一种双层包覆的金属粉体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及一种双层包覆的金属粉体，金属粉体的表面包覆有无机包覆层，无机包覆层的表面包覆有导电碳层。本发明专利技术还提供上述金属粉体的制备方法，1）将金属粉体放入多孔容器中，对反应室抽真空并置换氮气；2）将金属粉体分散；3）采用ALD在金属粉体的表面形成无机包覆层；4）采用MLD在无机包覆层表面形成有机包覆层；5）在真空中炭化后，有机包覆层炭化形成导电碳层，再进行热处理，得到双层包覆的金属粉体。本发明专利技术还提供一种上述双层包覆的金属粉体的应用，双层包覆的金属粉体用作导电浆料的导电成份。本发明专利技术通过在金属粉体表面形成无机‑有机双层包覆，既可以避免金属粉体被氧化，又不影响导电浆料的导电性。

A double-coated metal powder and its preparation method and Application

The invention belongs to the technical field of composite materials, in particular to a double-layer coated metal powder. The surface of the metal powder is coated with an inorganic coating and the surface of the inorganic coating is coated with a conductive carbon layer. The invention also provides the preparation method of the metal powder, 1) putting the metal powder into a porous container, vacuum the reaction chamber and replacing nitrogen gas; 2) dispersing the metal powder; 3) forming an inorganic coating on the surface of the metal powder by ALD; 4) forming an organic coating on the surface of the inorganic coating by MLD; 5) forming an organic coating on the surface of the inorganic coating in vacuum; After medium carbonization, the organic coatings are carbonized to form a conductive carbon layer, and then heat treated to obtain double coated metal powders. The invention also provides the application of the double-coated metal powder, which is used as the conductive component of the conductive slurry. By forming an inorganic-organic double-layer coating on the surface of the metal powder, the invention can avoid the oxidation of the metal powder without affecting the conductivity of the conductive paste.

【技术实现步骤摘要】
一种双层包覆的金属粉体及其制备方法和应用
本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种双层包覆的金属粉体及其制备方法和应用。
技术介绍
导电浆料主要用于制造厚膜集成电路、敏感元件、电容器、电池、布线板、电磁屏蔽等领域，是封装、电极和互联的关键材料。导电浆料中的导电成份一般由石墨粉体、金、银、铜、钯、铂、钌的粉体构成。在导电性能上，金属粉体的导电性能较好；而在稳定性上，贵金属比较稳定但是价格昂贵；银虽然价格相对便宜，但是银离子容易迁移导致电导率下降；普通金属粉体比如铜、铁、铝等导电性较好，但是容易被氧化，影响导电浆料的导电性能。因此，有必要设计一种新的双层包覆的金属粉体，以克服上述问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种双层包覆的金属粉体及其制备方法和应用，既不影响导电浆料的导电性，又可以避免金属粉体被氧化。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种双层包覆的金属粉体，所述金属粉体的表面包覆有无机包覆层，所述无机包覆层的表面包覆有导电碳层。进一步地，所述金属粉末为银、铜、铁和铝中的至少一种；所述无机包覆层为金属氧化物、金属氟化物、金属硫化物、TiN、W、Ni中的任意一种。其中，金属氧化物、金属氟化物、金属硫化物中的金属为Al、Ti、Mg、Zr、Cr、Si、Zn、La、B、Hf、Nb中的任意一种。当无机包覆层为金属氧化物、金属氟化物或金属硫化物时，无机包覆层的厚度为1～4nm；当无机包覆层为TiN、W或Ni时，无机包覆层的厚度为1～50nm。本专利技术还提供上述双层包覆的金属粉体的制备方法，包括如下步骤：1）将金属粉体放入多孔容器中，多孔容器置于反应室内，对反应室抽真空并置换氮气；2）通过流化或者旋转多孔容器的方法将金属粉体分散；3）采用原子层沉积法在金属粉体的表面形成无机包覆层；4）采用分子层沉积法在金属粉体的无机包覆层表面形成有机包覆层；5）在真空中炭化后，有机包覆层炭化形成导电碳层，再进行热处理，得到双层包覆的金属粉体。进一步地，当无机包覆层为金属氧化物、金属氟化物或金属硫化物时，无机包覆层的厚度为1～4nm；当无机包覆层为TiN、W或Ni时，无机包覆层的厚度为1～50nm。进一步地，所述导电碳层的厚度为1～50nm。进一步地，步骤3）中的原子层沉积法的具体步骤如下：a）根据需要沉积的氧化物包覆层的种类，选择反应的前驱体，设置沉积工艺参数：沉积温度为25～150℃，沉积压力为0.01～500torr；b）在氩气携带下将前驱体蒸汽引入到反应室中，保持时间为10～120秒；c）用氩气吹扫反应室，在氩气携带下将氧源蒸汽引入到反应室中，保持时间为10～120秒；d）用氩气吹扫反应室；e）重复过程b）～d），直至沉积到所需无机包覆层厚度；其中，步骤b）中前驱体为金属卤化物、金属有机配合物中的至少一种；步骤c）中氧源为水、双氧水、氧气、臭氧、原子氧中的任意一种。进一步地，步骤4）中的分子层沉积法的具体步骤如下：a）根据需要沉积有机包覆层的种类，选择反应的第一前驱体，设置沉积工艺参数：沉积温度25～400℃，沉积压力为0.01～500torr；b）在氮气或氩气携带下将第一前驱体蒸汽引入到反应室中，第一前驱体蒸汽吸附在正极材料粉体上，保持时间为10～120秒；c）用氮气或氩气吹扫反应室，在氮气或氩气携带下将第二前驱体引入到反应室中，第二前驱体与第一前驱体反应得到有机包覆层，反应时间为10～120秒；d）用氮气或氩气吹扫反应室；e）重复过程b）～d），直至沉积到所需有机包覆层厚度；步骤b）中第一前驱体为对苯二异氰酸酯、均苯四甲酸二酐、对苯二异氰酸酯、三甲基铝中的任意一种，步骤c）中第二前驱体为1,6-己二胺、乙二胺、1,10-二氨基癸烷、1,4-二羟基-2-丁炔、乙二醇、丙三醇中的任意一种。进一步地，步骤5）中炭化的处理温度为350~450℃，处理时间为2~4h；热处理的处理温度为800~900℃，处理时间为1~3h。本专利技术还提供一种上述双层包覆的金属粉体的应用，所述双层包覆的金属粉体用作导电浆料的导电成份。进一步地，所述导电浆料中各组分的质量百分比为：双层包覆的金属粉体75~90%，有机载体1~10%，玻璃粉体2~10%，粘度调节剂1~5%。其中所述有机载体包括树脂、溶剂和助剂，且有机载体中各组分的质量百分比为：树脂占10~30%，溶剂占65~80%，助剂占1~10%；所述树脂为氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂中的任意一种；所述溶剂为乙二醇、二甘醇、三甘醇、甘油、萜品醇、乙基卡必醇、卡必醇醋酸酯、丁基溶纤剂中的至少一种；所述助剂为固化剂、抗氧化剂、偶联剂、阻蚀剂中的至少一种；抗氧化剂为叔丁基对苯二酚、硫代二丙酸、硫辛酸中的任意一种；阻蚀剂为膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑中的任意一种；所述固化剂为聚酰胺类固化剂、脂肪胺类固化剂、脂环胺类固化剂、芳香胺类固化剂中的至少一种；所述偶联剂采用磷酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的任意一种；所述粘度调节剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羧甲基纤维素中的至少一种；所述玻璃粉体的组分以及各组分的质量分数为：SiO215~40%，ZnO10~25%，B2O35~20%，Bi2O315~30%，TiO21~3%，Al2O35~10%，Sb2O31~2%，K2O1~1.5%，CeO21~2%，MgO1~3%，MnO21~5%，P2O51~5%。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术通过在金属粉体表面形成无机-有机双层包覆，既可以避免金属粉体被氧化，又不影响导电浆料的导电性；（2）本专利技术先采用ALD（原子层沉积法）包覆在金属粉体表面形成无机包覆层，再采用MLD（分子层沉积法）包覆形成有机包覆层时，ALD包覆可以为有机物的形成提供均匀的反应界面，并且控制在1-4纳米以下，使得电子可以跃迁传导，不会影响电导率；当ALD包覆层为导电陶瓷或者耐氧化腐蚀的金属层时，包覆厚度可以更厚从而保证包覆的均匀致密性，具有更好的保护作用；而有机包覆层通过炭化及热处理，在金属粉体表面形成导电碳层，可以提升金属粉体的导电性；同时高温炭化过程也使无机物包覆层从疏松的无定型结构变成致密的晶型包覆层，进一步提升阻隔水氧能力；（3）本专利技术中当通过ALD在金属表面包覆金属氧化物、金属氟化物或金属硫化物时，其包覆厚度为1～4nm，通过沉积次数可以精准地控制厚度，避免太薄造成包覆不完全，起不到保护金属粉体不被氧化的效果，太厚造成不导电的无机物层使电子跃迁受到阻碍，影响浆料的导电性能；而当在金属表面包覆耐氧化的金属（W或Ni）或者导电陶瓷（TiN）时，厚度可为1～50nm，因为TiN、W或Ni是导电的，较厚厚度可以增加抵御水氧侵蚀的能力。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一本实施例提供一种双层包覆的银粉，银粉的表面包覆有TiO2包覆层，TiO2包覆层的表面包覆有导电碳层。其中TiO2包覆层的厚度为1～4nm，导电碳层的厚度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层包覆的金属粉体，其特征在于：所述金属粉体的表面包覆有无机包覆层，所述无机包覆层的表面包覆有导电碳层。

【技术特征摘要】
1.一种双层包覆的金属粉体，其特征在于：所述金属粉体的表面包覆有无机包覆层，所述无机包覆层的表面包覆有导电碳层。2.如权利要求1所述的一种双层包覆的金属粉体，其特征在于：所述金属粉末为银、铜、铁和铝中的至少一种；所述无机包覆层为金属氧化物、金属氟化物、金属硫化物、TiN、W、Ni中的任意一种。3.一种如权利要求1-2任意一项所述的双层包覆的金属粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将金属粉体放入多孔容器中，多孔容器置于反应室内，对反应室抽真空并置换氮气；2）通过流化或者旋转多孔容器的方法将金属粉体分散；3）采用原子层沉积法在金属粉体的表面形成无机包覆层；4）采用分子层沉积法在金属粉体的无机包覆层表面形成有机包覆层；5）在真空中炭化后，有机包覆层炭化形成导电碳层，再进行热处理，得到双层包覆的金属粉体。4.如权利要求3所述的双层包覆的金属粉体的制备方法，其特征在于：当无机包覆层为金属氧化物、金属氟化物或金属硫化物时，无机包覆层的厚度为1～4nm；当无机包覆层为TiN、W或Ni时，无机包覆层的厚度为1～50nm。5.如权利要求3所述的双层包覆的金属粉体的制备方法，其特征在于：所述导电碳层的厚度为1～50nm。6.如权利要求3所述的双层包覆的金属粉体的制备方法，其特征在于：步骤3）中的原子层沉积法的具体步骤如下：a）根据需要沉积的氧化物包覆层的种类，选择反应的前驱体，设置沉积工艺参数：沉积温度为25～400℃，沉积压力为0.01～500torr；b）在氩气携带下将前驱体蒸汽引入到反应室中，保持时间为10～120秒；c）用氩气吹扫反应室，在氩气携带下将氧源蒸汽引入到反应室中，保持时间为10～120秒；d）用氩气吹扫反应室；e）重复过...

【专利技术属性】
技术研发人员：解明，
申请(专利权)人：武汉艾特米克超能新材料科技有限公司，宁波柔创纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42