【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
産業上の利用分野
本発明は、電気絶縁性基体上に電極や電気回路
などを形成し、または導電性被膜などを形成する
に適した導電性塗料組成物に関する。
従来の技術
従来、絶縁性基板上に導電性インキなどを用い
て電気回路を印刷して配線基板を製造したり、ま
た同様の手法によつて電極や抵抗素子などを形成
して各種の電気部品を製造するなどが行われ、ま
た電子機器のハウジングなどに導電性塗料などを
塗布することによつて静電遮蔽や電磁遮蔽を行う
ことなどが知られている。
そして、これらの導電性の被膜を形成するため
のインキなどの如き塗料組成物は、導電性の粉体
などと結合剤と更に必要に応じて希釈剤などとを
含んでおり、常温で塗布乾燥されまたは高温で焼
付けて固定するなどが行われる。このような、塗
料を塗布して導電性被膜を形成するまでの間およ
びそれ以後の被膜の使用期間中に、空気による酸
化や雰囲気中の水分その他のガスなどによる劣化
が起るために被膜の導電性が低下するという問題
があるので、塗料中の導電物質としてはこのよう
な劣化の少いものが選択されていた。
導電塗料中に配合される導電物質としては、金
属やカーボンの粉末または繊維等が用いられる
が、そのうち銀、金、白金一銀合金などの微粉末
は導電性や耐酸化性に優れているものの高価であ
るという難点がある。またカーボンやアルミニウ
ム、ニツケルなどは安価であるが比抵抗や接触抵
抗が大きく導電性のよい被膜を得難い。
一方、銅粉末は導電性が良好で安価であるが空
気中で酸化を受け易く、高温で塗料を焼付けるに
は不活性雰囲気または還元性雰囲気下で行なう必
要があるなどの制約があつて必ずしも経済的でな
いばかりでなく、得られた被膜の導電性が経時的
に低下するという問題があつた。
解決しようとする問題点
以上のような事情から、貴金属粉末などを用い
ることなく安定で良好な導電性を持ち、使い易く
て安価な導電性塗料組成物が望まれていたもの
で、本発明は、このような要望に応えうる銅を主
体とした銅電膜形成性組成物を提供しようとする
ものである。
問題点を解決するための手段
前記のような本発明の目的は、特殊な銅合金の
微粉末を導電物質として配合した塗料組成物によ
つて達成される。
すなわち、本発明の導電膜形成性組成物は、周
期律表2A，3A，4Aおよび８に属する金属、バナ
ジウム、クロム、モリブテン、ならびにマンガン
からなる群から選択された１種以上の金属の合計
量で５重量％以下の有効量、およびアルミニウム
0.1〜10重量％を含有する銅合金の微粉末と結合
剤とを含有してなるものである。
本発明において使用される銅合金は、アルミニ
ウムを0.1〜10重量％含有しているものである。
このような割合でアルミニウムを含有することに
よつて、微粉化された銅合金の表面の劣化が抑制
され、接触抵抗の経時的変化が極めて小さくな
る。アルミニウム含有の効果は0.1重量％から認
められるが、できれば１重量％程度以上であるこ
とが好ましい。また10重量％より多く含有させる
と合金自体の比抵抗が大きくなるので実用的でな
い。従つて、アルミニウム合金量は５重量％程度
より大きくしないことが好ましい。
また、本発明に用いられる銅合金は、第三成分
として、周期律表2Aに属する金属たとえばマグ
ネシウム、カルシウム、バリウムなど、同じく
3Aに属する金属たとえばスカンジウム、イツト
リウム、ランタノイド金属など、同じく4Aに属
する金属たとえばチタン、ジルコニウムなど、同
じく８に属する金属たとえば鉄、コバルト、ニツ
ケル、パラジウムなど、バナジウム、クロム、モ
リブデン、ならびにマンガンからなる群の中から
選択された一種以上の金属の５重量％以下の有効
量を含有している。
銅・アルミニウム合金は、このような第三成分
を含有することにより被膜の導電性の変化が抑制
され、長期間に渉つて高導電性を保持することが
可能となる。しかし、第三成分の含有量が大きく
なると合金事態の比抵抗が大きくなるので、含有
量は５重量％以下とすべきであり、さらに導電性
の経時劣化を改善する効果との釣合いを考えると
３重量％以下とすることが好ましい。また、この
第三成分の含有量は、塗料組成物の組成や被膜の
形成条件、さらにまた被膜が曝露される環境条件
などによつて適宜選択されるべきであり、温和な
条件において使用される塗料組成物に於て用いら
れる銅合金中の第三成分の含有量は、効果が認め
られる範囲で少量であつて差支えない。
このような第三成分を含有する銅・アルミニウ
ム合金は、公知の方法たとえばボールミルなどを
用いて粉砕して、塗料に配合するに適した微粉末
とする。粉末の粒径は通常10μｍ以下、好ましく
は5μｍ以下とするのがよい。
本発明の組成物に用いられる結合剤は、銅合金
と反応するなどにより導電性を損うことのないも
のであればどのようなものでも用いられる。たと
えば有機結合剤として、セルロース系樹脂、アク
リル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタ系樹脂など
の天然または合成の高分子などが使用でき、また
無機結合剤として、水ガラス、フリツトなどが使
用できる。さらに、これらの結合剤と併用する溶
剤または希釈剤として、たとえばアルコール類、
エステル類、炭化水素類あるいは水など、適宜選
択して用いることができる。
本発明の組成物における各成分の配合量は特に
限定されるものではないが、組成物中の銅合金粉
末の配合量は50〜90重量％、また結合剤の配合量
は銅合金粉末１に対して0.1〜0.7好ましくは0.2〜
0.5程度である。また添加される溶剤または希釈
剤の量は、固形分の総量に対し0.2〜0.5程度であ
り、組成物が印刷または塗布するに適した粘度と
なるように適宜添加量を調整するのがよい。
本発明の組成物は、これらの材料の公知の混練
装置、たとえばインクミルなどによつて充分に混
練して調製される。
こうして得られた組成物は、基体上に公知の方
法たとえば刷毛塗り、スプレー塗装、スクリーン
印刷など適宜の手段により塗布され乾燥される。
フリツトのような無機結合剤を配合した組成物の
場合には、得られた乾燥被膜を焼成して有機結合
剤などを分解揮発させた後に更に高温に焼成して
焼結させ、焼付被膜を得ることもできる。
実施例
アルミニウム５重量％を含有する銅・アルミニ
ウム合金と、純銅と、それぞれ配合すべき第３成
分とを電気炉中で配合融解して、第１表に示すよ
うな組成の銅合金を得た。また、比較のためのア
ルミニウム５％および２％を含有する銅・アルミ
ニウム合金ならびに純銅を用意し、これらをそれ
ぞれボールミルを用いて粉砕して平均粒径１〜
5μｍのフレーク上粉末を得た。
これらの金属粉末65重量部とアクリル樹脂結合
剤（MMA・アルリル酸エチル共重合体）35重量
部と更にコロイド珪酸質微粉末分散助剤0.2重量
部とを配合し、これに溶剤としてシンナー約70重
量部程度を加えて練り合わせ、更に擂潰機を用い
て混練しながらシンナーを適宜追加し粘度約80セ
ンチポイズ程度の組成物を調製した。
こうして得た塗料用組成物を硬質PVC板の上
にスプレー塗装し、風乾後さらに60℃24時間乾燥
して厚さ0.2mmの塗膜を得た。この塗膜につき、
幅１cmで距離１cm当りの面抵抗の初期値ならびに
湿気90％、60℃において720時間老化後の値を、
それぞれ第１表に示した。面抵抗の単位はオーム
である。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a conductive coating composition suitable for forming electrodes, electric circuits, etc., or forming conductive films on electrically insulating substrates. Conventional technology Conventionally, wiring boards have been manufactured by printing electrical circuits on insulating substrates using conductive ink, and various electrical components have been manufactured by forming electrodes, resistive elements, etc. using similar methods. It is also known to perform electrostatic shielding and electromagnetic shielding by applying conductive paint to the housing of electronic equipment. The coating composition such as ink for forming these conductive films contains conductive powder, a binder, and if necessary, a diluent, etc., and is coated and dried at room temperature. It is then fixed by baking or baking at high temperature. During the time between applying the paint and forming the conductive film, and during the subsequent use of the film, deterioration occurs due to oxidation in the air and moisture and other gases in the atmosphere, causing the film to deteriorate. Because of the problem of reduced conductivity, conductive substances in paints that are less prone to such deterioration have been selected. Metal or carbon powders or fibers are used as conductive substances in conductive paints, but among these, fine powders such as silver, gold, and platinum-silver alloys have excellent conductivity and oxidation resistance. The disadvantage is that it is expensive. Further, carbon, aluminum, nickel, etc. are inexpensive, but have large specific resistance and contact resistance, making it difficult to obtain a film with good conductivity. On the other hand, copper powder has good conductivity and is inexpensive, but it is susceptible to oxidation in the air, and has limitations such as the need to bake paint at high temperatures in an inert or reducing atmosphere. In addition to being uneconomical, there was a problem in that the conductivity of the obtained film decreased over time. Problems to be Solved In view of the above-mentioned circumstances, there has been a desire for a conductive paint composition that is stable and has good conductivity without using precious metal powder, and is easy to use and inexpensive. The present invention aims to provide a copper-based electrolytic film-forming composition that can meet these demands. Means for Solving the Problems The objects of the present invention as described above are achieved by a coating composition containing fine powder of a special copper alloy as a conductive material. That is, the conductive film-forming composition of the present invention contains a total amount of one or more metals selected from the group consisting of metals belonging to 2A, 3A, 4A and 8 of the periodic table, vanadium, chromium, molybdenum, and manganese. an effective amount of not more than 5% by weight, and aluminum
It contains fine copper alloy powder containing 0.1 to 10% by weight and a binder. The copper alloy used in the present invention contains 0.1 to 10% by weight of aluminum.
By containing aluminum in such a proportion, deterioration of the surface of the pulverized copper alloy is suppressed, and changes in contact resistance over time are extremely reduced. The effect of aluminum content can be seen from 0.1% by weight, but it is preferably about 1% by weight or more. Furthermore, if the content exceeds 10% by weight, the resistivity of the alloy itself increases, which is not practical. Therefore, it is preferable that the amount of aluminum alloy is not greater than about 5% by weight. The copper alloy used in the present invention also contains metals belonging to 2A of the periodic table, such as magnesium, calcium, and barium, as a third component.
Metals that belong to 3A, such as scandium, yttrium, and lanthanide metals; metals that also belong to 4A, such as titanium and zirconium; metals that also belong to 8A, such as iron, cobalt, nickel, palladium, and the group consisting of vanadium, chromium, molybdenum, and manganese. Contains an effective amount of up to 5% by weight of one or more metals selected from the following. By containing such a third component, the copper-aluminum alloy can suppress changes in the conductivity of the coating, and can maintain high conductivity over a long period of time. However, as the content of the third component increases, the specific resistance of the alloy increases, so the content should be kept at 5% by weight or less, and considering the balance with the effect of improving conductivity over time. The content is preferably 3% by weight or less. In addition, the content of this third component should be appropriately selected depending on the composition of the coating composition, the film formation conditions, and the environmental conditions to which the film is exposed. The content of the third component in the copper alloy used in the coating composition may be a small amount as long as the effect is recognized. The copper-aluminum alloy containing such a third component is pulverized by a known method, such as a ball mill, into a fine powder suitable for blending into a paint. The particle size of the powder is usually 10 μm or less, preferably 5 μm or less. As the binder used in the composition of the present invention, any binder can be used as long as it does not impair electrical conductivity by reacting with the copper alloy or the like. For example, natural or synthetic polymers such as cellulose resin, acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, etc. can be used as the organic binder, and water glass, frit, etc. can be used as the inorganic binder. Furthermore, solvents or diluents used in conjunction with these binders include alcohols,
Esters, hydrocarbons, water, etc. can be appropriately selected and used. The amount of each component in the composition of the present invention is not particularly limited, but the amount of copper alloy powder in the composition is 50 to 90% by weight, and the amount of the binder is 1% by weight. 0.1~0.7 preferably 0.2~
It is about 0.5. The amount of the solvent or diluent added is about 0.2 to 0.5 based on the total solid content, and the amount added is preferably adjusted as appropriate so that the composition has a viscosity suitable for printing or coating. The composition of the present invention is prepared by sufficiently kneading these materials using a known kneading device such as an ink mill. The composition thus obtained is applied onto a substrate by any suitable means known in the art, such as brush coating, spray coating, screen printing, etc., and dried.
In the case of a composition containing an inorganic binder such as frit, the obtained dry film is fired to decompose and volatilize the organic binder, and then fired at a higher temperature to sinter to obtain a baked film. You can also do that. Example A copper-aluminum alloy containing 5% by weight of aluminum, pure copper, and a third component to be mixed in each were mixed and melted in an electric furnace to obtain a copper alloy having the composition shown in Table 1. . In addition, for comparison, copper-aluminum alloys and pure copper containing 5% and 2% aluminum were prepared, and each of these was ground using a ball mill with an average particle size of 1 to 2%.
A powder on flakes of 5 μm was obtained. 65 parts by weight of these metal powders, 35 parts by weight of an acrylic resin binder (MMA/ethyl arylate copolymer), and further 0.2 parts by weight of a colloidal silicic acid fine powder dispersion aid, and approximately 70 parts by weight of thinner as a solvent. Approximately parts by weight were added and kneaded, and further thinner was appropriately added while kneading using a crusher to prepare a composition having a viscosity of about 80 centipoise. The thus obtained coating composition was spray-coated onto a hard PVC board, air-dried, and further dried at 60°C for 24 hours to obtain a coating film with a thickness of 0.2 mm. Regarding this coating,
The initial value of sheet resistance per 1 cm distance with a width of 1 cm and the value after aging for 720 hours at 60°C and 90% humidity are as follows.
Each is shown in Table 1. The unit of sheet resistance is ohm.
【表】【table】
【表】
この結果をみると、本発明の三元銅合金粉末を
用いた塗料は、老化による抵抗変化が少く、安定
した導電性を有しており、また等しい銅含量を有
する銅・アルミニウム二元合金よりも優れた導電
性を有していることがわかる。
発明の効果
本発明の導電膜形成性組成物は、特殊な組成の
銅合金粉末を配合したものであつて、得られる被
膜の銅電性が良好でありまた経時劣化も少くて、
性能の優れた塗料またはインクなどを実現したも
のであり、安価で使い易いという特長を有する。[Table] The results show that the paint using the ternary copper alloy powder of the present invention shows little change in resistance due to aging, has stable conductivity, and also shows that the paint using the ternary copper alloy powder of the present invention has stable conductivity, and that the paint using the ternary copper alloy powder of the present invention has stable conductivity. It can be seen that it has better conductivity than the original alloy. Effects of the Invention The conductive film-forming composition of the present invention contains a copper alloy powder with a special composition, and the resulting film has good copper conductivity and has little deterioration over time.
It is a product of paint or ink with excellent performance, and has the characteristics of being inexpensive and easy to use.