、空调排，汽车散热水箱等，同时其经过加工处理也可作为粉末冶金金属材料。铜粉末通过金属注射成型工艺可以制造成复杂形状的电气和电子部件，尤其是粒径小于10微米的铜粉末。因此，电解铜是粉末冶金技术中一种重要的金属材料。
4.目前在粉末冶金中，铜粉粒径分布集中度不高，且无法同时满足各种不同粉末冶金工艺对铜粉粒径的要求，此外，目前的铜粉流动性及抗压强度不高，影响了如电解铜粉金属注射成型效率及质量，因此需要提供一种粉末冶金用电解铜制备方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种粉末冶金用电解铜制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括电解铜预制工艺和电解铜应用于粉末冶金中的后处理工艺，所述电解铜预制工艺包括以下步骤：
7.步骤一：阴阳极铜板预制，将粗铜(含铜量99％)预制成厚铜板作为阳极板，选用纯铜并制作成薄片作为阴极。
8.步骤二：阳极铜板熔铸，选用反射炉对阳极铜板进行熔炼，将铜板和木炭添加至反射炉内，使炉内升温，炉内温度控制在1100
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1300 摄氏度，直至熔炼完成，后冷却取出；
9.步骤三：以硫酸和硫酸铜的混合液作为电解液，装入至电解槽中，将熔铸后的阳极厚铜板作为阳极板，将纯铜薄片作为阴极板，进入电解槽中电解，通电后，铜从阳极溶解成
铜离子(cu)向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出电解铜,粗铜中杂质(比铜活泼的铁和锌)等会随铜一起溶解为离子；
10.步骤四：刮粉，选用电解金属刮粉机将阴极析出的电解铜粉刮出，并输送至过滤洗涤机中，后将洗涤后的电解铜粉输送至烘干还原一体炉中进行烘粉，得到氧含量和水分均较低的电解铜粉；
11.所述电解铜应用于粉末冶金中的后处理工艺包括以下步骤：
12.s1：采用高精度精密研磨机对以上步骤四得到的电解铜金属进行精密研磨处理，研磨时间控制在30
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50分钟；
13.s2：后将经过精密研磨处理后的电解铜金属放入振动筛中，对不同粒径铜粉分别进行过滤筛选，在得到不同粒径铜粉的同时提高铜粉粒径分布均匀性，进而提高铜粉粉末冶金产品性能，满足不同粉末冶金工艺铜粉性能要求；
14.s3：将筛选后的电解铜粉中加添加适量比例经铁粉镀铜形成的铜包覆铁粉，并经烧结粉碎处理，并控制烧结温度时间等工艺参数，以在提高冶金粉末的压粉密度、流动性等成形性的同时提高径向抗压强度等烧结特性；
15.优选的，所述步骤三的电解液中解液中铜离子浓度为5
‑
7g/l，硫酸浓度为120
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150g/l，电解温度为45
‑
55℃，电解槽中电流为 13000a。
16.优选的，所述步骤四中的刮粉时间应控制在30
‑
45分钟/次。
17.优选的，可将所述步骤四中得到的烘干后的电解铜粉进行初步粉碎和筛分，其目的可将电解铜粉中的杂质和渣滓筛除，提高电解铜粉的质量；
18.优选的，所述步骤三中的电解时，可适当调节电位差，可有效避免比铜活泼的铁和锌等离子在阴极上析出，其中比铜不活泼的杂质如金和银等可沉积在电解槽的底部。
19.本发明的技术效果和优点：
20.通过在电解铜后处理工艺中，将制得的电解铜经过高精度精密研磨机精密研磨处理，有效提高了电解铜粉的质量，同时配合振动筛选装置对不同粒径铜粉分别进行过滤筛选，在得到不同粒径铜粉的同时提高铜粉粒径分布均匀性，进而提高铜粉粉末冶金产品性能，满足不同粉末冶金工艺铜粉性能要求，通过在电解铜粉中添加适量比例经铁粉镀铜形成的铜包覆铁粉，并经烧结粉碎处理，并控制烧结温度时间等工艺参数，以在提高冶金粉末的压粉密度、流动性等成形性的同时提高径向抗压强度等烧结特性。
具体实施方式
21.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本发明提供了一种粉末冶金用电解铜制备方法，包括电解铜预制工艺和电解铜应用于粉末冶金中的后处理工艺，
23.实施例一，电解铜预制工艺包括以下步骤：
24.步骤一：阴阳极铜板预制，将粗铜(含铜量99％)预制成厚铜板作为阳极板，选用纯铜并制作成薄片作为阴极。
25.步骤二：阳极铜板熔铸，选用反射炉对阳极铜板进行熔炼，将铜板和木炭添加至反射炉内，使炉内升温，炉内温度控制在1100
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1300 摄氏度，直至熔炼完成，后冷却取出；
26.步骤三：以硫酸和硫酸铜的混合液作为电解液，装入至电解槽中，将熔铸后的阳极厚铜板作为阳极板，将纯铜薄片作为阴极板，进入电解槽中电解，通电后，铜从阳极溶解成铜离子(cu)向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出电解铜,粗铜中杂质(比铜活泼的铁和锌)等会随铜一起溶解为离子；
27.步骤四：刮粉，选用电解金属刮粉机将阴极析出的电解铜粉刮出，并输送至过滤洗涤机中，后将洗涤后的电解铜粉输送至烘干还原一体炉中进行烘粉，得到氧含量和水分均较低的电解铜粉；
28.实施例二，电解铜应用于粉末冶金中的后处理工艺包括以下步骤：
29.s1：采用高精度精密研磨机对以上步骤四得到的电解铜金属进行精密研磨处理，研磨时间控制在30
‑
50分钟；
30.s2：后将经过精密研磨处理后的电解铜金属放入振动筛中，对不同粒径铜粉分别进行过滤筛选，在得到不同粒径铜粉的同时提高铜粉粒径分布均匀性，进而提高铜粉粉末冶金产品性能，满足不同粉末冶金工艺铜粉性能要求；
31.s3：将筛选后的电解铜粉中加添加适量比例经铁粉镀铜形成的铜包覆铁粉，并经烧结粉碎处理，并控制烧结温度时间等工艺参数，以在提高冶金粉末的压粉密度、流动性等成形性的同时提高径向抗压强度等烧结特性；
32.实施例三，步骤三的电解液中解液中铜离子浓度为5
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7g/l，硫酸浓度为120
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150g/l，电解温度为45
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55℃，电解槽中电流为 13000a，步骤四中的刮粉时间应控制在30
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45分钟/次，可将步骤四中得到的烘干后的电解铜粉进行初步粉碎和筛分，其目的可将电解铜粉中的杂质和渣滓筛除，提高电解铜粉的质量，步骤三中的电解时，可适当调节电位差，可有效避免比铜活泼的铁和锌等离子在阴极上析出，其中比铜不活泼的杂质如金和银等可沉积在电解槽的底部
33.本发明通过在电解铜后处理工艺中，将制得的电解铜经过高精度精密研磨机精密研磨处理，有效提高了电解铜粉的质量，同时配合振动筛选装置对不同粒径铜粉分别进行过滤筛选，在得到不同粒径铜粉的同时提高铜粉粒径分布均匀性，进而提高铜粉粉末冶金产品性能，满足不同粉末冶金工艺铜粉性能要求，通过在电解铜粉中添加适量比例经铁粉镀铜形成的铜包覆铁粉，并经烧结粉碎处理，并控制烧结温度时间等工艺参数，以在提高冶金粉末的压粉密度、流动性等成形性的同时提高径向抗压强度等烧结特性。
34.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。