以硝酸为稳定剂制备微米级球形银粉的研究

郑 伟，哈 敏，安军强，赵吉利

（1.西北稀有金属材料研究院，宁夏 石嘴山 753000；2.宁夏特种材料重点实验室，宁夏 石嘴山 753000）

以硝酸为稳定剂制备微米级球形银粉的研究

郑 伟1，2，哈 敏1，2，安军强1，2，赵吉利1，2

（1.西北稀有金属材料研究院，宁夏 石嘴山 753000；2.宁夏特种材料重点实验室，宁夏 石嘴山 753000）

在微米级球形银粉的制备过程中，以硝酸稳定剂，不同硝酸量及温度高低对球形银粉的整体形貌造成影响。对此，为进一步展开探讨，文章针对硝酸稳定剂在微米级球形银粉制备中的应用方式及效果进行了研究。

稳定剂；微米级；球形银粉

银粉属于金属类粉末，由于银粉有优良的导电性、导热性和延展性，应用于多个生产领域。其中，应用最广泛的为电子领域，是当前电子浆料的重点填充物。在随着银粉的不断应用下，电子工业对金属银粉的精细度要求已越来越高，制备出球形度好、粒度分布窄且分散性好的微米银粉一直是众多科研工作者研究的课题。

图1　不同倍率下制备的银粉形貌图：（a）5000×；（b）10000×

图2　粒度分布图

1　硝酸稳定剂在微米级球形银粉制备中的应用

在以往，许多生产商为控制银粉的形状与大小，为控制成本，会应用液相化学还原法对银粉的粒径和形状进行控制。在金属银粉的市场发展下，行业对银粉的需求正在朝着微米级发展，而传统的湿化学还原法在应用中大部分都集中于纳米级银粉制作中，在微米级球形银粉的制作领域中缺乏研究［1］。后续许多研究者为探究该技术在微米级银粉制备中的应用效果，曾尝试将硫酸作为稳定剂制备微米级银粉［2］，但这种制作过程存在缺陷，即加入硫酸后，会形成硫酸银沉淀，使制备的微米级球形银粉纯度不高。对此，为完善这一问题，文章将硝酸作为稳定剂利用硝酸银溶液的液相还原方式制备微米级球形银粉，引入少量分散剂，使微米级球形银粉制备达到理想效果。

（1）试验。准备材料：硝酸银为银源，还原剂选择抗坏血酸，稳定剂选择硝酸。硝酸银（AgNO3，河南桐柏银矿有限责任公司），抗坏血酸（C6H8O6，天津市化学试剂三厂），浓硝酸（HNO3，西安鑫宝佳业化工有限公司），分散剂，以上试剂皆为分析纯。

（2）制备。在50ml的去离子水里加入2.5g硝酸银，将其进行溶解后制备成溶液，加入少量分散剂，将1g稀硝酸溶液于在硝酸银溶液进行混合溶解，使其形成硝酸银溶液。把已制备溶液温度控制在25～35℃，为彻底反应完全，抗坏血酸为还原计量的1.2～1.5倍，并将硝酸银溶液和抗坏血酸溶液进行混合，将其放于常温下进行快速搅拌，此时溶液颜色会发生变深，在2～5分钟后溶液会由黑色变成土黄色。观察溶液是否有沉淀生成，若有土黄色沉淀则可归纳为停止反应。等沉降完全，用去离子水进行洗涤，洗涤4～5遍，过滤，并在60℃的高温下烘干出银粉。

2　结果和讨论

本次试验所得结果可从图1中看出，银粉结构是由大小均匀的粒子组成，每颗粒子的直径是2μm（见图2），并从图1中的a、b图中可以发现，银粉的形状为类球形。

为观察不同温度对球形银粉的形貌影响，本次研究在相同制备条件下，通过对溶液温度的改变进行银粉制作，使粒子的形貌变化具有准确依据。制备所得结果如图3所示，从图中可以发现，图a的图溶液温度为25℃，图b的图溶液温度为40℃，其银粉分散性a比图b分散性更好，因为随着温度的升高，加快了粒子的布朗运动，使粒子间的碰撞频率增加，容易发生聚集。

硝酸作为稳定剂，其用量大小对球形银粉是否会造成外形影响也是本文研究的关键之一。实验方式可在各个溶液保持相同温度的情况下，利用对硝酸用量的加减观察其对银粉粒子的影响。所得结果可从图4中看出，在图a、b、c、d中的1g、0.5g、0.25g、0.1g的不同硝酸用量所得粒子中，其粒子形貌并未发生任何变化，粒子组成颗粒大小均匀。但是，当硝酸用量调整至1g时，银粉颗粒粒径在2μm，当硝酸用量调整为0.5g时，银粉颗粒粒径在1.5μm，硝酸用量调整至0.25g时，银粉颗粒粒径在1μm，当硝酸用量调整为0.15g，银粉颗粒粒径在0.6μm.这意味着，在微米级球形银粉制备中采用硝酸作为稳定剂对硝酸银进行还原能够根据银粉颗粒大小作为制作指标，从而对硝酸用量进行控制［3］。

在酸性环境下化学反应方程式为：

从式（1）可以看出，在酸性条件下，PH增大有利于反应向右进行，反应速度加快，还原出来的银原子逐渐增多，银原子的过饱和度增大，晶体形核驱动力增大，晶核的数量随之增多。由于形核阶段过量银离子的消耗，使生长过饱和度降低，因此银颗粒粒径减小，比表面能增大，团聚加剧，在酸性环境下超细银粉分散性最好［4］。

图3　不同温度中的银粉形貌（a、b）

图4　不同硝酸量的银粉形貌（a、b、c、d）

3　结论

（1）采用化学液相还原法，以硝酸为稳定剂，抗坏血酸为还原剂，在加入少了分散剂下，制备微米球形银粉。反应温度对银粉形貌有很大的影响，当温度为25℃时，银粉分散性最好。硝酸量对银粉的粒度有很大的影响，随硝酸量减少，银粉粒度逐渐减小。

（2）该制备方式操作过程简便，能够满足微米级球形银粉的制备需求。同时，能够满足多个领域对不同粒径微米级球形银粉的需求。

（3）西北稀有金属材料研究院，改进了现有的抗坏血酸还原体系，通过控制硝酸银浓度、硝酸银的量、分散剂用量等，控制球形银粉的粒径和分散性。该球形银粉粒径均匀，分散性和烧结活性良好，生产过程稳定［5］。

［1］薛文明.粒径可控的微纳米银粉制备及在导电油墨中的应用［D］.电子科技大学，2015.

［2］蔡雄辉.采用硫酸作为稳定剂制备微米级球形银粉［J］.粉末冶金技术，2009，27（5）.

［3］刘晓刚.太阳能电池超细银粉的制备及其对电极厚膜性能的影响［D］.中南大学，2014.

［4］甘卫平.以甲级纤维素作为分散剂制备高分散超细银粉［J］.粉末冶金材料科学与工程，2012，17（4）.

［5］王立惠，郑伟，施文峰，等.一种微米级高活性球形银粉的制备方法：中国，CN201210155326［P］.2012-05-18.

TH142

A

1671-3818（2016）09-0005-03

郑伟（1983-），男，汉族，助理工程师，主要从事粉末冶金材料与技术相关的研究工作。