KR101478486B1 - Method for making silver coated copper powder by galvanic displacement reaction - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제 1 금속의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법으로서, 제 1 금속이 순수(de-ionized water)에 분산된 제 1 용액을 준비하는 단계; 제 2 금속 이온이 해리된 제 2 금속 전해액을 준비하는 단계; 상기 제 1 용액에 상기 금속 전해액을 첨가시켜 자발적 치환 반응을 발생시키는 단계를 포함하는, 제 1 금속의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a method of coating a surface of a first metal with a second metal having a lower reducing power than the first metal, comprising: preparing a first solution in which a first metal is dispersed in de-ionized water; Preparing a second metal electrolyte in which the second metal ion is dissociated; And a method of coating a surface of a first metal with a second metal having a lower reducing power than the first metal, comprising the step of adding a metal electrolytic solution to the first solution to generate a spontaneous substitution reaction.

Description

자발적 치환 반응을 이용한 은 코팅 구리 분말 제조 방법{METHOD FOR MAKING SILVER COATED COPPER POWDER BY GALVANIC DISPLACEMENT REACTION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for producing silver coated copper powder using a spontaneous substitution reaction,

본 발명은 상기 개진된 종래 기술의 문제점을 극복한 방법으로서, 전해액 제조 및 세척 방법과 같은 단계를 없애고, 환원제 및 착화제 등의 환경 오염 물질을 사용하지 않고, 제 1 금속 입자에 상기 제 1 금속 입자보다 환원력이 낮은 제 2 금속 입자를 코팅하는 방법을 제공함에 목적이 있다.The present invention overcomes the above-described problems of the prior art, and it is an object of the present invention to eliminate the steps such as electrolytic solution manufacturing and cleaning method, There is provided a method of coating a second metal particle having a reducing power lower than that of a particle.

대안적으로, 본 발명의 일 목적은 자발적 치환 반응을 이용한 구리 분말에의 은 코팅 공정 방법과 구리 분말의 산화막 제거 공정 및 방지 기술에 따른 은 코팅 구리 분말(Silver coated Copper powder) 제조 방법을 제공하는 것이다.Alternatively, one object of the present invention is to provide a silver coating process for a copper powder using a spontaneous substitution reaction, a process for removing an oxide film of a copper powder, and a process for preparing a silver coated copper powder will be.

은(Ag) 분말은 주로 휴대폰, 노트북, 태블릿 PC와 같은 전자기기의 전자파 차폐재료, 반도체 디스플레이 산업에서의 전자재료, 전도성 페이스트 및 스크린 인쇄 재료로 사용된다. 또한 태양전지의 전면전극 형성용 재료 및 PCB 기판에서의 회로 형성용 재료로도 이용되고 있다. Silver (Ag) powders are mainly used as electromagnetic shielding materials for electronic devices such as mobile phones, notebooks, and tablet PCs, electronic materials, conductive pastes, and screen printing materials in the semiconductor display industry. It is also used as a material for forming a front electrode of a solar cell and a material for forming a circuit in a PCB substrate.

이러한 은(Ag) 분말 제품은 국내 개발 제품이 거의 없고, 대부분 전량 수입에 의존해왔다. 최근 이에 대한 대처로 국내에서도 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
These silver (Ag) powder products have rarely developed in Korea, and most of them have been dependent on imports. Recently, research and development have been done in Korea.

*이 중 은(Ag)의 원가 상승의 문제로 인하여 가격 인하의 방법으로서 보다 값싼 원료인 구리(Cu)에 은(Ag)을 코팅(Silver coated Copper powder)하는 방법이 많이 개발되어 지고 있다. 이러한 방법은 원가 절감의 해택도 얻고, 은(Ag)이 갖는 우수한 전도성 효율을 그대로 가져올 수 있기 때문이다.* Due to the problem of rising cost of silver (Ag), a method of coating silver (Cu) with silver (silver coated copper powder) has been developed as a method of reducing the price. This method is advantageous in that cost reduction can be achieved and the excellent conductivity efficiency of silver (Ag) can be obtained.

은(Ag)은 고가의 원재료로서 적은 양으로 최대 효율을 이루는 것이 중요하다. 은(Ag)이 갖는 우수한 연성, 전성 및 열/전기전도성을 유지할 수 있어야 한다. 은(Ag) 다음으로 우수한 특성을 나타내는 물질이 바로 구리(Cu)이다. 구리 역시 우수한 전기 전도성을 가지지만, 산화에 약한 문제점이 있어, 이에 대한 극복을 통한 코어-쉘(Core-Shell) 구조의 은 코팅 구리 분말(Ag coated Cu powder) 제조에 대한 연구가 이루어지고 있다. Silver (Ag) is an expensive raw material and it is important to achieve maximum efficiency in small quantities. It is necessary to maintain excellent ductility, electrical conductivity and thermal / electrical conductivity of silver (Ag). Silver (Ag) is followed by copper (Cu) is the material that shows excellent properties. Copper also has excellent electrical conductivity, but it has a weak oxidation problem. Therefore, studies have been made on the preparation of a silver-coated copper powder having a core-shell structure by overcoming the above problems.

일반적으로 구리(Cu)에 은(Ag)의 코팅 방법으로는 전해도금, 무전해도금, 스퍼터링, 기상반응법 등이 있다. 산업적으로 적용하기 용이한 방법으로는 주로 환원제, 착화제 및 기타 첨가제를 이용하는 무전해도금법이 사용되고 있다. In general, silver (Ag) is coated on copper by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, vapor phase reaction, or the like. An electroless plating method using a reducing agent, a complexing agent and other additives is used as an industrially applicable method.

특허 문헌 1(일본 특허 공개 제2006-319675호 공보)에 기재된 바와 같이, 질산은과 착화제로서 암모늄염, 환원제, 그리고 킬레이트화제로서 에틸렌디아민테트라아세트산을 이용한 은입자부착 은동 복합 분말을 제조한 경우가 있다. As described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-319675), a silver particle-attached silver composite powder using ammonium salt as a complexing agent with silver nitrate, a reducing agent, and ethylenediamine tetraacetic acid as a chelating agent has been prepared .

그리고 특허 문헌 2(국내 특허 공개 제10-2006-0052293호 공보)에서와 같이, 환원제로서 아민화합물을 사용하고 상대농도를 조절하는 방법으로 무전해 은도금법이 발표된바 있다.As in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2006-0052293), an electroless silver plating method has been disclosed in which an amine compound is used as a reducing agent and a relative concentration is controlled.

하지만 이러한 무전해 도금법을 이용한 은(Ag) 코팅 방법은 사용되는 전해액 제조 및 세척방법에 있어서 복잡한 단계를 거쳐야하고, 기본적으로 사용되는 환원제 및 착화제 사용에 의한 환경오염에 대한 문제점이 지적되고 있으며 분말 제조 공정시 발생되는 환원제의 과잉에 의한 불순물 생성 및 불균일 코팅 문제 등으로 산업적으로 적용하기 좋은 방법임에도 이러한 문제점들을 극복할 수 있는 공정 방법이 필요하다. However, the silver (Ag) coating method using the electroless plating method has to be complicated in the manufacturing and washing methods of the electrolytic solution to be used, and it has been pointed out the problems of environmental pollution caused by the use of the reducing agent and the complexing agent used basically, It is a good method to apply industrially due to the problem of impurity generation due to excessive reducing agent generated in the manufacturing process and non-uniform coating, but a processing method that can overcome these problems is needed.

또한 구리 분말의 산화막은 은 코팅 구리 분말의 전기전도성 특성에 직접적인 영향을 주기 때문에 산화막 제거 공정 및 재생성 방지 기술에 대한 연구가 필요하다. Also, since the oxide film of copper powder directly affects the electrical conductivity characteristics of the silver-coated copper powder, it is necessary to study the oxide film removal process and the technology for preventing regeneration.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2006-319675호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-319675

특허문헌 2 : 국내 특허 공개 제10-2006-0052293호 공보 Patent Document 2: Korean Patent Laid-Open No. 10-2006-0052293

본 발명은 상기 개진된 종래 기술의 문제점을 극복한 방법으로서, 전해액 제조 및 세척 방법과 같은 단계를 없애고, 환원제 및 착화제 등의 환경 오염 물질을 사용하지 않고, 제 1 금속 입자에 상기 제 1 금속 입자보다 환원력이 낮은 제 2 금속 입자를 코팅하는 방법을 제공함에 목적이 있다.The present invention overcomes the above-described problems of the prior art, and it is an object of the present invention to eliminate the steps such as electrolytic solution manufacturing and cleaning method, There is provided a method of coating a second metal particle having a reducing power lower than that of a particle.

대안적으로, 본 발명의 일 목적은 자발적 치환 반응을 이용한 구리 분말에의 은 코팅 공정 방법과 구리 분말의 산화막 제거 공정 및 방지 기술에 따른 은 코팅 구리 분말(Silver coated Copper powder) 제조 방법을 제공하는 것이다.Alternatively, one object of the present invention is to provide a silver coating process for a copper powder using a spontaneous substitution reaction, a process for removing an oxide film of a copper powder, and a process for preparing a silver coated copper powder will be.

본 발명은, 제 1 금속의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법을 제공한다. The present invention provides a method for coating a surface of a first metal with a second metal having a lower reducing power than the first metal.

상기 방법은, 제 1 금속이 순수(de-ionized water)에 분산된 제 1 용액을 준비하는 단계; 제 2 금속 이온이 해리된 제 2 금속 전해액을 준비하는 단계; 상기 제 1 용액에 상기 금속 전해액을 첨가시켜 자발적 치환 반응을 발생시키는 단계를 포함한다.The method comprises the steps of: preparing a first solution in which a first metal is dispersed in de-ionized water; Preparing a second metal electrolyte in which the second metal ion is dissociated; And adding the metal electrolyte to the first solution to generate a spontaneous substitution reaction.

여기서, 바람직하게는, 상기 제 1 금속이 구리 입자이고, 상기 제 2 금속 전해액이 은 이온이 해리된 전해액이다. Preferably, the first metal is copper particles, and the second metal electrolytic solution is an electrolytic solution in which silver ions are dissociated.

더욱 바람직하게는, 상기 제 2 금속 전해액은 질산은(AgNO3), 염화은(AgCl), 황산은(Ag2SO4), 및 플루오르화은(AgF)로부터 선택된 것이 순수(de-ionized water)에 해리된 전해액이다. 더욱더 바람직하게는 상기 제 2 금속 전해액은 질산은(AgNO3) 또는 염화은(AgCl)이 순수(de-ionized water)에 해리된 전해액이다.More preferably, the second metal electrolytic solution is a metal electrolytic solution selected from silver nitrate (AgNO 3 ), silver chloride (AgCl), silver sulfate (Ag 2 SO 4 ), and silver fluoride (AgF) dissociated into de- Electrolytic solution. More preferably, the second metal electrolytic solution is an electrolytic solution in which silver nitrate (AgNO 3 ) or silver chloride (AgCl) is dissolved in de-ionized water.

본 발명의 또 다른 측면으로서, 상기 제 2 금속 전해액이 티오황산나트륨(Na2S2O3)을 포함하여, 자발적 치환 반응의 속도를 조절하고 균일한 코팅을 유도한다.In yet another aspect of the present invention, the second metal electrolyte comprises sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) to control the rate of spontaneous substitution reaction and to induce a uniform coating.

본 발명의 또 다른 측면으로서, 상기 제 2 금속 전해액의 농도를 조절함에 따라 상기 자발적 치환 반응의 속도를 조절할 수 있다.In another aspect of the present invention, the rate of the spontaneous substitution reaction can be controlled by adjusting the concentration of the second metal electrolyte.

본 발명의 또 다른 측면으로서, 상기 제 2 금속 전해액은 상기 자발적 치환 반응의 감속제로서 암모늄 이온을 포함하고, 가속제로서 염소 이온을 포함할 수 있다. In another aspect of the present invention, the second metal electrolytic solution contains ammonium ions as a decelerating agent for the spontaneous substitution reaction, and may include chloride ions as an accelerator.

본 발명의 또 다른 측면으로서, 상기 제 1 금속의 표면의 산화막을 제거하는 단계가 상기 자발적 치환반응에 앞서 제공된다. In another aspect of the present invention, the step of removing the oxide film on the surface of the first metal is provided prior to the spontaneous substitution reaction.

상기 산화막 제거 단계는, 상기 제 1 금속을 암모니아수(NH3H2O) 및 황산암모늄((NH4)2SO4)의 혼합 용액에 담지시키는 단계이다.The oxide film removing step is a step of supporting the first metal in a mixed solution of ammonia water (NH 3 H 2 O) and ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ).

대안적으로, 본 발명은, 상기 방법에 따라 형성된 제 1 금속의 표면에 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속이 코팅된 코팅물을 제공한다.Alternatively, the present invention provides a coating on a surface of a first metal formed in accordance with the method, wherein the second metal has a lower reductivity than the first metal.

상기 코팅물은 코어-쉘 구조를 가진다. The coating has a core-shell structure.

본 발명의 실시예들에 따른 은 코팅 구리 분말(Silver coated Copper powder)의 형성 방법에 따르면, 기존의 은 함량을 줄이기 위한 구리(Cu)에 은(Ag)을 코팅하는 공정에서 가장 중요한 두 가지 요소를 개선시킨 공정 방법을 제시한다. According to the method of forming the silver coated copper powder according to the embodiments of the present invention, the two most important elements in the process of coating silver (Ag) on the copper (Cu) To improve the process.

먼저, 구리 분말 표면의 산화막을 제거하고 이후 공기 중에서의 자연 산화막 생성을 효과적으로 방지하여 기존의 구리 산화막에 의한 전기전도성 감소에 대한 문제점을 개선하였다. 이로써 은(Ag) 치환용 전해액에 사용되는 질산은, 염화은, 및 티오황산나트륨에 의해 구리 분말 표면에 균일하게 코팅이 되며, 불순물 생성 방지되고, 환원제, 첨가제 등의 물질을 사용하지 않아 환경오염을 방지할 수 있다. First, the oxide film on the surface of the copper powder is removed, and after that, the generation of the natural oxide film in the air is effectively prevented, thereby improving the problem of the decrease in the electrical conductivity due to the conventional copper oxide film. As a result, silver nitrate, silver chloride, and sodium thiosulfate are uniformly coated on the surface of the copper powder used in the electrolytic solution for replacing silver (Ag), thereby preventing generation of impurities and preventing environmental pollution by using no reducing agent, .

이러한 공정 방법은 은(Ag) 분말 및 은 코팅 구리 분말의 수입 의존적 형태에서 국내 개발로 전향하기 위한 노력이 이루어지고 있음에도 불구하고 아직 충분한 효율적 생산 방식 및 생산품에 있어서 만족스럽지 못한 현실에서 매우 효과적인 공정 방법으로 자리할 수 있다. Although this process has been attempted to convert the silver (Ag) powder and the silver-coated copper powder into an import-dependent form in domestic development, it has not yet achieved a sufficient efficient production method and a highly effective process method .

상기 공정 및 은 코팅 구리 분말은 휴대폰이나 노트북, 태블릿 PC 등 전자기기의 전자파 차폐용으로 사용될 수 있으며, 반도체 디스플레이 산업에서의 전자재료 및 전도성 페이스트, 스크린 인쇄용에 사용이 가능하며, 태양전지의 전면전극 형성용 및 PCB 기판에서의 회로 형성에도 적용할 수 있어서 그 파급효과가 매우 크다.The above process and silver coated copper powder can be used for shielding electromagnetic waves of electronic devices such as mobile phones, notebooks, and tablet PCs, and can be used for electronic materials, conductive pastes, and screen printing in the semiconductor display industry, And can be applied to circuit formation on a PCB substrate, and the ripple effect is very large.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 은 코팅 구리 분말(Silver coated Copper powder)의 형성을 위한 공정 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 2(a) 내지 도 2(f)는 본 발명의 실시예1에 따라 형성된 다양한 구조의 구리 덴드라이트 및 구형, 입체형 분말을 나타낸 주사전자현미경(FESEM) 사진들이다.
도 3(a)는 구리 분말 표면의 산화막 제거 공정을 거치지 않은, 도 3(b)는 구리 분말 표면의 산화막 제거 공정을 거친 구리 분말의 X선 회절분석(XRD)으로서 구리 산화 피크의 정도에 따라 차이점을 구분하는 자료이다.
도 4는 본 발명의 실시예2에 따라 질산은과 티오황산나트륨의 자발적 치환 반응용 혼합용액에서 치환 반응에 의해 구리 분말에 은(Ag)이 코팅된 주사전자현미경(FESEM) 사진들이다.
도 5는 본 발명의 실시예3에 따라 염화은과 티오황산나트륨의 자발적 치환 반응용 혼합용액에서 치환 반응에 의해 구리 분말에 은(Ag)이 코팅된 주사전자현미경(FESEM) 사진들이다.
도 6은 은 코팅 구리 분말의 은(Ag) 함량에 따른 X선 회절분석(XRD) 결과이다.
도 7은 구리 표면의 산화막 제거 및 재생성 방지 공정을 거친 구리 분말 및 은 코팅 구리 분말의 시간에 따른 X선 회절분석(XRD) 결과이다.
도 8은 은 코팅 구리 분말의 코어-쉘 구조 단면을 나타내는 주사전자현미경(FESEM) 사진이다.
도 9는 은 코팅 구리 분말의 전자파 차폐 효율을 측정한 자료이다.
1 is a process flow diagram illustrating a process for forming a silver coated copper powder according to an embodiment of the present invention.
2 (a) to 2 (f) are scanning electron microscope (FESEM) photographs showing various structures of copper dendrites and spherical, three-dimensional powders formed according to Example 1 of the present invention.
3 (a) is an X-ray diffraction analysis (XRD) of a copper powder which has undergone an oxide film removing process on the surface of a copper powder, which has not been subjected to an oxide film removing step on the surface of the copper powder, This is the data that distinguishes the difference.
FIG. 4 is a scanning electron microscope (FESEM) photograph showing silver (Ag) coated on a copper powder by a substitution reaction in a mixed solution for the spontaneous substitution reaction of silver nitrate and sodium thiosulfate according to Example 2 of the present invention.
FIG. 5 is a scanning electron microscope (SEM) image of silver (Ag) coated on a copper powder by a substitution reaction in a mixed solution for the spontaneous substitution reaction of silver chloride and sodium thiosulfate according to Example 3 of the present invention.
6 is an X-ray diffraction (XRD) result according to the silver (Ag) content of the silver-coated copper powder.
FIG. 7 is an X-ray diffraction (XRD) result of the copper powder and the silver-coated copper powder which have undergone the oxide film removal and regeneration prevention process on the copper surface.
8 is a scanning electron microscope (FESEM) photograph showing a core-shell structure cross-section of the silver-coated copper powder.
FIG. 9 is a data of the electromagnetic shielding efficiency of the silver-coated copper powder.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고표면적 분말의 형성 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 시트들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a method for forming a high surface area powder according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the sheets are enlarged from the actual size for the sake of clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 은 코팅 구리 분말(Silver coated Copper powder) 형성 공정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of forming a silver coated copper powder according to an embodiment of the present invention.

제 1 금속으로서 덴드라이트 구조의 구리 분말을 준비한다. 상기 구리 분말제조는, 특허 문헌 3(국내 특허 출원 10-2011-0112732)이 참조된다. 도 2(a-d)는 주사전자현미경(FESEM)에 따른 제조된 구리 분말의 사진이다. A copper powder having a dendritic structure is prepared as a first metal. For the production of the copper powder, refer to Patent Document 3 (domestic patent application 10-2011-0112732). 2 (a-d) are photographs of copper powders produced according to a scanning electron microscope (FESEM).

상기 덴드라이트 구리 분말은 환원력이 높은 알루미늄과 상대적으로 환원력이 낮은 구리의 자발적 치환 반응에 의해 상온에서 빠른 시간에 형성된다. 상기 덴드라이트 구리 분말은 전해액 내에 반응 가속제 역할을 하는 염소 이온이 해리된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 염화구리와 황산이 순수에 해리된 전해액을 통해 덴드라이트 구리 분말을 형성할 수 있으며, 반면에 염소 이온이 포함되지 않은 황산구리와 황산이 순수에 해리된 전해액에 알루미늄을 담지시키면 활발한 자발적 치환 반응이 이루어지기 어렵다. 여기에 염소 이온이 포함된 염화나트륨(NaCl)을 첨가하여 활발한 자발적 치환 반응이 이루어질 수 있다. 상기 용액의 예로는 순수(de-ionized water)를 포함할 수 있다. The dendritic copper powder is formed at a high temperature at room temperature by spontaneous substitution reaction of aluminum having a high reducing power and copper having a relatively low reducing power. The dendritic copper powder may be a dissociated chlorine ion serving as a reaction accelerator in the electrolytic solution. For example, dendritic copper powder can be formed through an electrolytic solution in which copper chloride and sulfuric acid are dissociated into pure water. On the other hand, if copper sulfate, which does not contain chlorine ions, and sulfuric acid are dissolved in pure water, Substitution reaction is difficult to achieve. An active spontaneous substitution reaction can be made by adding sodium chloride (NaCl) containing chlorine ions thereto. Examples of such solutions may include de-ionized water.

상기 염소 이온을 포함한 전해액 제조를 위해 구리를 포함한 염화 금속물 외에 염화나트륨, 염화암모늄, 염산 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한 상기 덴드라이트 구리 분말은 전해액에 첨가제를 추가하여 금속 성장 방향성 변이 및 표면개질을 통해 다양한 구조를 형성할 수 있다. 더하여 전해액을 구성하는 각 물질의 농도에 따라 구리 분말의 구조 및 크기 조절이 가능하다. In addition to the metal chloride including copper, sodium chloride, ammonium chloride, hydrochloric acid, or a mixture thereof may be used for the electrolytic solution containing the chloride ion. Further, the dendritic copper powder may form various structures through metal growth directional modification and surface modification by adding an additive to the electrolytic solution. In addition, the structure and size of the copper powder can be adjusted according to the concentration of each substance constituting the electrolytic solution.

본 발명의 실시예에 따른 덴드라이트 구리 분말 외에 입체형 및 나노 입자 뭉침형 구리 분말은 환원제와 막을 형성하는 물질인 Capping agent, 수산화나트륨을 이용한 무전해 합성법으로 상온에서 제조한다. (도 2(e)(f) 참조) 상기 용액의 예로는 순수(de-ionized water)를 포함할 수 있다. In addition to the dendritic copper powder according to the embodiment of the present invention, the solid and nanoparticle clustering copper powders are prepared at room temperature by electroless synthesis using a reducing agent and a capping agent, sodium hydroxide, which form a film. (See Fig. 2 (e) (f)). Examples of the solution may include de-ionized water.

상기 무전해 합성법을 통한 입체형 및 나노 입자형 구리 분말은 전해액을 구성하는 각 물질의 농도 조절에 의해 구조의 크기 및 형태 변형이 가능하다. The solid and nanoparticle type copper powders through the electroless synthesis method can change the size and shape of the structure by controlling the concentration of each substance constituting the electrolyte.

본 발명의 실시예에 따른 구리 분말의 표면 산화막 제거 및 산화 방지를 위한 혼합 용액 1을 준비한다. 상기 혼합 용액 1은 암모니아수(NH3H2O)와 황산암모늄((NH4)2SO4)의 혼합용액이다. 상기 용액의 농도는 유기적으로 달리할 수 있으며 이를 포함한 다른 첨가제가 추가될 수 있다. 상기 용액의 예로는 순수(de-ionized water)를 포함할 수 있다. The mixed solution 1 for removing the surface oxide film and preventing oxidation of the copper powder according to the embodiment of the present invention is prepared. The mixed solution 1 is a mixed solution of ammonia water (NH 3 H 2 O) and ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ). The concentration of the solution may be varied organically and other additives including it may be added. Examples of such solutions may include de-ionized water.

상기 혼합 용액 1은 암모니아 이온을 포함하는 용액 외에 아민(Amine)을 포함하는 물질로 대체하여 사용하거나 또는 추가로 사용할 수 있다. The mixed solution 1 may be used in place of a solution containing ammonia ions, or may be replaced with a substance containing an amine.

상기 혼합 용액 1에 의한 구리 표면의 산화막 제거 및 공기 중 재생성 방지 공정은 은 코팅 구리 분말 제조시 문제가 되어 왔던 산화막에 의한 전기전도성 및 성능 저하 문제를 해결하는 수단이 될 수 있으며, 본 발명의 실험예 2과 3을 통해 이를 증명한다. The removal of the oxide film on the copper surface by the mixed solution 1 and the prevention of air regeneration can be a means for solving the problems of electrical conductivity and performance deterioration due to the oxide film, which has been a problem in the preparation of the silver-coated copper powder, Examples 2 and 3 demonstrate this.

이어서, 상기 제 1 혼합용액을 이용한 구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정 후 구리 분말은 에탄올 및 메탄올을 이용한 수세 및 순수를 이용한 또 한번의 수세 공정을 거쳐 필터링 후 진공오븐을 이용한 건조 공정을 진행할 수 있고, 또한 수세 공정 후 바로 동결건조기를 이용한 건조 공정을 진행할 수 있다. 이와 달리, 상기 건조 공정은 생략이 가능하며 수세 공정 후 곧바로 하기 혼합 용액 2에 구리 분말을 침지시켜 은 코팅 구리 분말을 형성할 수 있다. After the removal of the copper oxide film and the oxidation prevention process using the first mixed solution, the copper powder may be washed with ethanol or methanol, and further washed with pure water, filtered, and then dried using a vacuum oven. Also, the drying process using the freeze dryer can be performed immediately after the washing process. Alternatively, the drying step may be omitted, and silver powder may be formed by immersing the copper powder in the following mixed solution 2 immediately after the washing process.

본 발명의 실시예에 따른 구리 분말에 은(Ag)을 코팅하기 위한 자발적 치환 반응 공정에 있어서, 제 1 금속인 구리보다 낮은 환원력을 지닌 제 2 금속으로서, 은(Ag)을 포함하는 질산은(AgNO3), 염화은(AgCl), 황산은(Ag2SO4), 플루오르화은(AgF) 등의 물질 중 어느 하나가 포함된 용액 1을 준비한다. In a spontaneous substitution reaction process for coating silver (Ag) on a copper powder according to an embodiment of the present invention, silver nitrate (AgNO) containing silver (Ag) as a second metal having a lower reducing power than copper 3 ), silver chloride (AgCl), silver sulfate (Ag 2 SO 4 ), and silver fluoride (AgF).

이때 은(Ag)을 포함한 물질의 전해액 농도는 구리 대비 원하고자 하는 은(Ag)의 함량을 무게별 계산에 의해 적정 농도를 준비한다. 이어서, 구리 표면에 균일한 코팅이 이루어지게 하고, 자발적 치환 반응의 속도를 조절할 수 있는 티오황산나트륨(Na2S2O3)을 순수에 해리시킨 용액 2를 제조하여, 상기 용액 1을 용액 2에 넣어 혼합 용액 2를 준비한다. 상기 혼합 용액 2의 예로는 순수(de-ionized water)를 포함할 수 있다.In this case, the concentration of the electrolyte of the material containing silver (Ag) is adjusted to the desired concentration by weight calculation of the content of silver (Ag) to be compared with copper. Subsequently, Solution 2 in which sodium hydroxide (Na 2 S 2 O 3 ) capable of controlling the rate of spontaneous substitution reaction was uniformly coated on the copper surface was dissolved in pure water to prepare Solution 2, and Solution 1 was dissolved in Solution 2 And the mixed solution 2 is prepared. Examples of the mixed solution 2 may include de-ionized water.

상기 혼합 용액 2에 있어서, 티오황산나트륨 이온 외에 암모늄(NH4 +) 이온을 이용한 반응 감속제 및 염소 이온을 이용한 반응 가속제를 사용하여 자발적 치환 반응 속도를 조절하여 유기적으로 사용이 가능하다. In addition to the sodium thiosulfate ion, a reaction accelerator using ammonium (NH 4 + ) ion and a reaction accelerator using chlorine ion can be used in the mixed solution 2 by controlling the spontaneous substitution reaction rate.

이어서 상기 자발적 치환 반응용 은(Ag)이 포함된 혼합 용액 2에 상기 구리 표면 산화막 제거 및 재생성 방지 공정을 거친 구리 분말을 침지시켜 은 코팅 구리 분말을 제조한다. 상기 제 1 금속과 제 2 금속들은 상호간의 환원력 차이가 나는 모든 금속 및 금속산화물의 이용이 가능하고, 상기 자발적 치환 반응 공정에 의해 형성되는 구조는 코어-쉘 구조 및 합금 구조 또는 제 2의 구조가 추가로 형성되는 것이 가능하다. Subsequently, the mixed powder of silver (Ag) for spontaneous substitution reaction is immersed in the copper powder which has undergone the copper surface oxide film removal and regeneration preventing process to produce silver coated copper powder. The first metal and the second metals can utilize all the metals and metal oxides having a difference in reducing power between them, and the structure formed by the spontaneous substitution reaction process is a core-shell structure and an alloy structure or a second structure It is possible to further form.

상기 공정에 의해 제조된 은 코팅 구리 분말은 메탄올이나 에탄올에 의한 수세 후 또 한번의 순수를 이용한 수세를 진행한 후 필터링을 거쳐 진공오븐에서 일정 온도를 유지하며 5시간 이상 건조공정을 진행한다. 또는 필터링 공정을 거치지 않고 수세 공정만 거친 분말을 동결건조기를 이용하여 건조한다.
The silver-coated copper powder prepared by the above process is washed with methanol or ethanol, rinsed again with pure water, filtered, and kept at a constant temperature in a vacuum oven for 5 hours or more. Alternatively, the powder that has undergone the washing process without being subjected to the filtering process is dried using a freeze dryer.

실시예1 : 구리 분말의 제조Example 1: Preparation of copper powder

(1) 은 코팅 구리 분말 제조에 있어서 사용되는 구리 분말은 두 가지 공정 방법에 의해 형성된다. 덴드라이트 구조의 구리 분말은 자발적 치환 반응에 의해 형성되는데 구리보다 환원력이 높은 알루미늄 호일과 알루미늄 분말을 사용할 수 있다. 도 2(a)는 0.1M 염화구리(CuCl2)와 1M 황산(H2SO4)이 순수에 해리된 전해액에서 제조되었고, 도 2(b)는 0.1M 염화구리(CuCl2)와 1M 아세트산(acetic acid)이 순수에 해리된 전해액에서 제조되었다. 또한 도 2(c)는 0.1M 염화구리(CuCl2)와 1M 염산(HCl)이 순수에 해리된 전해액에서 제조되었고, 도 2(d)는 0.1M 염화구리(CuCl2)와 첨가제인 브롬화 헥사데킬트리메틸 암모늄(hexadecyltrimethyl ammonium bromide; CTAB)이 순수에 해리된 전해액에서 제조되었다. (1) The copper powder used in the preparation of the coated copper powder is formed by two process methods. The copper powder of the dendritic structure is formed by a spontaneous substitution reaction, and aluminum foil and aluminum powder having higher reducing power than copper can be used. 2 (a) is 0.1M copper chloride (CuCl 2) and 1M sulfuric acid (H 2 SO 4) was prepared in the electrolytic solution is dissociated in pure 2 (b) is 0.1M copper chloride (CuCl 2) and 1M acetic acid (acetic acid) was prepared from an electrolytic solution dissociated to pure water. In addition, FIG. 2 (c) was prepared from 0.1M copper chloride (CuCl 2) and 1M hydrochloric acid (HCl) electrolyte is dissociated in pure water, and Fig. 2 (d) is 0.1M copper chloride (CuCl 2) and the additive hexamethylene bromide A hexadecyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) was prepared in an electrolytic solution dissociated in pure water.

상기 모든 전해액에는 용액 내 반응 가속제 역할을 하는 염소 이온이 포함되어 있으며 염화구리(CuCl2)와 같은 염소 이온이 포함되지 않은 황산구리(CuSO42O)와 같은 구리 물질을 사용할 경우, 염화나트륨, 염화암모늄, 염산 등 염소 이온이 포함된 물질을 사용하여 전해액을 제조할 수 있다. All the above electrolytic solution contains a chloride ion to a solution of the reaction accelerator role, and when using the copper materials such as copper sulfate (CuSO 42 O) that does not contain chloride ions, such as copper chloride (CuCl 2), sodium chloride, ammonium chloride , And hydrochloric acid can be used to produce electrolytes.

(2) 상기 전해액들에 환원력이 높은 알루미늄 호일을 담지시켜 자발적 치환 반응을 생성한다. 반응 중 발생되는 수소 방울은 매우 활발히 일어나며 이러한 수소 방출 반응에 의해 물질 전달 한계(Mass Transfer Limitation) 현상이 일어나 덴드라이트 구조 형성이 가능하다. 상기 공정에 의해 제조된 덴드라이트 구리 분말은 필터링 공정 후 진공오븐을 이용하여 80도 온도에서 10시간 건조 공정 또는 동결건조기를 이용하여 건조 공정을 진행한다.(2) An aluminum foil having a high reducing power is supported on the electrolytic solutions to generate a spontaneous substitution reaction. Hydrogen droplets are generated very actively during the reaction, and mass transfer limitation phenomenon occurs by the hydrogen release reaction, and dendritic structure formation is possible. The dendritic copper powder produced by the above process is subjected to a drying process using a vacuum oven at 80 ° C. for 10 hours or a freeze dryer after the filtering process.

(3) 상기 알루미늄 호일을 이용한 자발적 치환 반응에 의한 공정 외에 입체형, 나노 입자 뭉침형 구리 분말을 형성시키는 공정 방법은 환원제와 Capping agent, NaOH가 해리된 전해액을 이용한 무전해 합성법을 이용한다. 도 2(e)의 입체형 구리 분말은 0.1M 황산구리(CuSO42O), 0.3M 하이드라진(Hydrazine : N2H4), 1M 시트르산나트륨(Sodium citrate), 1.25M 수산화나트륨(NaOH)가 순수에 해리된 전해액을 이용하여 상온에서 제조되었다. 도 2(f)의 나노 입자 뭉침형 구리 분말은 0.1M 황산구리(CuSO42O), 0.5M 하이드라진(Hydrazine : N2H4), 0.1M 시트르산나트륨(Sodium citrate), 1.25M 수산화나트륨(NaOH)가 순수에 해리된 전해액을 이용하여 상온에서 제조되었다. 일정 반응 시간이 지난 후 형성된 각각의 구리 분말은 필터링 공정 후 진공오븐을 이용하여 80도 온도에서 10시간 건조 공정 또는 동결건조기를 이용하여 건조 공정을 진행한다.
(3) In addition to the process by the spontaneous substitution reaction using the aluminum foil, the process for forming the solid and nanoparticle clustering copper powder uses the electroless synthesis method using the reducing agent, the capping agent, and the electrolyte dissociated with NaOH. Stereoscopic copper powder 0.1M copper sulfate (CuSO 42 O) in FIG. 2 (e), 0.3M hydrazine: dissociation to pure water (Hydrazine N 2 H 4), 1M sodium citrate (Sodium citrate), 1.25M sodium hydroxide (NaOH) Was prepared at room temperature using the electrolytic solution. Figure 2 (f) nanoparticle aggregation-shaped copper powders 0.1M copper sulfate (CuSO 42 O) a, 0.5M hydrazine (Hydrazine: N2H4), 0.1M sodium citrate (Sodium citrate), 1.25M sodium hydroxide (NaOH) in the pure The dissociated electrolyte was used at room temperature. Each copper powder formed after a certain reaction time passes through a filtering process and then a drying process using a vacuum oven at 80 ° C for 10 hours or a freeze dryer.

* 실시예2 : 질산은을 이용한 은(Ag)코팅 구리(Cu) 분말 제조 Example 2: Preparation of silver (Ag) coated copper (Cu) powder using silver nitrate

1. 구리 분말의 산화막 제거 단계1. Removal step of oxide film of copper powder

(1) 은 코팅 구리 분말을 형성시키기 위한 전처리 공정으로 실시예1에 따라 제조된 구리 분말 표면의 산화막을 제거하기 위해 순수(de-ionized water) 용액에 농도 0.02M 암모니아수(NH3H2O) 및 0.06M 황산암모늄((NH4)2SO4)의 혼합 용액 1을 준비하였다. (1) is a pretreatment process for forming a coated copper powder. In order to remove the oxide film on the copper powder surface prepared according to Example 1, 0.02M ammonia water (NH 3 H 2 O) is added to a de- And 0.06 M ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) were prepared.

(2) 상기 혼합 용액 1에 실시예 1에서 준비된 구리 분말을 약 5분 이상 산화막이 제거될 때까지 담지시켰다. 이때 산화막이 제거되면서 용액의 색은 푸른색으로 변질되었다. (2) The copper powder prepared in Example 1 was immersed in the mixed solution 1 for about 5 minutes until the oxide film was removed. At this time, the oxide film was removed and the color of the solution was changed to blue.

(3) 구리 산화막 제거 공정이 끝난 후 에탄올 또는 메탄올에 3번의 수세 과정과 순수(de-ionized water) 용액에서의 3번 이상 수세 과정을 거쳤고, 분말의 건조를 위해 진공 오븐을 이용하여 필터링 공정 후 80℃에서 5시간 이상 건조 공정 또는 동결건조기를 이용하여 건조 공정을 진행하였다. 이러한 건조 공정은 생략이 가능하며 바로 하기 혼합 용액 2를 이용한 은(Ag)의 자발적 치환 반응 공정이 가능하다.(3) After the removal of the copper oxide film, ethanol or methanol was washed three times with water and three times with de-ionized water, and then filtered using a vacuum oven to dry the powder. The drying process was carried out at 80 DEG C for 5 hours or more using a drying process or a freeze dryer. This drying step can be omitted and a spontaneous substitution reaction process of silver (Ag) using the following mixed solution 2 is possible.

2. 은 코팅 단계2. Silver coating step

(1) 상기 혼합 용액 1을 이용한 구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정을 거친 구리 분말에 은(Ag)을 코팅시키기 위해 제조하고자 하는 은(Ag)의 함량에 따라 무게별 계산을 통해 해당 질산은(AgNO3)이 순수에 해리된 용액 1과 상기 질산은 대비 1/5 농도의 티오황산나트륨(Na2S2O3)이 순수에 해리된 용액 2를 준비한 후 용액 1을 용액 2에 넣어 혼합 용액 2를 준비하였다. (1) In order to coat silver (Ag) on the copper powder subjected to the copper oxide removal and oxidation prevention process using the mixed solution 1, silver nitrate (AgNO 3 ) Solution 1 dissolving in pure water and solution 2 in which sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) at a concentration of 1/5 of the silver nitrate dissociated in pure water was prepared, solution 1 was added to solution 2 to prepare a mixed solution 2 .

(2) 본 실시예 2에서는 10% 은(Ag) 함량의 은 코팅 구리 분말(Silver coated Copper powder) 제조를 위해 100ml 순수(de-ionized water) 용액에 2g 구리 분말 대비 0.5627g 질산은(AgNO3)과 0.12g 티오황산나트륨(Na2S2O3)의 혼합 용액 2를 사용하였다.(2) In this Example 2, 0.5627 g silver nitrate (AgNO 3 ) was added to 2 g copper powder in 100 ml de-ionized water solution to prepare a silver coated copper powder having a content of 10% silver (Ag) And 0.12 g of sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) were used.

(3) 구리 분말을 일정 순수(de-ionized water) 용액에서 초음파분산기(Sonicator)를 통해 분산시킨 후 상기 혼합 용액 2를 첨가하였다. 이 때, 구리보다 환원력이 더 낮은 은(Ag)은 구리 표면에 자발적 치환 반응(Galvanic displacement reaction)을 일으키며 점차 구리 분말 표면에 코팅된다. 자발적 치환 반응의 속도는 혼합 용액 2의 농도에 따라 조절이 가능하며, 암모늄 이온을 포함하는 감소제 및 염소 이온을 포함하는 가속제를 이용하여 그 반응 속도를 조절할 수 있다. (3) Copper powder was dispersed in a de-ionized water solution through an ultrasonic disperser (Sonicator), and then the mixed solution 2 was added. At this time, silver (Ag) having a lower reducing power than copper causes a galvanic displacement reaction on the copper surface and is gradually coated on the surface of the copper powder. The rate of the spontaneous substitution reaction can be controlled according to the concentration of the mixed solution 2, and the reaction rate can be controlled by using a reducing agent including ammonium ions and an accelerator containing chloride ions.

(4) 용기 내 구리 표면에 대한 은(Ag)의 자발적 치환 반응이 끝나면 반응 후 남은 용액을 제거하고 알코올 용액 즉, 메탄올 또는 에탄올 등을 통해 수세 공정을 진행한 후 순수(de-ionized water) 용액을 이용하여 3번 이상의 수세과정을 진행하였다. 상기 공정에 의해 제조된 은 코팅 구리 분말의 건조를 위해 필터링 공정 후 진공오븐을 이용하여 80도 온도에서 10시간 건조 공정 또는 동결건조기를 이용하여 건조 공정을 진행하였다. (4) After the spontaneous substitution reaction of silver on the copper surface in the vessel is completed, the solution remaining after the reaction is removed, and the solution is washed with an alcohol solution such as methanol or ethanol, and then de-ionized water solution The washing process was carried out three times or more. The silver coated copper powder prepared by the above process was filtered and then dried in a vacuum oven at a temperature of 80 ° C for 10 hours or in a freeze dryer.

(5) 도 4는 상기 공정에 의한 은(Ag) 함량에 따른 은 코팅 구리 분말(Silver coated Copper powder)의 전자현미경(SEM) 사진들이다. 도 4(a)(b)는 은(Ag) 함량이 10%인, 도 4(c)(d)는 30%인 은코팅 구리 분말이다.
(5) FIG. 4 is an electron microscope (SEM) photograph of the silver coated copper powder according to the silver content by the above process. 4 (a) and 4 (b) are silver coated copper powders with a silver (Ag) content of 10% and FIG. 4 (c) and (d)

실시예3 : 염화은을 이용한 은(Ag)코팅 구리(Cu) 분말 제조Example 3: Preparation of silver (Ag) coated copper (Cu) powder using silver chloride

은 코팅 구리 분말(Silver coated Copper powder) 제조의 자발적 치환 반응 공정에 있어서 상기 실시예 2에서의 혼합 용액 2와 달리 질산은(AgNO3) 대신에 염화은(AgCl)을 사용하는 점을 제외하고는 실시예 2와 그 공정 방법에 있어서 동일하게 하였다.Except that silver chloride (AgCl) was used instead of silver nitrate (AgNO 3 ) in the spontaneous substitution reaction process of preparing silver coated copper powder, unlike the mixed solution 2 in Example 2, 2 and the process thereof.

도 5(a) 내지 도 5(d)는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 은 코팅 구리 분말로서 구리 표면에 은(Ag)의 함량에 따라 코팅된 전자현미경 (SEM) 사진들이다. 5 (a) to 5 (d) are SEM photographs of silver coated copper powder prepared according to Example 3 of the present invention and coated on the copper surface according to the content of silver (Ag).

도 5(a)(b)는 30% 은(Ag) 함량을 갖는 은 코팅 구리 분말로서 덴드라이트 구리 분말의 구조가 그대로 유지되면서 자발적 치환 반응에 의해 은(Ag)이 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있다. 5 (a) and 5 (b) show that silver (Ag) is uniformly coated by a spontaneous substitution reaction while maintaining the structure of the dendritic copper powder as a silver-coated copper powder having a silver (Ag) content of 30% have.

5(c)(d)는 50% 은(Ag) 함량을 갖는 은 코팅 구리 분말로서 마찬가지로 덴드라이트 구리 분말의 구조가 그대로 유지되면서 자발적 치환 반응에 의해 은(Ag)이 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있다. 또한 도 5(d) 이미지의 경우 장시간의 치환 반응에 의한 제 2의 구조가 추가로 발생될 수 있음을 알 수 있다.
5 (c) and (d) show that silver (Ag) was uniformly coated by the spontaneous substitution reaction while maintaining the structure of the dendritic copper powder as a silver-coated copper powder having a silver content of 50% have. 5 (d), it can be seen that a second structure due to a long-term substitution reaction can be additionally generated.

실험예1 : 구리 표면 산화막 제거 및 재생성 방지 공정 유무에 대한 분석Experimental Example 1: Analysis of whether or not copper oxide film removal and regeneration prevention process

은 코팅 구리 분말 제조시 문제가 되는 구리 산화막에 의한 전기전도성 및 저항 효율의 감소를 해결하기 위한 공정으로 암모니아수(NH3H2O) 및 황산암모늄((NH4)2SO4)의 혼합 용액 1을 이용한 구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정에 의한 구리 분말의 산화 피크를 X선 회절분석(XRD)을 통해 실시하였다.Is a mixed solution of ammonia water (NH 3 H 2 O) and ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) as a process for solving the problem of decrease in electrical conductivity and resistance efficiency caused by copper oxide film, The oxidation peak of copper powder by copper oxide removal and oxidation prevention process using XRD (XRD) was performed.

도 3(a)는 구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정을 진행하지 않은 구리 분말의 X선 회절분석(XRD) 결과로서 구리 산화막이 생성되어 있음을 확인할 수 있다.FIG. 3 (a) shows that a copper oxide film is generated as a result of X-ray diffraction analysis (XRD) of the copper powder which has not undergone the copper oxide film removal and oxidation prevention process.

도 3(b)는 구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정을 진행한 구리 분말의 X선 회절분석(XRD) 결과로서 구리 산화막이 모두 제거 되어 있음을 확인할 수 있다. FIG. 3 (b) shows that the copper oxide film was completely removed as a result of X-ray diffraction analysis (XRD) of the copper powder subjected to the copper oxide film removal and oxidation prevention process.

또한 도 6은 상기 구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정 및 자발적 치환 반응을 거쳐 제조된 은 코팅 구리 분말의 은(Ag) 함량에 따른 X선 회절분석(XRD) 결과로서 구리 산화막은 없으면서 은(Ag) 함량에 따라 은 피크가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 6 shows X-ray diffraction (XRD) results of the silver-coated copper powder prepared through the copper oxide film removal and oxidation prevention process and the spontaneous substitution reaction, and the silver (Ag) content It can be confirmed that the silver peak is increased.

도 7은 구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정을 거친 구리 분말 및 은 코팅 구리 분말의 공기 중에서의 시간에 따른 구리 산화막 생성 유무에 대한 X선 회절분석(XRD) 결과로서 도 7(a)(b)의 경우 90일 지나도 산화막이 생성되지 않아 재생성 방지 공정의 효율을 입증하고 있으며, 도 7(c)의 경우 은 코팅 구리 분말의 150일 경과 후를 나타내는 것으로서 약간의 구리 산화막이 생성되어 있다.
7 (a) and 7 (b) show the results of X-ray diffraction analysis (XRD) of the copper oxide and the silver-coated copper powder which have undergone the copper oxide removal and oxidation prevention process, In the case of FIG. 7 (c), after about 150 days of the coated copper powder, a slight amount of copper oxide film is formed.

실험예2 : 은 코팅 구리 분말의 저항 측정 및 전자파 차폐재 성능 분석Experimental Example 2: Resistance measurement of silver-coated copper powder and performance analysis of electromagnetic shielding material

구리 분말의 구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정과 자발적 치환 반응에 의해 제조된 은 코팅 구리 분말의 저항을 측정하기 위해 지름 1cm의 원형 크기로 해당 분말들을 준비하여 면저항 측정기(4 point probe)를 통해 분석하였다. In order to measure the resistance of the silver-coated copper powder prepared by the copper oxide removal and oxidation prevention process and the spontaneous substitution reaction of the copper powder, the powders were prepared in a circle size of 1 cm in diameter and analyzed through a 4-point probe .

아래 표 1은 구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정의 유무에 따른 구리 분말의 저항 및 은(Ag) 함량에 따른 저항 변화를 나타내고 있다.
Table 1 below shows the resistance change depending on the resistance and the silver content of the copper powder depending on the presence or absence of the copper oxide removal and oxidation prevention process.

샘플Sample Resistivity (10Resistivity (10 -6 -6 Ωㅇm)Ω m) 산화막 제거 공정 없는 구리 파우더Copper powder without oxide removal process 184184 산화막 제거 공정을 갖은 구리 파우더Copper powder with oxide film removal process 1.441.44 Ag (10%) 코팅된 구리 파우더Ag (10%) coated copper powder 0.9790.979 Ag (30%) 코팅된 구리 파우더Ag (30%) coated copper powder 0.950.95 Ag (50%) 코팅된 구리 파우더Ag (50%) coated copper powder 0.1680.168

구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정을 거치지 않은 구리 분말의 경우 가장 큰 저항값을 나타내었고, 구리 산화막 제거 및 산화 방지 공정을 거친 구리 분말의 저항은 크게 감소하였음을 확인할 수 있다. 또한 은(Ag) 함량이 증가할수록 저항값이 감소하여 우수한 저항 및 전기전도성 효율을 나타냄을 확인할 수 있다. The resistance of the copper powder after the copper oxide removal and oxidation prevention process showed the greatest resistance value and the resistance of the copper powder after the copper oxide removal and oxidation prevention process was greatly reduced. Also, as the content of silver (Ag) increases, the resistance value decreases, indicating excellent resistance and electrical conductivity efficiency.

또한 상기 실시예에 따른 은 코팅 구리 분말의 전자파 차폐제로서의 특성을 분석하기 위해 먼저 10ml의 아세톤과 1g의 옥탄산(Octanoic acid)을 섞은 용액에 3g의 은 코팅 구리 분말을 섞어 초음파 분산기에 의해 균일한 분산을 실시한다. 이어서 상기 용액을 1g의 에폭시와 섞어 PET 필름 위에 스핀코팅을 이용한 균일한 도포를 실시한다. 공기 중에서 아세톤이 증발된 샘플의 전자파 차폐 성능을 도 9에 도시하였다.In order to analyze the characteristics of the silver-coated copper powder according to the present invention as an electromagnetic wave shielding agent, 3 g of silver-coated copper powder was mixed with a solution of 10 ml of acetone and 1 g of octanoic acid and uniformly dispersed in an ultrasonic disperser Dispersion is carried out. Subsequently, the solution was mixed with 1 g of epoxy and uniformly coated on the PET film by spin coating. The electromagnetic wave shielding performance of a sample in which acetone is vaporized in air is shown in Fig.

Claims (11)

제 1 금속의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법으로서,
제 1 금속이 순수(de-ionized water)에 분산된 제 1 용액을 준비하는 단계;
제 2 금속 이온이 해리된 제 2 금속 전해액을 준비하는 단계;
상기 제 1 용액에 상기 금속 전해액을 첨가시켜 자발적 치환 반응을 발생시키는 단계를 포함하고,
상기 제 2 금속 전해액은 상기 자발적 치환 반응의 감속제로서 암모늄 이온을 포함하고, 가속제로서 염소이온을 포함하며, 티오황산나트륨(Na2S2O3)을 포함하는,
제 1 금속 입자의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법.
A method of coating a surface of a first metal with a second metal having a lower reducing power than the first metal,
Preparing a first solution in which a first metal is dispersed in de-ionized water;
Preparing a second metal electrolyte in which the second metal ion is dissociated;
Generating a spontaneous substitution reaction by adding the metal electrolyte to the first solution,
Wherein the second metal electrolytic solution contains ammonium ions as a decelerating agent for the spontaneous substitution reaction, and contains chloride ions as an accelerator, and comprises sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 )
Wherein the surface of the first metal particle is coated with a second metal having a lower reducing power than the first metal.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속이 구리 입자이고, 상기 제 2 금속 전해액이 은 이온이 해리된 전해액인,
제 1 금속 입자의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first metal is copper particles and the second metal electrolytic solution is an electrolytic solution in which silver ions are dissociated,
Wherein the surface of the first metal particle is coated with a second metal having a lower reducing power than the first metal.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 금속 전해액이 질산은(AgNO3), 염화은(AgCl), 황산은(Ag2SO4), 및 플루오르화은(AgF)로부터 선택된 것이 순수(de-ionized water)에 해리된 전해액인,
제 1 금속 입자의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the second metal electrolytic solution is an electrolytic solution in which deionized water is selected from silver nitrate (AgNO 3 ), silver chloride (AgCl), silver sulfate (Ag 2 SO 4 ), and silver fluoride (AgF)
Wherein the surface of the first metal particle is coated with a second metal having a lower reducing power than the first metal.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 금속 전해액의 농도를 조절함에 따라 상기 자발적 치환 반응의 속도를 조절하는,
제 1 금속 입자의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법.
3. The method of claim 2,
And controlling the rate of the spontaneous substitution reaction by controlling the concentration of the second metal electrolyte,
Wherein the surface of the first metal particle is coated with a second metal having a lower reducing power than the first metal.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속의 표면의 산화막을 제거하는 단계를 상기 자발적 치환반응에 앞서 제공하는,
제 1 금속 입자의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of removing the oxide film on the surface of the first metal is performed prior to the spontaneous substitution reaction.
Wherein the surface of the first metal particle is coated with a second metal having a lower reducing power than the first metal.
제 5 항에 있어서,
상기 산화막 제거 단계는, 상기 제 1 금속을 암모니아 이온과 아민을 포함하는 용액에 담지시키는 단계인,
제 1 금속 입자의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the oxide film removing step comprises the step of supporting the first metal on a solution containing ammonia ions and an amine,
Wherein the surface of the first metal particle is coated with a second metal having a lower reducing power than the first metal.
제 6 항에 있어서,
상기 암모니아 이온과 아민을 포함하는 용액이, 암모니아수(NH3H2O) 및 황산암모늄((NH4)2SO4)의 혼합 용액인,
제 1 금속 입자의 표면을 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속으로 코팅하는 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the solution containing the ammonia ion and the amine is a mixed solution of ammonia water (NH 3 H 2 O) and ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 )
Wherein the surface of the first metal particle is coated with a second metal having a lower reducing power than the first metal.
제 1 항의 방법에 따라 형성된 제 1 금속의 표면에 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속이 코팅된 코팅물.
A coating material coated on a surface of a first metal formed by the method of claim 1 with a second metal having a lower reducing power than the first metal.
제 8 항에 있어서,
상기 제 2 금속이 상기 제 1 금속에 코팅되어 코어-쉘 구조를 가지는,
제 1 금속의 표면에 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속이 코팅된 코팅물.
9. The method of claim 8,
Wherein the second metal is coated on the first metal to have a core-shell structure,
And a second metal having a lower reducing power than the first metal is coated on a surface of the first metal.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 금속은 덴드라이트 구조, 구형, 선형, 입체형, 및 튜브형으로 구성되는 군으로부터 선택된 형태의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는,
제 1 금속의 표면에 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속이 코팅된 코팅물.
9. The method of claim 8,
Wherein the first metal has a structure of a type selected from the group consisting of a dendritic structure, a spherical shape, a linear shape, a three-dimensional shape, and a tubular shape.
And a second metal having a lower reducing power than the first metal is coated on a surface of the first metal.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 금속이 구리 입자이고, 상기 제 2 금속 전해액이 은 이온이 해리된 전해액인,
제 1 금속의 표면에 상기 제 1 금속에 비해 환원력이 낮은 제 2 금속이 코팅된 코팅물.
9. The method of claim 8,
Wherein the first metal is copper particles and the second metal electrolytic solution is an electrolytic solution in which silver ions are dissociated,
And a second metal having a lower reducing power than the first metal is coated on a surface of the first metal.
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