【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料制备，涉及一种气相共蒸发法硫化物包覆改性金属粉体材料及其制备方法，作为一种低体积收缩率多层陶瓷电容器(multilayer ceramiccapacitor,mlcc)内电极材料。
技术介绍
1、mlcc作为在集成电路中使用最为广泛的电子元器件之一，其具备小尺寸、大比容、效率高、可靠性好以及等效电阻低等特点，已被广泛应用于汽车电子、航天军工和医疗设备等重要领域。mlcc制备用原料包括介质瓷粉、内电极导电浆料和端电极导电浆料，其中电极浆料主要材料有金属粉末、玻璃相和有机载体，而超细金属粉末作为电极浆料的主要成分决定电极性能。早期的mlcc内电极粉体为贵金属钯或钯-银合金，但其成本较高。随着mlcc产品市场规模的持续扩大，为了降低其生产及使用成本，上世纪90年代中期开始浆料制备贱金属化，内电极采用镍取代钯，端电极采用铜取代银等，在保持性能的基础上将各种电子材料成本大幅度降低。如今bme-mlcc(贱金属电极片式多层陶瓷电容器)已经占到全部mlcc的90％以上。
2、作为mlcc内电极浆料的主要功能相，内电极金属粉末应该具有以下特点：①高熔点(1000℃以上)，能够在1400℃左右高温下烧结而不致发生氧化、熔化、挥发、流失等现象(mlcc主要采用batio3陶瓷作介质，需要在950～1300℃左右烧成)，以保持金属浆料层在烧结成膜后的连续性。②低电子迁移率，以防止与陶瓷介质同时烧结时向介质中扩散，对其扩散容忍限度为不会与介质发生反应，同时不会影响介质的介电性能。③高纯度，以保证其良好的导电性。④球形或类球
3、镍粉具有成本低、电导率高、电迁移率小、对焊料的耐腐蚀性和耐热性好、烧结温度较高的特点，目前已经成为mlcc使用最多的内电极材料。制备镍粉的方法主要有三种：①水合胁还原法，利用水合胁、硼氢化钠、硼氢化钾等还原物质还原镍离子，获得金属镍粉。该方法涉及较多敏感反应参数，批次稳定性不佳，难以大批量工业化生产。②物理热蒸发法，即利用等离子体或激光等高能热源将镍料蒸发，在低温室内获得镍金属粉末。该方法便于工业化大量生产，但设备成本较高，制备的镍粉粒度分布较宽，通常需要进行粒径分级处理。③多元醇还原法，主要利用多元醇还原氢氧化镍得到纳米镍，该方法工艺还不成熟，镍粉颗粒不均匀，同时多元醇体系粘度大，镍粉和多元醇的分离困难。
4、现阶段，镍粉在mlccc内电极的应用上面临着两个主要问题：一是mlcc制备工艺中需要在250℃-400℃的大气环境中进行加热蒸发处理以去除有机残留成分，而此时电极浆料中金属镍粉容易出现氧化现象从而影响mlcc的导电性能；二是高温(通常在1200℃及以上)烧结过程中镍粉的收缩率较陶瓷介质材料要高，这可能会导致电极层和介电层产生应力而发生形变，严重时甚至会发生破裂或剥离现象，这也是目前mlcc生产失效率的主要来源。
5、现阶段，改善镍粉使用性能的方法主要是对镍粉进行表面包覆处理，通过形成一层保护性覆盖层，可有效改善粉体的抗氧化性和收缩性能，同时还使得镍粉在使用过程中保持良好的导电性。专利cn112872349a公布了一种核壳结构的纳米镍粉，所述镍粉直径为10nm-600nm，所述保护层厚度为0.5nm-6nm，所述保护层为镍-硫-氧保护层，所述镍-硫-氧保护层包括硫化镍、氧化镍、氢氧化镍、碱式碳酸镍，二氧化碳和水，该镍粉的镍粉球形度高，晶体结构完整，分散性好，烧结温度及收缩率较镍粉有一定提升。但其制备流程较为繁琐，生产成本较高；制备镍粉表面包覆层组成复杂，含有杂质；镍粉尺寸分布较宽。
技术实现思路
1、本专利技术为克服目前mlcc制备过程中，内电极层在烧结过程中镍粉收缩率较陶瓷介质材料高的技术问题，提供一种烧结时具备与陶瓷介质层相近体积收缩率的mlcc内电极用硫化物改性镍粉及其制备方法。具体为将微米级镍粉原料与升华硫粉原料均匀混合后，作为导电靶材，在直流电弧等离子体中蒸发，原位合成出具有设定成分的硫化镍包覆金属镍粉材料。本专利技术具有制备方法简单、生产成本低、粉体纯度高、体积收缩率低、烧结性能好等优点。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、一种气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料，所述的硫化镍包覆改性镍粉材料为球形“核/壳”结构，核为ni粒子，壳为包覆其上的nis包覆层以及镍粉最外表面由于钝化形成的薄的氧化层。该硫化镍包覆改性镍粉材料，通过在原料中掺入单质硫粉，确定相应原料成分配比，调变制备工艺参数，可调控粉体颗粒核/壳微观结构、颗粒尺寸及分布。
4、所述的硫化镍包覆改性镍粉材料的球形粒径在10～200nm之间，所述的nis包覆层厚度在2～10nm范围，所述的s含量在500～1500ppm范围。
5、所述的硫化镍包覆改性镍粉材料的球形度高、结晶度高、纯度高，镍粉表面包覆层硫化镍，由于硫与镍组元之间形成稳定的化学键合，使得镍粉的耐高温性能进一步提高，不易发生高温破裂和剥离现象，高温烧结性能有较大提升；通过钝化在镍粉最外表面形成了薄的氧化层，一定程度提升了镍粉的抗氧化性能及分散性。
6、一种气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料的制备方法，所述的制备方法以热等离子体为蒸发热源，微米级镍粉与硫粉均匀混合后作为原料靶材，原位共蒸发多组元原料，最终合成硫化镍包覆改性镍粉材料。通过控制原料靶材中的硫含量调控粉体产物中硫成分、硫化物包覆层结构及其厚度，最终满足mlcc内电极对金属粉体材料的特殊要求。具体包括以下步骤：
7、第一步，原料及质量配比
8、采用自动化控制直流电弧等离子体粉体生产设备，阴极使用耐高温金属合金棒材或者石墨棒材，阳极使用微米级镍粉和升华硫粉混合而成的原料靶材。称取固定比例的镍和硫原料，进行机械均匀混合，通过液压机将混合原料靶材压制成固定尺寸的物料靶材，将物料靶材置于炉体内阳极承载坩埚上，坩埚上端阴极棒材与阳极物料靶材之间间距10～30mm。
9、所述的微米级镍粉为微米级粗镍粉(微米以上尺寸)；升华硫粉为微米级硫粉(微米以上尺寸)；原料靶材中ni与s的质量比为500:1～2000:1范围内。
10、第二步，采用气相共蒸发法合成粉体
11、整个相互串接的生产设备包括蒸发腔室、冷凝室、粉体捕集室、气流循环系统，将其真空度抽至10-3pa后，通入一定压强的工作气体。接通等离子体电源，在阴极和阳极之间引电弧，在电流作用下产生大量热等离子体，蒸发物料混合靶材，形成硫化镍包覆改性镍粉产物。
12、所述的工作气体为氮气、氩气、氢气、氨气的一种或几种；气体压强在30～100kpa范围内；工作电流在90～1000a范围内。
13、第三步，粉体原位钝化与收集<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料，其特征在于，所述的硫化镍包覆改性镍粉材料为球形“核/壳”结构，核为Ni粒子，壳为包覆其上的NiS包覆层以及最外表面钝化而成的氧化层。
2.根据权利要求1所述的一种气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料，其特征在于，所述的硫化镍包覆改性镍粉材料的球形粒径在10～200nm之间，所述的NiS包覆层厚度在2～10nm范围，所述的S含量在500～1500ppm范围。
3.一种权利要求1或2所述的气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法以热等离子体为蒸发热源，微米级镍粉与硫粉均匀混合后作为原料靶材，采用气相共蒸发法原位共蒸发混合原料靶材，形成硫化镍包覆改性镍粉产物，最后通过空气钝化粉体表面，得到最终产物。
4.根据权利要求3所述的一种气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料的制备方法，其特征在于，通过控制原料靶材中的硫含量调控粉体产物中硫成分、硫化物包覆层结构及其厚度，最终满足MLCC内电极对金属粉体材料的特殊要求。
5.根据权利要求3所述的一种气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材
6.根据权利要求3所述的一种气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料的制备方法，其特征在于，所述的硫粉为微米级升华硫粉。
7.一种权利要求1或2所述的气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料的应用，其特征在于，将其作为MLCC内电极金属粉体材料。
...【技术特征摘要】
1.一种气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料，其特征在于，所述的硫化镍包覆改性镍粉材料为球形“核/壳”结构，核为ni粒子，壳为包覆其上的nis包覆层以及最外表面钝化而成的氧化层。
2.根据权利要求1所述的一种气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料，其特征在于，所述的硫化镍包覆改性镍粉材料的球形粒径在10～200nm之间，所述的nis包覆层厚度在2～10nm范围，所述的s含量在500～1500ppm范围。
3.一种权利要求1或2所述的气相共蒸发法硫化物包覆改性镍粉材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法以热等离子体为蒸发热源，微米级镍粉与硫粉均匀混合后作为原料靶材，采用气相共蒸发法原位共蒸发混合原料靶材，形成硫化镍包覆改性镍粉产物，最后通过空气钝化粉体...
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