一种大粒径球形银粉及其制备方法与流程

本发明涉及金属粉体材料技术领域，具体涉及一种大粒径球形银粉及其制备方法。

背景技术：

在所有的金属中，银具有良好的导电性，常用于对导电性能要求高的电路中；同时，银是贵金属中相对比较廉价的一种，由于具有优异的物理和化学性质，因此应用领域十分广泛。由银生产制备成的银粉是一种广泛应用于电子工业的功能性原材料，如用来制作电子浆料、导线涂料、电磁屏蔽涂料、导电油墨、导电塑料、导电陶瓷等，其产品的附加值非常高。

目前纳米银粉的合成方法有电解法、溶剂热法、微波法、软模板法、光学还原法、化学还原法，其中化学液相还原法由于成本低，合成工艺简单在工业应用领域得到了普遍应用。近年来电子行业的迅猛发展，产品更新换代快，传统规格的银粉已经很难满足新技术、设备的使用要求。不断研发生产新种类银粉，提高银粉的适用性能成为了银粉行业发展的需要。

在申请号CN201610321789.X专利申请中，公开了一种高振实密度的球形银粉的制备方法，其所制得银粉振实密度为3.5-6.0g/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；在申请号CN201610314084.5专利申请中，公开了一种太阳能电池正银用银粉的制备方法，该发明制备的银粉粒径为0.5～2.5μm，大小可控，粒径分布窄，分散性好，振实密度高，可用于制备太阳能电池正面导电银浆；在申请号CN201310137872.8专利申请中，公开了一种高振实球形银粉的制备方法，制备方法不仅能实现批量生产，而且制备出的银粉为粒径超细，在1-3μm很窄的范围内分布，并具有较好的球形度和较为光滑的表面。

在以往大多数球形银粉的发明专利中，制备的球形银粉均为颗粒粒径低于3μm，粒径分散范围窄，主要应用于印刷高分辨率线路的电子浆料中；而极少提及大粒径球形银粉的制备工艺。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种大粒径球形银粉的制备方法，其所制得银粉振实密度高、比表面积小，其颗粒具有粒径大、分布范围窄、球形度高、表面光滑等特点，其主要应用于电子线路孔隙填充，同时可用于电子元器件端头及厚膜集成电路浆料中；本发明制备的银粉可满足系列化要求，银粉颗粒粒径可控可调，可制备4-10μm不同粒径银粉，可满足不同工艺要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大粒径球形银粉及其制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)称取硝酸银固体加水溶解，然后加水稀释，搅拌均匀配成硝酸银体系；

(2)称取还原剂加水溶解，加入分散剂，最后加水稀释，搅拌均匀配成还原体系；

(3)将两体系调节至5～60℃，以还原体系为母体，在设定的搅拌速度下，将硝酸银体系加入到还原体系中进行反应；

(4)反应完毕后清洗银粉，至洗涤液电导率≤20μs/cm，过滤抽干银粉并烘干。

进一步地，所述步骤(1)硝酸银体系中硝酸银浓度为100～300g/L，优选地，硝酸银浓度为150～250g/L。

进一步地，所述步骤(1)中硝酸银体系的体积与步骤(2)中还原体系的体积比为1︰2～1︰6，优选地，体积比为1︰4。

进一步地，所述步骤(2)还原剂加入量为硝酸银重量的55％～65％。

优选地，所述步骤(2)还原剂是抗坏血酸。

进一步地，所述步骤(2)中分散剂加入量为硝酸银重量的0.10％～2.00％。。

进一步地，所述步骤(2)中分散剂是烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钠、辛葵醇醚硫酸钠、木质素磺酸钙、亚甲基双萘磺酸钠、二异丁基萘磺酸钠、亚甲基双甲基萘磺酸钠中的一种或几种。

进一步地，所述步骤(3)中搅拌速度为40～100r/min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、以往大多数球形银粉的发明专利中，制备的球形银粉均为颗粒粒径低于3μm，粒径分散范围窄。本发明提出一种大粒径球形银粉的制备工艺，填补行业技术空白，主要应用于印刷高分辨率线路的电子浆料；

2、本发明制备的球形银粉颗粒粒径大、振实密度高、比表面积小，具有普通球形银粉、高振实太阳能球形银粉不具备的优势；

3、与应用于电子浆料、汽车除雾线、太阳能电池正银、厚膜集成电路等领域的常规球形银粉不同，本发明制备的球形银粉主要用于电子线路中孔隙或轴承导电填充，厚膜集成电路及导电面喷涂等工艺中；

4、本发明制备的银粉可满足系列化要求，银粉颗粒粒径可控可调，可制备4-10μm不同粒径银粉，可满足不同工艺要求；

5、本发明制备流程简单、工艺易控，制备的银粉稳定性好，易于工业生产的放大。

附图说明

图1是本发明的实施例1的大粒径球形银粉扫描电镜图；

图2是本发明的实施例2的大粒径球形银粉扫描电镜图；

图3是本发明的实施例3的大粒径球形银粉扫描电镜图；

图4是本发明的实施例4的大粒径球形银粉扫描电镜图；

图5是本发明的实施例5的大粒径球形银粉扫描电镜图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本实施例的大粒径球形银粉及其制备方法，步骤如下：

(1)称取硝酸银固体1kg置于配料桶，加入纯水4L进行溶解；最后加纯水将体系稀释至5L，配成硝酸银含量约200g/L的硝酸银体系；

(2)称取抗坏血酸0.6kg加入纯水18L溶解，加入预先溶解好的十二烷基硫酸钠5g；搅拌均匀并加纯水将体系稀释至20L，搅拌均匀配成还原体系；

(3)将硝酸银体系与还原体系温度调整至20℃，以还原体系为母体，在80r/min的搅拌速度下，将硝酸银体系1min内加入至还原体系中进行反应；

(4)反应完毕并陈化5min后，银粉移至过滤槽进行清洗过滤，清洗至滤出液电导率≤20μs/cm为止；将所得银粉移至烘箱中70℃烘干。

本实施例制得约0.63kg的土灰色银粉，银粉电镜分析颗粒均匀(见图1)，粒径大小在8～10μm之间，粉体振实密度为6.0-7.0g/ml。

实施例2：

本实施例的大粒径球形银粉及其制备方法，步骤如下：

(1)称取硝酸银固体1kg置于配料桶，加入纯水4L进行溶解；最后加纯水将体系稀释至5L，配成硝酸银含量约200g/L的硝酸银体系；

(2)称取抗坏血酸0.6kg加入纯水18L溶解，加入预先溶解好的油酸钠5g；搅拌均匀并加纯水将体系稀释至20L，搅拌均匀配成还原体系；

(3)将硝酸银体系与还原体系调整至20℃，以还原体系为母体，在80r/min的搅拌速度下，将硝酸银体系1min内加入至还原体系中进行反应；

(4)反应完毕并陈化5min后，银粉移至过滤槽进行清洗过滤，清洗至滤出液电导率≤20μs/cm为止；将所得银粉移至烘箱中70℃烘干，烘干后进行打粉。

本实施例制得约0.63kg的土灰色银粉，银粉电镜分析颗粒均匀(见图2)，粒径大小在7～8μm之间，粉体振实密度为6.0-6.5g/ml。

实施例3：

本实施例的大粒径球形银粉及其制备方法，步骤如下：

(1)称取硝酸银固体1kg置于配料桶，加入纯水4L进行溶解；最后加纯水将体系稀释至5L，配成硝酸银含量约200g/L的硝酸银体系；

(2)称取抗坏血酸0.6kg加入纯水18L溶解，加入预先溶解好的木质素磺酸钙5g；搅拌均匀并加纯水将体系稀释至20L，搅拌均匀配成还原体系；

(3)将硝酸银体系与还原体系调整至15℃，以还原体系为母体，在80r/min的搅拌速度下，将硝酸银体系1min内加入至还原体系中进行反应；

(4)反应完毕并陈化5min后，银粉移至过滤槽进行清洗过滤，清洗至滤出液电导率≤20μs/cm为止；将所得银粉移至烘箱中70℃烘干。

本实施例制得约0.63kg的土灰色银粉，银粉电镜分析颗粒均匀(见图3)，粒径大小在5～6μm之间，粉体振实密度为6.0-6.5g/ml。

实施例4：

本实施例的大粒径球形银粉及其制备方法，步骤如下：

(1)称取硝酸银固体1kg置于配料桶，加入纯水4L进行溶解；最后加纯水将体系稀释至5L，配成硝酸银含量约200g/L的硝酸银体系；

(2)称取抗坏血酸0.6kg加入纯水18L溶解，加入预先溶解好的木质素磺酸钙5g；搅拌均匀并加纯水将体系稀释至20L，搅拌均匀配成还原体系；

(3)将硝酸银体系与还原体系调整至30℃，以还原体系为母体，在80r/min的搅拌速度下，将硝酸银体系1min内加入至还原体系中进行反应；

(4)反应完毕并陈化5min后，银粉移至过滤槽进行清洗过滤，清洗至滤出液电导率≤20μs/cm为止；将所得银粉移至烘箱中70℃烘干。

本实施例制得约0.63kg的土黄色银粉，银粉电镜分析颗粒均匀(见图4)，粒径大小在4～5μm之间，粉体振实密度为5.5-6.5g/ml。

实施例5：

本实施例的大粒径球形银粉及其制备方法，步骤如下：

(1)称取硝酸银固体1kg置于配料桶，加入纯水4L进行溶解；最后加纯水将体系稀释至8L，配成硝酸银含量约125g/L的硝酸银体系；

(2)称取抗坏血酸0.6kg加入纯水18L溶解，加入预先溶解好的木质素磺酸钙5g；搅拌均匀并加纯水将体系稀释至32L，搅拌均匀配成还原体系；

(3)将硝酸银体系与还原体系调整至40℃，以还原体系为母体，在80r/min的搅拌速度下，将硝酸银体系1min内加入至还原体系中进行反应；

(4)反应完毕并陈化5min后，银粉移至过滤槽进行清洗过滤，清洗至滤出液电导率≤20μs/cm为止；将所得银粉移至烘箱中70℃烘干；

本实施例制得约0.63kg的土黄色银粉，银粉电镜分析颗粒均匀(见图5)，粒径大小在3～4μm之间，粉体振实密度为5.5-6.0g/ml。

实施例6：

本实施例的大粒径球形银粉及其制备方法，步骤如下：

(1)称取硝酸银固体1kg加水溶解，然后加水稀释至10L，搅拌均匀配成硝酸银含量为100g/L硝酸银体系；

(2)称取抗坏血酸0.55kg加水溶解，加入预先溶解好的烷基苯磺酸钠1g，最后加水稀释至20L，搅拌均匀配成还原体系；

(3)将两体系调节至5℃，以还原体系为母体，在40r/min的搅拌速度下，将硝酸银体系加入到还原体系中进行反应；

(4)反应完毕后清洗银粉，至洗涤液电导率≤20μs/cm，过滤抽干银粉并烘干。

实施例7：

本实施例的大粒径球形银粉及其制备方法，步骤如下：

(1)称取硝酸银固体1.2kg加水溶解，然后加水稀释至4L，搅拌均匀配成硝酸银含量为300g/L硝酸银体系；

(2)称取抗坏血酸0.78kg加水溶解，加入预先溶解好的辛葵醇醚硫酸钠24g，最后加水稀释至24L，搅拌均匀配成还原体系；

(3)将两体系调节至60℃，以还原体系为母体，在100r/min的搅拌速度下，将硝酸银体系加入到还原体系中进行反应；

(4)反应完毕后清洗银粉，至洗涤液电导率≤20μs/cm，过滤抽干银粉并烘干。

实施例8：

本实施例的大粒径球形银粉及其制备方法，步骤如下：

(1)称取硝酸银固体0.9kg加水溶解，然后加水稀释至6L，搅拌均匀配成硝酸银含量为150g/L硝酸银体系；

(2)称取抗坏血酸0.54kg加水溶解，加入预先溶解好的亚甲基双萘磺酸钠9g，最后加水稀释至18L，搅拌均匀配成还原体系；

(3)将两体系调节至30℃，以还原体系为母体，在60r/min的搅拌速度下，将硝酸银体系加入到还原体系中进行反应；

(4)反应完毕后清洗银粉，至洗涤液电导率≤20μs/cm，过滤抽干银粉并烘干。

实施例9：

本实施例的大粒径球形银粉及其制备方法，步骤如下：

(1)称取硝酸银固体1kg加水溶解，然后加水稀释至4L，搅拌均匀配成硝酸银含量为250g/L硝酸银体系；

(2)称取抗坏血酸0.58kg加水溶解，加入预先溶解好的二异丁基萘磺酸钠15g，最后加水稀释至20L，搅拌均匀配成还原体系；

(3)将两体系调节至50℃，以还原体系为母体，在50r/min的搅拌速度下，将硝酸银体系加入到还原体系中进行反应；

(4)反应完毕后清洗银粉，至洗涤液电导率≤20μs/cm，过滤抽干银粉并烘干。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。