CN105817646B - 一种高振实密度的球形银粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高振实密度的球形银粉的制备方法，包括以下步骤：(1)配制浓度为1‑1.5mol/L的硝酸银溶液；(2)向硝酸银溶液中滴加浓度为1.2‑1.6mol/L的碳酸钠溶液，调节pH至11‑13；(3)配制质量分数为10‑20％的亚硫酸钠溶液；(4)配制质量分数为0.05‑0.1％的丙三醇和松香的混合溶液；(5)将亚硫酸钠溶液和混合溶液同时加入到硝酸银溶液中；(6)将对苯二酚溶液滴入硝酸银溶液中，制得银粉浆液；(7)将制得的银粉浆液洗涤，过滤，干燥。本发明制备的球形银粉振实密度高、分散特性好、在烘干过程和烧结过程收缩小；工艺简单且容易控制，生产工艺安全环保、易于量产，适合于工业上大规模生产。

Description

一种高振实密度的球形银粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种球形银粉的制备方法，尤其是一种高振实密度的球形银粉的制备方法。
背景技术
近年来，随着电子科技的飞速发展，电子材料的研发也出现了前所未有的发展。导电浆料是电子材料中一个非常重要的分支，其中导电银浆因具备许多优异性能而备受关注。比如生产太阳能电池组件、片形（或圆形）陶瓷电容器等电子元件、汽车玻璃加热线等时，都要用到大量银浆料。银浆料的质量、成膜后的导电率和致密性等关键技术指标主要决定于超细银粉的性能，包括银粉的形状、粒度、振实密度等指标。
银粉是电子工业中是应用最广泛的一种贵金属粉末，用于制作导电胶、导电涂料以及各种电子浆料。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；固相法制备的银粉的粒径偏大而且粒径分布范围宽，一般应用于陶瓷粉体的制备，而在金属粉体的工业制备应用较少；液相法工艺过程比较简单，粉体颗粒大小和形状容易控制，是目前低成本制备银粉的常用方法。目前，关于化学还原法制备纳米银粉的报道很多，但是制备粒径可控、具有规则球形和高振实密度超细银粉的报道相对较少。振实密度是指将粉体装于振动容器中，在规定条件下，经过振实后所测得的密度。高的振实密度是衡量电子浆料用银粉的一个重要性能指标。相对于其他粉体，结构密实且表面光洁的球形粉体其流动性好、空隙率低，因此振实密度最高。
中国专利CN102172777A公开了一种高振实密度球形银粉及其制备和应用；以L-抗坏血酸为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮为保护剂，吐温80为表面活性剂；中国专利CN102343441A公开了一种单分散高振实低团聚银粉的制备方法，该方法将酸性银盐液和含有L-抗坏血酸、保护剂和表面活性剂的混合还原液均匀混合搅拌反应，所得沉淀经清洗干燥后即为高振实密度球形银粉；郭桂全[郭桂全.太阳能电池用高振实密度银粉的制备和表征[J].稀有金属，2013，37（6），922-929]公开了太阳能电池用高振实密度银粉的制备和表征，考查了不同的还原剂、反应温度、酸度和加液速度对银粉振实密度的影响。结果表明，还原剂对银粉振实密度有很大的影响，抗坏血酸比水合肼更合适制备高振实密度的银粉。以上研究均使用抗坏血酸作为还原剂，对体系酸度、浓度和温度等条件变化敏感，生产条件不易控制。李明利等[李明利，余琼，周宇松等.粒径可控高振实密度球银的制备工艺研究[J].稀有金属材料与工程，2011，40(8)，1492-1495]，公开了一种粒径可控高振实密度球银的制备工艺研究，以硝酸银为原料，采用对苯二酚作为还原剂，以链烷醇胺作为分散剂，通过优化工艺参数，研制出粒径可控、具有规则球形和振实密度达到4.0 g/cm3的超细银粉，并对影响银粉粒径的因素和银粉的成核生长机制作了探讨。高振实密度的银粉有助于形成致密的厚膜，进而增加电导性。晶体硅太阳能电池的光电转化效率与栅线厚膜的致密性密切相关，对厚膜的致密性要求更高，这就与其所用的银浆中的银粉的振实密度有很大的关系，高振实密度的银粉有助于形成更致密的栅线厚膜。正因如此，继续提高银粉的振实密度是很有意义的。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的就是针对已有技术的不足，提供一种高振实密度的球形银粉的制备方法，其工艺简单且容易控制，生产工艺安全环保、所制得银粉振实密度为3.5-6.0 g/cm3、粒径分散范围窄、其颗粒球形度高，表面光滑，比表面积小并且易于大规模生产，广泛应用于汽车除雾线、太阳能电池正银、厚膜集成电路等领域。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高振实密度的球形银粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）用去离子水配制硝酸银溶液，溶液中硝酸银的浓度为1-1.5 mol/L；
（2）向步骤（1）配制的硝酸银溶液中滴加浓度为1.2-1.6 mol/L的碳酸钠溶液，调节pH至11-13，以80 r/mim的转速搅拌；
（3）用去离子水溶解亚硫酸钠晶体，搅拌直至完全溶解，配制质量分数为10-20%的亚硫酸钠溶液；
（4）用乙醇直接溶解松香，搅拌溶解完全后加入丙三醇，得到丙三醇和松香的质量分数为0.05-0.1%的混合溶液，其中丙三醇与松香的质量之比为1-11:5；
（5）将步骤（3）的亚硫酸钠溶液和步骤（4）的混合溶液同时加入到步骤（2）的溶液中，以60 r/min的转速搅拌混合均匀；
（6）将质量分数为30wt%-60wt%的对苯二酚溶液以0.5-1mL/min的速度滴入步骤（5）的硝酸银溶液中，制得球形银粉浆液；
（7）将步骤（6）制得的银微粉浆液先洗涤，过滤，将过滤后得到的湿银粉干燥后，得高振实密度的球形银粉。
具体地，所述步骤（4）中丙三醇和松香的质量比为2-9:5。
具体地，所述步骤（5）中亚硫酸钠质量为硝酸银固体质量的1%-5%。
具体地，所述步骤（5）中松香质量为硝酸银固体质量的0.1%-0.5%。
具体地，所述步骤（6）中对苯二酚与硝酸银的物质的量之比为(2-6):1。
具体地，所述步骤（2）、（5）、（6）的体系反应温度恒定为25-50℃。
具体地，所述步骤（7）得到的球形银粉的振实密度为3.5-6.0 g/cm3。
本发明的有益效果：
（1）本发明制备的银粉颗粒球形度高、粒径分散范围窄、表面光滑、比表面积小、振实密度高达3.5-6.0 g/cm3。
（2）本发明制备的球形银粉分散特性好、在烘干过程和烧结过程收缩小，可广泛应用于汽车除雾线、太阳能电池正银、厚膜集成电路等领域。
（3）本发明工艺简单且容易控制，生产工艺安全环保、易于量产，适合于工业上大规模生产。
（4）本发明的一种高振实密度的球形银粉的制备方法，通过严格控制丙三醇和松香的比例，以及亚硫酸钠的加入量的控制，制备出了高振实密度的球形银粉。
[具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种高振实密度的球形银粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）用去离子水配制硝酸银溶液，溶液中硝酸银的浓度为1.2 mol/L；
（2）向步骤（1）配制的硝酸银溶液中滴加浓度为1.2mol/L的碳酸钠溶液，调节pH至12，以80 r/mim的转速搅拌；
（3）用去离子水溶解亚硫酸钠晶体，搅拌直至完全溶解，配制质量分数为10%的亚硫酸钠溶液；
（4）用乙醇直接溶解松香，搅拌溶解完全后加入丙三醇，得到丙三醇和松香的质量分数为0.08%的混合溶液，其中丙三醇与松香的质量之比为1:5；
（5）将步骤（3）的亚硫酸钠溶液和步骤（4）的混合溶液同时加入到步骤（2）的溶液中，以60 r/min的转速搅拌混合均匀，其中硝酸银、亚硫酸钠和松香的质量比为：100:3:0.2，
（6）将质量分数为45wt%的对苯二酚溶液以0.8mL/min的速度滴入步骤（5）的硝酸银溶液中，制得球形银粉浆液，其中对苯二酚与硝酸银的物质的量之比为2:1；
（7）将步骤（6）制得的银微粉浆液先洗涤，过滤，将过滤后得到的湿银粉干燥后，得高振实密度为3.5g/cm3的球形银粉；
其中步骤（2）、（5）、（6）的体系反应温度恒定为25-50℃。
实施例2-11与的方案其他条件同实施例1，不同之处如下表：
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种高振实密度的球形银粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）用去离子水配制硝酸银溶液，溶液中硝酸银的浓度为1-1.5 mol/L；
（2）向步骤（1）配制的硝酸银溶液中滴加浓度为1.2-1.6 mol/L的碳酸钠溶液，调节pH至11-13，以80 r/mim的转速搅拌；
（3）用去离子水溶解亚硫酸钠晶体，搅拌直至完全溶解，配制质量分数为10-20%的亚硫酸钠溶液；
（4）用乙醇直接溶解松香，搅拌溶解完全后加入丙三醇，得到丙三醇和松香的质量分数为0.05-0.1%的混合溶液，其中丙三醇与松香的质量之比为(1-11):5；
（5）将步骤（3）的亚硫酸钠溶液和步骤（4）的混合溶液同时加入到步骤（2）的溶液中，以60 r/min的转速搅拌混合均匀；
（6）将质量分数为30wt%-60wt%的对苯二酚溶液以0.5-1mL/min的速度滴入步骤（5）的硝酸银溶液中，制得球形银粉浆液；
（7）将步骤（6）制得的银微粉浆液先洗涤，过滤，将过滤后得到的湿银粉干燥后，得高振实密度的球形银粉。
2.如权利要求1所述的一种高振实密度的球形银粉的制备方法，其特征在于：步骤（4）中丙三醇和松香的质量比为(2-9):5。
3.如权利要求1所述的一种高振实密度的球形银粉的制备方法，其特征在于：步骤（5）中亚硫酸钠质量为硝酸银固体质量的1%-5%。
4.如权利要求1所述的一种高振实密度的球形银粉的制备方法，其特征在于：步骤（5）中松香质量为硝酸银固体质量的0.1%-0.5%。
5.如权利要求1所述的一种高振实密度的球形银粉的制备方法，其特征在于：步骤（6）中对苯二酚与硝酸银的物质的量之比为(2-6):1。
6.如权利要求1所述的一种高振实密度的球形银粉的制备方法，其特征在于：步骤（2）、（5）、（6）的体系反应温度恒定为25-50℃。
7.如权利要求1所述的一种高振实密度的球形银粉的制备方法，其特征在于：步骤（7）得到的球形银粉的振实密度为3.5-6.0 g/cm3。
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