一种银包铜粉末的制备方法及其后处理方法与流程

本发明涉及金属粉末冶金，尤其涉及银包铜粉末，更具体地说涉及一种银包铜粉末的制备方法及其后处理方法。

背景技术：

1、银粉导电性好，其氧化物仍具有良好的导电性，广泛应用于光伏、5g通讯、柔性显示等领域，是制作导电浆料的主要成分，但是银粉的价格昂贵；而铜粉由于其价格低廉、导电性能良好，是银粉的完美替代品；但是铜由于不耐高温，易氧化，在铜粉表面含有较多氧化铜，大大降低其导电性能，使其在导电浆料方面应用受到限制。有研究者提出，在铜粉表面包覆一层导电和抗氧化的银，使其形成一种核壳结构。铜粉外表通过银粉的包覆，既能解决铜的易氧化问题，又保证了银的抗迁移特性，且价格低廉，成为了一种替代银粉的理想产品，具有广泛的应用前景。

2、目前制备银包铜粉的主要方法包括化学还原法、混合球磨法和熔融雾化法。化学还原法主要包括化学还原法、置换法、置换与沉积复合法等，化学法是目前最普遍用来制备微纳米银包铜粉的方法。但是目前通过化学法制备微纳米银包铜粉仍存在一些问题尚未解决；专利cn201210440784.0中采用了置换原理制备了银包铜粉末，但是根据其热重曲线显示，在高温时银包铜粉增重，表明银包铜粉体的包覆率较低；在专利cn 106794516 b中采用了化学还原法制备银包铜粉末，但是为了解决包覆完整的问题采用了有毒的氰化金钾溶液，对废水的后处理要求更高，并且环境污染更加严重。银的包覆不完全，铜粉的软团聚导致无法形成致密的银层，铜粉表面存在包覆缺陷，导致抗氧化能力低，导电性能降低。因此，如何制备包覆完全、电阻率低、具有优异的抗氧化性和导电性的微纳米银包铜粉已成为本领域迫在眉睫需要解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种银包铜粉末的制备方法及其后处理方法，本发明的发明目的在于解决现有铜粉表面存在包覆缺陷，导致抗氧化能力低，导电性能降低的问题。本发明提出了两步法制备包覆致密的银包铜粉体得到方法，在将铜粉与硝酸银溶液混合后，第一步发生还原反应，铜粉表面包覆部分银，但是银层不完全，存在部分铜裸漏的部位；第二步加入还原剂，促进硝酸银溶液发生还原反应，由于反应溶液中存在很多微米级铜粉，银的生长模式倾向于非均相成核，吸附于铜粉表面，进一步对裸漏的铜部位进行镀银，实现了致密银层对铜粉发包覆。所述微纳米级银包铜粉体的银镀层致密、包覆完全、电阻率低、具有优异的抗氧化性和导电性。并且该方法简单易批量化生产，环保，有利于污水处理。

2、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

3、本发明第一方面提供了一种银包铜粉末的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、s1、微纳米铜粉的预处理：依次向铜粉中加入氢氧化钠、氨水溶液，并进行超声搅拌操作，去除铜粉表面有机物与氧化铜；

5、s2、铜粉前驱体的制备：将预处理后的铜粉与络合剂、分散剂以100:2:1的摩尔比例混合均匀，制备为铜粉前驱体，铜粉前驱体的浓度为0.3mol/l-2mol/l；

6、s3、硝酸银溶液的配制：将硝酸银和络合剂以1:1的摩尔比例配置成浓度为0.3mol/l-2mol/l的硝酸银溶液，硝酸银与铜粉的质量比为100:16-100:63.4；本步骤所用络合剂与s2步骤中络合剂相同；

7、s4、银包铜粉的制备：将s3中的硝酸银溶液以100ml/min-500ml/min的泵速匀速滴加到s3步骤所得溶液中，进行第一步镀银反应；

8、s5、配置50ml-200ml浓度为0.01mol/l-0.1mol/l的还原剂溶液，以10ml/min-100ml/min的速度滴加到s4步骤的溶液中，在s4步骤的基础上进行第二步镀银反应。

9、优选的， s2步骤中所述络合剂包括乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、亚氨基二乙酸、二亚乙基三胺和三亚乙基二胺中的任意一种或两种的混合。

10、优选的， s2步骤中所述分散剂包括碳酸铵、阿拉伯胶、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、明胶、组氨酸和脯氨酸中的任意一种或两种的混合。

11、s5步骤中还原剂包括抗坏血酸、福尔马林、水合肼、葡萄糖和盐酸羟胺中的任意一种或两种的混合。

12、本发明第二方面提供了一种银包铜粉末的后处理方法，先采用0.3wt%-0.6wt%有机酸类改性剂对银包铜粉包覆，加入5g氨水搅拌均匀，然后加入0.2wt%-0.4wt%有机胺类改性剂进行包覆。

13、所述有机酸类改性剂为软油酸、亚油酸、油酸、乙酸、棕榈酸、豆蔻酸、聚丙烯酸、甘油三酯、棕榈酸、硬脂酸、亚麻酸、琥珀酸、苯骈三氮唑、苯并咪唑、酒石酸、甘油酸、羟基丙酸、羟基丙二酸、丁二酸和苹果酸中任意一种或两种及两种以上的混合。

14、所述有机胺类改性剂为二乙胺、二异丙胺、异丁胺、己二胺、二硬脂胺、三乙胺、1,2-二甲基丙胺、三辛胺、仲丁胺、乙二胺和二乙醇胺中的任意一种或两种及两种以上的混合。

15、与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

16、1、本发明提出了两步法制备包覆致密的银包铜粉体得到方法，在将铜粉与硝酸银溶液混合后，第一步发生还原反应，铜粉表面包覆部分银，但是银层不完全，存在部分铜裸漏的部位；第二步加入还原剂，促进硝酸银溶液发生还原反应，由于反应溶液中存在很多微米级铜粉，银的生长模式倾向于非均相成核，吸附于铜粉表面，进一步对裸漏的铜部位进行镀银，实现了致密银层对铜粉发包覆。所述微纳米级银包铜粉体的银镀层致密、包覆完全、电阻率低、具有优异的抗氧化性和导电性。并且该方法简单易批量化生产，环保，有利于污水处理。

17、2、本发明提供的制备方法工艺简单、银原子利用率高、无需加热，易于规模化生产；本发明提供的微米级银包铜粉体的银镀层致密、包覆完全、电阻率低、抗氧化性能好；本发明提供的微纳米银包铜粉体分散性优良。

18、3、本发明的后处理方法，先采用有机酸类改性剂对银包铜粉包覆，然后加入氨水调整电位，然后加入有机胺类改性剂进行包覆，有机酸与有机胺之间形成酰胺键，从而达到改性的目的，也可以防止银包铜粉末发生硬粘连。

技术特征：

1.一种银包铜粉末的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种银包铜粉末的制备方法，其特征在于：s2步骤中所述络合剂包括乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、亚氨基二乙酸、二亚乙基三胺和三亚乙基二胺中的任意一种或两种的混合。

3.如权利要求1或2所述的一种银包铜粉末的制备方法，其特征在于：s2步骤中所述分散剂包括碳酸铵、阿拉伯胶、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、明胶、组氨酸和脯氨酸中的任意一种或两种的混合。

4.如权利要求1或2所述的一种银包铜粉末的制备方法，其特征在于：s5步骤中还原剂包括抗坏血酸、福尔马林、水合肼、葡萄糖和盐酸羟胺中的任意一种或两种的混合。

5.如权利要求1-4任意一项所述的制备方法制备得到的银包铜粉末的后处理方法，其特征在于：先采用0.3wt%-0.6wt%有机酸类改性剂对银包铜粉包覆，加入5g氨水搅拌均匀，然后加入0.2wt%-0.4wt%有机胺类改性剂进行包覆。

6.如权利要求5所述的银包铜粉末的后处理方法，其特征在于：所述有机酸类改性剂为软油酸、亚油酸、油酸、乙酸、棕榈酸、豆蔻酸、聚丙烯酸、甘油三酯、棕榈酸、硬脂酸、亚麻酸、琥珀酸、苯骈三氮唑、苯并咪唑、酒石酸、甘油酸、羟基丙酸、羟基丙二酸、丁二酸和苹果酸中任意一种或两种及两种以上的混合。

7.如权利要求5或6所述的银包铜粉末的后处理方法，其特征在于：所述有机胺类改性剂为二乙胺、二异丙胺、异丁胺、己二胺、二硬脂胺、三乙胺、1,2-二甲基丙胺、三辛胺、仲丁胺、乙二胺和二乙醇胺中的任意一种或两种及两种以上的混合。

技术总结
本发明公开了一种银包铜粉末的制备方法及其后处理方法，涉及金属粉末冶金技术领域。本发明提出了两步法制备包覆致密的银包铜粉体得到方法，在将铜粉与硝酸银溶液混合后，第一步发生还原反应，铜粉表面包覆部分银，但是银层不完全，存在部分铜裸漏的部位；第二步加入还原剂，促进硝酸银溶液发生还原反应，由于反应溶液中存在很多微米级铜粉，银的生长模式倾向于非均相成核，吸附于铜粉表面，进一步对裸漏的铜部位进行镀银，实现了致密银层对铜粉发包覆。所述微纳米级银包铜粉体的银镀层致密、包覆完全、电阻率低、具有优异的抗氧化性和导电性。并且该方法简单易批量化生产，环保，有利于污水处理。

技术研发人员：张乾,廖亚琴,杨隽
受保护的技术使用者：东方电气集团科学技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12