CN108480616A

CN108480616A - 一种有效控制金属粉体颗粒表面粗糙度的粉末制备方法

Info

Publication number: CN108480616A
Application number: CN201810234021.8A
Authority: CN
Inventors: 龚强; 刘召
Original assignee: SUZHOU SIMEITE SURFACE MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU SIMEITE SURFACE MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2018-09-04
Anticipated expiration: 2038-03-21
Also published as: CN108480616B

Abstract

本发明公开了一种可有效控制金属粉体颗粒表面粗糙度的粉末制备方法，具体步骤包括；选取一种或多种分散剂和一种或多种PH调剂剂配置成助剂溶液，将配置好的还原性溶液的全部或者部分和助剂溶液混合，然后将剩余百分比的还原性溶液和含有金属离子的氧化性溶液同时加入并且同时加完，所有溶液的温度都必须控制在10～50℃之间，反应完成后加入一种或者多种有机表面处理剂对粉体进行有机包裹，然后经过洗涤，过滤，烘干，气磨得到不同要求的金属粉末。本发明可通过对助剂溶液PH的调节有效控制粉体表面的粗糙程度，进而得到不同比表面积，不同有机包裹量的具有单分散性的金属粉末。

Description

一种有效控制金属粉体颗粒表面粗糙度的粉末制备方法

技术领域

本发明涉及金属粉末处理技术领域，具体涉及一种可有效控制金属粉体颗粒表面粗糙度的粉末制备方法。

背景技术

贵金属粉末通常被用来作为贵金属浆料中的导电浆料、电阻浆料、电极浆料的功能相的主要原料而广泛应用。功能相通常以球形、片状或纤维状分散于基体中，构成导电通路。目前较被广泛应用生产金属粉末的方法还是化学方法，而液相还原法是目前制备贵金属粉末的最主要的化学方法。即将贵金属盐溶于水中，加入化学还原剂同时添加表面活性剂将还原出的贵金属粒子进行保护，沉积出贵金属粉末，经过洗涤、烘干而得到粉体。导电相的粉末性能包括其形貌、表面结构、比表面积、粉末的粒度及其分布、粉体的振实密度、颗粒表面的有机包覆、分散性等特征。而这些性能直接决定了浆料的电性能，并影响着固化膜的物理和机械性能。由此,有必要提供一种能优化金属粉体颗粒表面粗糙度的粉末制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效控制贵金属粉体颗粒表面粗糙状态的方法。

为了解决上述问题本发明提供一种有效控制金属粉体颗粒表面粗糙度的制备方法，其包括如下步骤：

(1)含有金属离子的氧化性溶液的配制：将金属盐固体溶解于去离子水中，或者另再加入能够在水中电离出铵根离子的铵类化合物，以便能够和金属离子溶液络合生产金属氨溶液，保持溶液金属离子浓度53-157克/升，充分搅拌后保持一定温度；

(2)还原性溶液的配制：在去离子水中加入维生素C或对苯二酚或55％的水合肼溶液或40％的甲醛溶液溶解制成，保持还原剂浓度0.08-1.2摩尔/升，充分搅拌后保持一定温度；

(3)助剂溶液的配制：在去离子水中加入一种或多种分散剂和pH调节剂搅拌至溶解，充分搅拌后保持一定温度；

(4)反应：先将全部或者部分的还原性溶液加入到助剂溶液中作为底液；然后含有金属离子的氧化性溶液加入到助剂溶液中，或者将剩余的部分的还原性溶液和含有金属离子的氧化性溶液同时加入并且同时加完；

(5)待反应完成后加入一种或者多种有机表面处理剂，先将用作表面处理剂的有机物质溶解到的酒精中配置成酒精溶液，然后快速倒入反应液中，然后充分搅拌，然后经过洗涤，过滤，烘干，气磨得到要求粒径范围内的金属粉末。

本发明优选技术方案中，步骤(1)中所述金属盐固体选自金属硝酸盐、金属碳酸盐、金属硫酸盐的一种或者两种，所述能够电离出铵根离子的化合物选自氨水、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵的一种或者两种以上的混合。

本发明优选技术方案中，步骤(1)、(2)、(3)中的一定温度是指10～50℃恒温状态。

本发明优选技术方案中，步骤(3)中，保持分散剂质量浓度20-100g/L，所加入分散剂的总质量是前述含有金属离子溶液中金属离子质量的0.1～1.5倍。

本发明优选技术方案中，步骤(3)中，所述一种或多种分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K30或K25、阿拉伯树胶、明胶、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、油酸酰胺的一种或者两种以上的混合，所加入的分散剂的量是按金属盐溶液中金属离子的质量计算0.1-1.5倍。

本发明优选技术方案中，步骤(3)中，所述pH调节剂为具有酸性或者碱性的物质，其中酸性物质包括；硝酸、硫酸、乙二酸、醋酸、苯磺酸其中的一种或多种。其中碱性物质包括氢氧化钠、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一乙胺、二乙胺、三乙胺、甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺其中的一种或多种，pH调节范围在1.0-11之间。

本发明优选技术方案中，步骤(3)加入pH调节剂后能够使得粉体颗粒表面获得光滑或者粗糙的状态，随着溶液的pH值由强酸性向强碱性变化，粉体颗粒明显的由光滑的表面状态逐渐过渡到具有沟壑状和凹凸不平的小山丘状的粗糙表面状态，而这种粉体颗粒表面的粗糙程度改变是随着pH的一定范围内变化可控。

本发明优选技术方案中，步骤(4)中，两种方式的加入时间均控制在5-120分钟内加完。

本发明优选技术方案中，步骤(4)所述全部或者部分的还原性溶液和助剂溶液混合作为底液会得到不同的粒径宽窄分布的粉体，加入时间范围5-120分钟，在不同数量级的生产中总是执行一个时间标准，不以固定流速为标准限制。

本发明优选技术方案中，步骤(5)所加一种或者多种有机表面处理剂的总质量为还原所得金属粉末质量的0.1％-2.0％。

本发明优选技术方案中，步骤(5)的有机表面处理剂包括饱和脂肪酸及其金属盐，不饱和脂肪酸及其金属盐或其混合；所述饱和脂肪酸及其金属盐选自CnH_2n+1COOH，其中

n＝1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16中的一种或两种以上的组合，金属盐为钠盐或钾盐；不饱和脂肪酸选及其金属盐选自CnH_2nCOOH，其中n＝10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20中的一种或两种以上的组合，金属盐为钠盐或钾盐，以及棕榈酸、珠光脂酸、EPA、DHA、油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸，油酸酰胺、季戊四醇油酸酯、牛油基丙烯二胺油酸脂、牛油基三甲基二胺二油酸脂所加一种或者多种，表面处理剂的总质量为还原所得金属粉末质量的

0.1％-5.0％。

本发明优选技术方案中，金属盐固体的金属选自银、铜、钯、镍中的一种或几种。

本发明优选技术方案中，贵金属粉体包括；银、铜、钯、镍、或者其复合，银包铜、银包镍。

粉体颗粒表面呈现出不同的表面状态会使粉体在不同应用领域表现出不同的优异特性。表面光滑的粉体具有比表面积小，流动性好，表面不容易吸附过多的杂质离子，较容易获得纯度较高的金属粉的特点；而粉体表面具有一定的粗糙度，使得对粉体表面的有机改性可以较容易的进行，较容易的包覆更多的有机物质，一个明显的特征就是粉体的538度热损失值可以显著提高，这足以说明在粉体表面进行了较充分的有机包裹，从而使得粉体在后期的处理过程中不易二次团聚，得到分散性更佳的粉体。另外粉体颗粒表面存在适当程度的粗糙度后可以使得金属粉体在制浆过程中更容易被有机载体浸润，粉体可以在较短的时间内均匀的分布在浆料体系中，使得制浆过程变得容易缩短轧浆工艺时间。所以在实际应用领域中可以兼顾利弊，制备出具有特定表面状态的粉体。

本发明优选技术方案中，一种有效控制金属粉体颗粒表面粗糙度的制备方法，其包括如下步骤：

(1)含有金属离子溶液的配置，将贵金属盐固体溶解于去离子水中，或再加入水溶液中能够电离出铵根离子的化合物以便能够和贵金属离子溶液络合生产金属氨溶液，保持溶液金属离子浓度53-157克/升，充分搅拌后保持10～50℃恒温状态；

(2)还原性溶液的配制，在去离子水中加入维生素C或对苯二酚或55％的水合肼溶液或40％的甲醛溶液溶解制成，保持还原剂浓度0.08-1.2摩尔/升，充分搅拌后保持10～50℃恒温状态；

(3)助剂溶液的配置，在去离子水中加入一种或多种分散剂和PH调节剂搅拌至溶解，保持分散剂质量浓度20-100g/L，所加入分散剂的总质量是前述含有金属离子溶液中金属离子质量的0.1～1.5倍，充分搅拌后保持10～50℃恒温状态；

(4)反应过程中首先将全部或者部分的还原性溶液加入到助剂溶液中作为底液，然后含有金属离子的氧化性溶液加入到助剂溶液中，或者将剩余的部分的还原性溶液和含有金属离子的氧化性溶液同时加入并且同时加完，两种方式的加入时间均控制在5-120分钟内加完；

(5)待反应完成后加入一种或者多种用于表面包裹的有机表面处理剂，将用作表面处理剂的有机物质溶解到的酒精中配置成10％-60％的酒精溶液快速倒入反应液中，强力充分搅拌5-60分钟，所加一种或者多种高级脂肪酸的总质量为还原所得金属粉末质量的0.1％-2.0％，然后经过洗涤，过滤，烘干，气磨得到要求粒径范围内的金属粉末。

本发明的优点和有益效果是：

(1)本发明助剂溶液中所加分散剂能过够有效的阻止金属颗粒在反应过程中的团聚，并且有效的控制粉体形貌为类球形或者球形，得到高振实和高分散性的金属分体，

(2)本发明助剂溶液中所加PH调节剂可以有效的控制粉体颗粒表面的粗糙程度，本发明由于粉体表面粗糙程度的可控，在反应结束后可以实现对粉体表面不同程度的有机包裹，获得不同的比表面积和538℃热损值，

(3)本发明全部或者部分还原性溶液和助剂溶液混合作为底液会得到不同粒径分布宽度的粉体，

(4)本发明工艺简单，反应条件可控，批次结果稳定，可实现规模化工业生产。

附图说明

图1-1，图1-2是本发明实施例1所得银粉的SEM图；

图2-1，图2-2是本发明实施例2所得银粉的SEM图；

图3-1，图3-2是本发明实施例3所得银粉的SEM图；

图4-1，图4-2是本发明实施例4所得银粉的SEM图。

具体实施方式

为进一步理解本发明，下面结合具体实施例对本发明优选方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

介绍和概述

本发明通过举例而非给出限制的方式来进行说明。应注意的是，在本公开文件中所述的“一”或“一种”实施方式未必是指同一种具体实施方式，而是指至少有一种。

下文将描述本发明的各个方面。然而，对于本领域中的技术人员显而易见的是，可根据本发明的仅一些或所有方面来实施本发明。为说明起见，本文给出具体的编号、材料和配置，以使人们能够透彻地理解本发明。然而，对于本领域中的技术人员将显而易见的是，本发明无需具体的细节即可实施。在其他例子中，为不使本发明费解而省略或简化了众所周知的特征。

实施例1

含有金属离子的氧化性溶液的配置：称取100g硝酸银，加一定量的去离子水配置成银离子含量为85g/L的硝酸银溶液，然后往其中加入质量百分浓度为20％的氨水120ml，得到银氨溶液，加热至40℃恒温备用，

还原性溶液的配制：称取57g抗坏血酸，加一定量的去离子水配置成0.40mol/L的抗坏血酸溶液，加热至30℃恒温备用，

助剂溶液的配置：称取80g PVP(k25)，加去离子水配置成50g/L的溶液，加浓硝酸3g，调节PH＝1.2，加热至40℃恒温备用，

将还原性溶液全部量的65％加入到助剂溶液中搅拌混合均匀，然后将剩余的35％还原性溶液和含有金属离子的氧化性溶液在90分钟内加入到上述混合溶液中，反应完成后迅速倒入浓度为25％棕榈酸的酒精溶液15g持续搅拌30分钟后停止，清洗、过滤、烘干得到银粉(见图1)。

实施例2

含有金属离子的氧化性溶液的配置：称取100g硝酸银，加一定量的去离子水配置成银离子含量为130g/L的硝酸银溶液，然后往其中加入质量百分浓度为20％的氨水120ml，得到银氨溶液，加热至30℃恒温备用，

还原性溶液的配制：称取57g抗坏血酸，加一定量的去离子水配置成0.20mol/L的抗坏血酸溶液，加热至30℃恒温备用，

助剂溶液的配置：称取80g PVP(k25)，加去离子水配置成30g/L的溶液，加氢氧化钠3g，调节PH＝7.4，加热至30℃恒温备用，

将还原性溶液全部量的40％加入到助剂溶液中搅拌混合均匀，然后将剩余的60％还原性溶液和含有金属离子的氧化性溶液在90分钟内同时加入到上述混合溶液中，反应完成后迅速倒入浓度为25％棕榈酸的酒精溶液15g持续搅拌30分钟后停止，清洗、过滤、烘干得到银粉(见图2)。

实施例3

还原性溶液的配制：称取57g抗坏血酸，加一定量的去离子水配置成0.40mol/L的抗坏血酸溶液，加热至40℃恒温备用，

助剂溶液的配置：称取80g PVP(k25)，加去离子水配置成50g/L的溶液，加一乙胺7g，调节PH＝9.3，加热至40℃恒温备用，

将全部还原性溶液加入到助剂溶液中搅拌混合均匀，然后将含有金属离子的氧化性溶液在90分钟内加入到上述混合溶液中，反应完成后迅速倒入浓度为25％棕榈酸的酒精溶液15g持续搅拌30分钟后停止，清洗、过滤、烘干得到银粉(见图3)。

实施例4

助剂溶液的配置：称取80g PVP(k25)，加去离子水配置成50g/L的溶液，加氢氧化钠10g，一乙胺15g，调节PH＝10.7，加热至40℃恒温备用，

将全部还原性溶液加入到助剂溶液中搅拌混合均匀，然后将含有金属离子的氧化性溶液在90分钟内加入到上述混合溶液中，反应完成后迅速倒入浓度为35％亚油酸的酒精溶液15g持续搅拌30分钟后停止，清洗、过滤、烘干得到银粉(见图4)，

根据表中1实施例得到的银粉数据参数对比，首先从粒度分布数据可以看出不同百分比量的还原性溶液和助剂溶液混合得到不同宽窄的粒度分布，其次在助剂溶液具有不同酸碱性条件下可以得到不同粗糙程度表面状态的粉体，明显的PH值的增加、粉体的比表面积慢慢增大，538烧损残留值增加，直观现象就是电镜照片下的粉体表面表现出光滑、较光滑、较粗糙、粗糙的状态。

如表1为根据本发明得到的四组银粉的检测数据对比：

表1实施例1、2、3、4得到的银粉参数比较

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims

1.一种有效控制金属粉体颗粒表面粗糙度的粉末制备方法，其包括如下步骤：

(4)反应：先将全部或者部分的还原性溶液加入到助剂溶液中作为底液；然后将含有金属离子的氧化性溶液加入到助剂溶液中，或者将剩余的部分的还原性溶液和含有金属离子的氧化性溶液同时加入并且同时加完；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述金属盐固体选自金属硝酸盐、金属碳酸盐、金属硫酸盐的一种或者两种，所述能够电离出铵根离子的化合物选自氨水、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵的一种或者两种以上的混合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)、(2)、(3)中的一定温度是指10～50℃恒温状态。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，本发明优选技术方案中，步骤(3)中，保持分散剂质量浓度20～100g/L，所加入分散剂的总质量是前述含有金属离子溶液中金属离子质量的0.1～1.5倍。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述一种或多种分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K30或K25、阿拉伯树胶、明胶、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、油酸酰胺的一种或者两种以上的混合。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述pH调节剂为具有酸性或者碱性的物质，pH调节范围在1.0～11之间。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)加入pH调节剂后能够使得粉体颗粒表面获得光滑或者粗糙的状态，随着溶液的pH值由强酸性向强碱性变化，粉体颗粒明显的由光滑的表面状态逐渐过渡到粗糙表面状态。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，两种方式的加入时间均控制在5～120分钟内加完。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所加一种或者多种有机表面处理剂的总质量为还原所得金属粉末质量的0.1％～2.0％。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)的有机表面处理剂包括饱和脂肪酸及其金属盐，不饱和脂肪酸及其金属盐或其混合；所述饱和脂肪酸及其金属盐选自CnH_2n+1COOH，其中n＝1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16中的一种或两种以上的组合，金属盐为钠盐或钾盐；不饱和脂肪酸选及其金属盐选自CnH_2nCOOH，其中

n＝10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20中的一种或两种以上的组合，金属盐为钠盐或钾盐，以及棕榈酸、珠光脂酸、EPA、DHA、油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸，油酸酰胺、季戊四醇油酸酯、牛油基丙烯二胺油酸脂、牛油基三甲基二胺二油酸脂所加一种或者多种。