CN102699345B - 一种微米级高活性球形银粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能及微电子器件用高活性性球形银粉，尤其是一种微米级高活性球形银粉的制备方法，其特点是，包括如下步骤：将质量分数20～37％的甲醛溶液和硬脂酸加入由硝酸银、氢氧化钠、质量分数20～25％的氨水和去离子水配置的银氨溶液中，反应得到球形银粉浆液，经过固液分离、并经烘干处理得到的银粉与无机粘结粉体混合均匀后，再加入表面活性剂并高速分散，然后在180～400℃的环境中热处理4～16小时后洗涤、干燥，即得微米级高活性球形银粉。采用本发明方法制备出的微米级高活性球形银粉颗粒粒度分布范围窄、活性性良好、并且表面带有无机粘结粉体，特别适合太阳能及微电子器件行业使用。

Description

一种微米级高活性球形银粉的制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能及微电子器件用高活性性球形银粉，尤其是一种微米级高活性球形银粉的制备方法。

背景技术

银粉是属于用来制备稳定的成型电子产品材料，在电子工业中具有极其重要的作用。球形银粉作为高温烧结型电子浆料中重要的导电功能相，是电子元器件内电极和太阳能电池正面电极材料的关键组分。但随着电子器件向微型化和高性能化方向发展，对球形银粉也提出了更高的要求，包括球形银粉颗粒的烧结活性、球形度、结晶度、粒度分布、振实密度、纯度等性能指标提出了更高的要求。

目前，银粉的制备方法包括物理法和化学法，物理法主要包括气相蒸发冷凝法、物化法、研磨法等；化学法主要包括液相还原法、溶胶凝胶法、电化学沉积法、电解法、喷雾热分解法及其他火法工艺。物理法存在着投资大、成本高、产率低等缺点，目前，电子工业中银粉的生产多数以液相还原法为主，少数采用火法工艺制备。液相还原法生产工艺简单、技术参数容易控制、成本低、生产周期短、适合工业化生产，但产品普遍存在结晶度差的缺陷；若采用火法工艺制备的银粉结晶度高，但烧结活性低。

上述液相还原法存在的缺点为：结晶度差；上述火法工艺存在的缺点为：烧结活性低。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单且容易控制、结晶度高、烧结活性好、易于实现工业化的一种微米级高活性球形银粉的制备方法。

一种微米级高活性球形银粉的制备方法，其特别之处在于，包括如下步骤：将质量分数20～37％的甲醛溶液和硬脂酸加入由硝酸银、氢氧化钠、质量分数20～25％的氨水和去离子水配置的银氨溶液中，反应得到球形银粉浆液，经过固液分离、并经烘干处理得到的银粉与无机粘结粉体混合均匀后，再加入表面活性剂并高速分散，然后在180～400℃的环境中热处理4～16小时后洗涤、干燥，即得微米级高活性球形银粉。

按重量份计，其中：

其中高速分散是指分散机的转速为2000～3500转/分。

其中表面活性剂为质量分数5～50％的N-甲基吡咯烷酮乙醇溶液或质量分数5～30％的十二烷基磺酸钠乙醇溶液。

其中无机粘结粉体的制备方法如下：

(1)将22-25mol％的SiO₂，15-18mol％的B₂O₃，5-8mol％的ZnO，余量为Bi₂O₃混合后，按1∶4-5的重量比加入到无水乙醇中混合均匀，50-60℃干燥，然后放入坩埚在1250℃熔制1小时，经高温水淬，再用行星球磨机磨制72-90小时，再经50-60℃干燥，得到粒径小于等于0.23微米的粉体；

(2)将90-100nm纯度至少99.99％的ZnO粉末与80-90nm纯度至少99.99％的In₂O₃高纯粉末按5-6∶1的质量比混合均匀，在1-1.2t/cm²的压力下压成块状，1550℃烧结3-4小时，然后经破碎和球磨，得到中位粒径为0.1μm的ZnO基复合粉体；

将上述步骤(1)和步骤(2)制备的两种粉体按质量比9-20∶1混合后即得到所需的无机粘结粉体。

采用本发明方法制备出的微米级高活性球形银粉颗粒粒度分布范围窄(参见附图1、2)、活性性良好、并且表面带有无机粘结粉体，特别适合太阳能及微电子器件行业使用。

附图说明

图1为本发明方法实施例2制得的球形银粉的SEMX10000形貌图；

图2为本发明方法实施例2制得的球形银粉颗粒的粒度分布图。

具体实施方式

实施例1：

反应液的配制：向去离子水3000g中添加硝酸银80g、质量分数24％氨水150g、氢氧化钠1.2g，边搅拌边把溶液温度调整到50℃，再搅拌3分钟。

银粉还原析出：将0.1g硬脂酸和320g质量分数为26％的甲醛溶液用30秒钟同时匀速添加到上述溶液中，待添加结束后，再搅拌10分钟，使银粒子生长充分。

还原银粉处理：在上述处理完成后，静置10分钟，用去离子水洗涤过滤使固液分离，取固体在50℃干燥，得到球形银粉待用。

无机粘结粉体制备：

1、将25mol％的SiO₂，15mol％的B₂O₃，52mol％的Bi₂O₃和8mol％的ZnO共100g加入到500g无水乙醇中用高速活性机混合均匀，50℃干燥，然后放入坩埚在1250℃熔制1小时，经高温水淬，用行星球磨机磨制72小时，再经50℃干燥，得到粒径小于等于0.2微米的粉体。

2、将100nm纯度不小于99.99％的ZnO粉末与80nm纯度不小于99.99％的In₂O₃高纯粉末按5∶1的质量比混合均匀，在1.2t/cm²的压力下压成块状，1550℃烧结3小时，然后经破碎和球磨，得到中位粒径为0.1μm的ZnO基复合粉体。

将上述1、2两种方法制备的两种粉体按质量比10∶1混合后即得到所需的无机粘结粉体待用。

微米级高活性球形银粉的制备：称取制得的无机粘结粉体10g与通过前述还原银粉处理步骤得到的球形银粉一起加入到180g无水乙醇中用高速分散机以800转/分搅拌30分钟，然后加入N-甲基吡咯烷酮15g，继续搅拌50分钟，在70℃干燥120分钟，然后在320℃的环境中保温18小时，再用无水乙醇洗涤，50℃烘干，得到比表面积为0.46m²/g，振实密度为4.6g/cm³，银粉颗粒平均粒径为1.927μm，晶粒粒径为380埃，表面带有一定量无机粘结粉体的高活性球形银粉。

实施例2：

反应液的配制：向去离子水3000g中添加硝酸银90g、质量分数24％的氨水200g、氢氧化钠1.5g，边搅拌边把溶液温度调整到60℃，再搅拌5分钟。

银粉还原析出：将0.15g硬脂酸和400g质量分数为20％的甲醛溶液用25秒钟同时匀速添加到上述溶液中，待添加结束后，再搅拌15分钟，使银粒子生长充分。

还原银粉处理：在上述处理完成后，静置12分钟，用去离子水洗涤过滤使固液分离，取固体在60℃干燥，得到球形银粉待用。

无机粘结粉体制备：

1、将21mol％的SiO₂，18mol％的B₂O₃，56mol％的Bi₂O₃和5mol％的ZnO共100g加入到400g无水乙醇中用高速活性机混合均匀，60℃干燥，然后放入坩埚在1250℃熔制1小时，经高温水淬，用行星球磨机磨制90小时，再经60℃烘干，得到粒径小于等于0.23微米的粉体。

2、将90nm纯度大于等于99.99％的ZnO粉末与90nm纯度大于等于99.99％的In₂O₃高纯粉末按6∶1的质量比混合均匀，在1.0t/cm²的压力下压成块状，1550℃烧结4小时，然后经破碎和球磨，得到中位粒径为0.1μm的ZnO基复合粉体。

将上述1、2两种方法制备的两种粉体按质量比9∶1混合后即得到所需的无机粘结粉体末待用。

微米级高活性球形银粉的制备：称取制得的无机粘结粉体10g与通过前述还原银粉处理步骤得到的球形银粉一起加入到150g无水乙醇中用高速分散机以1000转/分搅拌20分钟，然后加入十二烷基磺酸钠20g，继续搅拌30分钟，在60℃干燥100分钟，然后在360℃的环境中保温18小时，再用无水乙醇洗涤，70℃烘干，得到比表面积为0.56m²/g，振实密度为4.8g/cm³，银粉颗粒平均粒径为1.98μm，晶粒粒径为395埃，表面带有一定量无机粘结粉体的高活性球形银粉。

Claims (3)

1.一种微米级高活性球形银粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将质量分数20～37%的甲醛溶液和硬脂酸加入由硝酸银、氢氧化钠、质量分数20～25%的氨水和去离子水配置的银氨溶液中，反应得到球形银粉浆液，经过固液分离、并经烘干处理得到的银粉与无机粘结粉体混合均匀后，再加入表面活性剂并高速分散，然后在180～400℃的环境中热处理4～16小时后洗涤、干燥，即得微米级高活性球形银粉；

按重量份计，其中：

其中无机粘结粉体的制备方法如下：

（1）将22-25mol%的SiO₂，15-18mol%的B₂O₃，5-8mol%的ZnO，余量为Bi₂O₃混合后，按1：4-5的重量比加入到无水乙醇中混合均匀，50-60℃干燥，然后放入坩埚在1250℃熔制1小时，经高温水淬，再用行星球磨机磨制72-90小时，再经50-60℃干燥，得到粒径小于等于0.23微米的粉体；

（2）将90-100nm纯度至少99.99%的ZnO粉末与80-90nm纯度至少99.99%的In₂O₃高纯粉末按5-6:1的质量比混合均匀，在1-1.2t/cm²的压力下压成块状，1550℃烧结3-4小时，然后经破碎和球磨，得到中位粒径为0.1μm的ZnO基复合粉体；

将上述步骤（1）和步骤（2）制备的两种粉体按质量比9-20:1混合后即得到所需的无机粘结粉体。

2.如权利要求1所述的一种微米级高活性球形银粉的制备方法，其特征在于：其中高速分散是指分散机的转速为2000～3500转/分。

3.如权利要求1所述的一种微米级高活性球形银粉的制备方法，其特征在于：其中表面活性剂为质量分数5～50%的N-甲基吡咯烷酮乙醇溶液或质量分数5～30%的十二烷基磺酸钠乙醇溶液。

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