本发明属于基本电气元件的导体材料技术领域。国际专利分类号HO1B1/14,CO9D5/24。 美国专利US4016447镍硼化物和镍硅化物导电性组分(Frank Knowles pattenson,Wilmington,Del.,assignor to E.I.Du pont de Nemours and Company,Wilmington,Del.This application Aug.8,1975,Ser.No.603168)利用化学方法制备硼化镍及硅化镍,再制备成能在空气中烧成的镍浆料。日本专利特开昭53-110099导电性组成物,利用粉末冶金方法制备镍硼磷化合物,再经粉碎后制备镍浆料,浆料可以在空气中烧成。以上发明的缺点一方面是由镍浆制得镍导体烧成温度限制在570℃以上,只能用价格较昂贵的耐高温玻璃做基片;另一方面添加元素纯硼、硅都较昂贵,且磷易燃,化学法或冶金法制造较复杂。
本发明的目的是在镍浆组分中加入部分价廉的铝、锌粉末代替价格昂贵的硅粉及减少硼粉用量;用较简便的粉末冶金法制备镍浆。而且要使由镍浆制成镍导体既能在高于570℃的温度下烧成以耐高温玻璃做基片;又能在低于570℃的温度下烧成以普通窗玻璃做基片,满足不同用途要求。
所发明的镍导电浆料,以镍粉为基料,含有少量硼,其特征是还含有少量铝粉、锌粉和组分范围为(重量%):
硼粉 1.0~8.0
铝粉 0.1~1.0
锌粉 0.5~3.0和
平衡量镍粉(粒度<500目)
各组分之和为100。
最佳组分为(重量%):
硼粉 4.02
铝粉 0.53
锌粉 2.16
镍粉(粒度<500目)93.29
制备镍导电浆料的方法是粉末治金法,包括:
1.将配合好的镍、硼、铝、锌粉在玛瑙研钵中混磨50~70分钟,磨混均匀。
2.混合粉料装入钢模,以2.5~4.5吨/厘米2的压强进行压结。
3.压结块放入瓷坩埚,密封于石英管中抽真空至真空度1.8×10-2~2.5×10-2乇,升温至900~1100℃,保温50~70分钟。
4.冷却至室温后取出粉碎,过500目筛,即得到能调配成镍厚膜导电浆料,在空气中烧成镍导体的镍粉。
制备方法的最佳条件是:混磨时间60分钟;压结压强3.8吨/厘米2;真空烧结真空度2×10-2乇,温度1000℃,保温60分钟;破碎过500目筛。
由以上方法制得的镍粉可以:1.直接加松油醇溶解的乙基纤维素粘合剂调成糊状得到镍厚膜导电浆料直接印刷在耐高温玻璃基片上,在570~600℃空气中烧成镍导体作等离子显示板阴极。2.配入低温玻璃料粉混磨后再调配成浆料,印刷在窗玻璃基片上,在480~540℃空气中烧成镍导体作等离子显示板阴极。3.配入耐高温玻璃料粉后混磨再调配成浆料,印刷在已渗杂的钛酸钡基片上,在空气中于600~800℃烧成镍导体作热敏电阻电极。
本发明的优点是:(1)在镍、硼粉末中加入价廉的铝、锌粉末,代替价昂的硅粉及减少硼粉用量,又降低了镍浆料烧成镍导体的温度。(2)制备镍浆料的方法是粉末冶金法,经混合、压结、烧结、粉碎过筛而成,方法较简便。(3)所制得地镍粉既可以直接调成浆料以耐高温玻璃做基片,又可以加低温玻璃料粉混磨后调成浆料以价廉的普通窗玻璃做基片制成等离子直流显示板,还可以加入耐高温玻璃粉调成浆料以已掺杂的钛酸钡半导体做基片制成热敏电阻电极,以普通金属镍代替铂、钯、银等贵金属,降低了直流显示板及热敏电阻电极的成本。
实施例
实例一、
1.组份 硼粉 0.106克(4.02%)
铝粉 0.014克(0.53%)
锌粉 0.057克(2.16%)
镍粉(<500目)2.46克(93.29%)
2.镍粉制法:(1)混磨1小时。(2)装入钢模,以3.8吨/厘米2的压强压结,保压5分钟。(3)压结块放入石英管密封,抽真空至真空度2×10-2乇,1000℃保温1小时。(4)冷却至室温后,粉碎过500目筛,即得到能调配成镍导电浆料在空气中烧成镍导体的镍粉末。
3.调配镍浆料及在空气中烧成镍导体:
(1)由2.所得镍粉直接加入用松油醇溶解的乙基纤维素粘合剂,调成糊状,用≤200目的丝网印刷在耐高温的玻璃基片上,150℃烘30~40分钟,在570~600℃空气中烧成镍导体。用数字电桥测定电阻为50~70mΩ/方,对玻璃基片附着良好,可做等离子直流显示板阴极。
(2)称取由2.所制得的镍粉2.7克,加入由pbO80%,B2O316%,ZnO3%,Al2O31%混炼制成的低温玻璃粉末0.3克,混磨30分钟,加入松油醇溶解的乙基纤维素调成糊状,用≤200目的丝网印刷在窗玻璃基片上,150℃烘干,在480~540℃的空气中烧成镍导体。用数字电桥测定电阻为50~70mΩ/方,对窗玻璃附着优良,可做等离子直流显示板阴极。
(3)称取由2.所制得镍粉2.7克,加入组分SiO21.5%;B2O38.5%,Al2O32.5%,PbO77.5%,ZnO9%,CO2O31%的耐高温玻璃料粉0.3克,混磨均匀,以松油醇溶解的乙基纤维素调浆,印刷在已掺杂的钛酸钡基片上,在600~700℃于空气中烧成镍导体。可做热敏电阻电极。
(4)称取由2.所制得镍粉2.7克,加入组分SiO269.5%,Al2O31.5%,CaO5.5%,MgO3%,pbO3%,Na2O15%,K2O1.5%,CO2O31%的玻璃料粉0.3克混磨均匀,以松油醇溶解的乙基纤维素调浆,印刷在已掺杂的钛酸钡基片上,可以在700~800℃于空气中烧成镍导体。可做热敏电阻电极。
实施例二、
1.组份 硼粉 0.106克(4.87%)
铝粉 0.014克(0.64%)
锌粉 0.057克(2.62%)
镍粉(<500目) 2.000克(91.87%)
2.镍粉制法同例一、2。
3.调配成浆料及在空气中烧成镍导体同例一、3.
实施例三、
1.组份 硼粉 0.106克(2.54%)
铝粉 0.014克(0.34%)
锌粉 0.057克(1.36%)
镍粉 4.000克(95.76%)
2.镍粉制法同实施例一、2.
3.镍浆料调配及在空气中烧成镍导体同例一、3。
实施例四、
1.组份 硼粉 0.07克(1.76%)
铝粉 0.027克(0.68%)
锌粉 0.08克(2.01%)
镍粉(<500目)3.80克(95.55%)
2.镍粉制法同实施例一、2.
3.镍浆调配及镍导体烧成同例一、3.