[發明專利]一種耐高溫抗氧化無鉛鎳導體漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 200810047908.2
• 申請日: 2008-06-03
• 公開（公告）號: CN101290817A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 周東祥;龔樹萍;劉歡;傅邱云;胡云香;鄭志平;趙俊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01B13/00;C09D5/24
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于電子元件與材料技術領域，具體涉及一種耐高溫抗氧化無鉛鎳導體漿料，適宜用作電子陶瓷元件的電極材料。

背景技術

近年來，電子整機和表面組裝技術的發展十分迅猛，對電子陶瓷元件在小型化、高性能、低成本、環保性等方面提出了更高的要求，電子陶瓷技術正向著多層化、電極賤金屬化和無鉛化等方向發展。

導體漿料廣泛用于制造電子陶瓷元件電極，它一般由導電相、無機粘結劑和有機載體三部分組成，通過各組分原料之間的協調和匹配，共同賦予漿料合適的物理、化學和機械性能。導體漿料中的導電相通常為金、銀、鉑、鈀等貴金屬或其復合物以及合金。隨著貴金屬價格不斷飛漲，低成本的賤金屬導體漿料日益受到重視，已在某些應用領域替代了貴金屬導體漿料產品。

賤金屬鎳具有良好的導電性、穩定性和可焊性，而且其熔點高，在電場下不易遷移，并能與n型半導體陶瓷形成歐姆接觸，因此鎳導體漿料是一種較為理想的導體漿料，目前已廣泛用作陶瓷電容器、PTC熱敏陶瓷等電子元件的電極材料。但是，在當前的實際生產和專利文獻中，鎳導體漿料通常需在特殊的惰性或還原氣氛等保護氣氛下燒結。這是由于鎳的抗氧化性弱，在大氣中燒結時將快速氧化，破壞其導電特性。

鎳導體漿料對燒結氣氛的特殊要求，使得工藝難度和生成成本大為增加，限制了其應用范圍，迫切要求開發能在大氣條件中燒結的鎳導體漿料。如何提高賤金屬耐高溫抗氧化的能力，使其能夠進一步替代貴金屬，是導體漿料研究中亟待解決的問題。

日本專利5-121204中，為了提高Ni電極的耐熱性和抗氧化性，在內電極漿料中引入了2-15％(原子比)的Pt或Pd，導致產品成本增加。中國專利文獻02145520.1(CN?1188544C)中，公開了一種耐高溫抗氧化賤銀包覆鎳粉組合物的生產方法，采用化學法使Ni細粉表面直接被液體中Ag分子親合形成保護膜，從而保護其在高溫下不被氧化，該專利文獻未涉及導體漿料的組成及制備。中國專利文獻200610048681.4(CN?1925070A)中，采用松香作為賤金屬鋁導體漿料的抗氧化保護劑，適宜用作PTC熱敏陶瓷的端電極。

另一方面，傳統的導體漿料中常使用含鉛玻璃粉作為無機粘結劑，而且鉛的比例很高。含鉛玻璃粉具有很多獨特的性能：如高溫粘度小，軟化溫度低且可調，膨脹系數容易與陶瓷、玻璃、金屬等匹配。但是，由于鉛及其化合物的劇毒性對環境和人體造成很大傷害，世界各國近年來相繼出臺了很多相關的法規對含鉛產品予以限制和禁止。采用含鉛玻璃粉制作導體漿料已無法滿足人們對環境保護所提出的要求，必須在滿足生態、環保及綠色制造的前提下，實現導體漿料的無鉛化改造，并保證其原有功能的再現。目前的無鉛玻璃粉軟化溫度較高，難以滿足導體漿料的高可靠性及穩定性要求。日本專利文獻JP2004042274中采用無鉛玻璃粉制作導電漿料，玻璃軟化溫度高于700℃。邱樹恒等人用石英玻璃、B₂O₃、ZnO、P₂O₅等氧化物為主要原料研制了一種無鉛環保型易熔玻璃，軟化溫度為502.8℃，其組分中未涉及Bi₂O₃[功能材料2007年增刊(38)卷3860-3862]。

發明內容

本發明的目的是提供一種耐高溫抗氧化無鉛鎳導體漿料，該導體漿料可以提高賤金屬鎳在高溫下的抗氧化性能，實現了漿料產品的無鉛化，并具有生產成本低、適用范圍廣的特點；本發明還提供了該導體漿料的制備方法。

本發明提供的耐高溫抗氧化無鉛鎳導體漿料，其原料組分的重量百分比為：

鎳粉????????????50-70％

抗氧化保護劑????1-5％

無機粘結劑??????5-15％

有機載體????????15-30％

其中，鎳粉選用平均粒徑為0.1-2.0μm的球形鎳粉；抗氧化保護劑選用的B、Cr、Y中的一種或幾種，均為平均粒徑小于1μm的球形微粉；無機粘結劑為無鉛玻璃粉；

所述有機載體的原料組分重量百分比為：

有機溶劑??????65-90％

有機粘結劑????5-20％

有機添加劑????1-15％

其中，有機溶劑選用松油醇、松節油、二乙二醇丁醚中的一種或幾種，有機粘結劑選用乙基纖維素、羧甲基纖維素、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇縮丁醛中的一種或幾種，有機添加劑選用鄰苯二甲酸二丁酯、硅酸四乙酯、苯甲基硅油中的一種或幾種。

上述無鉛玻璃粉的原料的優選組分及重量百分比為：