專利名稱：亞納米金屬長(zhǎng)絲與納米粉體分別收集及該長(zhǎng)絲焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種用氣相法使羰基化合物分解，用以生產(chǎn)亞納米金屬長(zhǎng)絲同時(shí)生產(chǎn)納米粉粒，并將其分別收集的制造工藝以及用氣相法將它“焊接”在所需部位的方法。
背景技術(shù)：
碳納米管問(wèn)世13年，其報(bào)導(dǎo)很多，已成為大眾公知。
《液相法銀纖維制備》見(jiàn)于《納米科技2004年5期P17》(含模板控制合成法和水溶液化學(xué)合成法)前兩者制備的絲長(zhǎng)度≤10μm，碳納米管為非金屬材料。對(duì)比文件2制備的粉休與纖維混雜，纖維數(shù)量遠(yuǎn)小于粉體，分離不便，從工藝看不便大批量生產(chǎn)。
傳統(tǒng)的焊接溫度＞200℃，焊點(diǎn)面積≥毫米級(jí)，焊接時(shí)間大于1秒，不適用于不耐熱的部件的小面積焊接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中下列幾方面的技術(shù)問(wèn)題金屬長(zhǎng)絲長(zhǎng)度不足、產(chǎn)量不高、金屬長(zhǎng)絲與粉體產(chǎn)量比例無(wú)法控制、金屬絲不能在較低溫度下與其他部件的焊接、焊點(diǎn)面積不能縮小到微米級(jí)大小。
為了解決上述問(wèn)題，即提高金屬絲的長(zhǎng)度和產(chǎn)量，使金屬絲與粉體分離容易，按需要控制金屬絲與粉體的比例，在較低的溫度下焊接金屬絲并將焊接面積縮小到微米級(jí)。本發(fā)明提出如下的技術(shù)方案在羰基化合物沸點(diǎn)或以上，將其氣化并通入反應(yīng)釜中，在反應(yīng)釜的另一側(cè)通入計(jì)量的O2或含O2氣體，于130～380℃范圍內(nèi)使O2與羰基化合物反應(yīng)生成納米粉體和長(zhǎng)絲。兩者的產(chǎn)量比和粉體粒徑由羰基化合物與氧的Mol比和反應(yīng)溫度可精確控制，M(CO)n∶O2＝1∶0.3～(1+0.5n)，生成的亞納米級(jí)金屬及其氧化物絲，附于反應(yīng)釜內(nèi)壁呈海棉狀，而粉體隨原料帶來(lái)的氣體和反應(yīng)生成的氣體(以下簡(jiǎn)稱載氣)由真空泵提供動(dòng)力帶入收集器收集(見(jiàn)本人申請(qǐng)?zhí)?2133860.4)。載氣經(jīng)洗氣后循環(huán)利用或燃燒排放，每隔0.1～48h停止通M(CO)n和O2，并于260～600℃通入H2，使金屬氧化物絲還原，冷后從反應(yīng)釜中取出由亞納米金屬長(zhǎng)絲形成的海棉狀物。
粉體材料隨時(shí)從收集器中在線收集，置還原柱中于260～600℃用H2還原即為納米金屬粉。
截取需要長(zhǎng)度的金屬絲或絲束，壓貼在需要焊接的元件上，置Ni(CO)4氣氛中，用點(diǎn)熱源將待焊接部位加熱0.5～1S，Ni(CO)4分解生成的Ni即沉集在被加熱元件和金屬絲的表面，將其焊牢。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果為控制氣化溫度，可使雜質(zhì)化合物不能進(jìn)入反應(yīng)釜，從而提高其生成的金屬絲或粉的純度。由于羰基化合物與O2的Mol精確可調(diào)，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)溫度調(diào)節(jié)的精度遠(yuǎn)高于該反應(yīng)對(duì)溫度范圍的要求值，所以粉體與長(zhǎng)絲產(chǎn)量的比值可在0～100％之間精確調(diào)節(jié)，其生成物中，粉體被載氣帶入收集器，在收集器中沒(méi)有生成金屬絲的溫度條件，故兩者可自然分離，沒(méi)有后續(xù)分離的麻煩。
金屬絲在反應(yīng)釜中被還原，就減少了生產(chǎn)設(shè)備，粉體材料在不停機(jī)的情況下隨時(shí)被放出收集，不影響生產(chǎn)。
由于金屬絲的焊接是由Ni(CO)4分解提供焊料Ni，而Ni(CO)4分解溫度僅130℃，比焊錫的熔點(diǎn)低，激光等熱源加熱面積小，在0.5～1秒時(shí)間內(nèi)，不會(huì)將熱從待焊點(diǎn)擴(kuò)散很遠(yuǎn)，故焊點(diǎn)面積小，即可做到焊點(diǎn)微型化，又不致使被焊件過(guò)熱，有利于對(duì)不耐熱微型元件施工。
其他生成物CO和CO2以及空氣中的其他氣體均被真空泵帶走，因此產(chǎn)品純度高而容易分離。通H2溫度高于250℃，Ni絲或粉不會(huì)吸H2。
具體實(shí)施方法實(shí)施例1在容器封的封閉端相向的兩根進(jìn)氣管中，分別通入Ni(CO)4和O2兩種氣體，調(diào)節(jié)流量使Ni(CO)4∶O2≥1∶0.3～3(M/M或V/V)，同時(shí)控制Ni(CO)4的氣化溫度在43℃至120℃之間，與此同時(shí)，在容器內(nèi)以電點(diǎn)火使之燃燒，并將該容器恒溫在120℃～380℃之間，Ni(CO)4分解產(chǎn)生的納米粉料和CO、CO2由真空泵提供動(dòng)力，且先經(jīng)收集設(shè)備收集生成的納米粉粒，再將它置于溫度260～1000℃容器中用H2還原即為納米Ni粉。真空泵排出的廢氣經(jīng)洗氣提純后循環(huán)使用，生成的金屬(或其氧化物)絲附手反應(yīng)釜內(nèi)壁。每隔6min～48h，停止進(jìn)料，并在260～600℃恒溫，通入H2使絲狀NiO或Ni2O3還原，冷后開(kāi)啟反應(yīng)釜，取出附于反應(yīng)釜內(nèi)壁呈海棉狀的Ni絲。金屬絲與粉體的產(chǎn)量比按需要可在0～100％范圍內(nèi)由反應(yīng)溫度和羰基化合物與含O2氣體的比例精確調(diào)控。
分取需要長(zhǎng)度的Ni絲，壓貼在電子元件的待接部位，將其置于充Ni(CO)4容器中，以小功率激光將待接部位加熱至130℃以上0.5～1秒，待接元件即與Ni絲通過(guò)分解沉集的Ni牢固連接。
實(shí)施例2將Co(CO)8加熱至沸，通入恒溫在60℃～380℃的容器內(nèi)，同時(shí)通入空氣，精確調(diào)節(jié)流量，使Co(CO)8∶空氣≥1∶1.42～24，在通Co(CO)8的同時(shí)或提前用電點(diǎn)火，使Co(CO)8在該反應(yīng)器內(nèi)燃燒，生成含Co、CoO、Co2O3納米微粒及CO、CO2，在真空泵的作用下經(jīng)收集設(shè)備將納米微粒于以收集，再于260～600℃用H2還原為納米Co粉，廢氣經(jīng)燃燒后排放，生成的CoO絲呈海棉狀，附于容器內(nèi)壁，每隔6min～48h，停止通Co(CO)8和空氣。于260～600℃恒溫并通H2將氧化物還原，冷后取出，即為Co絲組成的海棉狀生成物，金屬絲與粉體材料的產(chǎn)量比由反應(yīng)溫度以及羰基化合物與進(jìn)O2的比值按需要精確調(diào)控在0～100％之間。
取Co絲束若干根，截成需要的長(zhǎng)度，壓貼在需要電氣連接的元件部位，置容器中，通入Ni(CO)4，將待接部位加熱至60℃～200℃，0.5～1秒后取出，鈷絲束即與壓貼的部件通過(guò)Ni連接牢固。
權(quán)利要求
1.一種氣相法以羰基化合物為原料同時(shí)生產(chǎn)亞納米金屬長(zhǎng)絲和納米粉體，并將其分別收集，其絲與粉體的比例可調(diào)，以及將亞納米金屬絲與待焊接的工件焊接的工藝，其特征為控制氣化溫度以提高純度，由反應(yīng)溫度和進(jìn)料比例控制粉體和長(zhǎng)絲的生成比例和區(qū)間，由焊接環(huán)境氣氛、溫度、熱源面積以控制焊點(diǎn)面積。
2.權(quán)利要求1所述的羰基化合物氣化溫度，控制在它的沸點(diǎn)至以上100℃。
3.權(quán)利要求1所述的氣相法，其特征是以羰基化合物在含O2氣流中分解以生成金屬絲和粉的方法。
4.權(quán)利要求1所述的亞納米金屬長(zhǎng)絲和納米粉體，特征為金屬絲長(zhǎng)度達(dá)厘米至米級(jí)，直徑0.4～0.6μm，粉體直徑＜100nm，長(zhǎng)絲呈海棉狀在反應(yīng)釜內(nèi)壁附著，粉體被帶入收集器中被收集，可實(shí)現(xiàn)分別收集。
5.權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)絲和粉體生成比例可調(diào)，其特征是長(zhǎng)絲與粉體的比例在0～100％的范圍內(nèi)可調(diào)，其調(diào)節(jié)參數(shù)由反應(yīng)溫度在130～360℃之間，M(CO)n∶O2＝1∶0.3～(1+0.5n)(Mol/Mol)的投料比兩者共同決定，式中M為金屬，n為正整數(shù)。
6.權(quán)利要求1所述的金屬絲與粉體的分別收集，其特征是亞納米金屬及其氧化物絲附著在反應(yīng)釜內(nèi)壁，每隔0.1～48h停止通羰基化合物和含氧氣體，升溫至260～600℃并通H2，使由氧化物構(gòu)成的長(zhǎng)絲被還原為金屬長(zhǎng)絲，冷后從反應(yīng)釜內(nèi)壁取出，而納米粉體可在不影響生產(chǎn)的情況下隨機(jī)從收集器中取出，置還原柱中，于260～600℃用H2還原，即為納米材料粉體。
7.權(quán)利要求1所述的亞納米金屬絲與待焊接工件的焊接，其特征為取需要長(zhǎng)度金屬絲或絲束，壓貼在待焊接件上，置Ni(CO)4氣氛中，以點(diǎn)熱源對(duì)焊接部位加熱，至≥130℃，時(shí)間0.5～1s，由Ni(CO)4分解產(chǎn)生的Ni即附著在高于或等于羰基化合物分解溫度的地方，達(dá)到焊接的目的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使羰基化合物分解，同時(shí)生產(chǎn)直徑0.5±0.6μm，長(zhǎng)1m左右的金屬絲和納米粉體，并將其分別收集，以及亞納米金屬絲在130℃下經(jīng)0.5～1s即可焊接在若干平方納米的工件上的工藝，焊接點(diǎn)面積可小到納米級(jí)。其金屬絲與粉體產(chǎn)量的比例在0～100％范圍內(nèi)可由溫度和進(jìn)料比例精確調(diào)控，提高了金屬絲的長(zhǎng)徑比和產(chǎn)量，使金屬絲與粉體自然分離，解決了微電子電路的連接和連接用導(dǎo)線問(wèn)題，此外用這種金屬絲作催化劑，不用載體，對(duì)流體的阻力極小，在炸藥和火箭固體燃料中，加入本發(fā)明的絲或粉1％，可提高燃燒值1倍。
文檔編號(hào)B23K35/38GK1796030SQ20041008163
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者孫先明, 孫文夫 申請(qǐng)人:孫先明, 孫文夫