PL170772B1

PL170772B1 - Sposób otrzymywania proszku srebrowego, palladowego i palladowo-srebrowego

Info

Publication number: PL170772B1
Application number: PL30038493A
Authority: PL
Inventors: Selim Achmatowicz; Malgorzata Jakubowska; Siergiej Osieczkin; Elzbieta Zwierkowska
Original assignee: Inst Tech Material Elekt
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1997-01-31
Also published as: PL300384A1

Abstract

1 ■ Sposób otrzymywania prorzku srebrowego, palladowado i pailadow'o-srebro\vego poprzez wytrącanie tlenków z wodnego roztworu rozpuszczalnych w wodzie soli srebra, palladu lud ich mieszanin w środowisku alkalicznym i ich redukcję, znamienny tym, że do wodnego roztworu rozpuszczalnej w wodzie soli sredra lud palladu lud ich mieszaniny dodaje się wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, gliceryny i izzprzpynzlu, po czym otrzymany proszek wozdrędnża się z roztworu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania proszku srebrowego, palladowego i palladowo-srebrowego, powstających w wyniku chemicznego strącania lub współstrącania. Sposób według wynalazku ma zastosowanie w przemyśle chemicznym, ceramicznym lub elektronicznym, szczególnie korzystne jest stosowanie sposobu zawsze tam, gdzie ze względu na dalsze przetwórstwo niezbędne jest otrzymywanie proszków o wysokiej czystości i właściwym, ściśle kontrolowanym uziamieniu, na przykład jako składników past elektronicznych, klejów i lakierów przewodzących, materiałów stykowych i innych. Proszki srebra i proszki palladu o kształcie sferycznym i wielkości ziaren 0.1-5.0 pm są szeroko wykorzystywane do wytwarzania past elektronicznych, stosowanych techniką grubowarstwową do produkowania mikroukładów. Nie mniej powszechne jest stosowanie ich w produkcji materiałów stykowych. Proszki palladowo-srebrowe wykorzystywane są do wytwarzania past elektronicznych, zwłaszcza służących do produkcji kondensatorów wielowarstwowych. We wszystkich tych przypadkach wymagana jest wysoka czystość proszków, zadana wielkość ziaren o wąskiej krzywej rozkładu ziaren i bardzo niski stopień aglomeracji. W przypadku proszków palladowo-srebrowych pożądana jest ich jednorodność, bowiem zwyczajna jednolitość bywa niezadawalająca.

Znany sposób wytwarzania proszku srebra polega na wytrącaniu, podczas reakcji azotanu srebrowego z wodorotlenkiem sodu, tlenku srebrowego i redukowaniu go do metalicznego srebra za pomocą aldehydu mrówkowego w temperaturze 313 K. Uzyskany proszek srebra odsącza się i suszy. Uziarnienie proszku zawiera się w granicach od 0.1 do 50 gm. Proszek ten charakteryzuje się wysokim stopniem aglomeracji i trudno dysperguje w nośnikach organicznych.

Innym znanym sposobem wytwarzania proszku srebra jest stosowanie do redukcji tlenku srebrowego hydrochinonu zamiast aldehydu mrówkowego.

Wadą wymienionych sposobów jest wykorzystywanie silnie toksycznych substancji chemicznych, co stanowi poważne zagrożenie dla środowiska.

Z polskiego opisu patentowego nr 115 666 znany jest sposób wytwarzania proszku srebra, który polega na stosowaniu gumy arabskiej i/lub dekstryny jako koloidu ochronnego w czasie strącania proszku.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej nr 4039317 znany jest sposób wytwarzania proszku srebra o niskiej gęstości usypowej przez zastosowanie siarczku srebra, siarczku sodu lub siarczku potasu jako koloidu ochronnego, przy jednoczesnym wykorzystywaniu wodoru gazowego jako reduktora tlenku srebra.

Wadą wymienionych sposobów otrzymywania proszku srebrajest zastosowanie koloidów ochronnych, które są trudne do usunięcia ze środowiska reakcji i w efekcie stają się składnikiem otrzymywanego proszku. Stoi to w sprzeczności z podstawowym wymaganiem wysokiej czystości proszku.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu, w wyniku którego otrzymuje się niezaglomerowane proszki wolne od zanieczyszczeń, o średniej wielkości ziaren poniżej 2 gm, a wielkości pojedynczych ziaren nie przekraczającej 3 gm.

Sposób według wynalazku polega na tym, że do wodnego roztworu rozpuszczalnej w wodzie soli srebra lub palladu lub ich mieszaniny dodaje się wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, gliceryny i izopropanolu, po czym wytrącony proszek wyodrębnia się z roztworu.

W przypadku otrzymywania proszku srebra korzystnie stosuje się wodny roztwór, zawierający azotan srebra w ilości 0.1-1.0 mola, do którego dodaje się 0.2-3.0 moli wodorotlenku metalu alkalicznego, 0.1-1.5 mola gliceryny oraz 0.1-2.0 moli izopropanolu, rozpuszczonych w 30-90 molach wody. Otrzymany proszek srebra odsącza się i przemywa wodą dejonizowaną do uzyskania wartości pH przesączu równego 7, a następnie wodą gorącą o temperaturze około 343 K. W końcowym etapie proszek przemywa się łatwo lotnym rozpuszczalnikiem organicznym rozpuszczalnym w wodzie, korzystnie izopropanolem i suszy się na powietrzu w temperaturze 303-343 K do otrzymania stałej masy.

W przypadku otrzymywania proszku palladu korzystnie stosuje się wodny roztwór zawierający rozpuszczalną w wodzie sól palladu w ilości 0.1-1.0 mola, do którego dodaje się 0.5-6.0 moli wodorotlenku metalu alkalicznego, 0.1-1.5 mola gliceryny oraz 0.1-3.0 moli izopropanolu rozpuszczonych w 30-90 molach wody. Otrzymany proszek odsącza się i przemywa gorącą wodą do otrzymania przesączu o pH 7. Proszek suszy się na powietrzu w temperaturze 333-373 K do otrzymania stałej masy.

W przypadku otrzymywania proszku palladowo-srebrowego korzystnie do wodnego roztworu azotanów srebra i palladu, w proporcjach i o stężeniach odpowiednich do założonego składu proszku, dodaje się wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, gliceryny i izopropanolu, o stężeniach proporcjonalnych do składu mieszaniny azotanów srebra i palladu. Dalej postępuje się jak w przypadku proszku palladu.

W sposobie według wynalazku zastosowany reduktor, składający się z wodnego roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego, gliceryny i izopropanolu, powoduje utworzenie tlenku srebra i/lub tlenku palladu, który następnie w środowisku alkalicznym jest redukowany przy pomocy gliceryny do metalicznego srebra i/lub palladu. Podczas tworzenia się tlenku srebra i/lub palladu powstają ziarna, określające późniejszy wymiar i strukturę cząstek metali. Dzięki obecności w roztworze izopropanolu oraz dzięki specyficznemu działaniu gliceryny na powierzchni pojedynczych ziaren powstaje cienka powłoka organiczna, która zapobiega nadmiernemu ich rozrostowi i aglomeracji. Podczas przemywania i suszenia proszku izopropanol jest całkowicie usuwany z powierzchni ziaren. Reakcję prowadzi się w temperaturze pokojowej, co zapobiega rozrostowi ziaren oraz upraszcza technologię otrzymywania proszków. Dodatkową zaletą sposobu według

170 772 wynalazku jest skuteczność redukcji związków srebra i palladu, wyrażająca się wysoką wydajnością procesu, co najmniej 99,5%.

Sposób według wynalazku umożliwia otrzymywanie proszku palladowo-srebrowego o pożądanych proporcjach obu metali oraz precyzyjne sterowanie jego składem. Otrzymane proszki palladowo-srebrowe są znacznie bardziej jednorodne i jednolite niż mieszaniny otrzymane konwencjonalnymi metodami mieszania proszku palladu i proszku srebra. Poszczególne ziarna tego proszku zawierają równomiernie rozłożone atomy palladu i srebra.

Otrzymane sposobem według wynalazku proszki są wolne od zanieczyszczeń. W przypadku zastosowania ich w pastach elektronicznych tworzą homogeniczną zawiesinę w nośniku organicznym.

Podane niżej przykłady ilustrują sposób według wynalazku w konkretnych przypadkach jego wykonania, nie ograniczając zakresu jego stosowania.

Przykład I. Do 0.1 mola AgNO 3, rozpuszczonego w 55 molach wody dejonizowanej dodaje się 0.2 mola NaOH, 0.1 mola gliceryny i 0.1 mola izopropanolu, rozpuszczonych w 30 molach wody dejonizowanej, w temperaturze pokojowej, ciągle mieszając. Po wytrąceniu proszku srebra miesza się do otrzymania klarownego roztworu nad osadem proszku. Otrzymany proszek srebra przemywa się kilkakrotnie wodą dejonizowaną w temperaturze pokojowej do otrzymania przesączu o pH 7, a następnie gorącą o temperaturze około 343 K. W końcowym stadium proszek srebra przemywa się 150 ml izopropanolu. Otrzymany proszek suszy się na powietrzu w temperaturze 343 K do otrzymania stałej masy.

Przykład II. Do 0.6 mola AgNO 3, rozpuszczonego w 55 molach wody dejonizowanej dodaje się 2.5 mola KOH, 1 mol gliceryny i 1.5 mola izopropanolu, rozpuszczonych w 30 molach wody dejonizowanej. Dalej postępuje się jak w przykładzie I.

Przykład III. Do 1 mola AgNO 3, rozpuszczonego w 55 molach wody 'dejonizowanej dodaje się 3 mole NaOH, 1.5 mola gliceryny i 2 mole izopropanolu, rozpuszczone w 90 molach wody dejonizowanej. Dalej postępuje się jak w przykładzie I.

Przykład IV. Do 0.1 mola Pd(NO3)2, rozpuszczonego w 55 molach wody dodaje się 0.5 mola NaOH, 0.1 mola gliceryny i 0.1 mola izopropanolu, rozpuszczonych w 30 molach wody, ciągle mieszając, do otrzymania klarownego roztworu nad wytrąconym proszkiem palladu. Operację tę prowadzi się w temperaturze pokojowej. Otrzymany proszek palladu odsącza się i wielokrotnie przemywa wodą dejonizowaną o temperaturze 333-343 K. Przemywanie kończy się po uzyskaniu pH przesączu równego 7. Odmyty proszek palladu suszy się na powietrzu w temperaturze 363-373 K, do uzyskania stałej masy.

Przykład V. Do 0.5 mola Pd(NO3)2, rozpuszczonego w 55 molach wody dodaje się 3.0 mole KOH, 0.7 mola gliceryny i 1.5 mola izopropanolu, rozpuszczonych w 60 molach wody, ciągle mieszając, do otrzymania klarownego roztworu nad wytrąconym proszkiem palladu. Operację tę prowadzi się w temperaturze pokojowej. Dalej postępuje się jak w przykładzie IV.

Przykład VI. Do 1.0 mola PdCl2, rozpuszczonego w 55 molach wody dodaje się 6.0 moli NaOH, 1.5 mola gliceryny i 3.0 mole izopropanolu, rozpuszczonych w 90 molach wody, ciągle mieszając, do otrzymania klarownego roztworu nad wytrąconym proszkiem palladu. Operację tę prowadzi się w temperaturze pokojowej. Dalej postępuje się jak w przykładzie IV.

Przykład VII. Do 0.83 mola AgNO3 i 0.093 mola Pd(NO3)2, rozpuszczonego w 55 molach wody dodaje się 3.0 mole NaOH, 1.0 mol gliceryny i 1.5 mola izopropanolu rozpuszczonych w 60 molach wody, ciągle mieszając, do otrzymania klarownego roztworu nad wytrąconym proszkiem. Operację tę prowadzi się w temperaturze pokojowej. Otrzymany proszek odsącza się i wielokrotnie przemywa wodą dejonizowaną o temperaturze 333-343 K. Przemywanie kończy się po uzyskaniu pH przesączu równego 7. Odmyty proszek suszy się na powietrzu w temperaturze 353-363 K, do uzyskania stałej masy. W wyniku tak przeprowadzonej reakcji otrzymuje się współstrącony proszek, zawierający wagowo 90% i 10% Pd.

Przykład VIII. Do 0.463 mola AgNO 3 i 0.472 mola Pd(NO3)2, rozpuszczonego w 55 molach wody dodaje się 3.5 mola KOH, 1.2 mola gliceryny i 1.5 mola izopropanolu, rozpuszczonych w 60 molach wody, ciągle mieszając, do otrzymania klarownego roztworu nad wytrą170 772 conym proszkiem. Dalej postępuje się jak w przykładzie VII. W wyniku tak przeprowadzonej reakcji otrzymuje się współstrącony proszek, zawierający wagowo 50% Ag i 50% Pd.

Przykład IX. Do 0.09 mola AgNO3 i 0.849 mola Pd(NO3)2, rozpuszczonego w 55 molach wody dodaje się 4.5 mola NaOH, 1.2 mola gliceryny i 1.5 mola izopropanolu, rozpuszczonych w 60 molach wody, ciągle mieszając, do otrzymania klarownego roztworu nad wytrąconym proszkiem. Dalej postępuje się jak w przykładzie VII. W wyniku tak przeprowadzonej reakcji otrzymuje się współstrącony proszek, zawierający wagowo 10% Ag i 90% Pd.

Własności proszków otrzymanych sposobem według przykładów I-IX i warstw z nich otrzymanych przedstawiono w tabeli, w której symbol R/noznacza rezystancję powierzchniową warstw.

Tabela

Lp.	Nr przykładu	Skład proszku	Wielkość ziaren	Aglomeraty pm	Wydajność %	R/0 mO / Q
Ag % wag.	Pd % wag.	Średnia pm	Maksymalna pm
1	I	100	0	0,8	1,9	<10	99,6	2,0
2	II	100	0	1,1	2,1	<10	99,7	2,0
3	III	100	0	1,6	2,2	<10	99,5	2,5
4	IV	0	100	0,4	1,0	<10	99,6	80,5
5	V	0	100	0,6	1,2	<10	99,8	82,8
6	VI	0	108	0,7	1,2	<10	99,8	83,6
7	VII	90	10	1,5	2,0	<10	99,7	15,9
8	VIII	50	50	1,0	1,8	<10	99,7	50,1
9	IX	10	90	0,8	1,8	<10	99,6	75,0

170 772

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób otrzymywania proszku srebrowego, palladowego i palladowo-srebrowego poprzez wytrącanie tlenków z wodnego roztworu rozpuszczalnych w wodzie soli srebra, palladu lub ich mieszanin w środowisku alkalicznym i ich redukcję, znamienny tym, że do wodnego roztworu rozpuszczalnej w wodzie soli srebra lub palladu lub ich mieszaniny dodaje się wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, gliceryny i izopropanolu, po czym otrzymany proszek wyodrębnia się z roztworu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wodnego roztworu, zawierającego azotan srebra w ilości 0.1 -1.0 mola dodaje się 0.2-3.0 moli wodorotlenku metalu alkalicznego, 0.1-1.5 mola gliceryny oraz 0.1-2.0 moli izopropanolu, rozpuszczonych w 30-90 molach wody, po czym proszek otrzymany srebra odsącza się i przemywa wodą dejonizowaną do otrzymania przesączu o pH 7, następnie wodą gorącą o temperaturze około 343 K i wreszcie łatwo lotnym rozpuszczalnikiem organicznym rozpuszczalnym w wodzie, korzystnie izopropanolem, po czym suszy się na powietrzu w temperaturze 303-343 K do uzyskania stałej masy.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wodnego roztworu, zawierającego rozpuszczalną w wodzie sól palladu w ilości 0.1-1.0 mola dodaje się 0.5-6.0 moli wodorotlenku metalu alkalicznego, 0.1-1.5 mola gliceryny oraz 0.1-3.0 moli izopropanolu, rozpuszczonych w 30-90 molach wody, po czym otrzymany proszek palladu odsącza się, przemywa gorącą wodą do uzyskania przesączu o pH 7, po czym suszy się na powietrzu w temperaturze 333-373 K do uzyskania stałej masy.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wodnego roztworu azotanów srebra i palladu w proporcjach i stężeniach, odpowiednich do założenia składu proszku, dodaje się wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, gliceryny i izopropanolu o stężeniach proporcjonalnych do składu mieszaniny azotanów srebra i palladu, po czym otrzymany proszek palladowosrebrowy przemywa się gorącą wodą do uzyskania przesączu o pH 7, a następnie suszy się na powietrzu w temperaturze 333-373 K do uzyskania stałej masy.