高導電銀基復合材料的原料配方及制備方法
【專利摘要】本發明涉及金屬基復合材料技術，旨在提供一種高導電銀基復合材料的原料配方及制備方法。該原料配方是由重量百分含量計算的下述組分組成：銀粉80～88％、炭黑粉體1～18％、納米氧化銅粉體1～10％、納米碳化鈦0.5～10％、分散劑0.1～2％。采用本發明方法制備獲得的高導電銀基復合材料，由于含有導電性能優異的增強相材料和微觀導電通道，其電阻率最低可達1.9μΩ·cm，延伸率達22％以上。本發明不會對環境造成污染，工藝簡單、成本較低。與現有技術中研究和使用最多的環保型銀金屬氧化物相比，在達到同等性能的條件下，可顯著降低銀的使用量，以節約貴金屬資源。
【專利說明】
高導電銀基復合材料的原料配方及制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于金屬基復合材料技術領域，具體設及一種高導電銀基復合材料的原料 配方及制備方法。
【背景技術】
[0002] 銀基復合材料具有優異的導電、導熱及延展性能，廣泛應用于電子元器件和裝備 設備，是國民經濟發展的重要基礎材料。在電接觸和低壓電器領域，銀基復合材料是最主要 的原材料，其性能直接決定的電接觸元器件和低壓電器的使用性能和壽命。
[0003] 目前，銀基復合材料主要有銀合金、銀金屬氧化物、銀碳化物、銀石墨等。其中銀氧 化儒復合材料具有接觸電阻低、穩定、抗烙焊等特性，可應用于從幾十安到上千安電流、從 幾伏到上千伏電壓的廣泛領域，被譽為電器領域的萬能觸點。然而，銀氧化儒的生產和使用 過程中會造成環境污染，而且對生產者和使用者的健康構成極大危害。然而隨著全球環境 和經濟格局的轉變，電接觸材料朝著綠色環保、長壽命、高可靠性和低成本的方向發展。而 目前新開發的銀氧化錫等環保型復合材料在用作電接觸材料時，仍存在電阻率高、可加工 性能差W及成本高等問題。因此，開發高導電、易加工且成本低的銀基復合材料十分迫切。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種高導電銀基復 合材料的原料配方及制備方法。該銀基導電復合材料具有高電導率、高延展性和長電壽命。
[0005] 為解決技術問題，本發明的解決方案是：
[0006] 提供一種用于制備高導電銀基復合材料的原料配方，是由重量百分含量計算的下 述組分組成:銀粉80~88%、炭黑粉體1~18%、納米氧化銅粉體1~10%、納米碳化鐵0.5~ 10%、分散劑0.1~2%。
[0007] 本發明中，分散劑為聚乙二醇6000(PEG6000)。
[000引本發明進一步提供了利用前述原料配方制備高導電銀基復合材料的方法，包括下 述步驟：
[0009] (1)按所述原料配方的比例關系稱量各組分；
[0010] (2)在1000~ISOOr/min的攬拌速率下，向去離子水中加入分散劑攬拌5分鐘;然后 在攬拌條件下依次加入納米氧化銅粉體和納米碳化鐵粉體，繼續攬拌40分鐘后獲得復合料 漿;再采用噴霧干燥方式，將復合料漿制備成納米氧化銅/納米碳化鐵復合粉體，備用；
[0011] (3)將銀粉、炭黑粉體和步驟(2)中的納米氧化銅/納米碳化鐵復合粉體置于球磨 機中，在500r/min的速度下球磨2~4小時，獲得銀基復合粉體；
[0012] (4)將銀基復合粉體置于成型器中，W冷等靜壓法成型，獲得銀基復合材料素巧； 然后將銀基復合材料素巧置于真空燒結爐中，在氣氣氣氛、800~93(TC條件下燒結4~8小 時，獲得高導電銀基復合材料。
[0013] 本發明中，所述納米氧化銅粉體的粒徑為30~50nm，純度為99.99%。
[0014] 本發明中，所述納米碳化鐵粉體的粒徑為20~40nm，純度為99.99%。
[001引本發明中，所述銀粉的粒徑為0.5~lOum，純度為99.99%。
[0016] 本發明中，所述炭黑粉體的粒徑為50~200nm，純度為99.99%。
[0017] 本發明中，所述步驟(2)中，控制去離子水的加入量，使其與分散劑的重量比例為 100:0.05~100:1。
[0018] 本發明中，所述步驟(4)中，冷等靜壓壓力為200MPa，溫度為25°C。
[0019] 與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
[0020] 1、采用本發明方法制備獲得的高導電銀基復合材料，由于含有導電性能優異的增 強相材料和微觀導電通道，其電阻率最低可達1.化Q ? cm,延伸率達上。
[0021] 2、此外，本發明的制備技術不會對環境造成污染，工藝簡單、成本較低。與現有技 術中研究和使用最多的環保型銀金屬氧化物相比(氧化儒屬于非環保型產品），在達到同等 性能的條件下，可顯著降低銀的使用量，W節約貴金屬資源。
【具體實施方式】
[0022] 下面通過實例進一步對本發明進行描述。
[0023] 本發明中，用于制備高導電銀基復合材料的原料配方是由重量百分含量計算的下 述組分組成:銀粉80~88%、炭黑粉體1~18%、納米氧化銅粉體1~10%、納米碳化鐵0.5~ 10%、分散劑0.1~2%。
[0024] 利用該原料配方制備高導電銀基復合材料的方法，包括下述步驟：
[0025] (1)按所述原料配方的比例關系稱量各組分；
[0026] (2)在1000~1500r/min的攬拌速率下，向去離子水中加入分散劑陽G6000攬拌5分 鐘;然后在攬拌條件下依次加入納米氧化銅粉體和納米碳化鐵粉體，繼續攬拌40分鐘后獲 得復合料漿;再采用噴霧干燥方式，將復合料漿制備成納米氧化銅/納米碳化鐵復合粉體， 備用；
[0027] (3)將銀粉、炭黑粉體和步驟(2)中的納米氧化銅/納米碳化鐵復合粉體置于球磨 機中，在500r/min的速度下球磨2~4小時，獲得銀基復合粉體；
[0028] (4)將銀基復合粉體置于成型器中，W冷等靜壓法成型，獲得銀基復合材料素巧； 然后將銀基復合材料素巧置于真空燒結爐中，在氣氣氣氛、800~93(TC條件下燒結4~8小 時，獲得高導電銀基復合材料。
[0029] 各實施例中的試驗數據見下表(各組分的份數均為重量百分比含量）：
[0030]
[0031] 采用本發明方法制備獲得的高導電銀基復合材料，其電阻率最低可達1.9yQ . cm，延伸率達25 % W上。與現有技術中銀含量相同的電接觸材料相比，其電阻率明顯降低， 延伸率明顯提高。例如作為研究和使用最多的環保型銀金屬氧化物的一種實例，銀質量分 數為88%的AgSn化，其電阻率一般為2.2~2.扣Q ? cm、延伸率為13~17%(國家標準）。
[0032] 最后，還需要注意的是，W上列舉的僅是本發明的具體實施例子。顯然，本發明不 限于W上實施例子，還可W有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直 接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種用于制備高導電銀基復合材料的原料配方，其特征在于，是由重量百分含量計 算的下述組分組成:銀粉80~88%、炭黑粉體1~18%、納米氧化銅粉體1~10%、納米碳化 鈦0.5~10%、分散劑0.1~2%。2. 根據權利要求1所述原料配方，其特征在于，分散劑為聚乙二醇6000。3. 利用權利要求1所述原料配方制備高導電銀基復合材料的方法，其特征在于，包括下 述步驟： (1) 按所述原料配方的比例關系稱量各組分； (2) 在1000~1500r/min的攪拌速率下，向去離子水中加入分散劑攪拌5分鐘;然后在攪 拌條件下依次加入納米氧化銅粉體和納米碳化鈦粉體，繼續攪拌40分鐘后獲得復合料漿； 再采用噴霧干燥方式，將復合料漿制備成納米氧化銅/納米碳化鈦復合粉體，備用； (3) 將銀粉、炭黑粉體和步驟(2)中的納米氧化銅/納米碳化鈦復合粉體置于球磨機中， 在500r/min的速度下球磨2~4小時，獲得銀基復合粉體； (4) 將銀基復合粉體置于成型器中，以冷等靜壓法成型，獲得銀基復合材料素坯;然后 將銀基復合材料素坯置于真空燒結爐中，在氬氣氣氛、800~930 °C條件下燒結4~8小時，獲 得高導電銀基復合材料。4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述納米氧化銅粉體的粒徑為30~50nm， 純度為99.99 %。5. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述納米碳化鈦粉體的粒徑為20~40nm， 純度為99.99 %。6. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述銀粉的粒徑為0.5~10um，純度為 99.99%〇7. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述炭黑粉體的粒徑為50~200nm，純度為 99.99%〇8. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，控制去離子水的加入量， 使其與分散劑的重量比例為100:0.05~100:1。9. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，冷等靜壓壓力為200MPa， 溫度為25°C。
【文檔編號】C22C5/06GK106048288SQ201610373692
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】張玲潔, 沈濤, 楊輝, 樊先平, 張繼, 管秉鈺
【申請人】浙江大學