[发明专利]一种伽伐尼反应制备的贵金属‑硅复合粉末及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种贵金属-硅复合粉末，尤其是涉及一种使用伽伐尼反应制备的贵金属-硅复合粉末及其导电应用。

背景技术

贵金属如金、银、铜及他们的粉末等，是常用的金属材料。贵金属粉末由于其优良的导电性，化学催化活性等性质，一直用作导电浆料的原料，贵金属在催化剂领域中也发挥重要作用。

随着各国对环境保护的日益重视，新能源汽车特别是电动汽车发展进入井喷期，作为关键配套的动力电池、燃料电池受到了越来越多的关注，尤其是用于燃料电池的贵金属催化剂铂钯粉末材料的需求也将快速增加。

金粉化学性质稳定，导电性能良好，但是价格昂贵，用途仅局限于厚膜集成电路；而银系导电材料大量运用在各个行业中，仅以半导体及电子行业对贵金属银的需要为例，随着电子行业的迅速发展，我国对银粉的需求量越来越大。目前，我国电子元器件用银导电浆料的使用量大致如下：分立元件银电子浆料使用量为240-300吨/年，银粉使用量180-240吨/年；片式元件内电极和端电板银导电浆料用量60-96吨/年，银粉用量36-72吨/年；银导电胶36-60吨/年，银粉用量24-36吨/年；银聚合物导电装料240-300吨/年，需银粉180-240吨/年；汽车化霜线用银36-60吨/年，需银粉24-36吨/年；而电工合金银用量120-180吨/年。以上相对传统用银粉的方面，年用银粉总量为600-840吨。而我国的超细银粉制备技术起步较晚，整体水平不高，迄今仍缺乏规模的超细银粉生产企业。与国外的厂家相比，国内生产的银粉品种还不够全面，性能也与国外的存在一定的差距，自动化制备技术也远远落后。铜粉的价格相对便宜，用途也更加广泛，但是铜粉有容易氧化的问题。

由于国外的电子浆料研发起步早、发展快，产品种类齐全，产业规模大，研发力度大，产品更新换代周期短，生产和质量控制手段齐全，市场占有率高。近年来国外还新出现了一些高性能、可靠性高的导电银胶，例如：为了大幅降低电子浆料的生产成本，用镍、铝等贱金属作为基础粉末，将其与银粉末混合，制成混合粉末或复合合金粉末用来制备浆料；制成的纯银浆料、Ag—Pd浆料乃至贱金属浆料可满足片式化元器件生产所用的阻容元器件的使用要求。

贵金属粉末是电子浆料的关键原材料之一，其中主要采用金粉、银粉等作为电子浆料的导电填料。粉末的形貌、粒径、粒径分布、松装密度等，均对电子浆料的性能产生显著影响，从而影响最终成品的性能，所以制备出性能优良的金粉、银粉是制备性能优良电子浆料的必备条件。

贵金属粉末按粒度可划分为纳米粉(平均粒径小于0.lμm)、亚微粉(平均粒径在0.l-10μm)、微粉(平均粒径大于10μm)，在导电浆料中使用的金粉、银粉以亚微米粉为主，因为其颗粒小，存在尺寸效应，其熔点比单质银的熔点低得多，制成导电浆料后具有低温烧结的良好性能。此外，使用片状银粉作为浆料中的导电相时，因其可形成面接触或线接触的导电网络结构，导电性能比球形银粉之间形成的点接触要好很多，故片状银粉也可用做导电浆料的导电相。

导电浆料制备的关键在于超细导电贵金属粉末的制备。

目前，贵金属粉末，如银粉，金粉，可通过化学法和物理法来制备。化学法主要有液液界面反应法、微波法、水热还原法、化学沉积法、微波加热法、紫外光化学法、声电化学法、溶剂热法、化学还原法、辐射法、超声波扩散法、光化学法、喷雾热分解法、电解法等。但这些方法大都或多或少存在制备条件苟刻、对生产设备要求高、制备工艺复杂等缺陷，因而很难应用到工业大规模生产当中去。普遍使用的物理法有机械球磨法、雾化法等。

在化学法中，较为常用的是化学还原法，因其设备简单、参数易控、操作方便、耗能低、成本低、工艺简单，适合于大规模生产而得到广泛的应用。该方法是氧化还原反应原理的应用，通过在液相、固相或气相条件下，利用还原剂将银离子还原为银。其中液相化学还原法使用更广，液相化学还原法制备超细贵金属粉是指利用还原剂，在合适的工艺条件下，从它的氧化性盐溶液中以粉末状态还原出来。

主要用来生产金粉的氧化性溶液是氯金酸或者氯金酸盐，银粉的氧化性溶液是AgNO₃或者AgF溶液。常见的还原剂有抗坏血酸、水合胼、双氧水、氧气、甲基磺酸钠、甲酸胺等。抗坏血酸因其还原性中等，反应速度易于控制，而被广泛应用到导电浆料用超细银粉的制备中，可以通过对反应温度、分散剂的选用等条件的控制，来得到不同形貌、不同粒径大小的超细银粉。