[發明專利]一種核殼結構的鎳包銅微米片、其制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201810606948.X
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108555286B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 俞書宏;朱洪武
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;C23C18/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種核殼結構的鎳包銅微米片、其制備方法及其應用，方法包括：將乙二醇和微米銅片混合，再加入還原劑和鎳鹽，反應，得到核殼結構鎳包銅微米片；銅微米片和鎳鹽的質量比為7～8:1～1.1。本發明以乙二醇為溶劑，其能夠減小離子的擴散，從而控制反應的動力學，在銅微米片表面無電沉積一層連續致密的鎳；由于自限制生長效應，鎳層不會過度生長，厚度得到良好的控制，鎳包銅仍然保持初始高長寬比的片狀形貌，保留了原來高長寬比的片狀結構，得到具有核殼結構的鎳包銅微米片，且在鎳的保護下銅片具有很好的抗氧化性。鎳層致密且較薄，使其具有優異導電性和熱穩定性。其在導電填料、電磁屏蔽材料或導熱材料制備中具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于鎳包銅微米片技術領域，尤其涉及一種核殼結構的鎳包銅微米片、其制備方法及其應用。

背景技術

銅具有與銀相當的電導率(銀：6.301×10⁷S m^-1；銅：5.9×10⁷S m^-1)，且自然界中銅的含量比銀高1000倍，成本只有銀的1％。然而，銅化學性質比銀活潑，特別是微納級別的片狀銅，傾向于與其他原子結合，穩定性較差，置于空氣中會迅速被氧化，因此難以像微米銀片一樣被廣泛應用(彈性導體填料或涂料填料等)。

《自然材料》期刊2017年第16卷834頁起報道了到一種以銀微米片為導電填料的可印刷彈性導體，證明了微米片狀金屬在彈性導體中的良好應用前景，同時該文指出銅微米片是替代銀微米片的良好選擇。

為了提高銅微米片的穩定性，一般在銅微米片上包覆各種抗氧化層，例如，十八胺，含鉻氧化物，鈍化液，或聚合物類表面活性劑等。然而，這些材料一般會導致接觸電阻的明顯上升，使得銅微米片基本失去導電性。在銅表面鍍鎳是一種良好的方法，鎳包銅具有很好的抗氧化性，且具有良好的導電性(鎳電導率：1.43×10⁷S m^-1)。

《納米快報》期刊2012年第12卷3193頁起報道了一種直徑200納米-300納米的核殼結構的銅鎳合金納米線，其中殼層為20納米-30納米的不規則鎳層，在85℃的穩定性測試下，該種納米線電阻的穩定性優于銅納米線和銀納米線，證明在微納尺寸下，鍍鎳是提高銅穩定性的有效方法。

目前，關于球狀或顆粒狀的鎳包銅粉末的報道較多，因為在這些材料的合成對形貌的控制的要求較低，所得到鎳鍍層大多為刺狀或者堆積的小顆粒狀，而鍍層不規則的形狀或過厚的鎳層會導致接觸電阻的增大。傳統無電化學鍍鎳工藝以次磷酸鈉為還原劑，添加分散劑，催化劑，絡合劑，pH調節劑等成分以保證鍍層的均勻和致密，往往成分復雜，制備過程繁瑣，鎳涂層多為不規則的，沒有明確的核殼結構，得到的多為無規則顆粒。

專利CN1988973A(申請日2005年07月15日，公開日2007年06月27日)提供了一種鍍鎳銅粉及鍍鎳銅粉制造方法，該方法先使用含鈀的電鍍用催化劑進行處理，再使用水合肼為還原劑進行化學鍍鎳，得到的鎳層約0.5μm，最終得到耐氧化的鍍鎳銅粉。

專利CN101733401A(申請日2010年01月19日，公開日2010年06月16日)提供了一種濕法冶金法在銅粉表面包覆鎳的金屬粉末的制備方法，該方法以NaOH為pH調節劑，硫酸鎳和水合肼為還原劑，得到的鎳包銅粉末中鎳含量為17～25％，鎳含量較高。

專利CN103060780A(申請日2013年01月22日，公開日2013年04月24日)提供了一種導電橡膠用鎳包銅粉的制備方法，該方法使用氫氧化鈉和濃氨水調節鍍液pH值，以硫酸鎳、檸檬酸鈉、次磷酸鈉為鍍液，在連續滴加和攪拌下進行鍍覆過程。當質量填充220份時制備導電橡膠，同軸法測得的在中高頻的屏蔽效能達到50以上，但該方法制備的鍍層厚度較厚，高達1微米以上。

綜上所述，目前進行銅粉鍍鎳主要存在以下幾個難點：(1)針對銅微米片的方法較少；(2)復合粉末中的鎳含量過高，且沒有明確的微納結構；(3)反應過程所使用的溶液成分復雜，不好控制。