CN115041698B - 一种银钯合金粉末的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反相微乳液制备银钯合金粉末的方法，分别按浓度要求配置金属盐溶液和还原剂溶液，并保持溶液在指定的温度，将油相介质、金属盐溶液、表面活性剂按照一定配比混合均匀，然后在混合体系中加入一定量的助表面活性剂，搅拌一段时间后形成微乳液；然后缓慢滴加还原剂溶液，搅拌反应一段时间后，升高温度破乳陈化；反应结束后，离心固液分离，加入洗涤剂洗涤，重复离心洗涤数次后，置于烘箱中干燥，得到银钯合金粉末产品。本发明制备的银钯合金粉末具有Ag/Pd可调，粒径可控，分布均一，合金化程度高等优点。

Description

一种银钯合金粉末的制备方法
技术领域
本发明属于贵金属粉末材料制备技术领域，涉及一种反相微乳液制备银钯合金粉末的方法。
背景技术
银钯合金粉末因其具有良好的导电性能和稳定的化学性质，同时还具有抗银离子迁移和耐焊锡浸蚀能力等优势,极大提高了微电子器件的可靠性能,进而成为了前景广泛的电子浆料导电相材料。
由于两种金属元素的氧化还原电极电势存在差异,所以要制备分散性能好、合金化程度高的银钯合金粉末目前尚属难题。银钯合金粉末的表面形貌、粒径及分布决定了电子浆料的成膜致密性及导电率等性能指标，商业上满足电子浆料要求而采用的主要是亚微米级近似球形颗粒,高分散性,表面光滑的银钯合金粉末。
目前制备银钯合金粉末主要采用化学还原法，韩维儒等人对银钯合金化机理进行了研究，指出在钯-银-氨的反应体系下，将pH调节至2，使两种元素的氧化还原电极相近，可直接制备银钯合金粉末且合金化程度高[中国有色金属学报,1998,第8卷增刊2,406-408]。但化学还原法反应过程中影响因素众多，如反应温度、时间、pH、分散剂和还原剂的种类及用量等等，常常难以兼顾银钯合金粉末的分散性和合金化程度等指标。专利CN 106270544A公开了一种兼具高分散性、高振实密度的银钯共沉积粉的制备方法，反应步骤简单易控，适合大规模批量生产，但在银钯粉末合金化程度上有所欠缺。
发明内容
本发明的目的是兼顾银钯合金粉末的分散性和合金化程度，提供一种反相微乳液制备银钯合金粉末的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种银钯合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
（1）金属盐溶液制备：将50.37～66.11g的AgNO3和17.36～39.06g的Pd(NO3)2溶于100～300mL去离子水中，溶解完全后，加入100mL分散剂，充分混合后保持溶液温度为20～40℃，得到总金属离子的浓度为20～60g/L的金属盐溶液；AgNO3、Pd(NO3)2的浓度依据银钯合金粉末的Ag/Pd而确定；
（2）还原剂溶液制备：将79.70～132.45g的还原剂溶于200～400mL去离子水中，还原剂质量为与步骤（1）中金属盐溶液中总金属离子反应所需化学计量数的2倍，充分溶解后保持溶液温度为20～40℃得到还原剂溶液；
（3）反相微乳液制备：在600～1200rpm的搅拌条件下，将金属盐溶液、460～780mL的硅油和10～20mL的表面活性剂按照一定配比混合均匀，然后在混合体系中加入10～20mL的助表面活性剂，搅拌30min后形成反相微乳液，以微乳液总体积100%计，金属盐溶液占20～40%，表面活性剂占0.5～2%，助表面活性剂占0.5～2%，其余为油相介质；
（4）在20～40min内向反相微乳液中滴加还原剂溶液，继续搅拌反应30min，升高温度破乳陈化60min；还原剂的添加完全的时间为20～40min，破乳陈化的温度为80～110℃；
（5）反应结束后，离心固液分离，加入洗涤剂洗涤，重复5次后，置于烘箱中干燥，得到银钯合金粉末产品。
所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其步骤（1）中的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、***树胶中的一种或多种。
所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其分散剂与金属盐溶液中的总金属离子的质量比为0.05～0.1：1。
所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其步骤（2）中的还原剂为抗坏血酸、葡萄糖、柠檬酸钠中的一种或多种。
所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其步骤（3）中的表面活性剂为TX-100、司班、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其步骤（3）中助表面活性剂为乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或多种。
所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其步骤（5）中的洗涤剂为高级脂肪酸钾盐或高级脂肪酸钠盐或二者结合。
本发明具有的优点和积极效果如下：
1，本发明使用微乳液作为“微反应器”，通过调控反相微乳液的油相介质与贵金属盐溶液的比例、表面活性剂及助表面活性剂的添加等影响因素，来控制微反应器的尺寸进而控制银钯合金粉末的表面形貌、粒径尺寸及分布均一。
2，本发明通过提升温度进行破乳陈化过程，与此同时，提升温度又对银钯合金粉末的合金化程度具有积极作用。
3，本发明兼顾银钯合金粉末的分散性与合金化程度，反应过程连续，步骤简单，具有规模化生产应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1的银钯合金粉末SEM图片；
图2为本发明实施例1的银钯合金粉末XRD图片；
图3为本发明实施例2的银钯合金粉末SEM图片；
图4为本发明实施例2的银钯合金粉末XRD图片。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行进一步说明，显然，各具体实施例仅用于说明本发明的实施方法和相关参数，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例银钯合金粉末的制备方法包括如下步骤。
（1）金属盐溶液制备：将50.37g的AgNO3和17.36g的Pd(NO3)2溶于100mL的去离子水中，溶解完全后，加入100mL含4g聚乙烯吡咯烷酮的水溶液，充分混合后保持溶液温度为20℃。
（2）还原剂溶液制备：将79.70g的抗坏血酸溶于200mL的去离子水中，充分溶解后保持溶液温度为20℃。
（3）反相微乳液制备：在1200rpm的搅拌条件下，将金属盐溶液、780mL的硅油、10mL的TX-100混合均匀，然后在混合体系中加入10mL的乙醇，搅拌30min后形成微乳液。
（4）20min滴加完还原剂溶液，继续搅拌反应30min，升高温度至80℃破乳陈化60min。
（5）反应结束后，离心固液分离，加入高级脂肪酸钠洗涤，重复5次后，置于烘箱中干燥，得到银钯合金粉末产品。该银钯合金粉末的Ag/Pd为8：2，通过SEM进行表征分析，如图1所示，该银钯合金粉末的尺寸为200-300nm，分布均一；通过XRD进行合金化程度分析，如图2所示，与纯Ag的PDF卡片相比，偏移约0.2°。
实施例2
本实施例银钯合金粉末的制备方法包括如下步骤。
（1）金属盐溶液制备：将66.11g的AgNO3和39.06g的Pd(NO3)2溶于300mL的去离子水中，溶解完全后，加入100mL含2g聚乙烯醇的水溶液，充分混合后保持溶液温度为40℃。
（2）还原剂溶液制备：将132.45g的葡萄糖溶于400mL的去离子水中，充分溶解后保持溶液温度为40℃。
（3）反相微乳液制备：在600rpm的搅拌条件下，将金属盐溶液、460mL的硅油、20mL的司班80混合均匀，然后在混合体系中加入20mL的异丙醇，搅拌30min后形成微乳液。
（4）40min滴加完还原剂溶液，继续搅拌反应30min，升高温度至110℃破乳陈化60min。
（5）反应结束后，离心固液分离，加入高级脂肪酸钾洗涤，重复5次后，置于烘箱中干燥，得到银钯合金粉末产品。该银钯合金粉末的Ag/Pd为7：3，通过SEM进行表征分析，如图3所示，该银钯合金粉末的尺寸为400-500nm，分布均一；通过XRD进行合金化程度分析，如图4所示，与纯Ag的PDF卡片相比，偏移约0.4°。
实施例3
本实施例与实施例3的不同之处是：步骤（1）中的分散剂为聚乙二醇或***树胶或二者的结合；步骤（2）中的还原剂为柠檬酸钠；步骤（3）中的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，助表面活性剂为丙醇。
以上各实施例内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种银钯合金粉末的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将AgNO3和Pd(NO3)2溶于去离子水中，溶解完全后，加入分散剂，充分混合后保持溶液温度为20～40℃，得到总金属离子的浓度为20～60g/L的金属盐溶液；
（2）将还原剂溶于去离子水中，其中还原剂浓度为40～120g/L，充分溶解后保持溶液温度为20～40℃得到还原剂溶液；
（3）在600～1200rpm的搅拌条件下，将金属盐溶液、硅油和表面活性剂混合均匀，然后加入助表面活性剂，搅拌30min后形成反相微乳液，反相微乳液中金属盐溶液体积占20～40%，表面活性剂体积占0.5～2%，助表面活性剂体积占0.5～2%，其余为油相介质；
（4）在20～40min内向反相微乳液中滴加还原剂溶液，搅拌反应30min，升高温度破乳陈化60min；还原剂的添加时间为20～40min，破乳陈化的温度为80～110℃；
（5）反应结束后，离心固液分离，加入洗涤剂洗涤，重复5次后，置于烘箱中干燥，得到银钯合金粉末。
2.根据权利要求1所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、***树胶中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其特征在于，所述分散剂与金属盐溶液中的总金属离子的质量比为0.05～0.1：1。
4.根据权利要求1所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的还原剂为抗坏血酸、葡萄糖、柠檬酸钠中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的表面活性剂为TX-100、司班、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中助表面活性剂为乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种银钯合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中的洗涤剂为高级脂肪酸钾盐或高级脂肪酸钠盐或二者结合。
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