CN104959625B - 片状银粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种片状银粉的制备方法,包括如下步骤:将硝酸银和第一表面活性剂溶于水中,配制成银溶液;将抗坏血酸和第二表面活性剂溶于水中,配制成还原液;将碱性调节剂溶于水中,配制成碱性水溶液;控制温度为20~50℃,在30~120min内将所述银溶液和所述碱性水溶液加入所述还原液中,在20~50℃下继续反应30min,静置沉淀、洗涤、干燥,得到银粉;及将球磨溶剂、第三表面活性剂及所述银粉置于球磨罐中球磨,然后加入锆球,继续球磨10~40小时,过滤、清洗、烘干、过筛得到所述片状银粉。这种方法制备得到的片状银粉的振实密度和比表面积较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种片状银粉的制备方法。
背景技术
银粉是电子工业中应用最为广泛的贵金属粉末之一,用于制作导电胶、导电涂料以及各种电子浆料。
太阳能电池背面导电浆料、触摸屏银浆及薄膜开关银浆对所使用的银粉的形貌、振实密度及比表面积有着特殊的要求,要求所使用的银粉为片状银粉,且其振实密度及比表面积较高。
目前银粉的制备方法包括气相法、固相法和液相法。气相法的投资大、能耗高、产率低;固相法制备的银粉粒径偏大;液相法工艺相对较为简单,是目前低成本制备银粉的常用方法。然而目前的液相法所制备的银粉振实密度和比表面积较低,难以满足太阳能电池背面导电浆料、触摸屏银浆及薄膜开关银浆的使用需求。
发明内容
基于此,有必要提供一种片状银粉的制备方法,以制备振实密度和比表面积较高的片状银粉。
一种片状银粉的制备方法,包括如下步骤:
将硝酸银和第一表面活性剂溶于水中,配制成银溶液;
将抗坏血酸和第二表面活性剂溶于水中,配制成还原液;
将碱性调节剂溶于水中,配制成碱性水溶液;
控制温度为20~50℃,在30~120min内将所述银溶液和所述碱性水溶液加入所述还原液中,在20~50℃下继续反应30min,静置沉淀、洗涤、干燥,得到银粉;及
将球磨溶剂、第三表面活性剂及所述银粉置于球磨罐中球磨,然后加入锆球,继续球磨10~40小时,过滤、清洗、烘干、过筛得到所述片状银粉。
在其中一个实施例中,所述银溶液中银离子的浓度为40~200g/L。
在其中一个实施例中,所述还原液中抗坏血酸的浓度为20~100g/L。
在其中一个实施例中,所述碱性水溶液中碱性调节剂的浓度为100~300g/L。
在其中一个实施例中,所述第一表面活性剂、第二表面活性剂和第三表面活性剂均选自硬脂酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述碱性调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述银粉、球磨溶剂、锆球和第三表面活性剂的质量比为1:1:(3~8):0.01。
在其中一个实施例中,所述锆球的直径为2.0~3.0mm。
上述片状银粉的制备方法通过化学液相沉淀法制备球状银粉,然后采用二次球磨的方式进行球磨制备得到片状银粉,实验表明,这种方法制备得到的片状银粉的振实密度和比表面积较高。
附图说明
图1为一实施方式的片状银粉的制备方法的流程图;
图2为实施例1制备的片状银粉的SEM图;
图3为实施例2制备的片状银粉的SEM图;
图4为实施例3制备的片状银粉的SEM图;
图5为实施例4制备的片状银粉的SEM图;
图6为实施例5制备的片状银粉的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1,一实施方式的片状银粉的制备方法,包括如下步骤:
步骤S110:将硝酸银和第一表面活性剂溶于水中,配制成银溶液。
第一表面活性剂选自硬脂酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种。
银溶液中,银离子的浓度为40~200g/L,第一表面活性剂的浓度为2~4g/L。硝酸银和第一表面活性剂的质量比优选为157:2~5。
步骤S120:将抗坏血酸和第二表面活性剂溶于水中,配制成还原液。
第二表面活性剂选自硬脂酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种。
还原液中,抗化血酸的浓度为20~100g/L,第二表面活性剂的浓度为0.8~2g/L。抗坏血酸和第二表面活性剂的质量比优选为110:2~5。
步骤S130:将碱性调节剂溶于水中,配制成碱性水溶液。
碱性调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。碱性水溶液中,碱性调节剂的浓度为100~300g/L,其中,当碱性调节剂为氨水或含有氨水时,溶质浓度的计算以氨水整体作为溶质。
步骤S140:控制温度为20~50℃,在30~120min内将银溶液和碱性水溶液加入还原液中,于20~50℃下继续反应30min,静置沉淀、洗涤、干燥,得到银粉。
将银溶液和碱性水溶液同时滴入还原液中还原得到银粉。
上述步骤S110至步骤S140采用化学液相沉淀法制备银粉。通过合理控制上述各个参数,能够控制后续制备得到的片状银粉的片径大小。
步骤S150:将球磨溶剂、第三表面活性剂及银粉置于球磨罐中球磨,然后加入锆球,继续球磨10~40小时,过滤、清洗、烘干、过筛得到片状银粉。
锆球的直径为2.0~3.0mm,优选为2.5mm。第三表面活性剂选自硬脂酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种。
银粉、球磨溶剂、锆球和第三表面活性剂的质量比为1:1:(3~8):0.01。
将球磨溶剂、第三表面活性剂及银粉置于球磨罐中球磨,球磨的时间优选为30min,球磨的转速优选为350rpm。加入锆球后球磨的转速优选为250rpm。
上述步骤150先将球磨溶剂、第三表面活性剂及银粉进行一次球磨,然后加入锆球进行二次球磨,能够提高银粉的振实密度和比表面积,同时提高了银粉的分散性。
上述片状银粉的制备方法首先采用化学液相沉淀法制备球银,然后通过采用合适的球磨工艺处理得到的高振实密度、高比表面积且分散性较好的片状银粉。
经实验表明,所制备得到的片状银粉的片径D50为2~10μm,振实密度大于2.5g/cm3,比表面积0.8~1.3m2/g。使用该片状银粉配成的浆料具有稳定良好的银-硅欧姆接触、高导电率、较低成本、良好的焊接性、附着力、印刷性能,适用于太阳能电池背面导电浆料、触摸屏银浆及薄膜开关银浆等导电浆料。
以下通过具体实施例进一步阐述。
测试方法:片状银粉的SEM图片用扫描电镜检测,比表面积用全自动比表面积分析仪检测,片径分布用激光粒度分析仪检测,振实密度用振实密度仪检测。
实施例1
将157g硝酸银和5g棕榈酸溶于2.5L去离子水中,搅拌溶解得银溶液;将110g抗坏血酸和5g棕榈酸溶于5.5L去离子水中,得还原液,将60g氢氧化钠溶于0.2L去离子水中,得碱性水溶液,控制反应温度在35℃,在120min内将银溶液和碱性水溶液均匀滴加到还原液中,加完后再搅拌30min,静置沉淀得银粉,再用去离子水洗涤至电导率小于50μs/cm,滤干后于60℃干燥后得银粉。将100g银粉、100g去离子水和1g棕榈酸,置于球磨罐中以350rpm转速球磨30min,再将直径为2mm的锆球300g加入上述球磨罐中,以250rpm转速继续球磨10h,过滤出粉体,清洗,60℃烘干,筛分后得片状银粉。粉体检测结果:粉体的SEM图片见图2,振实密度3.3g/cm3,比表面积1.211m2/g,D50为3.2μm。
实施例2
将157g硝酸银和3g硬脂酸铵溶于1L去离子水中,搅拌溶解得银溶液;将110g抗坏血酸和3g硬脂酸铵溶于2.2L去离子水中,得还原液,将40g氢氧化钠溶于0.2L去离子水中,得碱性水溶液,控制反应温度在30℃,在80min内将银溶液和碱性水溶液均匀滴加到还原液中,加完后再搅拌30min,静置沉淀得银粉,用去离子水洗涤至电导率小于50μs/cm,滤干后于60℃干燥,过筛后得银粉。将100g银粉、100g去离子水和1g硬脂酸铵,置于球磨罐中以350rpm转速球磨30min,再将直径为2.5mm的锆球500g加入上述球磨罐中,以250rpm转速继续球磨20h,过滤出粉体,清洗,60℃烘干,筛分后得片状银粉。粉体检测结果:粉体的SEM图片见图3,振实密度2.9g/cm3,比表面积1.048m2/g,D50为6.114μm。
实施例3
将157g硝酸银和2g油酸溶于0.5L去离子水中,搅拌溶解得银溶液;将110g抗坏血酸和2g油酸溶于1.1L去离子水水中,得还原液,将20g氢氧化钠溶于0.2L去离子水水中,得碱性水溶液,控制反应温度在35℃,在40min内将银溶液和碱性水溶液均匀滴加到还原液中,加完后再搅拌30min,静置沉淀得银粉,用去离水洗涤至电导率小于50μs/cm,滤干后于60℃干燥,过筛后得银粉。将100g银粉、100g去离子水和1g油酸,置于球磨罐中以350rpm转速球磨30min,再将直径为3mm的锆球800g加入上述球磨罐中,以250rpm转速继续球磨40h,过滤出粉体,清洗,60℃烘干,筛分后得片状银粉。粉体检测结果:粉体的SEM图片见图4,振实密度2.5g/cm3,比表面积0.978m2/g,D50为9.201μm。
实施例4
将157g硝酸银、2.5g棕榈酸和2.5g油酸溶于2.5L去离子水中,搅拌溶解得银溶液;将110g抗坏血酸、2.5g棕榈酸和2.5g油酸溶于5.5L去离子水中,得还原液,将60g氢氧化钠溶于0.2L去离子水中,得碱性水溶液,控制反应温度在50℃,在100min内将银溶液和碱性水溶液均匀滴加到还原液中,加完后再搅拌30min,静置沉淀,用去离子水洗涤至电导率小于50μs/cm,滤干后于60℃干燥后得银粉。将100g银粉、100g去离子水、0.5g棕榈酸和0.5g油酸,置于球磨罐中以350rpm转速球磨30min,再将直径为2.5mm的锆球300g加入上述球磨罐中,以250rpm转速继续球磨30h,过滤出粉体,清洗,60℃烘干,筛分后得片状银粉。粉体检测结果:粉体的SEM图片见图5,振实密度2.8g/cm3,比表面积1.032m2/g,D50为4.912μm。
实施例5
将157g硝酸银和2g油酸溶于0.5L去离子水中,搅拌溶解得银溶液;将110g抗坏血酸和2g油酸溶于1.1L去离子水水中,得还原液,将10g氢氧化钠和10g碳酸钠溶于0.2L去离子水水中,得碱性水溶液,控制反应温度在20℃,在90min内将银溶液和碱性水溶液均匀滴加到还原液中,加完后再搅拌30min,静置沉淀,用去离水洗涤至电导率小于50μs/cm,滤干后于60℃干燥,过筛后得银粉。将100g银粉、100g去离子水和1g油酸,置于球磨罐中以350rpm转速球磨30min,再将直径为2.5mm的锆球800g加入上述球磨罐中,以250rpm转速继续球磨40h,过滤出粉体,清洗,60℃烘干,筛分后得片状银粉。粉体检测结果:粉体的SEM图片见图6,振实密度2.6g/cm3,比表面积1.132m2/g,D50为9.892μm。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种片状银粉的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将硝酸银和第一表面活性剂溶于水中,配制成银溶液;
将抗坏血酸和第二表面活性剂溶于水中,配制成还原液;
将碱性调节剂溶于水中,配制成碱性水溶液;
控制温度为20~50℃,在30~120min内将所述银溶液和所述碱性水溶液加入所述还原液中,于20~50℃下继续反应30min,静置沉淀、洗涤、干燥,得到银粉;及
将球磨溶剂、第三表面活性剂及所述银粉置于球磨罐中球磨,然后加入锆球,继续球磨10~40小时,过滤、清洗、烘干、过筛得到所述片状银粉;
所述银溶液中银离子的浓度为40~200g/L;
所述第一表面活性剂、第二表面活性剂和第三表面活性剂均选自硬脂酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种;
所述第一表面活性剂的浓度为2~4g/L,所述硝酸银和所述第一表面活性剂的质量比为157:2~5。
2.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法,其特征在于,所述还原液中抗坏血酸的浓度为20~100g/L。
3.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法,其特征在于,所述碱性水溶液中碱性调节剂的浓度为100~300g/L。
4.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法,其特征在于,所述碱性调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法,其特征在于,所述银粉、球磨溶剂、锆球和第三表面活性剂的质量比为1:1:(3~8):0.01。
6.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法,其特征在于,所述锆球的直径为2.0~3.0mm。
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