專利名稱：一種包裹型銅鎳銀復合粉體及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種復合粉體，尤其是涉及一種包裹型銅鎳銀復合粉體及其制備方法。
背景技術：
在微電子、電器、 通信、現代電子戰爭、軍艦以及核潛艇上，為了防止外來的電磁干擾和防止本身的電磁波向外輻射，需要采用有效的屏蔽措施。目前，解決電子產品電磁波干擾和屏蔽問題都是使用電磁屏蔽導電涂料。超細銀粉(I、楊世富，朱如興，石玉光；超細功能銀粉的制備及應用[J];江蘇冶金；2003，31 :14-15 ;2、孟淑媛，吳海斌；吳松平等；銀粉的制備及其導電性研究[J];電子元件與材料；2004，7 :35-40)是目前電磁屏蔽導電涂料的主要原料之一。但銀粉的價格昂貴，并且國內外資源相對稀缺，因此，在保證性能的前提下，用賤金屬代替部分銀制備導電漿料、導電涂料是人們追求的目標，也是電子工業材料發展的重要趨勢之一。銀包銅粉(3、毛倩瑾，于彩霞，周美玲；Cu/Ag復合電磁屏蔽涂料的研究[J];涂料工業；2004，4 8-10 ;4、吳秀華，趙斌，邵佳敏；不同形貌Cu-Ag雙金屬粉的制備及性能[J];華東理工大學學報；2002，28 =402-405)與銀包鎳粉(5、常仕英，郭忠誠，楊云鴻；吸波材料用銀包鎳粉的制備[J];電鍍與涂飾；2006，26 :17-19)是電磁屏蔽導電涂料未來的主要原料。但由于銀與銅或者鎳在性能上的差異，兩者的復合十分困難，一般的方法是通過化學法制備出復合粉體。例如常仕英等(5、常仕英，郭忠誠，楊云鴻；吸波材料用銀包鎳粉的制備[J];電鍍與涂飾；2006年26卷；17-19)提供了一種銀包裹鎳粉的化學鍍制備方法，主要工藝流程如下鎳粉-除油-稀酸洗-水洗過濾-銅包鎳-水洗過濾-銅銀置換-水洗過濾-干燥-檢驗-包裝。但上述制備工藝比較復雜，并且在工藝過程中原料的污染以及損失嚴重，因而產業化生產受到很大限制。因此，尋找新型的銀包裹賤金屬(包括賤金屬合金)復合粉體及其工藝簡單并且產業化可行的制備方法對導電涂料等領域的發展有重大的現實意義和市場前景。
發明內容
本發明的目的是針對銅鎳銀合金粉體在功能性上的復合要求，即要求其皆有高強度和高導熱性，提供一種包裹型銅鎳銀復合粉體以及提供其質量佳且產業化可行的制備方法。本發明所述包裹型銅鎳銀復合粉體，包括內核和外殼，內核為銅鎳合金核，外殼為銀合金殼；按質量百分數，成分為Cu :10% 40%，Ni :40% 50%，余為銀。所述包裹型銅鎳銀復合粉體的粒徑為5 300 μ m，其中殼層厚度約為粉體粒徑的1/20。本發明所述包裹型銅鎳銀復合粉體的制備方法包括以下步驟I)按質量百分比，按預先設定的銅鎳銀合金粉體的成分，稱量銅、鎳、銀各金屬放入真空感應爐內的熔煉裝置熔化；2)將熔化的合金液體傾倒于受液斗，在液體流入霧化室的瞬間，噴射惰性氣體，即可得包裹型銅鎳銀復合粉體。在步驟I)中，所述真空感應爐的工作頻率可為150 250KHZ。在步驟2)中，所述惰性氣體可選自氬氣或氮氣等；所述噴射惰性氣體的霧化氣壓可為3 14MPa ;所述惰性氣體的流速盡可能快，以便盡可能獲得高的溫度梯度(粉體核心與外殼之間)；且氣體種類和霧化氣壓可以根據實際合金體系和熔煉合金量進行相應的調
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iF. O制得的包裹型銅鎳銀復合粉體的粒徑為5 300 μ m,且粒徑集中，球形度好。包裹型銅鎳銀復合粉體的粒徑可通過改變霧化氣壓和熔融溫度進行調控，本發明采用霧化法制粉工藝，無需任何化學復合工藝，利用相圖熱力學數據庫設 計合適的銅鎳銀復合合金粉體成分，稱量各純金屬放入置入霧化設備的坩堝中，抽真空達到要求的真空度后，感應熔融金屬，然后將熔融液體通過控制裝置流入霧化室，與此同時用高壓惰性氣體噴射霧化后，即得銅鎳銀復合合金粉體。一次性制備出包裹型銅鎳銀復合粉體，不僅工藝簡單、效率高，而且污染少，粉末產品質量高，制備出的包裹型銅鎳銀復合粉體，其界面結合良好，可滿足對機械性和功能性的雙重要求，可成為導電填料領域中銀粉的替代者。
圖I為本發明實施例I制備得到的包裹型銅鎳銀復合粉體的橫截面組織示意圖。在圖I中，內核為銅鎳合金((Cu, Ni)-rich)核,殼為銀合金(Ag-rich)殼；標尺為10 μ m。
具體實施例方式實施例I根據二元或多元相圖設計包裹型銅鎳銀復合合金粉體的成分；將IOOg純銅(電解銅，純度為99. 9wt.%)，400g純鎳(純度為99. 99wt. %)，500g純銀(純度為99. 99wt. %)放置于氧化鋁坩鍋中，然后將氧化鋁坩鍋放入內置于霧化設備的真空感應爐(電源電壓110V/220VAC ;電源頻率50 60Hz ;工作頻率150 250KHz)中，關閉爐門后抽真空至真空感應爐內的真空度至I X 10 ,加大電流至上述3種純金屬完全熔化至液體，所得合金液體成分為10Cu-40Ni-50Ag (wt.%)。將熔化了的合金液體(約Ikg)傾倒于受液斗，在液體流入霧化室的瞬間，用氬氣氣流吹之，在霧化室的最下端可得銅鎳銀合金粉體。關閉氬氣氣流閥，同時將電流值減小至零，當霧化設備冷卻到常溫(約25°C)時，打開充氣閥注入空氣，至霧化設備內外壓強平衡時開啟出料門，取出銅鎳銀合金粉體，銅鎳銀合金粉體的橫截面組織示意圖見圖1，為包裹型結構，內核為銅鎳合金((Cu, Ni)-rich)核，外殼為銀合金(Ag-rich)殼；并且核殼之間結合良好，可滿足對機械性能和功能性的雙重要求。合金元素Cu、Ni、Ag按一定的配比在高溫下形成偏晶型合金，發生偏晶反應(或液相調幅分解反應)，偏晶反應是指組元之間混合焓為正，組元原子間相互排斥，在一定的溫度范圍內，其相圖中存在穩定的兩液相分離區，合金液體在冷卻過程中會由單一液相轉變成兩液相。實施例2將IOOg純銅(電解銅，純度為99. 9wt. %)，500g純鎳(純度為99. 99wt. %)，400g純銀(純度為99. 99wt. %)放置于氧化鋁坩鍋中，按實施例I所述的步驟操作，制備所得的銅鎳銀合金粉體，其橫截面組織圖與圖I類似，為包裹型結構，內核為銅鎳合金((Cu, Ni)-rich)核，夕卜殼為銀合金(Ag-rich)殼。實施例3將400g純銅(電解銅，純度為99. 9wt. %)，400g純鎳(純度為99. 99wt. %)，200g純銀(純度為99. 99wt. %)放置于氧化鋁坩鍋中，按實施例I所述的步驟操作，制備所得的銅鎳銀合金粉體，其橫截面組織圖與圖I類似，為包裹型結構，內核為銅鎳合金((Cu, Ni)-rich)核，夕卜殼為銀合金(Ag-rich)殼。實施例4將400g純銅(電解銅，純度為99. 9wt. %)，500g純鎳(純度為99. 99wt. %)，IOOg純銀(純度為99. 99wt. %)放置于氧化鋁坩鍋中，按實施例I所述的步驟操作，制備所得的銅鎳 銀合金粉體，其橫截面組織圖與圖I類似，為包裹型結構，內核為銅鎳合金((Cu, Ni)-rich)核，夕卜殼為銀合金(Ag-rich)殼。實施例5將250g純銅(電解銅，純度為99. 9wt. %)，450g純鎳(純度為99. 99wt. %)，300g純銀(純度為99. 99wt. %)放置于氧化鋁坩鍋中，按實施例I所述的步驟操作，制備所得的銅鎳銀合金粉體，其橫截面組織圖與圖I類似，為包裹型結構，內核為銅鎳合金((Cu, Ni)-rich)核，夕卜殼為銀合金(Ag-rich)殼。
權利要求
1.一種包裹型銅鎳銀復合粉體，其特征在于包括內核和外殼，內核為銅鎳合金核，夕卜殼為銀合金殼；按質量百分數，成分為=Cu 10% 40%，Ni 40% 50%，余為銀。
2.如權利要求I所述的一種包裹型銅鎳銀復合粉體，其特征在于所述包裹型銅鎳銀復合粉體的粒徑為5 300 μ m，其中殼層厚度為粉體粒徑的1/20。
3.如權利要求I所述的一種包裹型銅鎳銀復合粉體的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)按質量百分比，按預先設定的銅鎳銀合金粉體的成分，稱量銅、鎳、銀各金屬放入真空感應爐內的熔煉裝置熔化； 2)將熔化的合金液體傾倒于受液斗，在液體流入霧化室的瞬間，噴射惰性氣體，即得包裹型銅鎳銀復合粉體。
4.如權利要求3所述的一種包裹型銅鎳銀復合粉體的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述真空感應爐的工作頻率為150 250KHz。
5.如權利要求3所述的一種包裹型銅鎳銀復合粉體的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述惰性氣體選自氬氣或氮氣。
6.如權利要求3所述的一種包裹型銅鎳銀復合粉體的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述噴射惰性氣體的霧化氣壓為3 14MPa。
全文摘要
一種包裹型銅鎳銀復合粉體及其制備方法，涉及一種復合粉體。所述包裹型銅鎳銀復合粉體，包括內核和外殼，內核為銅鎳合金核，外殼為銀合金殼；按質量百分數，Cu10%～40％，Ni40%～50％，余為銀。將銅、鎳、銀各金屬放入真空感應爐內的熔煉裝置熔化；將熔化的合金液體傾倒于受液斗，在液體流入霧化室的瞬間，噴射惰性氣體，即可得包裹型銅鎳銀復合粉體。采用霧化法制粉工藝，無需任何化學復合工藝，一次性制備出包裹型銅鎳銀復合粉體，不僅工藝簡單、效率高，而且污染少，粉末產品質量高，制備出的包裹型銅鎳銀復合粉體，其界面結合良好，可滿足對機械性和功能性的雙重要求，可成為導電填料領域中銀粉的替代者。
文檔編號B22F9/08GK102873324SQ201210395540
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月17日 優先權日2012年10月17日
發明者王翠萍, 劉興軍, 郁炎, 劉洪新, 施榮沛 申請人:廈門大學