在特定银粉制备条件下不同加料方式对银粉性能的影响

摘 要：以硝酸银为原料、水合肼为还原剂、有机酸及其他分散剂相配合的复合分散剂制备电子浆料用银粉，分别考察了正向加料、反向加料、两相同时加料三种混合加料方式对产品性能的影响，反向加料方式与两相同时加料方式产品性能接近，其中反向加料方式更容易工业化生产，产品质量更稳定。

关键词：银粉;加料方式

国内文献多介绍银粉制备工艺与方法，其中的制备工艺中多以还原体系的选择、分散剂等材料的使用对银粉的形貌与特征的影响作为主要研究内容，很少细化工艺过程。本文以现有一种高分散银粉制备工艺条件为基础，对工艺过程的加料方式进行对比研究，选择一种易于工业化的方法，进一步提高产品的工艺稳定性。

1 实验部分

1.1 实验试剂与分析仪器

主要试剂如下：硝酸银、无水乙醇、80%水合肼、脂肪酸等均为国产分析纯试剂，另有一种非离子型表面活性剂为国产化学纯试剂。本研究用设备有JB90-D型强力电动搅拌机（配自制直浆折叶式搅拌桨），PHS-2CW微机型精密酸度计，20L不锈钢汤桶，BT-9300S激光粒度分析仪，DJF-25032G热风循环鼓风烘箱，电磁炉，KYKY-2800型扫描电镜，BT-2001激光粒度分布仪，振实密度测定仪。

1.2 实验过程

称取适量的硝酸银加入去离子水配成硝酸银溶，升温至60℃备用;称取适量的80%水合肼加入去离子水配成水合肼水溶液，取适量的脂肪酸溶于无水乙醇，称取适量的分散剂溶于去离子水中，并依次将分散剂溶液与脂肪酸溶液加入水合肼溶液中搅拌均匀，升温至60℃，配成还原液;将还原液与硝酸银溶液按正向加料（硝酸银溶液加入还原液中）、反向加料（还原液加入硝酸银溶液中）、两相同时加料三种混合加料方式进行混合，混合期间对溶液进行搅拌，直至反应完成，搅拌转速100-300r/min，过程中检测温度与pH值，以氯化钠水溶液检测反应程度，反应结束后加水冷却。银粉沉淀后，去除上清液，加水清洗多次，最后放入鼓风烘箱，恒温70℃干燥10h，即得银粉。

用激光粒度分析仪分析粒径分布，用KYKY-2800型扫描电镜观察银粉表面形貌，按GB/T 1774超细银粉标准要求检测银粉银粉振实密度。

2 结果与分析

2.1 不同加料方式对银粉振实密度的影响

硝酸银溶液与还原液反应结束后测定终点pH值，银粉烘干后经高速粉碎机粉碎5秒后，测定银粉振实密度，银粉制备的化学还原反应方程式如下：

从热力学分析，反应自由能?G负值越大，过程越易进行。?G=-ZFE，E值越大，反应进行趋势愈大。

水合肼与硝酸银反应，标准电位差值很大，反应标准自由能负值较大，在碱性条件下还原性强于甲醛与抗坏血酸。

水合肼在反应过程中即是还原剂，又是pH调节剂，由水合肼组成的还原液与硝酸银溶液从混合开始中在较短时间内其中一相或两相的浓度极剧下降，正向加料时硝酸银浓度急剧下降，反应过程中反应液呈强碱性直至水合肼浓度下降至较低水平;反向加料时水合肼浓度急剧下降，过程pH值与硝酸银溶液pH值接近直至水合肼溶液加完后略有上升;同时加料两相浓度都急剧下降，反应过程剧烈，过程pH值保持稳定。

2.2 不同加料方式对银粉粒度的影响

由2表与图1与图2可见，两种加料方式电镜分析结果与粒度分布结果类似，但同时加料粒度分布不均匀，有少量明显大颗粒，反向加料方式银粉粒径集中度更高。

本文选用的银粉制备工艺是以硝酸银为原料，水合肼为还原剂，脂肪酸为主分散剂在水相中进行液相还原工艺，实质是选用W/O（水包油）体系，银粉的粒径分布与两相（硝酸银溶液与还原剂溶液）混合的均匀程度有极大关系。同时加料时两相液在短期内极难混合均匀，水合肼还原性极强，局部水合肼浓度过高形成强碱环境，在小范围同进进行成核与晶粒生长造成银粉小量粒子粒径偏大与粒子强聚集。

3 工业应用

采用本文提出的特定银粉生产工艺，其中采用同时加料与反向加料方式试验生产的银粉均符合GB/T 1774-2009超细银粉标准要求并被下游电子浆料公司认可，但要实现批量化生产，由于两种加料方式存在较大不同，尤其是银粉合成阶段的工艺要求区别极大，现进行比较说明。

要完全实现同时加料的工艺条件，必须配备上述主要设备，其中混合反应器必须经过精心设计并经过实验验证后方可投入生产使用，反应过程需要重点管控的参数不仅有温度、流量，还有两相流量的均衡性、混合反应器中混合效果与物料停留时间。采用反向加料方式，配料釜中液体可以采用常用的离心泵或磁力泵，也可通过配料釜与反应釜不同的层高配置实现物料的输送，流量大小可通过阀门进行调控，相较同时加料简便易行，管控参数少。采用本工艺，选择反向加料方式，已建成批产量为30kg的批量化生产线，主要技术指标与试验结果接近，产品批次质量稳定，通过调整反应温度与分散剂用量可以生产平均粒径1-4um，振实密度大于4.0g/cm3不同规格银粉。

4 结论

①采用本特定工艺条件，无论选用同时加料方式或反向加料方式均可生产平均粒径1-4um高分散性导电浆料用银粉;②不同的加料方式工艺的稳定性与设备的配置要求不同，采用本特定工艺条件，选择反向加料方式产品质量更稳定，更易实现工业化批量生产。

参考文献：

[1]韦群燕，谢刚，李荣兴，等.化学沉淀制备超细银粉及其形貌特征[J].云南冶金，2004，33（1）：32-34.

[2]周宇松，曹國洲，逮庆国，等.高振实密度超细银粉的研制[J].兵器材料科学与工程，2007（9）：22-25.

[3]汪斌，蔡亚，熊洁羽.聚乙二醇在银粉制备中的应用[J].化工时刊，2010，24（001）：29-31.

作者简介：

刘瑜（1971- ），男，副高，主要研究方向为贵金属金属粉体。