CN101169985B - 特种镍基复合导电粉体材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镍基复合导电粉体材料及其制备方法，其成份(wt％)为：Ag10～50、Cu0.05～2.0、Al0.05～2.0、In0.05～2.0，余量为Ni。粉末性能为：平均粒度(D₅₀)1～40μm，含氧量＜0.05％，粉末形状为：球形、片状、不规则状等。其制备方法为：将Ni、Ag、Cu、Al、In等合金元素按合金设计成分比例配好，在真空热离解雾化设备中制备成合金粉末，再通过真空机械合金化球磨，制备成NiAgCuAlIn复合粉末。该复合粉末降低贵金属银含量50％～90％，进一步降低了原材料生产成本，已在手机外壳、计算机外壳、仪器仪表外壳、导电胶等生产线上获得批量推广应用，效果良好。

Description

特种镍基复合导电粉体材料及其制备方法

技术领域  本发明涉及导电粉体功能材料，特别是涉及一种镍基复合导电粉体材料及其制备方法。

背景技术  随着通讯、信息、电子、电工、仪器仪表等行业的快速发展，这些行业对设备的精度、灵敏度要求不断提高，对免受电磁波干扰影响的要求也越来越高。如集成电路和大规模集成电路产品，为了提高集成度、减小器件体积、节约贵金属资源和基础材料，微电子技术线路和元器件越来越集成化、微型化、高速化，这些元器件使用的电流是微弱电流，致使控制信号的功率与外部侵入的电磁波噪音功率接近，容易受电磁波干扰造成误操作、出现图像障碍和音响障碍等，妨碍通讯、导航等的正常工作。同时，这些设备在使用时也对外部产生电磁辐射干扰。电磁波对电话、计算机、通讯导航、设备控制器、家用电器及各种电子产品的电磁干扰及对人体健康的危害，早为人们所公认，被称为“电磁污染”。为此，世界各国高度重视，我国相关部委也下发了有关文件，规定没有通过电磁兼容性测试的产品不予出售。

特种镍基复合粉末是指具有特殊性能、形状及特种用途的合金粉末，其主要性能表现在：

(1)物理性能(如平均粒径、形状、粒度组成及分布、径厚比、盖水面积、附着力等)；

(2)化学性能(如抗氧化性、耐腐蚀性、耐磨损性、抗辐射和无毒等)；

(3)电学性能(如电阻率、接触电阻、电阻温度系数、方阻等)；

(4)光学性能等。

特种镍基复合粉末的特点及用途如表1所示。

表1.特种镍基复合粉末种类及特点

粉末种类	镍基复合粉末。
		粉末形状	球形、片形、树枝形和不规则状。
粉末平均粒径(D<sub>50</sub>)	＜1μm，1～10μm，10～20μm、20～30μm，30～40μm。
		粉末特点	粒径小、粒度分布窄、分散性好、电阻小、导电率高。
用途	通讯、电力、电子、电气、建筑、仪器仪表、军工等行业。

由于镍基复合粉体材料具有导电性好、成型工艺简单、重量轻、成本低，以及能在大范围内根据用户需要进行化学成分调节，材料的电学和机械性能调节等特点，在美国、俄罗斯、英国、德国、日本、韩国等工业发达国家得到大力的研究开发和应用，而我国在该领域的研究才刚刚起步，工业化产品还依赖于进口。

昆明贵金属研究所采用真空热离解雾化制粉、机械合金化球磨等技术集成，制备成分均匀、无偏析、粉末粒度微细、表面复合均匀的镍基复合粉末，在导电涂料、导电胶、电磁屏蔽材料、电子加热元件、电极材料、印刷电路板材料、微动涂层开关等领域的创新应用，解决了传统化学制粉、机械混粉等工艺技术制备导电粉体材料的难题，同时也为新型镍基复合导电粉末的规模化生产，打下了良好基础。

发明内容

本发明公开了一种镍基复合粉体材料及其制备方法，属于新型导电粉体功能材料。主要用作抗电磁波干扰和抗静电材料、导电胶填料、电子加热元件材料、电极材料、印刷电路板材料、微动涂层开关等现代微电子工业的基础材料，应用领域有：微电子、手机、计算机、工业仪器仪表、自动控制设备、无线电通讯系统、集成电路等行业。

本发明的目的在于提供一种镍基复合导电粉末材料，该材料具有稳定的物理性能，优异的化学性能和电学性能，可部分取代贵金属银粉末，具有较好的经济效益和社会效益。

镍基复合导电粉体材料，其成份(重量％)为：Ag10～50、Cu0.05～2.0、Al0.05～2.0、In0.05～2.0，余量为Ni。粉末性能为：平均粒度(D₅₀)1～40μm，含氧量＜0.05％，粉末形状为：球状、片状、不规则状等。

其制备方法为：将Ni、Ag、Cu、Al、In等合金元素按合金设计成分比例配好，在真空热离解雾化设备中制备成合金粉末，再通过真空机械合金化球磨，制备成NiAgCuAlIn复合粉末。该粉末粒度分布窄、比表面积大、含氧量低；粉末形状为球形、片形、不规则形状等，具有优异的化学、物理和电学稳定性，以及较好的抗电子迁移性能，电磁屏蔽、导电涂料、导电胶等产品质量达到国外进口材料水平；同时，该复合粉末降低贵金属银含量50％～90％，进一步降低了原材料生产成本，在有关应用领域获得批量推广应用。

在导电Ag粉和Ni粉的基础上，通过添加Cu、Al和铟元素在合金中起到去除杂质元素，提高粉末抗氧化性和焊接性能的目的。最终开发出一类新型特种合金粉末。同时，利用真空热离解雾化、机械合金化等技术集成，为制备特种复合合金粉末提供了新途迳。本发明的特种合金粉末，经过实际应用实验表明，其导电性、附着能力、抗氧化能力等性能指标，均达到国外同类Ag粉、Ni粉产品的先进水平，而且价格较国外进口产品降低，批量复合导电粉末已在手机外壳、计算机外壳、仪器仪表外壳、导电胶、电子加热元件、微动涂层开关等行业推广试用，效果良好。与国外粉末性能指标比较如表2所示。

本发明的特种复合粉末，经过实际应用实验表明，其导电性、附着能力、抗氧化能力等性能指标，均达到国外同类导电Ni粉产品的先进水平，而且价格较国外进口产品降低20％～35％，批量导电粉末已在手机外壳、计算机外壳、仪器仪表外壳、导电胶等生产线上推广试用，效果良好。

NiAgCuAlIn合金粉末实施列如表3所示。

表2.特种合金粉末性能比较

粉末名称	来源	粉末形状	粉末平均粒度(D50，μm)	电阻率(Ω.cm)	附着力	抗氧化能力	工艺性能，价格
								Ag	美国	片状	10-40	0.001-0.002	良好	好	良好，4000.0元/公斤
Ni	美国	片状	10-40	0.2-0.8	良好	良好	良好，2000.0-3000.0元/公斤
								NiAg10CuAlIn	昆贵所	片状	10-40	0.6-0.8	良好	良好	良好，1300.0元/公斤
NiAg20CuAlIn	昆贵所	片状	10-40	0.4-0.6	良好	好	良好，1600.0元/公斤
								NiAg40CuAlIn	昆贵所	片状	10-40	0.2-0.3	良好	好	良好，2300.0元/公斤

具体实施方式

镍基复合粉末的制备方法为：将Ni、Ag、Cu、Al、In等合金元素按合金设计成分比例配好，在真空热离解雾化设备中制备成合金粉末，再通过真空机械合金化球磨，制备成NiAgCuAlIn复合粉末。

具体方法及过程为：

(1)选择纯度为99.95％的Ag、Cu、Al、In及Ni为原料，按表3合金化学成分要求设计好，在真空热离解雾化制粉设备中制备金属或合金粉末；

(2)将(1)步所得到的粉末，经过真空机械合金化球磨，惰性气体旋风分级，真空包装等，即可得到不同成分、性能的镍基复合粉末。

(3)将(2)步所得到的NiAgCuAlIn复合粉末，按照应用要求与聚氨脂类、环氧树脂类、丙烯酸树脂类、酚醛树脂类等混合，组成表面喷涂用导电涂料。

NiAgCuAlIn合金粉末实施列如表3所示。

表3.NiAgCuAlIn粉末化学成份及实施性能

实施例	产品名称	主要化学成份(％)					粒度范围(μm)	电阻率(Ω.cm)	膜层硬度(Hv)	附着力
											Ag	Cu	Al	In	Ni
		实施例1	NiAg10CuAlIn	10	0.05	0.07										0.05	余量	10-40	0.6-0.8	＞10	良好
实施例2	NiAg20CuAlIn						20	0.2	0.5	0.7	余量	10-40	0.4-0.6	＞8	良好
		实施例3	NiAg30CuAlIn	30	0.8	1.0										1.0	余量	10-40	0.3-0.4	＞7	良好
实施例4	NiAg40CuAlIn						40	1.5	1.7	1.6	余量	10-40	0.2-0.3	＞6	良好
		实施例5	NiAg50CuAlIn	50	2.0	2.0										2.0	余量	10-40	0.1-0.2	＞5	良好

Claims (2)

1.一种镍基复合导电粉体材料，其成份重量百分比为：Ag10～50％、Cu0.05～2.0％、Al0.05～2.0％、In0.05～2.0％，含氧量＜0.05％，余量为Ni，其粉末平均粒度D₅₀为1～40μm，粉末形状为：球状、片状、不规则状，并采用以下方法制备：将Ni、Ag、Cu、Al、In合金元素按合金设计成分比例配好，在真空热离解雾化设备中制备成合金粉末，再通过真空机械合金化球磨，制备成NiAgCuAlIn复合粉末。

2.一种如权利要求1的镍基复合导电粉体材料的制备方法：该方法为将Ni、Ag、Cu、Al、In合金元素按合金成份重量百分比为：Ag10～50％、Cu0.05～2.0％、Al0.05～2.0％、In0.05～2.0％，含氧量＜0.05％，余量为Ni，配好，在真空热离解雾化设备中制备成合金粉末，再通过真空机械合金化球磨，制备成NiAgCuAlIn复合粉末。