CN103894603A - 化学还原制备镀锡铜粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学还原制备镀锡铜粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：利用在水中能电离出很低浓度锡离子或亚锡离子的锡盐，被化学还原剂还原成锡单质并沉积包覆于铜粉表面，获得核壳结构的所述的镀锡铜粉。本发明是通过化学还原的方法形成镀锡层。体系中不加入络合剂硫脲，反应中不会有置换镀锡的发生。因此，在镀锡过程中，不存在铜离子与锡离子间的置换，也就减少了铜离子出入锡层时留下的孔洞，所以得到的镀锡层较为致密。它的应用将对电子器件及产品的发展有较大的推动作用。

Description

化学还原制备镀锡铜粉的方法

技术领域

本发明涉及一种镀锡铜粉的制备方法，特别是一种化学还原制备镀锡铜粉的方法。

背景技术

铜粉由于其优异的性能以及低廉的价格，被广泛应用于电子信息、润滑、催化和粉末冶金等领域。但它在空气中极易氧化，并且粒度越细，氧化越严重。为了提高铜粉的抗氧化性能，可以在铜粉表面包覆金属锡。常温下锡在空气中很稳定，表面生成一层致密的氧化物膜，阻止锡的继续氧化，因此在铜粉表面镀锡，一定程度上能提高铜粉的氧化性。镀锡铜粉的稳定性、导电性、耐磨性、抗腐蚀性和电磁屏蔽性都很好，具有很好的应用前景。

文献【无机化学学报，2004，20（9）：1055】在铜的特种配位剂硫脲和聚乙烯吡咯烷酮存在的条件下，用置换法在纳米铜粉的表面包覆金属锡，制备了纳米铜-锡双金属粉，其抗氧化性优于相应大小的纳米铜粉。产物可用作润滑油添加剂和抗菌剂。文献【电子元件与材料，2008，27（10）：58】以硫脲为络合剂，次亚磷酸钠为还原剂，通过置换与还原法相结合的方法制备了镀锡铜粉。文献【电镀与精饰，2006，28（5）：8】采用次磷酸钠作还原剂，在片状铜粉表面化学镀锡，得到片状镀锡铜粉。通过控制工艺参数可以获得镀覆质量好，且具有很好导电性和低松装密度的片状锡包铜粉产品。文献【电镀与精饰，2002，24（5）：20】研究了一种新型甲烷基磺酸化学镀锡工艺。以甲烷基磺酸锡为主盐，硫脲、烯丙基硫脲等为促进剂，次磷酸钠、水合肼等为还原剂，能够在铜基材上化学镀锡。文献【武汉理工大学学报，2010，32（19）：19】以硫脲作为电位调整剂，以甲烷磺酸锡为主盐的酸性溶液作为镀液，采用浸镀法在铜基材上制备了镀锡层。

综上所述，目前报道的镀锡铜粉制备技术均为置换法或置换与化学还原法相结合的方法。由于置换反应的发生，导致铜离子需要从铜粉表面经过镀锡层而扩散到溶液中，使得所制备的镀锡铜粉中镀锡层松散有孔洞，致密性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种化学还原制备镀锡铜粉的方法，以克服现有技术存在的缺陷。

本发明所述的方法，包括如下步骤：

利用在水中能电离出很低浓度锡离子或亚锡离子的锡盐，被化学还原剂还原成锡单质并沉积包覆于铜粉表面，获得核壳结构的所述的镀锡铜粉。

具体的包括如下步骤：

（1）将锡盐加入铜粉的分散体系中，然后加入硼氢化钠和氢氧化钠，在N₂条件下50℃～80℃反应5～48小时，然后从反应产物中收集镀锡铜粉初级体；

所述铜粉的分散体系为五水合硫酸铜、水、氨水、还原剂和分散剂的反应产物；

（2）将步骤（1）获得的镀锡铜粉初级体，置于高沸点介质中，在惰性气氛下将其加热到230℃～260℃，保持0.5～1小时，然后从反应体系中收集所述的镀锡铜粉；

所述的高沸点介质选自三乙醇胺或丙三醇等；

所述的铜粉的分散体系是这样制备的：

将五水合硫酸铜、水、氨水、还原剂和分散剂混合，70-80℃反应1～3小时，获得铜粉的分散体系；

水的重量为五水合硫酸铜的2～20倍；

氨水的重量为五水合硫酸铜的1～4倍，氨水浓度为25～28%；

还原剂的重量为五水合硫酸铜的0.4～1倍；

分散剂的重量为五水合硫酸铜的8%～30%倍；

所述还原剂选自重量浓度为80%的水合肼溶液、抗坏血酸或重量浓度为37%的甲醛水溶液等；

所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、明胶、聚乙烯醇或聚乙二醇等；

本发明制备的镀锡铜粉中锡含量为1%-70%，优选为10%，粒径为0.1μm-6.5μm，优选为0.5～2μm，锡层致密，抗氧化性好。

本发明与现有技术相比，是通过化学还原的方法形成镀锡层。体系中不加入络合剂硫脲，反应中不会有置换镀锡的发生。因此，在镀锡过程中，不存在铜离子与锡离子间的置换，也就减少了铜离子出入锡层时留下的孔洞，所以得到的镀锡层较为致密。它的应用将对电子器件及产品的发展有较大的推动作用。

具体实施方式

实施例1

1μm镀锡铜粉的制备：

将五水合硫酸铜125g、浓度为28%的氨水300g、明胶25g加入到0.5L水中溶解，置于70℃水浴中。将浓度为37%的甲醛水溶液100g加入到硫酸铜的水溶液中，70℃反应2小时。

在上述铜粉体系中加入氢氧化亚锡（47g）、氢氧化钠（2g）和硼氢化钠（10g），80℃反应10小时。反应完成后多次用去离子水洗清洗，得到镀锡铜粉初级体。

将产物放入丙三醇中在惰性气氛下将其加热到240℃，保温1小时后取出分离、干燥，获得所述的镀锡铜粉；镀锡铜粉粒径为1μm，锡的重量含量为10%。

实施例2

0.5μm镀锡铜粉的制备：

将硫酸铜125g、浓度为28%的氨水300g、和聚乙二醇10g加入到0.5L水中溶解，置于70℃水浴中。将浓度80%的水合肼水溶液50g加入到硫酸铜的水溶液中，70℃反应2小时；

在上述体系中，直接加入氢氧化锡（37g）和硼氢化钠（8g）及2g氢氧化钠，70℃反应24小时，反应完成后多次用去离子水洗清洗，得到镀锡铜粉初级体，将产物放入丙三醇中在惰性气氛下将其加热到240℃，保温1小时后取出分离、干燥，获得所述的镀锡铜粉，粒径为0.5μm，其中锡的重量含量为10%。

实施例3

2.0μm镀锡铜粉的制备

将硫酸铜125g、聚乙烯醇10g加入到0.5L水中溶解，加入150g重量浓度为25%的氨水，置于70℃水浴中。将抗坏血酸110g溶解在200g水中后加入到硫酸铜的水溶液中，70℃反应3小时；

在上述体系中，直接加入氢氧化锡（28g）和硼氢化钠（6g）、氢氧化钠2g，60℃反应24小时。反应完成后多次用去离子水洗清洗，得到镀锡铜粉初级体，将产物放入三乙醇胺中在惰性气氛下将其加热到240℃，保温0.5小时后取出分离、干燥，获得所述的镀锡铜粉，粒径为2.0μm，其中锡含量为10%。

Claims (10)

1.化学还原制备镀锡铜粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：利用在水中能电离出很低浓度锡离子或亚锡离子的锡盐，被化学还原剂还原成锡单质并沉积包覆于铜粉表面，获得核壳结构的所述的镀锡铜粉。

2.化学还原制备镀锡铜粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将锡盐加入到铜粉的分散体系中，再加入硼氢化钠和氢氧化钠，在N₂条件下反应，然后从反应产物中收集镀锡铜粉初级体；

（2）将步骤（1）获得的镀锡铜粉初级体，置于高沸点介质中，在惰性气氛下将其加热保持温度，然后从反应体系中收集所述的镀锡铜粉。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，在N₂条件下50℃～80℃反应5～48小时。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，锡盐的重量为五水合硫酸铜重量的0.05-0.6倍；

硼氢化钠的重量为锡盐重量的0.1-0.5倍；

氢氧化钠的重量为锡盐重量的0.01-0.1倍。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的锡盐选自氢氧化亚锡、亚锡酸钠、氢氧化锡或锡酸钠。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，在惰性气氛下将其加热到230℃～260℃，保持0.5～1小时。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的高沸点介质选自三乙醇胺或丙三醇。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获得的镀锡铜粉中，锡含量为1%～70%，粒径为0.1μm～6.5μm。

9.根据权利要求2～8任一项所述的方法，其特征在于，所述铜粉的分散体系为五水合硫酸铜、水、氨水、还原剂和分散剂的反应产物。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，铜粉的分散体系是这样制备的：

（1）将五水合硫酸铜、水、氨水、还原剂和分散剂混合，70-80℃反应1～3小时，获得铜粉的分散体系；

水的重量为五水合硫酸铜的2～20倍；

氨水的重量为五水合硫酸铜的1～4倍，氨水浓度为25～28%；

还原剂的重量为五水合硫酸铜的0.4～1倍；

分散剂的重量为五水合硫酸铜的8%～30%倍；

所述还原剂选自重量浓度为80%的水合肼溶液、抗坏血酸或重量浓度为37%的甲醛水溶液等；

所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、明胶、聚乙烯醇或聚乙二醇。