一種片狀銀包銅粉的製備方法
2023-10-08 18:04:59
一種片狀銀包銅粉的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種片狀銀包銅粉的製備方法，在惰性氣氛下，以直徑0.5-10mm銀球為磨介，將球形銅粉在球磨機中球磨2-8h後，然後經篩分分離銀球，即可得到片狀銀包銅粉，而銀球返回球磨工序繼續使用。本發明工具有工藝簡單、成本低廉等特點，可獲得表面包覆完全、緻密的片狀銀包銅粉產品，且具有優異的導電性和抗氧化性，是理想的「代銀」產品，具有良好的應用前景。
【專利說明】一種片狀銀包銅粉的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種片狀銀包銅粉的製備方法，屬於電子材料、功能粉體材料製備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]金屬銅粉因其優異的導電性而被廣泛用於導電填料和電磁屏蔽領域，然而銅粉活性較高，在空氣中極易氧化，在其表面形成一層不導電的氧化膜，從而使其導電性迅速降低。為克服這一缺點，技術人員開展了十分廣泛的研究，並取得了一些有價值的成果，其中包覆方案因其良好的抗氧化效果而備受關注。包覆法大致可分為兩類，一類是有機物包覆法，即在銅粉表面通過有機官能團作用形成一層緻密的有機金屬膜，以延緩氧的擴散，其所採用的有機物通常為長鏈有機酸、有機胺類等。另一類為惰性金屬包覆法，即在銅粉表面通過化學鍍的方法包覆一層惰性金屬層，以隔絕氧氣，避免銅粉氧化，所用惰性金屬通常為鎮、鑽、銀等。
[0003]然而，有機物包覆法僅能改善銅粉的抗氧化能力，延緩銅粉的氧化過程，並不能從根本上解決銅粉的氧化問題，特別是有機物包覆法對銅粉的高溫(> 300°C )抗氧化性基本無效。與之相反，惰性金屬包覆法不僅可提高粉末的常溫抗氧化能力，而且使銅粉具有十分理想的高溫抗氧化性。金屬銀是優異的導體，其化學性質也十分穩定。因此，以銀包覆銅粉是解決銅粉氧化問題的最佳方案。
[0004]銀包銅粉按照形貌可分為球形粉和片狀粉，由於片狀粉為遮蓋率高、更為關鍵的是顆粒之間以面接觸為主，這使得其阻抗更低、導電性更優，因而應用更為廣泛。目前，銀包銅粉大多採用置換法、或化學鍍法、或置換-化學鍍聯合法來生產，如發明名稱為「抗遷移片狀銀包銅粉的製備方法」(中國專利申請號為201110056802.0)，提供了一種採用化學鍍法製備片狀銀包銅粉的方法，將硝酸銀和片狀銅粉配成混合液，接著於40-65°C下先後加入兩種還原劑，即可得到銀包銅粉，然而化學鍍法工藝流程較長、且所制銀包銅粉的鍍層往往分布不均，難以得到緻密、光滑的鍍層。發明名稱為「一種銅粉置換化學鍍銀的方法」(中國專利申請號為200910193697.8)，提供了一種採用置換法製備銀包銅粉的方法，先採用催化液活化銅粉表面，再在銀氨體系下控制一定的PH和反應時間進行置換反應，即可得到銀包銅粉產品。儘管活化工藝可以提高金屬銀對銅粉表面的包覆率，但其所得包覆層仍呈不連續的點綴狀，難以獲取完全包覆的銀包銅粉產品，因而，其抗氧化性能並不理想。也有技術人員以球形銀包銅粉為原料，採用球磨法製備銀包銅粉，但由於球形銀包銅粉的銀鍍層與銅基體結合性較差，加之銀和銅延展性的差異，易導致在球磨過程中銀鍍層與銅基體分離的現象，使得所得銀包銅粉品質不佳。此外，查閱現有文獻，尚未見直接採用球磨法製備銀包銅粉的報導。
[0005]總之，現有的銀包銅粉生產技術存在流程長、鍍層均勻性差、包覆效果差等缺點，而這些問題大多是由鍍層不夠緻密、或鍍層與基體結合不佳造成。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於克服現有技術不足，提供一種工藝簡單、銀包覆層均勻、緻密、與基體結合良好的片狀銀包銅粉的製備方法。
[0007]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，其實施方案為:在惰性氣氛下，以銀球為磨介，以銅粉為原料，經球磨後篩分，得到片狀銀包銅粉。
[0008]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，所述銀球中銀的質量百分含量> 99.5%,銀球為緻密實心球體，表面光潔，無孔洞缺陷。
[0009]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，所述銀球的粒徑為0.5-10mm。
[0010]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，所述銀球為球形或類球形粒狀。
[0011]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，所述銅粉的粒度為0.5-lOum。
[0012]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，所述銅粉為球形銅粉或片狀銅粉。
[0013]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，球磨時，控制銀球與銅粉的質量比為10:1-100:1，優選為10-50:1，進一步優選為30-50:1.控制球磨轉速為100_600rpm。
[0014]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:球磨時，控制球磨時間> 2小時。在實際操作過程中，當球料質量比確定後，通過控制球磨時間來控制銀包銅粉中銀的含量。
[0015]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，所用磨機為行星球磨機。
[0016]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，篩分後，銀球返回球磨工序使用。
[0017]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，所述惰性氣氛選自氮氣氣氛、IS氣氣氛中的一種。
[0018]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法中，銅粉與銀球的粒徑比為1:100-16000，優選為 1: 500-2000。
[0019]本發明一種片狀銀包銅粉的製備方法，篩分時，所用篩分設備為振動篩。
[0020]原理和優勢
[0021]本專利的原理為:在球磨過程中，銅粉顆粒受到銀球碰撞、擠壓，銅粉顆粒發生塑性變形、直至片狀化，同時銅粉和銀球表面產生新生原子面，晶體逐漸被細化形成層狀結構，這一變化增加了銅原子與銀原子的接觸面積，縮短了銀原子的擴散距離，使得銀原子在銅粉顆粒表面的合金化過程加速。由於銀的硬度小於銅，因而在球磨過程中，銀是以彌散形式在銅粉顆粒表面進行擴散。從微觀的角度來講，這一過程是原子水平合金化，有利於成分均勻化，提升銀銅間的結合力，從而可保證製備品質優良的片狀銀包銅粉產品。
[0022]本發明較現有技術，具有以下優點和效果:
[0023](I)工藝方法簡單、流程短，覆銀與片狀化過程同步完成。
[0024](2)無特殊設備要求、投資小、成本低。
[0025](3)生產過程無「三廢」產生，環境友好。
[0026](4)產品品質較好，銀包覆層均勻、緻密，銀利用率較高，所得銀包銅粉抗氧化能力較好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]附圖1為本發明本實施例1所製備銀包銅粉的掃描電鏡圖片(X1000)；[0028]附圖2為本發明本實施例1所製備銀包銅粉的能譜分析結果圖；
[0029]附圖3為本發明本實施例1所製備銀包銅粉在空氣氣氛下所進行的熱重分析結果圖。
[0030]從附圖1可以看出，實施例1製備的銀包銅粉顆粒形貌為片狀，平均粒徑為9.6um。
[0031]從附圖2可以看出，實施例1製備的銀包銅粉顆粒表面有銅、銀元素分布，且未見氧的特徵峰。由於能譜粉制樣需用到碳導電膠，導致對樣品進行面掃描時出現碳的峰。
[0032]從附圖3可以看出，實施例1製備的銀包銅粉氧化溫度在400°C左右，而未包覆銀的銅粉在250°C就已開始氧化，由此證明，本工藝可有效改善銅粉抗氧化能力。
【具體實施方式】
[0033]實施例1:
[0034]在N2氣氛下，以直徑為3mm銀球為磨介，粒度為4.5um的球形銅粉為原料，控制銀球與銅粉的重量比為50:1，在300rpm下球磨8h後，經篩分分離，可在篩下得到粒徑為
9.6um片狀銀包銅粉，其銀含量為11.8%左右，而篩上銀球，可返回球磨工序使用。
[0035]實施例2:
[0036]在N2氣氛下，以直徑為Imm銀球為磨介，粒度為6.2um的球形銅粉為原料，控制銀球與銅粉的重量比為30:1，在500rpm下球磨6h後，經篩分分離，可在篩下得到粒徑為
6.4um片狀銀包銅粉，其銀含量為8%左右，而篩上銀球，可返回球磨工序使用。
[0037]實施例3:
[0038]在Ar2氣氛下，以直徑為8mm銀球為磨介,粒度為0.5um的球形銅粉為原料,控制銀球與銅粉的重量比為40:1，在200rpm下球磨2h後，經篩分分離，可在篩下得到粒徑為12um片狀銀包銅粉，其銀含量為5%左右，而篩上銀球，可返回球磨工序使用。
[0039]實施例4:
[0040]在Ar2氣氛下，以直徑為5mm銀球為磨介,粒度為1.2um的球形銅粉為原料,控制銀球與銅粉的重量比為30:1，在400rpm下球磨5h後，經篩分分離，可在篩下得到粒徑為
7.4um片狀銀包銅粉，其銀含量為4%左右，而篩上銀球，可返回球磨工序使用。
[0041]實施例5:
[0042]在N2氣氛下，以直徑為Imm銀球為磨介,粒度為IOum的球形銅粉為原料,控制銀球與銅粉的重量比為35:1，在IOOrpm下球磨6h後，經篩分分離，可在篩下得到粒徑為IOum片狀銀包銅粉，其銀含量為4%左右，而篩上銀球，可返回球磨工序使用。
【權利要求】
1.一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:在惰性氣氛下，以銀球為磨介，以銅粉為原料，經球磨後篩分，得到片狀銀包銅粉。
2.根據權利要求1所述的一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:所述銀球為緻密實心球，其中銀的質量百分含量≥99.5%。
3.根據權利要求2所述的一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:所述銀球的粒徑為 0.5~10mmn
4.根據權利要求2所述的一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:所述銀球為球形或類球形粒狀。
5.根據權利要求1所述的一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:所述銅粉的粒度為 0.5-l0um。
6.根據權利要求5所述的一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:所述銅粉為球形銅粉或片狀銅粉。
7.根據權利要求1-6任意一項所述的一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:球磨時，控制銀球與銅粉的質量比為10:1-50:1、控制球磨轉速為100-600rpm。
8.根據權利要求1-6任意一項所述的一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:球磨時，控制球磨時間> 2小時；球磨結束，銀球經100目篩網篩分分離後，返回球磨工序使用。
9.根據權利要求1-6任意一項所述的一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:銅粉與銀球的粒徑比為1:500-2000。
10.根據權利要求1-6任意一項所述的一種片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於:所述惰性氣氛選自氮氣氣氛、IS氣氣氛中的一種。
【文檔編號】B22F1/02GK103949635SQ201410200972
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】李玉虎, 劉志宏, 劉付朋, 劉智勇, 李啟厚, 諶偉, 謝勇賢 申請人:中南大學