CN102699344A - 一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法 - Google Patents

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郑伟
哈敏
李广坤
胡楠
施文峰
钟翔
王松涛
蔡丽
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Abstract

本发明涉及一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法，其特点是，包括如下步骤：首先采用液相还原法制备出球形银粉，然后用高温热处理工艺得到高结晶性球形银粉，再经分散处理即得到高分散球形银粉。本发明方法提供了一种工艺简单且容易控制、产品性能稳定、分散性好、粒度分布范围窄、振实密度高、易于实现工业化的电子浆料用微米级高结晶性球形银粉的制备方法。采用本发明方法所制备的微米级高结晶性球形银粉，是一种粒度分布范围窄、结晶度高、分散性良好的球形银粉。

Description

一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法。
背景技术
金属银导体浆料以其高电导率和优异的附着性能、可焊性等机械性能成为生产各种电子元器件产品和太阳能电池片的关键功能材料，在电子工业中具有无可替代的作用。球形银粉作为银导电浆料中重要的导电功能相，是电子元器件和太阳能电池电极材料的基本和关键组分。随着电子器件向微型化和多功能化方向的发展，电子器件中银浆料对银粉要求也在不断提高，对银颗粒的分散性、形貌、单颗粒结晶性、粒度分布、振实密度、纯度等性能指标提出了更高的要求，因银浆烧结后的高导电性、低收缩率、高致密性等关键性能都是由银粉性能决定。
银粉的制备方法包括物理法和化学法两大类，物理法主要包括气相蒸发冷凝法、物化法、研磨法等；化学法主要包括液相还原法、溶胶凝胶法、电化学沉积法、电解法、喷雾热分解法等。物理法存在着投资大、成本高、产率低等缺点，目前，电子工业中银粉的生产主要以液相还原法为主，该法生产工艺简单、技术参数容易控制、成本低、生产周期短、适合工业化生产。
上述化学法存在如下缺点：(1)分散性较差；(2)粒度分布范围宽；(3)振实密度低。
发明内容
本发明的目的是提供一种产品性能稳定、分散性好、粒度分布范围窄、振实密度高的微米级高结晶性球形银粉的制备方法。
一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法，其特别之处在于，包括如下步骤：首先采用液相还原法制备出球形银粉，然后用高温热处理工艺得到高结晶性球形银粉，再经分散处理即得到高分散球形银粉。
其中分散处理是将球形银粉在2000～3500转/分下高速搅拌6-14hf，然后在30～80℃干燥。
液相还原法包括如下步骤：
(1)第1水溶液的配制，按每300ml添加50g和2.4g的比例依次向去离子水中添加硝酸银和十二烷基磺酸钠，搅拌到完全溶解；第2水溶液的配制，按每300ml添加90g的比例向去离子水中添加作为还原剂的L-抗坏血酸，搅拌到完全溶解；第3水溶液的配制，按每20ml添加3g的比例将硫酸氢氨溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；
(2)银粉还原析出，将第2水溶液和第3水溶液同时添加到第1水溶液中，待添加结束后再搅拌3分钟从而使银粒子生长充分，再静置10～30分钟，洗涤过滤得到固体球形银粉，在50～80℃烘干。
步骤(2)中将第2水溶液和第3水溶液同时以2-8ml/S缓慢匀速添加到第1水溶液中。
高温热处理工艺包括如下步骤：将球形银粉倒入无水乙醇中，球形银粉与无水乙醇的质量比为1∶2～1∶10，搅拌10～30min，然后另取锌盐水溶液加入其中并搅拌，当出现胶体时停止加入和搅拌，在60℃下干燥16～48小时，然后置于580～630℃下保温8～14小时，冷却后，再用浓度为15～30wt％的稀硫酸清洗除去银粉表面的ZnO，最后烘干制得高结晶性球形银粉。
在高温热处理工艺中，锌盐选用硝酸锌、硫酸锌或氯化锌中的一种或任意两种，锌盐水溶液浓度为0.1～0.8mol/L。
在高温热处理工艺中，锌盐溶液加入搅拌时，温度控制在25～70℃之间。
其中锌盐水溶液以1-6ml/S缓慢匀速加入其中并搅拌。
本发明方法提供了一种工艺简单且容易控制、产品性能稳定、分散性好、粒度分布范围窄、振实密度高、易于实现工业化的电子浆料用微米级高结晶性球形银粉的制备方法。采用本发明方法所制备的微米级高结晶性球形银粉，是一种粒度分布范围窄、结晶度高、分散性良好的球形银粉。
附图说明
图1为本发明方法实施例1制得的球形银粉的SEMX10000形貌图；
图2为本发明方法实施例1制得的球形银粉的粒度分布图。
具体实施方式
本发明所制备的微米级高结晶性球形银粉，为粒度分布范围窄、振实密度高、分散性良好的球形银粉，用扫描电子显微镜观察产品的形貌，如图1所示。并用激光粒度测试仪测试产品的颗粒粒度分布，如图2所示。
实施例1：
第1水溶液的配制：向去离子水300ml中添加硝酸银50g，十二烷基磺酸钠2.4g，边搅拌边把溶液温度调整到25℃，搅拌到完全溶解。
第2水溶液的配制：向去离子水300ml中添加作为还原剂的L-抗坏血酸90g，边搅拌边把溶液温度调整到25℃，搅拌到完全溶解。
第3水溶液的配制：将3g硫酸氢氨溶于20ml去离子水中，边搅拌边把溶液温度调整到25℃。
银粉还原析出：将第2水溶液和第3水溶液用5分钟同时缓慢匀速添加到第1水溶液中。待添加结束后，再搅拌3分钟，使银粒子生长充分。
银粉后续处理：在上述处理完成后，静置10分钟，洗涤过滤得到银粉，在50℃干燥，接着倒入100ml无水乙醇中，充分搅拌，另取0.2mol/L的硫酸锌溶液缓慢匀速(1-6ml/S)加入其中并搅拌，当出现淡黄色胶体时停止加入和搅拌，在60℃干燥24小时，然后置于600℃下保温8小时，冷却后，再用20wt％的稀硫酸清洗除去银粉表面的ZnO，最后在80℃烘干制得高结晶性球形银粉。
将得到的高结晶性球形银粉，用高速分散机3500转/分的高速分散8hr，可得到比表面积为0.5m2/g，振实密度为5.2g/cm3，平均粒径为1.92μm，分散性良好的高结晶性球形银粉。
实施例2：
按照实施例1的方法制备的银粉，在后续处理时，先将含银粉的溶液静置10分钟，洗涤过滤得到银粉，在60℃干燥，接着倒入120ml无水乙醇中，充分搅拌，另取0.5mol/L的硫酸锌溶液缓慢匀速(1-6ml/S)加入其中并搅拌，当出现淡黄色胶体时停止加入和搅拌，在80℃干燥16小时，然后置于600℃下保温12小时，冷却后，再用20wt％的稀硫酸清洗除去银粉表面的ZnO，最后在70℃烘干制得高结晶性球形银粉。
将得到的高结晶性球形银粉，用高速分散机3200转/分高速分散分散12hr，，可得到比表面积为0.58m2/g，振实密度为5.4g/cm3，平均粒径为1.96μm，分散性良好的高结晶性球形银粉。
经试验证明，用同样浓度的硝酸锌或氯化锌替换实施例1中的硫酸锌，实验结果无明显差异。

Claims (8)

1.一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先采用液相还原法制备出球形银粉，然后用高温热处理工艺得到高结晶性球形银粉，再经分散处理即得到高分散球形银粉。
2.如权利要求1所述的一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法，其特征在于：其中分散处理是将球形银粉在2000～3500转/分下高速搅拌6-14hr，然后在30～80℃干燥。
3.如权利要求1所述的一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法，其特征在于，液相还原法包括如下步骤：
(1)第1水溶液的配制，按每300ml添加50g和2.4g的比例依次向去离子水中添加硝酸银和十二烷基磺酸钠，搅拌到完全溶解；第2水溶液的配制，按每300ml添加90g的比例向去离子水中添加作为还原剂的L-抗坏血酸，搅拌到完全溶解；第3水溶液的配制，按每20ml添加3g的比例将硫酸氢氨溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；
(2)银粉还原析出，将第2水溶液和第3水溶液同时添加到第1水溶液中，待添加结束后再搅拌3分钟从而使银粒子生长充分，再静置10～30分钟，洗涤过滤得到固体球形银粉，在50～80℃烘干。
4.如权利要求3所述的一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法，其特征在于：步骤(2)中将第2水溶液和第3水溶液同时以2-8ml/S缓慢匀速添加到第1水溶液中。
5.如权利要求1所述的一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法，其特征在于，高温热处理工艺包括如下步骤：将球形银粉倒入无水乙醇中，球形银粉与无水乙醇的质量比为1∶2～1∶10，搅拌10～30min，然后另取锌盐水溶液加入其中并搅拌，当出现胶体时停止加入和搅拌，在60℃下干燥16～48小时，然后置于580～630℃下保温8～14小时，冷却后，再用浓度为15～30wt％的稀硫酸清洗除去银粉表面的ZnO，最后烘干制得高结晶性球形银粉。
6.如权利要求5所述的一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法，其特征在于：在高温热处理工艺中，锌盐选用硝酸锌、硫酸锌或氯化锌中的一种或任意两种，锌盐水溶液浓度为0.1～0.8mol/L。
7.如权利要求5所述的一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法，其特征在于：在高温热处理工艺中，锌盐溶液加入搅拌时，温度控制在25～70℃之间。
8.如权利要求5所述的一种微米级高结晶性球形银粉的制备方法，其特征在于：其中锌盐水溶液以1-6ml/S缓慢匀速加入其中并搅拌。
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