一种导电浆料用银包铜粉的制备方法与流程

一种导电浆料用银包铜粉的制备方法
【技术领域】
1.本发明涉及一种导电浆料用银包铜粉的制备方法。


背景技术：

2.导电浆料作为物体的导电涂层材料，目前被广泛应用于太阳能电池，电磁屏蔽以及通讯等领域，银包铜粉即在铜粉包裹一层致密的银薄膜，这种做法不仅提高了铜的导电性和抗氧化能力还解决了银粉价格昂贵的问题。
3.目前，银包铜粉的制备方法主要有机械球磨法、熔融雾化法以及化学镀法等。化学镀是目前制备工艺最简单，成本最低且被应用最多的方法，化学镀能够最大程度的做到均匀镀层，也能根据实际需要通过调整反应参数达到调整镀层厚度的目的，化学镀的镀层具有更好的机械及物理性能，因此，化学镀被认为是最适宜进行银包铜粉制备的方法。最常用的有还原法和置换法。利用化学还原法对铜粉进行镀银，它是以铜原子或吸附在铜粉表面的其他活性原子为催化中心,使银颗粒逐渐覆盖在铜粉表面形成连续均匀的镀层。但是镀液的稳定性较差，一些强还原剂存在镀液中容易失效分解,而且化学还原法镀银的反应速度快,不易于控制。置换法是利用铜粉作为还原剂，通过牺牲部分铜粉来实现镀膜。在置换反应中，铜粉表面原子失电子转变为铜离子并进入溶液中，银离子得电子而被还原并包覆在铜粉表面形成连续均匀的银镀层。与化学还原法相比，置换法更容易控制银层的结晶方式和分布均匀性，置换镀工艺制备银包铜粉具有工艺简单、成本较低的优点,但镀层较为疏松,较厚的镀层与铜基体的结合强度较低，且铜粉的形状何大小会影响镀层分布的均匀性。
4.因此，现有技术的银包铜粉制备方法，不仅工艺复杂而且银包铜粉也有涂层易脱落，含银量少，制备过程还容易掺入杂质，实用性不强。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题，在于提供一种导电浆料用银包铜粉的制备方法，采用抛光置换化学镀法，在对铜粉进行活化处理后使用抛光液，镀银液就可以制备出银包覆率高、导电性强、抗氧化能力好的银包铜粉。
6.本发明是这样实现的：
7.一种导电浆料用银包铜粉的制备方法，所述方法步骤如下：
8.步骤1、对铜粉进行活化处理，将铜粉放到研磨钵中研磨30～60分钟后倒入烧杯中，加入稀释的铜清洗液，摇晃均匀后放入超声清洗机清洗60min以上；
9.步骤2、超声清洗后，将铜粉与稀释的铜清洗液的混合液倒入离心管，放入离心机进行离心，收集铜粉沉淀；
10.步骤3、将离心后的铜粉倒入烧杯中，加入铜抛光液，摇晃均匀后静置一段时间，此过程伴随大量放热，待铜粉沉淀后，倒出上层液体，将抛光处理后的铜粉继续加去离子水清洗并离心2-3次，此时铜抛光处理步骤完成；其中，铜与铜抛光液的质量比是多少1:3～1:9；铜抛光液的组分及其含量如下：硝酸20-30％、磷酸5-10％、氢氟酸1-5％，余量为水；
11.步骤4、将抛光处理后的铜粉倒入烧杯中，加入铜镀银液，镀银液盖住铜粉即可，放入磁力搅拌机搅拌，当铜粉末由红色变成银灰色后，倒出镀银液，加入去离子水清洗并离心2-3次，待自然干燥后即得到银包铜粉，其中铜镀银液的组分及其含量如下：硝酸银5～15g/l、乙二醇5～25g/l、氨水：0.1～5ml/l，余量为水。
12.进一步地，所述稀释的铜清洗液为5％铜清洗液和95％水混合配置成的；所述铜清洗液的组分及其含量如下：硝酸15％～75％、氢氟酸80％～30％，余量为水。
13.进一步地，每5g铜粉匹配30ml稀释的铜清洗液。
14.本发明具有如下优点：
15.1、制备工艺简单，本发明只采用铜清洗液、铜抛光液、铜镀银液以及去离子水四种试剂制备银包铜粉，操作方法简单，反应过程温和易控制且制备时间较短。
16.2、铜粉经研磨后镀银，其导电性提高约13.6倍，可见本发明银包覆性较好，本发明对铜粉进行研磨，增大了铜粉颗粒的表面积，即增加了铜粉与银液的接触面积，同时对研磨后的铜粉进行活化处理，因此提高了银的包覆率。
17.总之，本发明采用的抛光化学镀法有效地解决了制备工艺复杂，涂层易脱落的问题，并且得到的银包铜粉应用于导电浆料其电阻率可达2.45*10-5
ω
·
m，表现出良好的导电性，以及良好的抗氧化能力。
【附图说明】
18.下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
19.图1是本发明实施例中不同镀银时间对银包铜粉平均电阻率结果的影响曲线图。
【具体实施方式】
20.本发明涉及一种导电浆料用银包铜粉的制备方法，所述方法步骤如下：
21.步骤1、对铜粉进行活化处理，将铜粉放到研磨钵中研磨30～60分钟后倒入烧杯中，加入稀释的铜清洗液，摇晃均匀后放入超声清洗机清洗60min以上；
22.步骤2、超声清洗后，将铜粉与稀释的铜清洗液的混合液倒入离心管，放入离心机进行离心，收集铜粉沉淀；
23.步骤3、将离心后的铜粉倒入烧杯中，加入铜抛光液，摇晃均匀后静置一段时间，此过程伴随大量放热，待铜粉沉淀后，倒出上层液体，将抛光处理后的铜粉继续加去离子水清洗并离心2-3次，此时铜抛光处理步骤完成；其中，铜与铜抛光液的质量比是多少1:3～1:9；铜抛光液的组分及其含量如下：硝酸20-30％、磷酸5-10％、氢氟酸1-5％，余量为水；
24.步骤4、将抛光处理后的铜粉倒入烧杯中，加入铜镀银液，镀银液盖住铜粉即可，放入磁力搅拌机搅拌30-60min，当铜粉末由红色变成银灰色后，倒出镀银液，加入去离子水清洗并离心2-3次，待自然干燥后即得到银包铜粉，其中铜镀银液的组分及其含量如下：硝酸银5～15g/l、乙二醇5～25g/l、氨水：0.1～5ml/l，余量为水。
25.所述稀释的铜清洗液为5％铜清洗液和95％水混合配置成的；所述铜清洗液的组分及其含量如下：硝酸15％～75％、氢氟酸80％～30％，余量为水。
26.每5g铜粉匹配30ml稀释的铜清洗液。
27.下面将具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中
的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
28.实施例1
29.步骤1、对铜粉进行活化处理，称取5g铜粉，研磨60min后倒入烧杯中，将5％铜清洗液和95％水混合配置成30ml稀释的铜清洗液，将稀释的铜清洗液加入到装有铜粉的烧杯中，摇晃均匀后放入超声清洗机清洗60min以上，超声清洗机功率设置为99％，烧杯底部须与铁篮接触，清洗过程每隔一段时间摇晃烧杯，防止铜粉沉淀，使铜粉分散均匀，以增强清洗效果；所述铜清洗液的组分及其含量如下：硝酸50％、氢氟酸40％，余量为水10％。
30.步骤2、超声清洗后，将铜粉与清洗剂混合液倒入离心管，放入离心机5min，离心机转速设置为1000ram,离心结束后可看到铜粉沉淀，倒出上层清液，加入水，摇晃均匀后，继续放入离心机5min，转速1000ram,离心结束后可看到铜粉沉淀，倒出上层清液,重复3次。
31.步骤3、将离心后的铜粉倒入烧杯中，加入铜粉质量3倍量的铜抛光液，摇晃均匀后静置10分钟，此过程伴随大量放热，待铜粉沉淀后，倒出上层液体，将抛光处理后的铜粉继续加去离子水清洗并离心3次，此时铜处理步骤完成。其中铜抛光液的组分及其含量如下：硝酸25％、磷酸8％、氢氟酸3％，余量为水。
32.步骤4、将处理后的铜粉倒入烧杯中，加入约2ml铜镀银液，镀银液盖住铜粉即可，放入磁力搅拌机搅拌30min，生成大量气泡，观察铜粉颜色变化，可以看到粉末由红色迅速变成银灰色。倒出镀银液，加入去离子水清洗并离心3次，待自然干燥后即得到银包铜粉；其中铜镀银液的组分及其含量如下：硝酸银10g/l、乙二醇15g/l、氨水：2ml/l，余量为水。
33.对比例1
34.没有步骤1-3的铜处理步骤，直接称取5g倒入烧杯中，加入约2ml铜镀银液，镀银液盖住铜粉即可，放入磁力搅拌机搅拌，观察铜粉颜色变化，可以看到粉末由红色迅速变成银灰色。倒出镀银液，加入去离子水清洗并离心3次，待自然干燥后即得到银包铜粉。
35.对比例2
36.无步骤1，其余步骤同实施例1。
37.产品性能验证：
38.1、抗氧化性能检测：将实施例1制备的银包铜粉放置于温度为85摄氏度，相对湿度指数为85％测试箱中进行1000小时的测试，其导电性维持稳定状态(电阻变化率小于10％)，可见本发明制备的银包铜粉抗氧化能力强。
39.2、将铜粉、对比例1的未铜处理的银包铜粉，与实施例1的银包铜粉进行导电性能测试，镀银前对铜进行处理对粉体导电性能的影响如下表1所示：
40.表1
41.类别铜粉未铜处理银包铜粉铜处理银包铜粉平均电阻率(ω
·
m)2.71*10-4
5.97*10-5
2.45*10-5
42.由上表可知，未进行铜活化处理镀银的银包铜粉导电性仅提高4.5倍，进行铜活化处理银包铜粉导电性提高约11倍。
43.3、将对比例2的未研磨银包铜粉，与实施例1的银包铜粉进行导电性能测试，镀银前对铜粉进行研磨处理对粉体导电性能的影响如下表2所示：
44.表2
45.类别未研磨银包铜粉研磨后银包铜粉平均电阻率(ω
·
m)2.45*10-5
1.8*10-6
46.由上表2可知，铜粉经研磨后镀银，其导电性提高约13.6倍，可见研磨有助于银的包覆率。
47.4、将实施例中1步骤中的3铜粉与铜抛光液比例调整为1:3、1:6以及1:9后制备银包铜粉，观察比例不同比例情况下对银包铜粉结果的影响，发现铜抛光液使用比例越高，铜粉镀银后颜色变化越明显。xrd衍射图谱上，抛光液比例为1:3时，银特征峰最明显，即该实施例的银含量最高。
48.5、在确定铜粉与铜抛光液使用比例为1:3条件下，步骤中4不同镀银时间对银包铜粉平均电阻率结果的影响如图1所示，可见所制备银包铜粉的平均电阻率随镀银时间增加而降低，在30-60min时近似相等，最终确定最佳镀银时间为30min。
49.综上可知，本发明具有以下优点：
50.1、制备工艺简单，本发明只采用铜清洗液、铜抛光液、铜镀银液以及去离子水四种试剂制备银包铜粉，操作方法简单，反应过程温和易控制且制备时间较短。
51.2、铜粉经研磨后镀银，其导电性提高约13.6倍，可见本发明银包覆性较好，本发明对铜粉进行研磨，增大了铜粉颗粒的表面积，即增加了铜粉与银液的接触面积，同时对研磨后的铜粉进行活化处理，因此提高了银的包覆率。
52.总之，本发明采用的抛光化学镀法有效地解决了制备工艺复杂，涂层易脱落的问题，并且得到的银包铜粉应用于导电浆料其电阻率可达2.45*10-5
ω
·
m，表现出良好的导电性，以及良好的抗氧化能力。
53.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

技术特征：
1.一种导电浆料用银包铜粉的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：步骤1、对铜粉进行活化处理，将铜粉放到研磨钵中研磨30～60分钟后倒入烧杯中，加入稀释的铜清洗液，摇晃均匀后放入超声清洗机清洗60min以上；步骤2、超声清洗后，将铜粉与稀释的铜清洗液的混合液倒入离心管，放入离心机进行离心，收集铜粉沉淀；步骤3、将离心后的铜粉倒入烧杯中，加入铜抛光液，摇晃均匀后静置一段时间，此过程伴随大量放热，待铜粉沉淀后，倒出上层液体，将抛光处理后的铜粉继续加去离子水清洗并离心2-3次，此时铜抛光处理步骤完成；其中，铜与铜抛光液的质量比是多少1:3～1:9；铜抛光液的组分及其含量如下：硝酸20-30％、磷酸5-10％、氢氟酸1-5％，余量为水；步骤4、将抛光处理后的铜粉倒入烧杯中，加入铜镀银液，镀银液盖住铜粉即可，放入磁力搅拌机搅拌30-60min，当铜粉末由红色变成银灰色后，倒出镀银液，加入去离子水清洗并离心2-3次，待自然干燥后即得到银包铜粉，其中铜镀银液的组分及其含量如下：硝酸银5～15g/l、乙二醇5～25g/l、氨水：0.1～5ml/l，余量为水。2.根据权利要求1所述的一种导电浆料用银包铜粉的制备方法，其特征在于：所述稀释的铜清洗液为5％铜清洗液和95％水混合配置成的；所述铜清洗液的组分及其含量如下：硝酸15％～75％、氢氟酸80％～30％，余量为水。3.根据权利要求1所述的一种导电浆料用银包铜粉的制备方法，其特征在于：每5g铜粉匹配30ml稀释的铜清洗液。

技术总结
本发明提供一种导电浆料用银包铜粉的制备方法，制备步骤如下：步骤1、将铜粉研磨后倒入烧杯中，加入稀释的铜清洗液，摇晃均匀后放入超声清洗机清洗60min以上；步骤2、超声清洗后，将铜粉与稀释的铜清洗液的混合液放入离心机进行离心，收集铜粉沉淀；步骤3、将铜粉加入铜抛光液，摇晃均匀后静置一段时间，倒出上层液体，继续加去离子水清洗并离心2-3次；步骤4、将抛光处理后的铜粉加入铜镀银液，镀银液盖住铜粉即可，放入磁力搅拌机搅拌，当铜粉末由红色变成银灰色后，倒出镀银液，加入去离子水清洗并离心2-3次，即得到银包铜粉。本发明在对铜粉进行活化处理后使用抛光液，镀银液就可以制备出银包覆率高、导电性强、抗氧化能力好的银包铜粉。包铜粉。包铜粉。


技术研发人员：孙文贤 熊浩 仇家舟 贺新华 管晓玲
受保护的技术使用者：海格德生物医疗科技（福建）有限责任公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/19