一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法

摘要

本发明涉及一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法，将酸性银盐溶液和含有还原剂、分散剂和稳定剂的混合还原液均匀混合反应，同时，通过调节分散剂和稳定剂的用量，所得沉淀经清洗干燥后即为可调粒径单分散高结晶银粉。与现有技术相比，本发明所制得银粉中粒径可调，D50可以控制在0.5μm、1.0μm、2.5μm附近。同时粒径分散范围窄、振实密度高、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。

权利要求

1.一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法，其特征在于，将酸性银盐溶液和含有还原剂、分散剂和稳定剂的混合还原液均匀混合反应，同时，通过调节分散剂和稳定剂的用量，所得沉淀经清洗干燥后即为可调粒径单分散高结晶银粉；

通过调节分散剂和稳定剂的用量调节银粉的粒径，其中分散剂及稳定剂用量与银粉粒径范围的关系如下表：所述的酸性银盐溶液为碳酸银溶液或硝酸银溶液，其中银盐量为0.3-0.6mol/L；

所述的混合还原液的组分及含量为：还原剂所用摩尔量为银离子摩尔量的0.5-0.7倍、分散剂所用质量为银离子质量的0.02-0.08倍、稳定剂所用摩尔量为银离子摩尔量的

0.01-0.8倍，所述的混合还原液的pH值小于或等于2。

2.根据权利要求1所述的一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法，其特征在于，所述的还原剂为D-抗坏血酸、L-抗坏血酸、以及其盐类的一种或几种；所述的稳定剂为碳酸钾、硝酸钾或硫酸钾中的一种；所述的分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮、油酸、硬脂酸铵中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法，其特征在于，所述的混合反应是指：在低速搅拌下，控制反应温度为5-40℃，反应时间5-10分钟，待反应后沉降2-4小时后将上清反应液倒去取其沉淀。

4.根据权利要求3所述的一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法，其特征在于，所述的低速搅拌的速度为300-500rpm。

5.根据权利要求1所述的一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法，其特征在于，所述的混合反应中涉及的容器均在温度70-90℃下，在清洗液中清洗10-20min，然后用去离子水洗净，所述的清洗液为Na3PO490-100g/L、Na2CO3120-150g/L、NaOH125-150g/L、H2O220-50ml/L的混合液。

6.根据权利要求1所述的一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法，其特征在于，所述的沉淀经清洗干燥是指：将混合反应的沉淀用去离子水清洗至电导率<50us/cm，再用丙酮或无水酒精清洗2-3次，最后在鼓风干燥箱内40-50℃，干燥24-36小时；最后将干燥后的银粉进行打粉，过筛网即可成粉。

7.根据权利要求1所述的一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法，其特征在于，配制酸性银盐溶液和混合还原液，所用的水都为去离子的纯净水。

说明书

一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电子元件领域的材质及方法，具体是一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法。

背景技术

[0002] 高纯、高分散、超细粉末的制备是当前材料科学研究的热点之一。在电子工业中，银粉广泛用于制造各种导电浆料，用于印刷电路及电子元件的内外电极。由于做电子技术的发展，印刷电路及电子元件的精密化和小型化，要求银粉向高纯、高分散和超细的方向发展，在形状上尽可能呈球形或类球形。

[0003] 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。对于制备印刷电路及电子元件的内外电极银浆，需要用多种粒径(D50)的银粉进行复配，从而才可以有效的降低烧结后电极的电阻。同时通过这种复配，能够使烧结后的电极在微观上形成一定结构。这种结构性的电极可以保持高导电率的同时降低所用银粉的含量，可以大大的降低银浆成本。

[0004] 经过对现有技术的检索发现，如果使用中国知识产权局2000年9月20日公开的发明专利申请《纳米级银粉的制备方法》公开号CN1266761A，该发明是将硝酸银加水溶解，再加氨水制成银氨溶液，然后缓慢加入由还原剂和保护剂配成的还原溶液，还原剂是抗抗坏血酸、水合肼或氢硼化钠，保护剂是聚乙烯吡咯烷酮(PCP)、烷基硫醇(RSH)、油酸或棕榈酸，银氨溶液中的银被还原成纳米级的银粉，过滤出银粉后，将其浸泡在作为钝化剂的油酸中，过滤除去油酸，真空干燥后，即得到纳米级银粉。该发明方法制得的纳米级银粉稳定性、分散性好，但工艺较复杂，工业化生产有一定难度。如果使用中国知识产权局2011年9月7日公开发明专利《高振实密度球形银粉及其制备和应用》公开号CN102172777A，该发明将硝酸银-氨水混合液和含有L-抗坏血酸、保护剂和表面活性剂的混合还原液均匀混合反应，所得沉淀经清洗干燥后即为高振实密度球形银粉。此发明所制得银粉振实密度高、分散范围窄、其颗粒球形度高。但产出银粉的粒径单一，不适用于高分辨率，高导电率的银浆制备。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单、成本低的可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法，其特征在于，将酸性银盐溶液和含有还原剂、分散剂和稳定剂的混合还原液均匀混合反应，同时，通过调节分散剂和稳定剂的用量，所得沉淀经清洗干燥后即为可调粒径单分散高结晶银粉。

[0007] 所述的酸性银盐溶液为碳酸银溶液或硝酸银溶液，其中银盐量为0.3-0.6mol/L；

[0008] 所述的混合还原液的组分及含量为：还原剂所用摩尔量为银离子摩尔量的0.5-0.7倍、稳定剂所用质量为银离子质量的0.02-0.008倍、分散剂所用摩尔量为银离子摩尔量的0.01-0.8倍，所述的混合还原液的pH值小于或等于2。

[0009] 所述的还原剂为D-抗坏血酸、L-抗坏血酸、以及其盐类的一种或几种；所述的稳定剂为碳酸钾、硝酸钾或硫酸钾中的一种；所述的分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮、油酸、硬脂酸铵中的一种。

[0010] 通过调节分散剂和稳定剂的用量调节银粉的粒径，其中分散剂及保护剂用量与银粉粒径范围的关系如下表：

[0011]

[0012] 所述的混合反应是指：在低速搅拌下，控制反应温度为5-40℃，反应时间5-10分钟，待反正后沉降2-4小时后将上清反应液倒去取其沉淀。

[0013] 所述的低速搅拌的速度为300-500rmp。

[0014] 所述的混合反应中涉及的容器均在温度70-90℃下，在清洗液中清洗10-20min，然后用去离子水洗净，所述的清洗液为Na3PO4 90-100g/L、Na2CO3 120-150g/L、NaOH125-150g/L、H2O2 20-50ml/L的混合液。

[0015] 所述的沉淀经清洗干燥是指：将混合反应的沉淀用去离子水清洗至电导率＜50us/cm，再用丙酮或无水酒精清洗2-3次，最后在鼓风干燥箱内40-50℃，干燥24-36小时；最后将干燥后的银粉进行打粉，过筛网即可成粉。

[0016] 配制酸性银盐溶液和混合还原液，所用的水都为去离子的纯净水。

[0017] 与现有技术相比，本发明制得的银粉的粒径可调，D50可以控制在0.5μm、1.0μm、2.5μm附近。同时，粒径分散范围窄、振实密度高、球形度高，表面光滑，比表面积小并且易于大规模生产。

具体实施方式

[0018] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0019] 实施例1

[0020] 对所用反应用容器、搅拌桨等，85℃下，Na3PO4 95g/L、Na2CO3 120g/L、NaOH130g/L、H2O2 25ml/L的溶液中清洗15min，然后用去离子水洗净。

[0021] 配制酸性银盐溶液，其中硝酸银0.30mol/L。配制混合还原液。L-抗坏血酸0.16mol/L、PVP 0.009mol/L、硝酸钾0.60g/L用去离子水配制成混合还原液。最后，将混合还原液pH调至1。在低速搅拌混合还原液的同时，快速将酸性银盐溶液和混合还原液均匀混合进行反应，控制反应温度在20℃，反应时间8min。对反应后的银粉进行后处理。待反正后沉降2小时后将上清反应液倒去，然后把沉淀的银粉用去离子水清洗至电导率20μs/cm，再用无水酒精清洗2次。将洗净的银粉在鼓风干燥箱内40℃，干燥24小时。最后将干燥后的银粉进行打粉，过筛网即可成粉。

[0022] 实施例1所制出银粉，振实密度：5.2g/ml比表面积：0.46m2/g D50 2.2um和很窄的粒度分布。

[0023] 实施例2

[0024] 对所用反应用容器、搅拌桨等，90℃下，Na3PO4 98g/L、Na2CO3 130g/L、NaOH140g/L、H2O2 20ml/L的溶液中清洗20min，然后用去离子水洗净。

[0025] 配制酸性银盐溶液，其中硝酸银0.40mol/L。配制混合还原液。L-抗坏血酸0.22mol/L、油酸0.02mol/L、碳酸钾0.35g/L用去离子水配制成混合还原液。最后，将混合还原液pH调至0.3。在低速搅拌混合还原液的同时，快速将酸性银盐溶液和混合还原液均匀混合进行反应，控制反应温度在25℃，反应时间6min。对反应后的银粉进行后处理。待反正后沉降3小时后将上清反应液倒去，然后把沉淀的银粉用去离子水清洗至电导率35μs/cm，再用无水酒精清洗1次。将洗净的银粉在鼓风干燥箱内50℃，干燥50小时。最后将干燥后的银粉进行打粉，过筛网即可成粉。

[0026] 实施例2所制出银粉，振实密度：5.3g/ml比表面积：0.56m2/g D50 1.1um和很窄的粒度分布。

[0027] 实施例3

[0028] 对所用反应用容器、搅拌桨等，80℃下，Na3PO4 100g/L、Na2CO3 130g/L、NaOH150g/L、H2O2 25ml/L的溶液中清洗15min，然后用去离子水洗净。

[0029] 配制酸性银盐溶液，其中硝酸银0.35mol/L。配制混合还原液。L-抗坏血酸0.18mol/L、硬酯酸铵0.025mol/L、硫酸钾0.8g/L用去离子水配制成混合还原液。最后，将混合还原液pH调至0.5。在低速搅拌混合还原液的同时，快速将酸性银盐溶液和混合还原液均匀混合进行反应，控制反应温度在30℃，反应时间10min。对反应后的银粉进行后处理。待反正后沉降4小时后将上清反应液倒去，然后把沉淀的银粉用去离子水清洗至电导率20μs/cm，再用无水酒精清洗2次。将洗净的银粉在鼓风干燥箱内45℃，干燥32小时。
最后将干燥后的银粉进行打粉，过筛网即可成粉。

[0030] 实施例3所制出银粉，振实密度：4.9g/ml，比表面积：0.80m2/g，D500.5um和很窄的粒度分布。

[0031] 实施例4

[0032] 对所用反应用容器、搅拌桨等，均在温度70℃下，在清洗液中清洗20min，然后用去离子水洗净，所述的清洗液为Na3PO4 90g/L、Na2CO3 120g/L、NaOH125g/L、H2O2 20ml/L的混合液。

[0033] 一种可调粒径单分散高结晶银粉的制备方法，以去离子的纯净水配制碳酸银溶液和混合还原液，碳酸银溶液中的银盐量为0.3mol/L，混合还原液的组分及含量为：还原剂D-抗坏血酸所用摩尔量为银离子摩尔量的0.5倍、稳定剂碳酸钾所用质量为银离子质量的0.01-0.25倍、分散剂PVP所用摩尔量为银离子摩尔量的0.02-0.04倍，所述的混合还原液