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《昆明理工大学》 2007年
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电磁屏蔽用银包铜粉的制备技术及其机理探讨

张杰磊  
【摘要】: 人类进入信息社会后,电磁波干扰(EMI)和放射频率干扰(RFI)问题给社会生活、经济建设和国防安全带来的影响越来越难以忽略,目前世界各国都在努力开发各种电磁屏蔽材料加以应对。在众多电磁屏蔽导电填料中,银包铜粉以其低廉的价格、中度的屏蔽性能、较好的环境适用性而得到青睐,特别是工程塑料在电子电气领域大量使用后更增大了银包铜粉的应用市场。此外银包铜粉可以部分代替银粉,在催化剂、导电油墨、橡胶、抗菌材料等领域亦有广阔的应用前景。本文简要介绍了电磁屏蔽材料和电磁屏蔽导电填料,综述了银包铜粉制备技术的研究现状,以片状铜粉为原料,在酸性化学镀银体系中制取了外观、导电性等性能较好的银包铜粉。对前处理工艺、镀银工艺、表面改性工艺及银包铜粉的性能进行了研究,对比了本实验制备的银包铜粉、国内某公司的银包铜粉及国外银包铜粉的表面形貌,初步分析探讨了酸性化学镀银的沉积机理,得到以下结论: 1.前处理工艺是镀银成败的关键。对基体材料先采取酸洗→碱洗→酸洗三步前处理后再进行镀银的效果最好。铜粉表面的氧化物对镀银的影响要远小于有机类杂质的影响,因此碱洗很重要。 2.络合剂C的选择是实现酸性化学镀银、制备较好质量银包铜粉的决定因素。C的浓度不宜过大,否则镀银层变得疏松多孔;A和B联合作为还原剂能明显增强镀层与基体的结合力、改善导电性能。镀液温度、主盐浓度、主盐加入时间对沉积速度影响较大,进而影响了银包铜粉的松比和电阻。液固比和机械搅拌强度对银包铜粉的各项性能影响较小。 确定了较佳的镀银工艺条件: 还原剂A浓度:1g/L;还原剂B浓度:2g/L;络合剂C浓度,6.9g/L:表面活性剂PVP浓度,0.03g/L;主盐浓度:4.2~6.3g/L;镀液温度:25~40℃;主盐加入时间:30min;液固比:15~20;机械搅拌强度:300~500r/min。 3.脱附处理会增大银包铜粉的松装密度,改善导电性能,但对颜色的改变较小;抗氧化剂的浓度以5~8g/L为佳。 4.银包铜粉的性能研究表明:铜粉对银包铜粉的松装密度、粒径分布和表面形貌影响最大。适当增长铜粉的球磨时间能改善银包铜粉的导电性能。含银量对银包铜粉的颜色、导电性影响较大,对松比的影响较小。银含量大于13wt%后电阻减小的趋势变缓。耐氧化能力测试表明,理论含银量为8wt%的银包铜粉的常温耐氧化能力较好;高温时,理论含银量为3wt%的银包铜粉的开始氧化温度与铜粉很接近;理论银含量大于8wt%后,提高含银量并不能同等程度的提高其较高温度时的耐氧化能力。SEM观察表明:镀层表面是比较粗糙的丘状结构,从而揭示了银包铜粉的含银量达到一定值后,继续提高含银量并不能同等程度地增强其较高温度的耐氧化能力的原因。 5.表面形貌对比表明:本实验制备的银包铜粉与国内某公司的产品的表面形貌没有明显的差别;但二者在镀层表面的平整程度、单个粉的边缘规整程度、粉体粒度的分布均匀性等方面都不及国外产品。其主要原因是采用的基体材料存在不足。 6.沉积机理的研究表明:在本实验的酸性化学镀银体系中,还原镀和置换镀同时存在。银在初期的还原必须有清洁的铜粉表面的催化作用才能被诱发。银镀层在铜粉表面的生长不是采取单层生长的方式,而是先形成“小岛”,而后沿着“小岛”进行外延式生长,逐渐形成堆积结构的镀层。络合剂C在镀银中同时作为银络合剂和铜络合剂,并从动力学角度分析了其浓度增大导致镀银层质量变差的原因。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB383.3

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【引证文献】
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