多層陶瓷電容器電極用超細(xì)銅粉的制備與表面改性研究.pdf

1、球形超細(xì)銅粉是制造多層陶瓷電容器(MLCC)的重要材料。本論文旨在探索和研究MLCC用超細(xì)銅粉制備的新方法。通過調(diào)研有關(guān)控制合成MLCC電極用銅粉的方法的文獻(xiàn)，進(jìn)行了葡萄糖預(yù)還原-氫氣還原制備銅粉的新工藝研究；進(jìn)行了液相還原制備超細(xì)銅粉的兩步還原新工藝研究；進(jìn)行了晶種法控制銅粉粒徑的研究；為了提高銅粉的抗氧化性，最后對(duì)銅粉的SiO2-B2O3系復(fù)合薄膜包覆表面改性進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容歸納如下： 通常Cu2O的制備均采用添加劑(明

2、膠、PVP、PEG 400、TritonX-100等)控制其粒徑與形貌，許多制備方法采用高能射線輻照、加入晶種或水熱法等。在本研究中，未使用任何添加劑，僅通過沉淀過程中加料方式與溫度的控制，制備了粒徑均一，分散性良好的球形和方形Cu2O粒子，比添加劑控制更為經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便。Cu2O粒徑在0.5～2μm之間，Cu2O粒子中的雜質(zhì)元素含量及粒徑隨反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度的變化而呈規(guī)律性的變化。在氫氣流中將Cu2O粉末在200～270℃還原后，Cu2

3、O中夾雜的葡萄糖絕大部分被除去。所得的銅粉粒子保持了Cu2O粒子原有的形貌與粒徑分布特點(diǎn)，粒徑略有縮小，振實(shí)密度約2g/cm3，分散性良好，雜質(zhì)含量少于1％。 在液相兩步還原法中先將Cu(Ⅱ)還原至Cu2O，再通過兩步加入水合肼將Cu2O還原至金屬銅粉。水合肼分兩部分分別在較低溫度(成核階段)和較高溫度(長大階段)時(shí)加入。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩步還原、分兩步加入水合肼和控制水合肼加入速度均有利于銅顆粒的均勻生長；Cu2O在低溫下與水合

4、肼混合時(shí)基本上不被水合肼還原，在升溫階段可被還原并生成銅晶核；銅晶核在長大階段適宜的溫度為84℃。兩步水合肼的添加量不同導(dǎo)致最后所得超細(xì)銅粉的粒徑分布不同；兩步加入水合肼的實(shí)質(zhì)是將銅顆粒的成核與長大過程分開。適量PVP的加入有利于銅粉表面光潔，同時(shí)有效防止超細(xì)銅粉粒子的團(tuán)聚；其他添加劑的添加能明顯改變超細(xì)銅粉粒子的形貌。在優(yōu)化條件下制備的銅粉粒徑為1.0～2.5μm，外形為類球形，具有振實(shí)密度高，純度高，分散性良好的特點(diǎn)。適于制備MLC

5、C電極。 采用晶種生長法，制備了粒徑較大的銅粉，銅粉粒徑大小決定于銅晶種及Cu2O用量的多少。反應(yīng)溫度對(duì)銅粉的分散性等有顯著影響，適宜的反應(yīng)溫度為60℃左右；分散劑PVP對(duì)銅粉的分散性也有一定影響。 在銅粉的表面改性中，采用硅酸己酯在硼酸溶液中水解使銅粉表面包覆一層SiO2-B2O3薄膜以提高銅粉抗氧化性。實(shí)驗(yàn)表明：硅酸乙酯用量越大、溫度越高、反應(yīng)時(shí)間越長，改性銅粉的高溫抗氧化性越好；微量的H3BO3能明顯提高銅粉的高溫