一种铜基金属粉末颜料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属粉末颜料领域，具体涉及一种铜基金属粉末颜料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属颜料是涂料工业中的一种特殊种类，起源于汽车工业中对金属色泽外观的追 求，并且是一种已经被消费者广泛认同和应用了的涂料。随着现代社会的发展，具有金属光 泽外观的产品在机械设备、电子产品和汽车外装饰上的应用越来越广泛，并且这种装饰效 果的涂料开始逐渐的渗透到人们生活的各个方面。现在，将浅色涂料与视觉效果醒目的金 属涂料进行组合用以获得独特的视觉效果。因此，业界对金属涂料的需求量、种类也越来越 大，比较常见的金属颜料有铝粉、锌粉、铜基金属粉等，所有的这些金属颜料均由金属或合 金组成，其特点是具有金属的色相和光泽。
[0003] 随着人们生活水平的提高和审美情趣的进步，消费者对产品提出了更高的要求， 尤其是在市场竞争日益激烈的今天，不但要求产品具有性能优良的内在品质，而且要求其 产品外观或者外包装精美、高端、大气、上档次。黄金色象征着富有和高贵，作为高档产品的 涂装或包装装潢，起了极大的促销作用。比如目前流行的所谓"土豪金"就说明这一点，国 内外汽车、电子产品都很流行具有黄金色泽的金属效果的外观，因此铜基金属粉末颜料被 广泛应用于高档商品或者汽车的装饰，而且市场会越来越大。
[0004] 另外，随着电子工业的迅速发展，电磁波干扰已成为人类健康的杀手，同时，电磁 波干扰还会造成电子设备不稳定，导致信息泄露，危及国家利益和安全。铜基金属粉末涂 料即铜金粉具有低表面电阻率和高抗氧化的特点，是广泛使用的廉价材料，很适合作为导 电涂料的导电基料，其成分为铜-锌（Cu-Zn)合金粉，按Zn含量不同有不同的型号和色相， Zn电极电位比Cu低，由于阴极保护作用可很好地保护Cu不被氧化，所以可以利用铜金粉涂 料并将其制成涂层，起到了电磁屏蔽的效能。
[0005] 铜基金属颜料一铜金粉（以下统称铜金粉）是由铜、锌经过一定的工序制成的一 种具有仿金效果的一种片状金属粉体。国内使用的高档铜基金属粉末颜料大多数是国外进 口，其颗粒尺寸小、性能优良、价格高。目前传统的铜金粉生产方式为是首先将铜、锌按一定 的比例进行熔炼，熔化的铜合金经雾化喷粉后，放入湿球磨机中球磨粉碎、湿磨粉碎后经退 火、干燥送入精球磨机中精磨，精磨后的粉末经分级、捕集、抛光后即成产品。传统的国内生 产铜基金属粉末颜料的技术比国外落后，其金属颜料颗粒尺寸较大、生产成本高。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种铜基金属粉末颜料的制备 方法，其生产工艺简单、产品颗粒尺寸小、涂敷效果好。
[0007] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] 一种铜基金属粉末颜料的制备方法，包括如下步骤：
[0009] (1)称取电解铜粉和锌粉，用混料机混合两种物料；
[0010] (2)将步骤（1)混合均匀的物料送入烧结炉中进行高温扩散热处理；
[0011] (3)将步骤（2)高温扩散热处理的物料经过初级解碎后用超细粉碎机进行超细粉 碎；
[0012] (4)将步骤（3)超细粉碎的物料用高能球磨机进行机械合金化研磨处理，得到所 述铜基金属粉末颜料。
[0013] 其中，步骤（1)中混料机为双螺旋搅拌和双锥混料机的一种。
[0014] 步骤（2)的高温扩散技术：把混合均匀不同比例的电解铜粉和锌粉的混合物按照 一定的重量、进料速率，送入到550~800°C之间通入还原性或保护性气氛（亦可是真空状 态）下的烧结炉中进行高温扩散热处理一定的时间，从而使熔点为419. 53°C的锌粉出现熔 融液相并扩散至还未液相出现的电解铜粉颗粒中，由于电解铜粉外貌形状为极不规则的树 枝状，其粉体颗粒具有发达的孔洞、孔隙和表面积，所以熔化、液相的锌元素会很容易被扩 散或吸收到电解铜粉颗粒内部而形成一定的铜一锌合金相甚至合金组织并且锌元素扩散、 分布均匀。由于锌元素扩散、分布的均匀，所以经过该高温扩散热处理过后的物料也具有颜 色均匀的铜锌合金的黄色、金色光泽。另外，该电解铜粉和锌粉的高温扩散技术还可以通过 调整电解铜粉和锌粉的比例、高温扩散的温度和时间来调节不同要求下的合金颜色和光泽 亮度。
[0015] 其中，步骤（2)中的烧结炉中通入还原性气氛和保护性气氛的一种，或烧结炉为 真空状态。还原性气氛可以是氢气，保护气氛可以是中性气体如氮气、惰性气体如氩气或多 种气体混合组成的气体如一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、氮气的混合气体。
[0016] 其中，步骤⑵中的高温扩散热处理温度为550~800°C，例如550°C、600°C、 650°C、700°C、750°C、800°C，高温扩散热处理时间为 0· 5 ~3h，例如(λ 5h、lh、L 5h、2h、 2. 5h、3h〇
[0017] 步骤（3)的超细粉碎技术：利用电解铜粉外貌形状为树枝状、颗粒内部孔洞、孔隙 发达、松装密度低，从而会导致在高温扩散热处理后其烧结颈脆弱、致密度低、物料结合较 松散、强度低的特性，再利用机械和气流粉碎相结合的超细粉碎机对高温扩散后的铜锌扩 散合金粉进行物理粉碎。由于锌的熔点为419. 53°C，并且所占比例比铜少，所以高温扩散后 锌元素都会熔化、扩散进入到电解铜粉中，而电解铜粉的颗粒呈树枝状，其单个颗粒都是由 更加微小的粒子粘连、结合所组成，所以在进行超细粉碎的过程中，单个电解铜粉颗粒还会 进一步解碎成更为细小的铜粒子。所以，经过高温扩散热处理后的铜锌合金物料在经过超 细粉碎之后会被加工成颗粒粒径尺寸在10微米以下的铜锌合金粒子。
[0018] 步骤（4)的机械合金化技术：机械合金化是指把金属或合金粉末在高能球磨机中 通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致 粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。在本发明中，主要是在具 有保护性气氛的环境下利用机械合金的方式使铜锌合金粒子进一步细化，并且使铜锌元素 进一步合金化，另外由于物料为电解铜粉和锌粉，延展性和光泽度都比较好，所以在经过机 械合金处理后铜锌合金物料就会成为粒径尺寸为2微米以下，并具有黄金色金属光泽的鳞 片状铜锌合金粉末颜料。
[0019] 其中，步骤（4)的球料比为10~30:1，例如10:1、15:1、20 :1、25:1、30:1，磨球大 小为3~10_，例如3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm ;机械合金化研磨处理时间为 1 ~5h，例如 lh、l. 5h、2h、2. 5h、3h、3. 5h、4h、4. 5h、5h。
[0020] 铜金粉的颜色是由合金的颜色所决定的，随着所含铜锌比例的不同，铜金粉呈现 不同的色相，可分为青光、青红光和红光三种：含铜在75~80%左右的称为青光铜金粉， 也叫绿金色金粉；含铜在84~86%左右的称为青红光铜金粉，又称为浅金色金粉，呈纯金 色相；含铜在88%左右的称为红光铜金粉，又称赤金金粉，呈红金色相。
[0021] 铜金粉颗粒呈鳞片状结构，在扫描电镜下观察，铜金粉的鳞片呈不规则形，边沿呈 锯齿形，粉体颗粒的径厚比一般都大于100,有的甚至可以达到150,铜金粉要求粒径分布 有尽量窄的范围。
[0022] 铜金粉之所以能够在连接料中呈现出高光泽度的最主要的原因就是铜金粉片具 有在连接料中漂浮的特性，金属颜料是把最大限度地提高漂浮性能作为主要的性能指标。
[0023] 铜金粉在包装印刷行业中占一席之地是因为它具有特殊的表面光学性质，铜金粉 的光泽度成为产品质量的重要指标之一，光泽度的提高对于提高产品的质量，具有重要意 义。片状金属颜料的光泽度取决于鳞片的尺寸和排列方向，当铜金粉颜料与底材呈平行排 列时，具有很高的反射性，铜金粉定向排列的越整齐，镜面效应越显著，印金光泽度越高。
[0024] 本发明的目的之二在于提供一种铜基金属粉末颜料，其中，铜基金属粉末颜料 按质量百分比计，包括70 %~95 %的电解铜粉，例如70 %、75 %、78 %、80 %、82 %、85 %、 87%、90%、93%、95%;5%~30%的锌粉，例如5%、8%、10%、13%、15%、17%、20%、 22%、25%、30%〇
[0025] 其中，电解铜粉目数为200目以上，例如200目、250目、300目、350目、400目、500 目；锌粉目数为300目以上，例如300目、350目、400目、450目、500目、600目。
[0026] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：一种铜基金属粉末颜料的制备方法，包 括如下步骤：（1)称取电解铜粉和锌粉，用混料机混合两种物料；（2)将步骤（1)混合均匀 的物料送入烧结炉中进行高温扩散热处理；（3)将步骤（2)高温扩散热处理的物料经过初