CN103949635A - 一种片状银包铜粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种片状银包铜粉的制备方法，在惰性气氛下，以直径0.5-10mm银球为磨介，将球形铜粉在球磨机中球磨2-8h后，然后经筛分分离银球，即可得到片状银包铜粉，而银球返回球磨工序继续使用。本发明工具有工艺简单、成本低廉等特点，可获得表面包覆完全、致密的片状银包铜粉产品，且具有优异的导电性和抗氧化性，是理想的“代银”产品，具有良好的应用前景。

Description

一种片状银包铜粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种片状银包铜粉的制备方法，属于电子材料、功能粉体材料制备技术领域。

背景技术

金属铜粉因其优异的导电性而被广泛用于导电填料和电磁屏蔽领域，然而铜粉活性较高，在空气中极易氧化，在其表面形成一层不导电的氧化膜，从而使其导电性迅速降低。为克服这一缺点，技术人员开展了十分广泛的研究，并取得了一些有价值的成果，其中包覆方案因其良好的抗氧化效果而备受关注。包覆法大致可分为两类，一类是有机物包覆法，即在铜粉表面通过有机官能团作用形成一层致密的有机金属膜，以延缓氧的扩散，其所采用的有机物通常为长链有机酸、有机胺类等。另一类为惰性金属包覆法，即在铜粉表面通过化学镀的方法包覆一层惰性金属层，以隔绝氧气，避免铜粉氧化，所用惰性金属通常为镍、钴、银等。

然而，有机物包覆法仅能改善铜粉的抗氧化能力，延缓铜粉的氧化过程，并不能从根本上解决铜粉的氧化问题，特别是有机物包覆法对铜粉的高温(＞300℃)抗氧化性基本无效。与之相反，惰性金属包覆法不仅可提高粉末的常温抗氧化能力，而且使铜粉具有十分理想的高温抗氧化性。金属银是优异的导体，其化学性质也十分稳定。因此，以银包覆铜粉是解决铜粉氧化问题的最佳方案。

银包铜粉按照形貌可分为球形粉和片状粉，由于片状粉为遮盖率高、更为关键的是颗粒之间以面接触为主，这使得其阻抗更低、导电性更优，因而应用更为广泛。目前，银包铜粉大多采用置换法、或化学镀法、或置换-化学镀联合法来生产，如发明名称为“抗迁移片状银包铜粉的制备方法”(中国专利申请号为201110056802.0)，提供了一种采用化学镀法制备片状银包铜粉的方法，将硝酸银和片状铜粉配成混合液，接着于40-65℃下先后加入两种还原剂，即可得到银包铜粉，然而化学镀法工艺流程较长、且所制银包铜粉的镀层往往分布不均，难以得到致密、光滑的镀层。发明名称为“一种铜粉置换化学镀银的方法”(中国专利申请号为200910193697.8)，提供了一种采用置换法制备银包铜粉的方法，先采用催化液活化铜粉表面，再在银氨体系下控制一定的pH和反应时间进行置换反应，即可得到银包铜粉产品。尽管活化工艺可以提高金属银对铜粉表面的包覆率，但其所得包覆层仍呈不连续的点缀状，难以获取完全包覆的银包铜粉产品，因而，其抗氧化性能并不理想。也有技术人员以球形银包铜粉为原料，采用球磨法制备银包铜粉，但由于球形银包铜粉的银镀层与铜基体结合性较差，加之银和铜延展性的差异，易导致在球磨过程中银镀层与铜基体分离的现象，使得所得银包铜粉品质不佳。此外，查阅现有文献，尚未见直接采用球磨法制备银包铜粉的报道。

总之，现有的银包铜粉生产技术存在流程长、镀层均匀性差、包覆效果差等缺点，而这些问题大多是由镀层不够致密、或镀层与基体结合不佳造成。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种工艺简单、银包覆层均匀、致密、与基体结合良好的片状银包铜粉的制备方法。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，其实施方案为：在惰性气氛下，以银球为磨介，以铜粉为原料，经球磨后筛分，得到片状银包铜粉。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，所述银球中银的质量百分含量≥99.5％，银球为致密实心球体，表面光洁，无孔洞缺陷。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，所述银球的粒径为0.5-10mm。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，所述银球为球形或类球形粒状。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，所述铜粉的粒度为0.5-10um。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，所述铜粉为球形铜粉或片状铜粉。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，球磨时，控制银球与铜粉的质量比为10：1-100：1，优选为10-50：1，进一步优选为30-50：1.控制球磨转速为100-600rpm。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：球磨时，控制球磨时间≥2小时。在实际操作过程中，当球料质量比确定后，通过控制球磨时间来控制银包铜粉中银的含量。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，所用磨机为行星球磨机。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，筛分后，银球返回球磨工序使用。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，所述惰性气氛选自氮气气氛、氩气气氛中的一种。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法中，铜粉与银球的粒径比为1：100-16000，优选为1：500-2000。

本发明一种片状银包铜粉的制备方法，筛分时，所用筛分设备为振动筛。

原理和优势

本专利的原理为：在球磨过程中，铜粉颗粒受到银球碰撞、挤压，铜粉颗粒发生塑性变形、直至片状化，同时铜粉和银球表面产生新生原子面，晶体逐渐被细化形成层状结构，这一变化增加了铜原子与银原子的接触面积，缩短了银原子的扩散距离，使得银原子在铜粉颗粒表面的合金化过程加速。由于银的硬度小于铜，因而在球磨过程中，银是以弥散形式在铜粉颗粒表面进行扩散。从微观的角度来讲，这一过程是原子水平合金化，有利于成分均匀化，提升银铜间的结合力，从而可保证制备品质优良的片状银包铜粉产品。

本发明较现有技术，具有以下优点和效果：

(1)工艺方法简单、流程短，覆银与片状化过程同步完成。

(2)无特殊设备要求、投资小、成本低。

(3)生产过程无“三废”产生，环境友好。

(4)产品品质较好，银包覆层均匀、致密，银利用率较高，所得银包铜粉抗氧化能力较好。

附图说明

附图1为本发明本实施例1所制备银包铜粉的扫描电镜图片(×1000)；

附图2为本发明本实施例1所制备银包铜粉的能谱分析结果图；

附图3为本发明本实施例1所制备银包铜粉在空气气氛下所进行的热重分析结果图。

从附图1可以看出，实施例1制备的银包铜粉颗粒形貌为片状，平均粒径为9.6um。

从附图2可以看出，实施例1制备的银包铜粉颗粒表面有铜、银元素分布，且未见氧的特征峰。由于能谱粉制样需用到碳导电胶，导致对样品进行面扫描时出现碳的峰。

从附图3可以看出，实施例1制备的银包铜粉氧化温度在400℃左右，而未包覆银的铜粉在250℃就已开始氧化，由此证明，本工艺可有效改善铜粉抗氧化能力。

具体实施方式

实施例1：

在N₂气氛下，以直径为3mm银球为磨介，粒度为4.5um的球形铜粉为原料，控制银球与铜粉的重量比为50：1，在300rpm下球磨8h后，经筛分分离，可在筛下得到粒径为9.6um片状银包铜粉，其银含量为11.8％左右，而筛上银球，可返回球磨工序使用。

实施例2：

在N₂气氛下，以直径为1mm银球为磨介，粒度为6.2um的球形铜粉为原料，控制银球与铜粉的重量比为30：1，在500rpm下球磨6h后，经筛分分离，可在筛下得到粒径为6.4um片状银包铜粉，其银含量为8％左右，而筛上银球，可返回球磨工序使用。

实施例3：

在Ar₂气氛下，以直径为8mm银球为磨介，粒度为0.5um的球形铜粉为原料，控制银球与铜粉的重量比为40：1，在200rpm下球磨2h后，经筛分分离，可在筛下得到粒径为12um片状银包铜粉，其银含量为5％左右，而筛上银球，可返回球磨工序使用。

实施例4：

在Ar₂气氛下，以直径为5mm银球为磨介，粒度为1.2um的球形铜粉为原料，控制银球与铜粉的重量比为30：1，在400rpm下球磨5h后，经筛分分离，可在筛下得到粒径为7.4um片状银包铜粉，其银含量为4％左右，而筛上银球，可返回球磨工序使用。

实施例5：

在N₂气氛下，以直径为1mm银球为磨介，粒度为10um的球形铜粉为原料，控制银球与铜粉的重量比为35：1，在100rpm下球磨6h后，经筛分分离，可在筛下得到粒径为10um片状银包铜粉，其银含量为4％左右，而筛上银球，可返回球磨工序使用。

Claims (10)

1.一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：在惰性气氛下，以银球为磨介，以铜粉为原料，经球磨后筛分，得到片状银包铜粉。

2.根据权利要求1所述的一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：所述银球为致密实心球,其中银的质量百分含量≥99.5％。

3.根据权利要求2所述的一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：所述银球的粒径为0.5-10mm。

4.根据权利要求2所述的一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：所述银球为球形或类球形粒状。

5.根据权利要求1所述的一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：所述铜粉的粒度为0.5-10um。

6.根据权利要求5所述的一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：所述铜粉为球形铜粉或片状铜粉。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：球磨时，控制银球与铜粉的质量比为10：1-50：1、控制球磨转速为100-600rpm。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：球磨时，控制球磨时间≥2小时；球磨结束，银球经100目筛网筛分分离后，返回球磨工序使用。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：铜粉与银球的粒径比为1：500-2000。

10.根据权利要求1-6任意一项所述的一种片状银包铜粉的制备方法，其特征在于：所述惰性气氛选自氮气气氛、氩气气氛中的一种。