CN104959625A - 片状银粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种片状银粉的制备方法，包括如下步骤：将硝酸银和第一表面活性剂溶于水中，配制成银溶液；将抗坏血酸和第二表面活性剂溶于水中，配制成还原液；将碱性调节剂溶于水中，配制成碱性水溶液；控制温度为20～50℃，在30～120min内将所述银溶液和所述碱性水溶液加入所述还原液中，在20～50℃下继续反应30min，静置沉淀、洗涤、干燥，得到银粉；及将球磨溶剂、第三表面活性剂及所述银粉置于球磨罐中球磨，然后加入锆球，继续球磨10～40小时，过滤、清洗、烘干、过筛得到所述片状银粉。这种方法制备得到的片状银粉的振实密度和比表面积较高。

Description

片状银粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种片状银粉的制备方法。
背景技术
银粉是电子工业中应用最为广泛的贵金属粉末之一，用于制作导电胶、导电涂料以及各种电子浆料。
太阳能电池背面导电浆料、触摸屏银浆及薄膜开关银浆对所使用的银粉的形貌、振实密度及比表面积有着特殊的要求，要求所使用的银粉为片状银粉，且其振实密度及比表面积较高。
目前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；固相法制备的银粉粒径偏大；液相法工艺相对较为简单，是目前低成本制备银粉的常用方法。然而目前的液相法所制备的银粉振实密度和比表面积较低，难以满足太阳能电池背面导电浆料、触摸屏银浆及薄膜开关银浆的使用需求。
发明内容
基于此，有必要提供一种片状银粉的制备方法，以制备振实密度和比表面积较高的片状银粉。
一种片状银粉的制备方法，包括如下步骤：
将硝酸银和第一表面活性剂溶于水中，配制成银溶液；
将抗坏血酸和第二表面活性剂溶于水中，配制成还原液；
将碱性调节剂溶于水中，配制成碱性水溶液；
控制温度为20～50℃，在30～120min内将所述银溶液和所述碱性水溶液加入所述还原液中，在20～50℃下继续反应30min，静置沉淀、洗涤、干燥，得到银粉；及
将球磨溶剂、第三表面活性剂及所述银粉置于球磨罐中球磨，然后加入锆球，继续球磨10～40小时，过滤、清洗、烘干、过筛得到所述片状银粉。
在其中一个实施例中，所述银溶液中银离子的浓度为40～200g/L。
在其中一个实施例中，所述还原液中抗坏血酸的浓度为20～100g/L。
在其中一个实施例中，所述碱性水溶液中碱性调节剂的浓度为100～300g/L。
在其中一个实施例中，所述第一表面活性剂、第二表面活性剂和第三表面活性剂均选自硬脂酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述碱性调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述银粉、球磨溶剂、锆球和第三表面活性剂的质量比为1:1:(3～8):0.01。
在其中一个实施例中，所述锆球的直径为2.0～3.0mm。
上述片状银粉的制备方法通过化学液相沉淀法制备球状银粉，然后采用二次球磨的方式进行球磨制备得到片状银粉，实验表明，这种方法制备得到的片状银粉的振实密度和比表面积较高。
附图说明
图1为一实施方式的片状银粉的制备方法的流程图；
图2为实施例1制备的片状银粉的SEM图；
图3为实施例2制备的片状银粉的SEM图；
图4为实施例3制备的片状银粉的SEM图；
图5为实施例4制备的片状银粉的SEM图；
图6为实施例5制备的片状银粉的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1，一实施方式的片状银粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤S110：将硝酸银和第一表面活性剂溶于水中，配制成银溶液。
第一表面活性剂选自硬脂酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种。
银溶液中，银离子的浓度为40～200g/L，第一表面活性剂的浓度为2～4g/L。硝酸银和第一表面活性剂的质量比优选为157:2～5。
步骤S120：将抗坏血酸和第二表面活性剂溶于水中，配制成还原液。
第二表面活性剂选自硬脂酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种。
还原液中，抗化血酸的浓度为20～100g/L，第二表面活性剂的浓度为0.8～2g/L。抗坏血酸和第二表面活性剂的质量比优选为110:2～5。
步骤S130：将碱性调节剂溶于水中，配制成碱性水溶液。
碱性调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。碱性水溶液中，碱性调节剂的浓度为100～300g/L，其中，当碱性调节剂为氨水或含有氨水时，溶质浓度的计算以氨水整体作为溶质。
步骤S140：控制温度为20～50℃，在30～120min内将银溶液和碱性水溶液加入还原液中，于20～50℃下继续反应30min，静置沉淀、洗涤、干燥，得到银粉。
将银溶液和碱性水溶液同时滴入还原液中还原得到银粉。
上述步骤S110至步骤S140采用化学液相沉淀法制备银粉。通过合理控制上述各个参数，能够控制后续制备得到的片状银粉的片径大小。
步骤S150：将球磨溶剂、第三表面活性剂及银粉置于球磨罐中球磨，然后加入锆球，继续球磨10～40小时，过滤、清洗、烘干、过筛得到片状银粉。
锆球的直径为2.0～3.0mm，优选为2.5mm。第三表面活性剂选自硬脂酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种。
银粉、球磨溶剂、锆球和第三表面活性剂的质量比为1:1:(3～8):0.01。
将球磨溶剂、第三表面活性剂及银粉置于球磨罐中球磨，球磨的时间优选为30min，球磨的转速优选为350rpm。加入锆球后球磨的转速优选为250rpm。
上述步骤150先将球磨溶剂、第三表面活性剂及银粉进行一次球磨，然后加入锆球进行二次球磨，能够提高银粉的振实密度和比表面积，同时提高了银粉的分散性。
上述片状银粉的制备方法首先采用化学液相沉淀法制备球银，然后通过采用合适的球磨工艺处理得到的高振实密度、高比表面积且分散性较好的片状银粉。
经实验表明，所制备得到的片状银粉的片径D50为2～10μm，振实密度大于2.5g/cm3，比表面积0.8～1.3m2/g。使用该片状银粉配成的浆料具有稳定良好的银-硅欧姆接触、高导电率、较低成本、良好的焊接性、附着力、印刷性能，适用于太阳能电池背面导电浆料、触摸屏银浆及薄膜开关银浆等导电浆料。
以下通过具体实施例进一步阐述。
测试方法：片状银粉的SEM图片用扫描电镜检测，比表面积用全自动比表面积分析仪检测，片径分布用激光粒度分析仪检测，振实密度用振实密度仪检测。
实施例1
将157g硝酸银和5g棕榈酸溶于2.5L去离子水中，搅拌溶解得银溶液；将110g抗坏血酸和5g棕榈酸溶于5.5L去离子水中，得还原液，将60g氢氧化钠溶于0.2L去离子水中，得碱性水溶液，控制反应温度在35℃，在120min内将银溶液和碱性水溶液均匀滴加到还原液中，加完后再搅拌30min，静置沉淀得银粉，再用去离子水洗涤至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥后得银粉。将100g银粉、100g去离子水和1g棕榈酸，置于球磨罐中以350rpm转速球磨30min，再将直径为2mm的锆球300g加入上述球磨罐中，以250rpm转速继续球磨10h，过滤出粉体，清洗，60℃烘干，筛分后得片状银粉。粉体检测结果：粉体的SEM图片见图2，振实密度3.3g/cm3，比表面积1.211m2/g，D50为3.2μm。
实施例2
将157g硝酸银和3g硬脂酸铵溶于1L去离子水中，搅拌溶解得银溶液；将110g抗坏血酸和3g硬脂酸铵溶于2.2L去离子水中，得还原液，将40g氢氧化钠溶于0.2L去离子水中，得碱性水溶液，控制反应温度在30℃，在80min内将银溶液和碱性水溶液均匀滴加到还原液中，加完后再搅拌30min，静置沉淀得银粉，用去离子水洗涤至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥，过筛后得银粉。将100g银粉、100g去离子水和1g硬脂酸铵，置于球磨罐中以350rpm转速球磨30min，再将直径为2.5mm的锆球500g加入上述球磨罐中，以250rpm转速继续球磨20h，过滤出粉体，清洗，60℃烘干，筛分后得片状银粉。粉体检测结果：粉体的SEM图片见图3，振实密度2.9g/cm3，比表面积1.048m2/g，D50为6.114μm。
实施例3
将157g硝酸银和2g油酸溶于0.5L去离子水中，搅拌溶解得银溶液；将110g抗坏血酸和2g油酸溶于1.1L去离子水水中，得还原液，将20g氢氧化钠溶于0.2L去离子水水中，得碱性水溶液，控制反应温度在35℃，在40min内将银溶液和碱性水溶液均匀滴加到还原液中，加完后再搅拌30min，静置沉淀得银粉，用去离水洗涤至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥，过筛后得银粉。将100g银粉、100g去离子水和1g油酸，置于球磨罐中以350rpm转速球磨30min，再将直径为3mm的锆球800g加入上述球磨罐中，以250rpm转速继续球磨40h，过滤出粉体，清洗，60℃烘干，筛分后得片状银粉。粉体检测结果：粉体的SEM图片见图4，振实密度2.5g/cm3，比表面积0.978m2/g，D50为9.201μm。
实施例4
将157g硝酸银、2.5g棕榈酸和2.5g油酸溶于2.5L去离子水中，搅拌溶解得银溶液；将110g抗坏血酸、2.5g棕榈酸和2.5g油酸溶于5.5L去离子水中，得还原液，将60g氢氧化钠溶于0.2L去离子水中，得碱性水溶液，控制反应温度在50℃，在100min内将银溶液和碱性水溶液均匀滴加到还原液中，加完后再搅拌30min，静置沉淀，用去离子水洗涤至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥后得银粉。将100g银粉、100g去离子水、0.5g棕榈酸和0.5g油酸，置于球磨罐中以350rpm转速球磨30min，再将直径为2.5mm的锆球300g加入上述球磨罐中，以250rpm转速继续球磨30h，过滤出粉体，清洗，60℃烘干，筛分后得片状银粉。粉体检测结果：粉体的SEM图片见图5，振实密度2.8g/cm3，比表面积1.032m2/g，D50为4.912μm。
实施例5
将157g硝酸银和2g油酸溶于0.5L去离子水中，搅拌溶解得银溶液；将110g抗坏血酸和2g油酸溶于1.1L去离子水水中，得还原液，将10g氢氧化钠和10g碳酸钠溶于0.2L去离子水水中，得碱性水溶液，控制反应温度在20℃，在90min内将银溶液和碱性水溶液均匀滴加到还原液中，加完后再搅拌30min，静置沉淀，用去离水洗涤至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥，过筛后得银粉。将100g银粉、100g去离子水和1g油酸，置于球磨罐中以350rpm转速球磨30min，再将直径为2.5mm的锆球800g加入上述球磨罐中，以250rpm转速继续球磨40h，过滤出粉体，清洗，60℃烘干，筛分后得片状银粉。粉体检测结果：粉体的SEM图片见图6，振实密度2.6g/cm3，比表面积1.132m2/g，D50为9.892μm。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种片状银粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将硝酸银和第一表面活性剂溶于水中，配制成银溶液；
将抗坏血酸和第二表面活性剂溶于水中，配制成还原液；
将碱性调节剂溶于水中，配制成碱性水溶液；
控制温度为20～50℃，在30～120min内将所述银溶液和所述碱性水溶液加入所述还原液中，于20～50℃下继续反应30min，静置沉淀、洗涤、干燥，得到银粉；及
将球磨溶剂、第三表面活性剂及所述银粉置于球磨罐中球磨，然后加入锆球，继续球磨10～40小时，过滤、清洗、烘干、过筛得到所述片状银粉。
2.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法，其特征在于，所述银溶液中银离子的浓度为40～200g/L。
3.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法，其特征在于，所述还原液中抗坏血酸的浓度为20～100g/L。
4.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法，其特征在于，所述碱性水溶液中碱性调节剂的浓度为100～300g/L。
5.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法，其特征在于，所述第一表面活性剂、第二表面活性剂和第三表面活性剂均选自硬脂酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法，其特征在于，所述碱性调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法，其特征在于，所述银粉、球磨溶剂、锆球和第三表面活性剂的质量比为1:1:(3～8):0.01。
8.根据权利要求1所述的片状银粉的制备方法，其特征在于，所述锆球的直径为2.0～3.0mm。
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