柴智淵 董蓓蓓
(中色(寧夏)東方集團(tuán)有限公司,寧夏 石嘴山 753000)
對(duì)于片狀的銀粉來(lái)說(shuō),片狀銀粉本身表面積大,由于銀金屬的特性,決定了片狀銀粉的穩(wěn)定性好,由于銀是優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)電材料,片狀的銀粉導(dǎo)電性也極佳。在多種材料中,片狀銀粉的導(dǎo)電性能極強(qiáng),自身也有很大的抗剪強(qiáng)度,片狀銀粉的出現(xiàn),就讓球形超細(xì)銀粉從太陽(yáng)能電池用漿料中退出。在制作中低溫導(dǎo)電漿料時(shí),也優(yōu)先開(kāi)始考慮使用片狀銀粉。片狀銀粉的性能優(yōu)越性一經(jīng)發(fā)現(xiàn),就在大量的電子元件上受到了很大的歡迎。就現(xiàn)在片狀銀粉的制備而言,主要的方式是化學(xué)還原法與機(jī)械球磨法?;瘜W(xué)還原法制取的片狀銀粉,雖然分布均勻,但化學(xué)還原法難度大、穩(wěn)定性差,而且銀粉并不純凈,這些原因使化學(xué)還原法制作片狀銀粉并不適用。
表一:球形銀粉性能表
在制備片狀銀粉時(shí),推薦的方法是濕磨。濕磨可以使朔性好的銀粉在溫度升高的同時(shí)不出現(xiàn)冷焊現(xiàn)象。并且濕磨可以讓銀粉可以粘在研磨器具上,讓銀粉可以得到更好的研磨,故在本次的實(shí)驗(yàn)過(guò)程就采取了此種方法。本次實(shí)驗(yàn)的主要器具是行星式球磨機(jī),對(duì)于球磨漿料的濃度采取固定值。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,主要改變的就是研磨時(shí)間和外部添加劑的使用,通過(guò)改變研磨時(shí)間與外部添加劑使用的量,最終進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。外部添加劑主要選取了無(wú)水乙醇、硬酯酸乙醇與丙醇三種溶液。在實(shí)驗(yàn)中使用激光分析儀進(jìn)行對(duì)粒度的確定,通過(guò)電子顯微儀器進(jìn)行銀粉自身變化的成像,最終也要進(jìn)行銀粉表比面積變化的分析。
研磨時(shí)間的長(zhǎng)短,對(duì)于片狀銀粉最終的性能有著很大的影響。如果片狀銀粉的研磨時(shí)間過(guò)短,就會(huì)導(dǎo)致粉體粒徑與片狀化程度與所要求的程度不符,讓片狀銀粉無(wú)法達(dá)到使用的要求。如果將片狀銀粉進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的研磨,由于片狀銀粉已經(jīng)達(dá)到了要求,而且粒徑已經(jīng)達(dá)到了最小,長(zhǎng)時(shí)間的研磨還會(huì)讓片狀銀粉聯(lián)體增加。
當(dāng)研磨剛剛開(kāi)始,球形銀粉處于朔性變形階段。球形銀粉會(huì)由顆粒狀變成片狀。球形銀粉的厚度也會(huì)被縮減,壓扁后直徑會(huì)得到增加。最終的結(jié)果就是片狀銀粉的強(qiáng)度與硬度比球形銀粉好,但是朔性不如球形銀粉,隨著研磨時(shí)間的增加,銀片就會(huì)產(chǎn)生斷裂。在經(jīng)過(guò)三至四小時(shí)的研磨后,所研磨的銀粉,由于顆粒的冷焊作用,讓顆粒開(kāi)始重疊,讓顆粒的尺寸得到了增加。四小時(shí)后,顆粒的尺寸還在變大,但是片狀銀粉的分散性變差,聯(lián)體增多,就讓片狀銀粉的性能下降。
當(dāng)外部添加劑使用硬質(zhì)酸乙醇溶液時(shí),研磨前的銀粉粉末的顆粒球形好,粒徑的分布十分均勻,但經(jīng)過(guò)研磨后,由于粉末之間的互相碰撞與機(jī)器的碾壓讓粉末的形狀出現(xiàn)了很大的變化。經(jīng)過(guò)一小時(shí)的研磨,雖然銀粉小顆粒還和初始狀況一致,但大顆粒由于更容易受到碰撞與碾壓已經(jīng)變形,變形成為不規(guī)則的短柱。隨著研磨時(shí)間的增加,顆粒更會(huì)被研磨成為一種薄片。當(dāng)研磨的時(shí)間增加至四小時(shí),由于銀粉的朔性變形幾乎已經(jīng)完成,隨著冷焊形成的銀粉之間互相的疊加,會(huì)讓銀粉的粒徑增大,聯(lián)體增多,并且隨著研磨時(shí)間的增加,會(huì)讓銀粉發(fā)生不規(guī)則變化,讓銀片的形狀不規(guī)則。
不同的外部添加劑對(duì)于研磨中銀粉的影響也是不同的,當(dāng)加入的外部添加劑為單純的無(wú)水乙醇時(shí),在研磨后會(huì)發(fā)現(xiàn)銀粉顆粒的粒徑較大,并且容易出現(xiàn)團(tuán)聚的現(xiàn)象。銀片也比較大,但是光澤非常好。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因就是無(wú)水乙醇的粘度小,讓銀粉粘在研磨器上,可以讓研磨器更好的對(duì)銀粉進(jìn)行研磨。當(dāng)外部添加劑為丙醇溶液時(shí),所研磨的銀粉顆粒粒徑粗,有團(tuán)聚現(xiàn)象,但是對(duì)于片狀銀粉有額外的好處就是容易成片。用硬酯酸乙醇溶液作為外部添加劑時(shí),成片性能是三種添加劑中最好的,并且銀粉也還有較好的分散性,不會(huì)出現(xiàn)連體現(xiàn)象。
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析,三至四小時(shí)的研磨時(shí)間會(huì)讓研磨不充分,四小時(shí)的研磨時(shí)間最佳,超過(guò)四小時(shí)后研磨會(huì)使銀粉的粒徑增加,聯(lián)體也會(huì)增加。研磨的時(shí)間對(duì)于球形銀粉形狀的改變是很大的,過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研磨會(huì)導(dǎo)致銀粉粒徑變大,聯(lián)體增多。通過(guò)三種外部添加劑的實(shí)驗(yàn),使用硬酯酸乙醇作為外部添加劑,會(huì)得到更好的片狀銀粉。