CN103252505B - 一种镀银铜粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镀银铜粉的制备方法，属于表面处理技术领域。将铜粉在氢氧化钠溶液中泡洗，过滤后再直接将铜粉放入稀酸溶液中泡洗，最后将铜粉过滤并用蒸馏水冲洗；在搅拌条件下，向用蒸馏水清洗后的铜粉中依次加入络合剂、分散剂和硝酸银溶液，然后停止搅拌并将铜粉过滤后进行水洗直到水洗液中不含铜离子，最后将水洗后的粉末烘干后获得镀银铜粉。该方法制得的镀银铜粉粉末电阻率可达4.6×10-6Ω·m，其抗氧化性有明显提高，起始氧化温度可达350℃以上，能有效防止铜粉的易氧化问题，可广泛应用于导电胶，导电涂料，电磁屏蔽及各种需要高导电或耐高温材料的领域。

Description

一种镀银铜粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种镀银铜粉的制备方法，属于表面处理技术领域。
背景技术
随着电子工业的发展，拓宽了金属粉末材料的应用范围，很多金属粉末都成为电子元件的重要材料，银粉因具有良好的导电性等特点被广泛应用于导电涂料、导电胶、电磁屏蔽材料中，但银价格昂贵且以银粉为导电填料制备的导电复合材料在直流电压的作用下易发生银的迁移现象；铜价格低且性能仅次于银，从性能方面看是银的良好替代品，但铜容易氧化生成一层绝缘的氧化膜从而使得稳定性和可靠性降低。微米级铜粉表面活性强，极容易在空气中发生氧化，使导电性能显著降低。铜粉表面镀银既保持了铜银金属良好的导电性又解决了银粉在使用过程中的迁移和铜粉易于氧化的问题，降低了材料的成本，具有广阔的应用前景。
发明专利申请（CN101244459A）公开了一种镀银铜粉的制备方法，采用氯化亚锡对铜粉进行敏化，以甲醛为还原剂，并单独配制了含有稀土元素的溶液,获得了较佳的导电性能。但是镀银铜粉中含有的稀土元素在使用中过程中是否对镀银铜粉性能造成影响还有待探讨。发明专利申请（CN101774025A）公开了一种镀银铜粉的制备方法，采用乙二胺四乙酸钠盐为络合剂，进行置换镀制备出镀银铜粉，但并未提及镀银铜粉的高温抗氧化性能；发明专利申请（CN1876282A）公开了一种镀银铜粉的制备方法，其基于银镜反应的基本原理，以葡萄糖为还原剂，通过银氨溶液制备出镀银铜粉，其镀液成分较为复杂成本较高，且以上发明均未提及镀银铜粉的高温抗氧化性。发明专利申请（CN101905321A）公开了一种片状镀银铜粉的制备方法，其中需经过两次高能球磨的处理（预处理和后处理）方可制备出较佳的片状镀银铜粉，且发明中并未提及分散剂对制备镀银铜粉的影响。发明专利(200810058362.0)公开了一种低温浆料用镀银铜粉的制备方法，但其制备的产品仅限于使用在低温浆料领域。发明专利申请（200910193697.8）公开了一种用钯盐将铜粉处理后使铜粉附着一定量的钯质点，与银氨溶液经置换反应制得包覆效果较好的镀银铜粉的方法。发明专利申请（200410037056.0）公开了一种以氨水为络合剂但在置换镀过程中加入一定量的螯合萃取剂，制得了镀层均匀具有常温抗氧化性的镀银铜粉。文献【化学镀法制备银包覆超细铜粉反应工艺研究】（武汉理工大学学学报，2008,30（1）：24—27）介绍了加入强还原剂水合肼使银氨溶液优先发生液相还原反应，经过三次包覆后铜粉表面形成连续的银膜，因水合肼的毒性使得此工艺很难进行扩大化，亦不符合环保的要求。
发明内容
本发明就是针对上述各发明中的问题及不足，提供一种镀银铜粉的制备方法，该方法具有安全，工艺简单有效符合环保要求，且所制得的镀银铜粉具有较高的电导率以及优良的抗氧化性能。
本发明的一种镀银铜粉的制备方法，其具体步骤包括如下：
（1）将铜粉在氢氧化钠溶液中泡洗，过滤后再将铜粉放入稀酸溶液中泡洗，最后将铜粉过滤并用蒸馏水冲洗；
（2）在搅拌条件下，向步骤（1）中用蒸馏水清洗后的铜粉中依次加入络合剂、分散剂和硝酸银溶液，然后停止搅拌并将铜粉过滤后进行水洗直到水洗液中不含铜离子，最后将水洗后的粉末烘干后获得镀银铜粉。
所述步骤（1）中的铜粉纯度99.99%以上。
所述步骤（1）中氢氧化钠溶液的浓度为5～20g/L。
所述步骤（1）中的稀酸溶液为硫酸、硝酸或甲酸中的任意一种，其浓度为5～10wt%。
所述步骤（1）中铜粉在氢氧化钠溶液中的泡洗时间为5～20min、在稀酸中泡洗时间为5～20min。
所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠盐，乙二胺四乙酸三钠盐或乙二胺四乙酸单钠盐中的一种或两种的任意比例混合物，其用量为后续加入的硝酸银摩尔量的1～2.5倍，使用的络合剂均为分析纯。
所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠或油酸钠中的一种或两种的任意比例混合物，其用量为铜粉质量的5～60%，使用的分散剂均为分析纯。
所述步骤（2）中硝酸银溶液的浓度为10～40g/L，硝酸银的用量为铜粉质量的37.5～125%。
所述步骤（2）中烘干的条件为50～120℃。
采用该制备方法制得的镀银铜粉，银含量在10～40%（质量分数）之间。
本发明的优点和积极效果：本发明镀液组分单一，不含有毒性物质，符合环保要求，生产工艺稳定、方便操作且容易控制，在室温下即可进行。利用该工艺制备的镀银铜粉镀层较为完整，具有优良的导电性及抗氧化性，可广泛应用于导电胶，导电涂料，导电漆，电磁屏蔽材料等领域。相较一般镀银铜粉，采用该方法制成的镀银铜粉，导电性提高了10倍。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施方式一：本实施例镀银铜粉的制备方法为：将20g纯度99.99%铜粉在20g/L氢氧化钠溶液中泡洗（泡洗时间10min），过滤后再将铜粉放入浓度5wt%的硫酸溶液中泡洗（泡洗时间10min），最后将铜粉过滤并用蒸馏水冲洗；在搅拌条件下，向用蒸馏水清洗后的铜粉中依次加入25g乙二胺四乙酸二钠盐络合剂（其摩尔量为硝酸银摩尔量的1.4倍,配置成400mL的溶液）、10g十二烷基硫酸钠分散剂（加入量为铜粉质量的50%）和浓度为20g/L硝酸银溶液400mL（硝酸银加入量为铜粉质量的40%），然后停止搅拌并将铜粉过滤后进行水洗直到水洗液中不含铜离子，最后将水洗后的粉末烘干（120℃的条件下）后获得镀银铜粉。
将该粉末与导电胶载体（含环氧树脂与固化剂）混合经研磨制得导电胶，其导电性与抗氧化性能见表一。
实施方式二：本实施例镀银铜粉的制备方法为：将20g纯度99.99%铜粉在5g/L氢氧化钠溶液中泡洗（泡洗时间5min），过滤后再将铜粉放入浓度8wt%的硝酸溶液中泡洗（泡洗时间20min），最后将铜粉过滤并用蒸馏水冲洗；在搅拌条件下，向用蒸馏水清洗后的铜粉中依次加入20g乙二胺四乙酸单钠盐络合剂（其摩尔量为硝酸银摩尔量的1.3倍,配置成400mL的溶液）、8g烷基酚聚氧乙烯醚分散剂（加入量为铜粉质量的40%）和浓度为15g/L硝酸银溶液500mL（硝酸银加入量为铜粉质量的37.5%），然后停止搅拌并将铜粉过滤后进行水洗直到水洗液中不含铜离子，最后将水洗后的粉末烘干（50℃的条件下）后获得镀银铜粉。其导电性与抗氧化性能见表一。
实施方式三：本实施例镀银铜粉的制备方法为：将20g纯度99.99%铜粉在15g/L氢氧化钠溶液中泡洗（泡洗时间20min），过滤后再将铜粉放入浓度10wt%的甲酸溶液中泡洗（泡洗时间15min），最后将铜粉过滤并用蒸馏水冲洗；在搅拌条件下，向用蒸馏水清洗后的铜粉中依次加入53g乙二胺四乙酸三钠盐络合剂（其摩尔量为硝酸银摩尔量的1倍,配置成400mL的溶液）、4g聚乙烯吡咯烷酮和8g聚乙二醇的混合物分散剂（为铜粉质量的60%）和浓度为40g/L硝酸银溶液625mL（硝酸银加入量为铜粉质量的125%），然后停止搅拌并将铜粉过滤后进行水洗直到水洗液中不含铜离子，最后将水洗后的粉末烘干（120℃的条件下）后获得镀银铜粉。
实施方式四：本实施例镀银铜粉的制备方法为：将20g纯度99.99%铜粉在20g/L氢氧化钠溶液中泡洗（泡洗时间15min），过滤后再将铜粉放入浓度5wt%的甲酸溶液中泡洗（泡洗时间20min），最后将铜粉过滤并用蒸馏水冲洗；在搅拌条件下，向用蒸馏水清洗后的铜粉中依次加入80g乙二胺四乙酸三钠盐络合剂（其摩尔量为硝酸银摩尔量的1.5倍,配置成400mL的溶液）、1g油酸钠分散剂（为铜粉质量的5%）和浓度为40g/L硝酸银溶液625mL（硝酸银加入量为铜粉质量的125%），然后停止搅拌并将铜粉过滤后进行水洗直到水洗液中不含铜离子，最后将水洗后的粉末烘干（50℃的条件下）后获得镀银铜粉。
实施方式五：本实施例镀银铜粉的制备方法为：将20g纯度99.99%铜粉在20g/L氢氧化钠溶液中泡洗（泡洗时间5min），过滤后再将铜粉放入浓度5wt%的硫酸溶液中泡洗（泡洗时间5min），最后将铜粉过滤并用蒸馏水冲洗；在搅拌条件下，向用蒸馏水清洗后的铜粉中依次加入100g乙二胺四乙酸三钠盐络合剂（其摩尔量为硝酸银摩尔量的2倍,配置成1000mL的溶液）、12g油酸钠分散剂（为铜粉质量的60%）和浓度为25g/L硝酸银溶液1000mL（硝酸银加入量为铜粉质量的125%），然后停止搅拌并将铜粉过滤后进行水洗直到水洗液中不含铜离子，最后将水洗后的粉末烘干（60℃的条件下）后获得镀银铜粉。
实施方式六：本实施例镀银铜粉的制备方法为：将20g纯度99.99%铜粉在20g/L氢氧化钠溶液中泡洗（泡洗时间5min），过滤后再将铜粉放入质量分数5%的硫酸溶液中泡洗（泡洗时间5min），最后将铜粉过滤并用蒸馏水冲洗；在搅拌条件下，向用蒸馏水清洗后的铜粉中依次加入53g乙二胺四乙酸三钠盐（其摩尔量为硝酸银摩尔量的1倍）和84g乙二胺四乙酸二钠盐（其摩尔量为硝酸银摩尔量的1.5倍）混合物络合剂（配置成1000mL的溶液）、12g油酸钠分散剂（为铜粉质量的60%）和浓度为10g/L硝酸银溶液2500mL（硝酸银加入量为铜粉质量的125%），然后停止搅拌并将铜粉过滤后进行水洗直到水洗液中不含铜离子，最后将水洗后的粉末烘干（60℃的条件下）后获得镀银铜粉。
比较例1
在实施方式二中不加入络合剂，保持其他组分与反应条件不变而直接加入硝酸银溶液，所得的镀银铜粉的导电性与抗氧化性能见表一。
比较例2
在实施方式二中不加入分散剂，保持其他的组分与反应条件不变，所制得镀银铜粉的导电性与抗氧化性见表一。
表一

Claims (6)

1.一种镀银铜粉的制备方法，其特征在于具体步骤包括如下：
（1）将铜粉在氢氧化钠溶液中泡洗，过滤后再直接将铜粉放入稀酸溶液中泡洗，最后将铜粉过滤并用蒸馏水冲洗；
（2）在搅拌条件下，向步骤（1）中用蒸馏水冲清洗后的铜粉中依次加入络合剂、分散剂和硝酸银溶液，然后停止搅拌并将铜粉过滤后进行水洗直到水洗液中不含铜离子，最后将水洗后的粉末烘干后获得镀银铜粉；
所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠盐，乙二胺四乙酸三钠盐或乙二胺四乙酸单钠盐中的一种或两种的任意比例混合物，其用量为硝酸银摩尔量的1～2.5倍，使用的络合剂均为分析纯；
所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠或油酸钠中的一种或两种的任意比例混合物，其用量为铜粉质量的5～60%，使用的分散剂均为分析纯。
2.根据权利要求1所述的镀银铜粉的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠溶液的浓度为5～20g/L。
3.根据权利要求1所述的镀银铜粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的稀酸溶液为硫酸、硝酸或甲酸中的任意一种，其质量分数为5～10wt%。
4.根据权利要求1所述的镀银铜粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中铜粉在氢氧化钠溶液中的泡洗时间为5～20min、在稀酸中泡洗时间为5～20min。
5.根据权利要求1所述的镀银铜粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中硝酸银溶液浓度为10～40g/L，硝酸银用量为铜粉质量的37.5～125%。
6.根据权利要求1所述的镀银铜粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中烘干的条件是50～120℃。
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