王 翔，屈銀虎，成小樂(lè)，尚潤(rùn)琪

(西安工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，西安 710048)

硼硅酸凝膠包覆層對(duì)銅粉抗氧化性和導(dǎo)電性的影響

王 翔，屈銀虎，成小樂(lè)，尚潤(rùn)琪

(西安工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，西安 710048)

銅電子漿料作為銀電子漿料最為理想的替代材料，其越來(lái)越受到人們青睞，但銅的性質(zhì)活潑，極易被氧化.為解決銅電子漿料在高溫?zé)Y(jié)時(shí)銅粉易被氧化的問(wèn)題，以無(wú)水乙醇、正硅酸乙酯、硼酸三丁酯為原料制作SiO2-B2O3溶膠，用SiO2-B2O3溶膠對(duì)經(jīng)過(guò)鹽酸酸洗過(guò)的銅粉進(jìn)行包覆，將包覆后的銅粉制成漿料并印刷到陶瓷模板上，600 ℃燒結(jié)制備得到銅導(dǎo)電膜層.通過(guò)四探針測(cè)試儀測(cè)試銅導(dǎo)電膜層的電導(dǎo)率,利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察不同量溶膠包覆的銅粉的表面形貌，采用X射線衍射儀(XRD)及熱重分析儀(TGA)考察溶膠包覆銅粉700 ℃燒結(jié)后的氧化情況.結(jié)果表明，在m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%時(shí)，硼硅酸溶膠恰好均勻包覆銅粉而無(wú)多余溶膠堆積銅粉之間，此時(shí)銅導(dǎo)電膜層導(dǎo)電性能最好，其相對(duì)電導(dǎo)率為57%；銅粉700 ℃高溫?zé)Y(jié)后幾乎沒(méi)有被氧化，銅粉表面僅有極少量的氧化亞銅生成.實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在合適的硼硅酸溶膠包覆率下，銅粉在700 ℃以下具有良好的抗氧化性，銅導(dǎo)電膜層也具有良好的導(dǎo)電性能.關(guān)鍵詞: 硼硅酸溶膠；銅粉；溶膠-凝膠法；抗氧化性；導(dǎo)電性

目前廣泛應(yīng)用于導(dǎo)電漿料中的導(dǎo)電填料可分為銀基、鈀-銀、金基、鉑基、銅基、鎳基及其它金屬填料，導(dǎo)電填料的導(dǎo)電性和抗氧化性直接影響著導(dǎo)電漿料性能的優(yōu)劣[1].與其他導(dǎo)電填料相比，銅作為賤金屬代表，其價(jià)格低廉，且導(dǎo)電性?xún)H次于銀，而且銅不會(huì)發(fā)生電子遷移現(xiàn)象，因此，銅基漿料是銀基漿料最理想的替代材料[2-3].

但微米級(jí)片狀銅粉具有很大的比表面積，表面能大且表面活性高，因此，在空氣中易被氧化，生成銅的氧化物[4-5]，且導(dǎo)電漿料在燒結(jié)過(guò)程中，會(huì)加速銅粉的氧化.將表面被氧化的銅粉做為導(dǎo)電填料可能會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題，小則引起電子漿料電阻率急速升高，出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，影響使用，大則出現(xiàn)局部電阻太大，產(chǎn)生大量熱量，引起事故.

近年來(lái)各國(guó)研究人員在銅粉表面抗氧化性研究取得了許多重要進(jìn)展，主要包括金屬包覆法(如銀包銅粉)、非金屬包覆法(主要包括緩蝕劑法、偶聯(lián)劑法、磷化處理法等方法)以及其他抗氧化法[6-8].

金屬包覆法是指在銅粉表面完整地包覆一層性能穩(wěn)定、導(dǎo)電性好的其他金屬層，防止銅粉與空氣直接接觸，以提高銅粉抗氧化性和導(dǎo)電性.吳懿平[9]等采用三次鍍銀法，在一次鍍銀后利用稀硫酸除去銅粉表面的銅氨絡(luò)合物，然后利用重復(fù)鍍銀的方法來(lái)解決鍍層不均勻問(wèn)題. 通過(guò)反復(fù)進(jìn)行銀包覆工藝雖然實(shí)現(xiàn)了銅粉銀包覆，但該方法操作復(fù)雜、成本高，很難被實(shí)際應(yīng)用.此外，一些研究人員也試圖通過(guò)給超細(xì)銅粉表面包覆 Ni、Sn 等金屬的方法，以提高銅的抗氧化性和導(dǎo)電性[10-11]，雖然取得了一定的研究成果，但與表面包覆Ag相比導(dǎo)電性較差.

非金屬包覆法是相對(duì)于金屬包覆法而言，主要分為無(wú)機(jī)物包覆和有機(jī)物包覆兩類(lèi).文獻(xiàn)[12-13]研究發(fā)現(xiàn)，采用直接添加硅烷偶聯(lián)劑法，制備得到的銅電子漿料具有良好的抗氧化性和導(dǎo)電性，分析原因主要是由于銅粉和偶聯(lián)劑的相互作用需要一段時(shí)間，在銅粉與偶聯(lián)劑尚未完全作用前將銅電子漿料印刷在陶瓷基片上，隨著偶聯(lián)劑與銅粉的進(jìn)一步作用，會(huì)在銅粉表面形成保護(hù)膜，將銅顆粒與空氣隔絕開(kāi)，從而保證了銅粉不被氧化，而且還不影響銅粉的導(dǎo)電性.由于偶聯(lián)劑在一定溫度下性能穩(wěn)定，可以有效隔絕銅粉與氧氣，提高銅導(dǎo)電漿料的抗氧化性[14]，但對(duì)燒結(jié)后的導(dǎo)電銅膜進(jìn)行導(dǎo)電性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)與其他幾種抗氧化方法相比導(dǎo)電性較差.

其他抗氧化法如羅艷[15]等將銅粉在甲醇-油酸混合溶液中進(jìn)行油酸預(yù)包覆，然后以正硅酸乙酯原料，在Ar氣保護(hù)下采用溶膠-凝膠法對(duì)油酸預(yù)包覆的銅粉進(jìn)行SiO2-A1(其主要成分為SiO2，相當(dāng)于利用硅酸溶膠進(jìn)行二次包覆)系薄膜的二次包覆.研究結(jié)果表明：銅粉具有良好的導(dǎo)電性和抗氧化能力.李利君[16]等人利用正硅酸乙酯在堿性條件下水解制備得到硅酸溶膠，在氮?dú)獗Ｗo(hù)用溶膠-凝膠法對(duì)鋁顏料進(jìn)行包覆，以此方法提高鋁顏料的耐堿性和抗氧化性.利用硅酸溶膠對(duì)粉體材料進(jìn)行溶膠-凝膠包覆可以提高材料抗氧化性能，其弊端在于硅酸溶膠不易包覆在粉體材料表面，容易出現(xiàn)包覆不全的現(xiàn)象.

目前國(guó)內(nèi)采用溶膠-凝膠法對(duì)粉體材料進(jìn)行包覆的，大多數(shù)采用的是硅酸溶膠或者二氧化鈦溶膠，除上述研究外，夏志偉[17]、閆軍[18]等人，他們都是利用鈦酸丁酯水解制備二氧化鈦溶膠對(duì)材料進(jìn)行溶膠-凝膠包覆.近年來(lái)，在國(guó)外應(yīng)用溶膠-凝膠法制備涂層的研究非?；钴S，Supplit R[19]利用正硅酸乙酯和乙烯基三乙氧基硅烷的水解制備得到硅酸溶膠對(duì)鋁顏料進(jìn)行溶膠-凝膠包覆以提高其抗腐蝕性和抗氧化性.Juha等[20]則利用SiO2-ZrO2溶膠對(duì)銅金屬包覆以提高其表面耐腐蝕性.總的來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)的溶膠主要集中在單一的硅酸溶膠，國(guó)外則是二氧化硅與其他氧化物的復(fù)合溶膠.

針對(duì)銅粉高溫環(huán)境下易氧化問(wèn)題，本文采用正硅酸乙酯和硼酸三丁酯的雙水解來(lái)制備硼酸和硅酸的復(fù)合溶膠，它不僅純度高，而且均勻度高，其均勻程度可達(dá)分子或原子水平[21-22]，這樣不但可以充分的包覆在銅粉表面，同時(shí)它還具有較低的介電性能，與金、銀和銅的匹配性好.通過(guò)硼硅酸凝膠薄膜包覆銅粉來(lái)防止銅粉氧化，獲得了較為滿(mǎn)意的效果.這種溶膠制備方法及硼硅酸凝膠包覆法對(duì)銅粉的抗氧化研究在文獻(xiàn)中還未見(jiàn)報(bào)道.

將凝膠包覆到經(jīng)過(guò)表面酸洗的銅粉上，獲得實(shí)驗(yàn)所需的銅粉.將包覆后的銅粉制成漿料并印刷到陶瓷基板上，600 ℃燒結(jié)后獲得銅導(dǎo)電膜層，通過(guò)四探針測(cè)試儀測(cè)量膜層的燒結(jié)后的電阻，并換算成其相對(duì)電導(dǎo)率.在SEM下觀察凝膠包覆后銅粉的表面形貌.將滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)導(dǎo)電率要求的銅粉經(jīng)過(guò)700 ℃高溫?zé)Y(jié)，并利用XRD考查其氧化情況.利用示差掃描量熱儀研究實(shí)驗(yàn)制備的銅粉在高溫情下的熱失重及氧化情況.

1 試 驗(yàn)

1.1 試劑與分析儀器

采用分析純的稀鹽酸、無(wú)水乙醇、正硅酸乙酯、硼酸三丁酯、嗎啉和銅粉為實(shí)驗(yàn)原料，所需實(shí)驗(yàn)儀器為自蔓延燃燒合成反應(yīng)釜、四探針測(cè)試儀、電子天平、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重分析儀(TGA).

1.2 銅粉表面的清洗

銅粉顆粒表面的氧化物主要是CuO和Cu2O，本文采用無(wú)機(jī)酸洗的方法去除銅粉表面氧化物，具體反應(yīng)方程為

2HCl(稀)+CuO =CuCl2+H2O，

2HCl(稀)+Cu2O=Cu+CuCl2+H2O.

通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銅粉表面呈現(xiàn)鮮紅色時(shí)，說(shuō)明銅粉表面的氧化物已經(jīng)被完全除去.如果此時(shí)的銅粉裸露在空氣中，極易被氧化，為了避免銅粉被再次被氧化，當(dāng)銅粉表面的氧化物被去除后，快速用蒸餾水沖洗銅粉沖洗數(shù)次，待到?jīng)]有明顯刺鼻氣味后再用無(wú)水乙醇進(jìn)行包覆，然后將銅粉放在真空環(huán)境下進(jìn)行干燥，干燥溫度為100 ℃，時(shí)間為2 h.

1.3 SiO2-B2O3溶膠的制備

按照一定量的比例稱(chēng)取正硅酸乙酯和無(wú)水乙醇，并將其混合均勻后加入到滴定管中，稱(chēng)為A溶液.與此同時(shí)，按照設(shè)計(jì)的比例稱(chēng)量一定量的去離子水和稀鹽酸，稱(chēng)為B溶液，打開(kāi)磁力攪拌器使B溶液混合均勻并加熱.當(dāng)溫度穩(wěn)定在50 ℃時(shí)，打開(kāi)滴定管閥門(mén)，讓A液均勻的加入B液中，水解反應(yīng)正式開(kāi)始，反應(yīng)時(shí)間為20～30 min.

觀察水解物狀態(tài)，當(dāng)水解到一定程度時(shí)，用嗎啉試劑進(jìn)行檢測(cè)，觀察其形成凝膠的時(shí)間.取4.5 mL水解液置于10 mL帶刻度的試管，加入0.5 mL嗎啉，震搖試管，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，待完全膠凝時(shí)停止計(jì)時(shí).當(dāng)正硅酸乙酯膠凝時(shí)間為250～280 s時(shí)，說(shuō)明正硅酸乙酯水解程度達(dá)到60%左右，此即為實(shí)驗(yàn)所需正硅酸乙酯水解液.將準(zhǔn)備好的一定量的硼酸三丁酯溶液加入正硅酸乙酯水解液中進(jìn)行水解，通過(guò)磁力攪拌器使正硅酸乙酯溶液和硼酸三丁酯混合均勻，并均勻加熱.重復(fù)前面的方法，用嗎啉試劑再次檢測(cè)其水解程度，當(dāng)燒杯中的溶液變?yōu)橐环N無(wú)色透明膠狀液體時(shí)，說(shuō)明硼酸三丁酯與正硅酸乙酯的混合液水解度達(dá)到80%以上，此即為實(shí)驗(yàn)所需的SiO2-B2O3溶膠，且制備出來(lái)的溶膠性能穩(wěn)定、無(wú)沉淀.

正硅酸乙酯的水解縮合反應(yīng)過(guò)程如下.

第1步：水解反應(yīng)

第2步：縮聚反應(yīng)

第3步：聚合反應(yīng)

正硅酸乙酯的水解總反應(yīng)式可表示為

Si(OC2H5)4+2H2O=SiO2+4C2H5OH[23-24]

硼酸三丁酯的水解縮合反應(yīng)過(guò)程如下.

第1步:水解反應(yīng)

第2步：縮聚反應(yīng)

第3步：聚合反應(yīng)

硼酸三丁酯的水解總反應(yīng)式為

2B(OC4H9)3+3H2O=B2O3+6C4H9OH.

1.4 銅粉的溶膠-凝膠包覆

在對(duì)銅粉進(jìn)行溶膠包覆前，取適量甲醛于燒杯中，將經(jīng)過(guò)鹽酸酸洗過(guò)的銅粉倒入甲醛中浸泡約15 min.

采用甲醛對(duì)銅粉進(jìn)行預(yù)處理，主要作用有兩點(diǎn)：一是去除在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中銅粉表面可能產(chǎn)生的氧化物；二是作為濕潤(rùn)劑使硼硅酸凝膠能均勻的包覆在銅粉表面[25].待銅粉被充分濕潤(rùn)后，按照硼硅酸凝膠與銅粉的質(zhì)量比為6%、8%、10%、12%、16%稱(chēng)取SiO2-B2O3凝膠分別加入到銅粉中.隨后充分進(jìn)行攪拌，保證SiO2-B2O3凝膠完全均勻的包覆在銅粉表面，再將包覆后的銅粉放置在有N2保護(hù)的反應(yīng)釜中進(jìn)行干燥，干燥溫度為200 ℃.

2 結(jié)果及討論

2.1 銅粉包覆率分析

由表1可知，當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%時(shí)，銅導(dǎo)電膜層的相對(duì)電導(dǎo)率最高，為57%.

當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)<10%時(shí)，隨著溶膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低，銅導(dǎo)電膜層的相對(duì)導(dǎo)電率隨之下降，原因是加入的凝膠過(guò)少，以至于溶膠不能完全的包覆在銅粉表面形成完整的保護(hù)膜，制成漿料并印刷到陶瓷基板上600 ℃高溫?zé)Y(jié)后，裸露出來(lái)的銅粉會(huì)與空氣中的氧氣反應(yīng)生成CuO和Cu2O，從而影響銅粉的導(dǎo)電性.在此范圍內(nèi)加入的溶膠越少，裸露出來(lái)的銅粉就越多，高溫?zé)Y(jié)后銅粉被氧化的就越多，導(dǎo)電膜層的導(dǎo)電性也就越差.

表1 銅導(dǎo)電膜層的相對(duì)電導(dǎo)率

相反，當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)>10%時(shí)，隨著加入溶膠的量的增加，銅導(dǎo)電膜層的導(dǎo)電性降低，原因在于加入的凝膠過(guò)多，導(dǎo)致包覆在銅粉表面的溶膠層過(guò)厚，且溶膠有可能堆積在銅粉顆粒之間，制備成導(dǎo)電膜層后，過(guò)厚的凝膠層以及堆積在銅粉之間的凝膠，阻礙銅粉與銅粉之間形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò).加入的溶膠越多，堆積在銅粉之間的凝膠就越多，銅粉之間就越難形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，因而銅導(dǎo)電膜層的導(dǎo)電性能越差.

2.2 SEM顯微分析

本實(shí)驗(yàn)分為5組.分別取按5種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶膠配比制得的銅粉，然后在400 ℃真空下焙燒，隨后放入JMF-6700F型掃描電鏡下掃描，放大倍數(shù)為10 000倍，銅粉的SEM照片見(jiàn)圖1.

對(duì)比圖1(b)～(d)可知，當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)>10%時(shí)，隨著加入溶膠量的增加，烘干后凝膠在銅粉表面形成的膜層越來(lái)越厚，堆積在銅粉間的凝膠也越來(lái)越多，說(shuō)明此時(shí)的溶膠加入量過(guò)高.雖然凝膠含量的增多有利于將銅粉包覆的更完整、更光滑，有利于提高其抗氧化性，但過(guò)剩的凝膠會(huì)堆積在銅粉之間并使保護(hù)膜層變厚而阻礙銅粉顆粒之間的連接，這勢(shì)必會(huì)影響銅粉的導(dǎo)電性.

同樣，對(duì)比圖1(d)～(f)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)<8%時(shí),銅粉表面不光滑，甚至有銅粉直接裸露出來(lái)，這說(shuō)明了凝膠的添加量不足，以至于凝膠不能完全包覆在銅粉表面形成保護(hù)膜，出現(xiàn)包覆不全得情況，將此銅粉高溫?zé)Y(jié)后勢(shì)必會(huì)有部分銅粉與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)而影響銅粉的導(dǎo)電性.

而當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=8%～10%時(shí)，觀察圖1(d)和(c)，可見(jiàn)銅粉表面光滑、平整，此時(shí)銅粉表面被溶膠恰好均勻包覆而無(wú)多余凝膠堆積于銅粉之間，而且厚度薄厚適中且均勻.通過(guò)以上分析，得出結(jié)論：當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=8%～10%之間時(shí)，符合設(shè)計(jì)要求.

圖1 銅粉的原始形貌圖以及不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶膠包覆后的銅粉的SEM照片

Fig.1 SEM photographs of the original morphology of copper powder and copper powder coated by different gel concentration: (a) original morphology of copper powder; (b) 16%; (c)12%; (d)10%; (e)8%; (f)6%

2.3 X-射線衍射分析

經(jīng)過(guò)鹽酸酸洗以及甲醛浸泡的銅粉，基本上可以完全去除銅粉表面的氧化物(CuO 、Cu2O) .由銅導(dǎo)電膜層電導(dǎo)率的測(cè)定以及銅粉的表面形貌可知，當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=8%～10%時(shí)，此時(shí)溶膠包覆后的銅粉滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，因此本次實(shí)驗(yàn)是取m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%溶膠包覆后的銅粉置于干燥箱中干燥，干燥環(huán)境為自然條件，設(shè)置溫度為700 ℃，干燥時(shí)間2 h，隨后取出樣品，采用D/max2200PC型X射線衍射儀考察其氧化情況.

任何一種結(jié)晶物質(zhì)都具有特定的晶體結(jié)構(gòu).在一定波長(zhǎng)的X-射線照射下,每種晶體物質(zhì)都有自己特有的衍射特征(衍射線的位置和強(qiáng)度).因此我們可以通過(guò)觀察樣品的XRD圖來(lái)分析樣品在高溫?zé)Y(jié)后的氧化情況.

由圖2可知，樣品只在2θ為43.25°、50.37°、73.99°出現(xiàn)衍射峰，分別對(duì)應(yīng)的是銅的(111)、(200)、(220)晶面.但在2θ為36.41°、61.34°處出現(xiàn)的衍射峰，正好對(duì)應(yīng)Cu2O 的衍射峰(111)、(220)晶面，該衍射峰極為微弱，說(shuō)明只有極少量的銅粉被氧化，這表明經(jīng)該方法處理后的銅粉在高溫下也具有良好的抗氧化能力.

圖2 700 ℃燒結(jié)后的銅粉XRD譜圖

2.4 TGA-熱重分析

同樣，取m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%溶膠包覆后的銅粉作為樣品進(jìn)行熱失重分析.在干燥環(huán)境下，如果樣品的質(zhì)量增加了，可以推斷其原因是 Cu 與氧氣反應(yīng)得到了 CuO 和Cu2O 而造成質(zhì)量增加.所以，我們可以用樣品在干燥條件下質(zhì)量增加的趨勢(shì)來(lái)判斷和計(jì)量 Cu 被氧化的情況.

由圖3銅粉熱失重曲線圖可知，凝膠包覆銅粉的熱失重過(guò)程可分為4個(gè)階段：第1階段，室溫到249.17 ℃，此階段樣品幾乎無(wú)變化，說(shuō)明此時(shí)銅粉的氧化率基本為零：第2階段，從249.17 ℃到417.86 ℃，這個(gè)過(guò)程中銅粉質(zhì)量開(kāi)始緩慢下降，分析原因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程中主要是銅粉表面包覆的溶膠失去水分，以及凝膠中的部分物質(zhì)揮發(fā)，但是它們的含量都是很低的，所以可以基本斷定這個(gè)階段也無(wú)銅粉被氧化；第3階段，從417.86 ℃到716.56 ℃，曲線緩慢上升，說(shuō)明此時(shí)樣品的質(zhì)量開(kāi)始增加，但是增加的不明顯，說(shuō)明此時(shí)有少量的銅粉被氧化而導(dǎo)致的質(zhì)量增加；第4階段從716.56 ℃到832.51 ℃，曲線開(kāi)始急劇上升，說(shuō)明樣品重量顯著增加，主要原因是在該階段溫度過(guò)高，達(dá)到了凝膠的熔點(diǎn)，以至于包覆在銅粉表面的凝膠開(kāi)始融化流動(dòng)，導(dǎo)致大量的銅粉裸露出來(lái)而被氧化.

綜上分析發(fā)現(xiàn)，從室溫到716.26 ℃，經(jīng)溶膠包覆的銅粉基本無(wú)氧化，說(shuō)明該銅粉在高溫下具有良好的抗氧化性.

圖3 溶膠包覆后銅粉熱重曲線

從銅粉的SEM圖像分析、XRD物相分析和熱重分析可知，當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=8%～10%時(shí)，可以在銅粉表面形成均勻、完整的硼硅酸凝膠，此時(shí)銅粉在700 ℃以下無(wú)明顯氧化.圖4為溶膠包覆銅粉700 ℃燒結(jié)前后的宏觀圖片，可以看出銅粉燒結(jié)前后表面色澤幾乎無(wú)差異，都呈鮮紅色，只是燒結(jié)后顏色有些許變暗，原因是有部分銅粉表面被氧化所致.這說(shuō)明了硼硅酸凝膠包覆后的銅粉在高溫?zé)Y(jié)后依然具有優(yōu)良的抗氧化性.

圖4 銅粉的宏觀圖

Fig.4 Macro photographs of copper powders: (a) before sintering; (b) after sintering

3 結(jié) 論

1)以正硅酸乙酯和硼酸三丁酯等為原料，制備適合于包覆銅粉的硼硅酸溶膠，且制備出來(lái)的溶膠均勻、無(wú)沉淀.

2)在m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=8%～10%時(shí)，銅粉表面包覆的硼硅酸凝膠均勻、完整.

3)當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%時(shí)，600 ℃燒結(jié)后銅導(dǎo)電膜層的相對(duì)電導(dǎo)率為57%.

4)在700 ℃條件下燒結(jié)后，銅粉表面僅有極少量Cu2O的生成，制備出的銅粉具有良好的抗氧化性.

5)對(duì)制得銅粉進(jìn)行熱重檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%時(shí)，處理過(guò)的銅粉具有良好的抗氧化性，在溫度低于700 ℃時(shí)銅粉表面只有極少量的氧化物生成，說(shuō)明經(jīng)凝膠包覆的銅粉在高溫下具有良好的抗氧化性.

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(編輯 張積賓)

Effects of boron-silicate gel coating on the anti-oxidation and electrical conductivity of copper powders

WANG Xiang，QU Yinhu，CHENG Xiaole，SHANG Runqi

(College of Mechanical and Electrical Engineering,Xi'an Polytechnic University, Xi′an 710048, China)

To prevent the oxidation of copper powder during sintering,SiO2-B2O3sol was prepared by anhydrous ethanol,tetraethyl orthosilicate and tributyl borate.SiO2-B2O3sol was used to coat the copper powder which was pretreated by diluted hydrochloric acid. The coated copper powder was used to prepare the paste, then the paste was printed on ceramic substrate and sintered at 600 ℃.The conductivity of the film was tested by four-probe tester. Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the surface topograph of copper powder which was coated by SiO2-B2O3sol, X-ray diffraction(XRD) and thermogravimetric analysis(TGA) were exploited to characterize the oxidation condition of sintered copper podwers .The results show that whenm(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=,copper powders are homogeneously coated with SiO2-B2O3sol .,the copper film has the highest electrical conductivity, the relative electrical conductivity is 57%;the surface of copper powder has been scarcely oxidized below 700 ℃.Experimental results show that under the suitable coating rate, copper powder has good oxidation resistance and the copper conductive film has good electrical conductivity. Keywords: boron-silicate gel; copper powder; sol-gel method; anti-oxidation; electroconductibility

2016-08-04. 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間: 2017-06-08.

陜西省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(15JK1332)；陜西省教育廳服務(wù)地方專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目(14JF007);西安市科技計(jì)劃項(xiàng)目-產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新計(jì)劃(CXY1517(3))；西安工程大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目(CX201611).

王 翔(1991—)，男，研究生.

屈銀虎，E-mail:Bride111@qq.com.

10.11951/j.issn.1005-0299.20160262

TM241；TG146

A

1005-0299(2017)04-0084-07