新型超细镀银铜粉（银包铜粉）制备及研究

镀银铜粉作为一种能与传统纯银粉性能相当的新型高导电材料，将其添加于涂料（油漆）、胶（粘合剂）、油墨、聚合物料浆、塑料、橡胶等中，可制成各种导电、电磁屏蔽等制品，广泛应用于电子、机电、通讯、印刷、航空航天、兵器等各个工业部门的导电、电磁屏蔽等领域。如电脑、手机、电子医疗设备、电子仪器仪表等电子、电工、通讯产品的导电、电磁屏蔽。

镀银铜粉是采用先进的化学镀技术，经过特定的成型及表面处理工艺，在超细铜粉表面形成不同厚度的银镀层。它既克服了铜粉易氧化的缺陷，又解决了银粉价格昂贵、易迁移的问题。具有导电性好，化学稳定性高，不易氧化，价格低等特点，是很有发展前途的一种高导电填料。

本项目采用无氰化学镀工艺，研制出一种导电性良好的镀银铜粉，粉末体积电阻率小于2×10^-3Ω·cm²，以该粉末为填料制成的导电涂料，导电率高（导电填料与树脂的重量比为75∶25 时，体积电阻率为5×10^-3Ω·cm²）、抗迁移能力强（比普通银粉导电涂料提高近百倍）、导电稳定（经60℃ 相对湿度{bfb}湿热试验1000小时，体积电阻率升高小于 20%）。并探讨了抗迁移的机理。

金属高分子导电复合材料（包括导电粘接剂、导电橡胶、导电涂料等）及其他功能复合材料目前已广泛应用于现代社会的各个领域，如集成电路元件的导电连接、电磁屏蔽干扰、飞机隐形材料、导电或抗静电涂料等等。其中金粉昂贵的价格限制了它的广泛应用；银粉或银浆料是现在广泛使用的一类导电填料，具有良好的导电导热性能，但银在直流偏压作用下，容易发生迁移导致短路，大大降低应用的安全系数；而铜由于在空气中容易氧化形成一层绝缘的氧化膜，实用程度很低。
     针对这一问题，本项目采用无氰化学镀工艺，研制出导电良好，导电稳定性高的镀银铜粉，当含银量为23％时，粉末体积电阻率≤2×10^-3Ω·cm²。以该粉末所制导电涂料 ( Electrical Conductive paintings, 以下简称 ECPs) 体积电阻率约4～6×10^-3Ω·cm²，与银系导电涂料的电阻率相当，经1000小时湿热试验，体积电阻率升高不超过20％，抗迁移能力比银导电涂料提高近百倍而与铜导电涂料类似。采用镀银工艺提高铜粉导电复合材料的电导及其稳定性，文献中也有报道，但尚未达到本工作的指标。特别是此法还可提高银的抗迁移特性，尚未引起人们注意，对其抗迁移机理则更少研究。

导电性及抗迁移、抗氧化实验
1 实验材料
    树脂为双酚A型环氧树脂840s，无锡迪爱生环氧有限公司；固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑，上海试剂三厂；偶联剂KH-560，武汉大学有机硅新材料股份有限公司；片状银粉，昆明贵金属研究所；铜粉，上海冶炼厂；镀银铜粉，实验室自制。
   2 实验方法
    2.1 镀银铜粉的制备
   经过反复实验，选择分散剂和络合剂的品种及浓度得到一种不含氰化物的化学镀银工艺，采用此法制备的镀银铜粉，导电率高，银的反应率可达90％以上。因此通过调整银胺络合溶液中银相对于铜粉的比例，即可得到所需含银量的镀银铜粉。
    2.2 导电涂料制备及电阻率的测定
    将树脂与恰当比例的溶剂混合均匀，加入适量的偶联剂，分别加入不同种类和比例的导电金属粉末，在研钵中充分混练，在环氧树脂基板上，用粘胶带固定长60mm，宽4mm的空格，两端引入铜导线，填入混好的胶液，用刮刀刮平，80℃加热固化30min，移去胶带，用螺旋测微器测量厚度，每条测三点取平均厚度，用数字式电阻测定仪测定导电试样两端电阻，计算电阻率，每个配方做三条同样胶条，取平均值。
     2.3 电迁移实验
    在玻璃板上，用粘胶带固定长25mm，宽5mm，相距2mm的两条空格，涂满胶液，用刮刀刮平，于80℃加热固化30min，去掉胶带，即成两条平行的条状电极，将该电极接入回路，两电极间放入一小条滤纸并滴入去离子水，保证滤纸湿润，然后在两电极间施加一定的电压，记录仪记录电流随时间的变化，即可观察到条状电极中离子的迁移并得到导电试样因电迁移导致短路所需时间。
     2.4 抗氧化实验
     将按2.2 中制备的导电试样放入60℃相对湿度100％的密闭容器中，每隔一定时间取出测量电阻值，实验时间1000小时。
    3. 实验结果与讨论
    3.1 不同种类导电填料所制导电涂料的导电性
    Fig.2 Resistivity of ECPs with various conductive fillers
       铜粉（平均粒径10μm），片状银粉粒径为（0.1~10μm），和自制的镀银铜粉（平均粒径10μm），与所选环氧树脂和适当比例的固化剂混合所制导电试样电阻率与导电填料重量百分比的关系曲线。银粉导电试样当银粉含量为63％时，电阻率即可达到10^-3Ω·cm² 数量级，当银粉含量为75％时，电阻率即可降到4×10^-3Ω·cm²；而铜粉导电试样当铜粉含量达到75％，体积电阻率方可降到10^-2Ω·cm²，当铜粉含量达到80％，电阻率亦很难降到10^-3Ω·cm²；本实验室自制的镀银铜粉显示了良好的导电性，当所镀银含量为23％时，其导电性与银粉导电胶基本一致，含75％的镀银铜粉导电试样电阻率为5×10^-3Ω·cm²。导电颗粒互相接触形成导电通道网络，是导电复合材料导电的前提，银在空气中的稳定性及Ag₂O的高导电率，决定了较少银含量就可形成导电网络；铜粉在空气中很容易被氧化，粒径愈小氧化愈快，而且固化过程也会带来部分铜粉表面氧化，因此相同比例的铜粉导电试样电阻率较高。镀银铜粉中银颗粒均匀的包覆在铜表面，当形成导电通路时，基本以银形成导电通道网络，因此镀银铜粉表现出良好的导电性。

市场及效益预测

目前市场上导电涂料及导电浆料中使用的基本上是微米级纯银粉，并且主要靠进口。进口价格在每公斤六千元左右。微米纯银粉在将来的电子工业的大规模机械化生产过程中可能带来粒子沉降问题。本技术提供的亚微米镀银铜粉可有效的解决这一问题，且可以降低银的用量，比使用超细纯银粉更能降低产品成本，有着广阔的利润空间。

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