DE69323825T2

DE69323825T2 - Verfahren zur Herstellung von Silber Pulver durch Aerosol Zersetzung

Info

Publication number: DE69323825T2
Application number: DE69323825T
Authority: DE
Inventors: Howard David Glicksman; Toivo Tarmo Kodas; Timothy Lee Ward
Original assignee: University of New Mexico UNM; EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: University of New Mexico UNM; EIDP Inc
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1993-10-02
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2013-10-03
Also published as: KR100288095B1; EP0591882A1; JPH06279816A; EP0591882B1; KR940008785A; JP2650837B2; DE69323825D1; CN1085143A; TW261554B; CN1056327C; MY109256A; US5439502A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Silberpulvern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Pulver, die vollkommen verdichtet sind und eine hohe Reinheit sowie eine kugelförmige Morphologie aufweisen.

Hintergrund der Erfindung

Silberpulver wird in der Elektronikindustrie zur Herstellung von Leiter-Dickfilmpasten verwendet. Die Dickfilmpasten werden durch Siebdruck auf Substrate unter Bildung von leitfähigen Schaltungsmustern aufgetragen. Diese Schaltungen werden dann getrocknet und gebrannt, um das flüssige, organische Vehikel zu verflüchtigen und die Silberteilchen zu sintern.
Die Technologie der gedruckten Schaltungen erfordert dichtere und präzisere, elektronische Schaltungen. Um diesen Anforderungen zu genügen, sind die leitfähigen Linien bezüglich ihrer Breite schmaler geworden und weisen kleinere Abstände zwischen den Linien auf. Die Silberpulver, die zur Bildung verdichteter, dicht-gepackter, enger Linien notwendig sind, müssen so nah wie möglich an glatte Kugeln einer Einheitsgröße herankommen.
Viele Verfahren, die zur Zeit zur Herstellung von Metallpulvern verwendet werden, können zur Herstellung von Silberpulvern angewendet werden. Z. B. können chemische Reduktions methoden, physikalische Verfahren wie das Zerstäuben oder Mahlen, die thermische Zersetzung und elektrochemische Verfahren verwendet werden.
Silberpulver, die bei elektronischen Anwendungen verwendet werden, werden im allgemeinen unter Verwendung chemischer Abscheidungsverfahren hergestellt.
Silberpulver wird durch chemische Reduktion hergestellt, in der eine wäßrige Lösung eines löslichen Silbersalzes mit einem geeigneten Reduktionsmittel unter solchen Bedingungen umgesetzt wird, daß sich Silberpulver abscheiden kann. Das am üblichsten verwendete Silbersalz ist Silbernitrat. Anorganische Reduktionsmittel, einschließlich Hydrazin, Sulfitsalzen und Formiatsalzen, können Pulver erzeugen, die ein sehr grobes Korn aufweisen, unregelmäßig geformt sind und aufgrund der Aggregation eine große Teilchengrößenverteilung haben.
Organische Reduktionsmittel wie Alkohole, Zucker oder Aldehyde werden mit Alkalihydroxiden verwendet, um Silbernitrat zu reduzieren. Die Reduktionsreaktion ist sehr schnell, läßt sich schwierig steuern und erzeugt ein Pulver, das mit restlichen Alkaliionen verunreinigt ist. Obwohl die Pulver eine geringe Größe (< 1 um) aufweisen, neigen sie dazu, eine unregelmäßige Form und eine breite Teilchengrößenverteilung zu haben, wodurch sie sich nicht gut packen lassen.
Die Zerstäubungsmethode zur Herstellung von Silberteilchen ist ein Aerosol-Zersetzungsverfahren, welches die Umwandlung einer Vorstufenlösung in ein Pulver beinhaltet. Das Verfahren beinhaltet die Erzeugung von Tröpfchen, den Transport der Tröpfchen mit einem Gas in einen erwärmten Reaktor, das Entfernen des Lösungsmittels durch Verdampfung, die Zersetzung des Salzes unter Bildung eines porösen, festen Teilchens und die anschließende Verdichtung des Teilchens, um vollkommen verdichtete, kugelförmige, reine Teilchen zu ergeben. Die Bedingungen sind derartig, daß keine Wechselwirkung von Tröpfchen-zu-Tröpfchen oder Teilchen-zu-Teilchen stattfindet und keine chemische Wechselwirkung von Tröpfchen oder Teilchen mit dem Trägergas stattfindet.
Das Hauptproblem, das bisher die erfolgreiche Anwendung dieser Technik zur Pulver-Erzeugung eingeschränkt hat, ist das Fehlen einer Steuerung der Teilchenmorphologie. Insbesondere ist es dringend notwendig, daß das Material über seinen Schmelzpunkt hinaus erwärmt werden muß, um vollkommen verdichtete Teilchen zu bilden. Ein Material, das unterhalb des Schmelzpunkts behandelt wird, tendierte dazu, unreine Teilchen vom Hohltyp zu bilden, die nicht verdichtet sind.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung fein zerteilter Silberteilchen, umfassend die aufeinanderfolgenden Stufen:
A. des Bildens einer ungesättigten Lösung einer thermisch zersetzbaren, silberhaltigen Verbindung in einem thermisch-verdampfbaren Lösungsmittel;
B. des Bildens eines Aerosols, das im wesentlichen aus fein zerteilten Tröpfchen der Lösung der Stufe A besteht, die in einem inerten Trägergas dispergiert sind, wobei die Konzentration der Tröpfchen unterhalb der Konzentration liegt, bei der eine Koagulation eine 10%ige Verminderung der Tröpfchenkonzentration ergibt;
C. des Erwärmens des Aerosols auf eine Arbeitstemperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur der Silberverbindung, aber unterhalb des Schmelzpunkts von Silber, wodurch (1) das Lösungsmittel verdampft wird, (2) die Silberverbindung zersetzt wird, um fein zerteilte Teilchen aus reinem Silber zu bilden, und (3) die Silberteilchen verdichtet werden; und
D. des Trennens der Silberteilchen von dem Trägergas, den Nebenprodukten der Reaktion und den Produkten aus der Verdampfung des Lösungsmittels,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit innerhalb des Reaktorofens zwischen 5 und 25 s beträgt.

Definitionen

Der hierin in bezug auf die Lösungsmittel für die silberhaltige Verbindung verwendete Ausdruck "verdampfbar" bedeutet, daß das Lösungsmittel entweder durch Verdampfung und/oder durch Zersetzung vollkommen in Dampf oder Gas überführt wird, wenn der Zeitpunkt der höchsten Arbeitstemperatur erreicht ist.
Der hierin in bezug auf die silberhaltigen Verbindungen verwendete Ausdruck "thermisch zersetzbar" bedeutet, daß die Verbindungen vollständig zu Silbermetall und sich verflüchtigenden Nebenprodukten zersetzt werden, wenn der Zeitpunkt der höchsten Arbeitstemperatur erreicht ist. Z. B. wird AgNO&sub3; unter Bildung von Ag-Metall und NOx-Gas zersetzt, und metallorganische Silber-Verbindungen werden unter Bildung von Ag-Metall, CO&sub2;-Gas und H&sub2;O-Dampf zersetzt.

Stand der Technik

Kokai 62-2404 (JP-A-60-139904), Asada et al. Die Literaturstelle bezieht sich auf Dickfilmpasten, die aus Metallpulvern hergestellt werden, welche durch Vernebeln von Lösungen der Metallsalze und Erwärmen des Nebels bei einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Metallsalzes erhalten werden. Die Literaturstelle offenbart die Verwendung des Vernebelungsverfahrens zur Herstellung von "Legierungen". Es wird auch offenbart, daß der Nebel um wenigstens 100ºC höher als der Schmelzpunkt des erwünschten Metalls oder der erwünschten Legierung erwärmt werden muß.
Kokoku 63-31522 (Kokai 62-1807) (JP-A-60-139903, Asada et al.) Erzeugung von Metallpulver durch Zerstäuben einer Lösung, die ein Metallsalz (Metallsalze) enthält, um flüssige Tropfen zu bilden, das Erwärmen der flüssigen Tropfen auf eine Temperatur, die höher als die Zersetzungstemperatur des Salzes, der Schmelzpunkt des Metalls und die Zersetzungstemperatur des Metalloxids ist, wenn das Metall bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Metalls ein Oxid bildet, um zersetzte Metallkörner zu verschmelzen.
US-A-4 396 420
Das Versprühen eines wäßrigen Lösungsgemischs von Silber und Metallsalzen in einem heißen Reaktor bei einer Wandtemperatur, die wesentlich über der Zerfallstemperatur der Salze, aber unterhalb der Schmelzpunkte der einzelnen Verbindungen liegt. Dieses Verfahren bezieht sich auf die Herstellung von Silberpulver, welches Cadmiumoxid enthält.
Nagashima et al., Preparation of Fine Metal Particles from Aqueous Solutions of Metal Nitrate by Chemical Flame Method, Nippon Kagaku Kaishi, 12, 2293-2300 Feine Metallteilchen werden durch das chemische Flammverfahren hergestellt. Wenn die Flammentemperatur niedriger als der Schmelzpunkt war, waren die Metallteilchen nicht kugelförmig; wenn die Flammentemperatur in genügendem Maße über dem Schmelzpunkt des Metalls lag, wurden über die Schmelze Teil chen gebildet und dieselben nahmen eine vollkommen kugelige Form an.
Kato et al., Preparation of Silver Particles by Spray Pyrolysis Technique, Nippon Kagaku Zasshi, Nr. 12: 2342-4 (1985) Die Literaturstelle beschreibt eine Untersuchung über die Herstellung von kugelförmigen, nicht aggregierten Silber- Mikroteilchen durch Sprühpyrolyse. Es wird offenbart, daß Teilchenoberflächen bei Temperaturen, die höher als der Schmelzpunkt des Ag (961ºC) sind, glatt waren und die Verteilung des Teilchendurchmessers zunahm, wenn die Konzentration der Reaktionsteilnehmer 1 zunahm. Andererseits nahm die Dichte des Teilchen ab, wenn die Reaktionstemperatur auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts von Ag abnahm.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Zeichnung besteht aus zwei Figuren, von denen die Fig. 1 eine schematische Darstellung der Testapparatur ist, durch welche die Erfindung dargestellt wurde, und die Fig. 2 ein Röntgenbeugungsmuster von Silberteilchen ist, die durch das Verfahren der Erfindung hergestellt wurden.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Silber-Verbindung: Jedes lösliche Silbersalz kann in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden, solange es in bezug auf das Trägergas, das zur Bildung von Aerosolen verwendet wird, inert ist. Beispiele geeigneter Salze sind AgNO&sub3;, Ag&sub3;PO&sub4;, Ag&sub2;SO&sub4; und dergleichen. Unlösliche Silbersalze wie AgCl sind jedoch ungeeignet. Das Silbersalz kann in so geringen Konzentrationen wie 0,2 ml/l bis kurz unterhalb der Löslichkeitsgrenze des Salzes verwendet werden. Es wird bevorzugt, keine Konzentrationen von weniger als 0,2 mol/l oder mehr als 90% der Sättigung zu verwenden.
Obwohl es bevorzugt wird, für das Verfahren der Erfindung wasserlösliche Silbersalze als Silberquelle zu verwenden, kann das Verfahren dennoch unter Verwendung anderer lösungsmittellöslicher Silber-Verbindungen wie organometallischer Silber- Verbindungen, die in entweder wäßrigen oder organischen Lösungsmitteln gelöst sind, auf wirksame Weise durchgeführt werden.
Betriebsvariable: Das Verfahren der Erfindung kann unter einer breiten Vielfalt von Betriebsbedingungen durchgeführt werden, solange die folgenden, grundlegenden Kriterien erfüllt werden:
1. Die Konzentration der Silber-Verbindung in dem Aerosol muß geringer sein als die Sättigungskonzentration bei der Eingabetemperatur und vorzugsweise wenigstens 10% niedriger sein als die Sättigungskonzentration, um ein Ausfällen von Feststoffen vor dem Entfernen des flüssigen Lösungsmittels zu vermeiden;
2. die Konzentration der Tröpfchen in dem Aerosol muß in ausreichendem Maße gering sein, so daß jede in dem Reaktor stattfindende Koaleszenz von Tröpfchen eine Reduktion der Tröpfchen-Konzentration von nicht mehr als 10% ergibt;
3. die Temperatur des Reaktors muß niedriger sein als der Schmelzpunkt des metallischen Silbers (960ºC).
Obwohl es wesentlich ist, unter dem Sättigungspunkt der silberhaltigen Verbindung zu arbeiten, ist deren Konzentration ansonsten für die Betriebsweise des Verfahrens nicht kritisch. Es können sehr viel geringere Konzentrationen der Silber- Verbindungen verwendet werden. Jedoch wird es üblicherweise bevorzugt, höhere Konzentrationen zu verwenden, um die Menge der Teilchen zu maximieren, die pro Zeiteinheit hergestellt werden können.
Es kann jede herkömmliche Apparatur zur Tröpfchenerzeugung verwendet werden, um die Aerosole für die Erfindung herzustellen, wie Zerstäuber, Collisions-Zerstäuber, Ultraschallzerstäuber, Aerosolbildner mit vibrierender Öffnung, Zentrifugalzerstäuber, Zweifluid-Zerstäuber, Elektrospray-Zerstäuber und dergleichen. Die Teilchengröße des Pulvers ist von der erzeugten Tröpfchengröße direkt abhängig. Die Größe der Tröpfchen in dem Aerosol ist in der Praxis des Verfahrens der Erfindung nicht kritisch. Wie oben erwähnt wurde, ist es jedoch wichtig, daß die Anzahl der Tröpfchen nicht so groß ist, daß eine übermäßige Koaleszenz erfolgt, welche die Teilchengrößenverteilung verbreitert.
Zusätzlich dazu hat für einen gegebenen Aeorosolerzeuger die Konzentration der Lösung der Silber-Verbindung eine Auswirkung auf die Teilchengröße. Insbesondere ist die Teilchengröße eine angenäherte Funktion der Kubikwurzel der Konzentration. Deshalb gilt, daß die Teilchengröße des abgeschiedenen Silbers umso größer ist, je höher die Konzentration der Silber-Verbindung ist. Wenn eine größe Änderung der Teilchengröße erforderlich ist, muß ein anderer Aeorosolerzeuger verwendet werden.
Praktisch jedes verdampfbare Material, welches in bezug auf das Lösungsmittel für die Silber-Verbindung und die Silber- Verbindung selbst inert ist, kann als Trägergas für die Praxis der Erfindung verwendet werden. Beispiele von geeigneten, dampfförmigen Materialien sind Luft, Stickstoff, Sauerstoff, Dampf, Argon, Helium, Kohlendioxid und dergleichen. Unter diesen werden Luft und Stickstoff bevorzugt.
Der Temperaturbereich, über den das Verfahren der Erfindung durchgeführt werden kann, ist ziemlich breit und reicht von der Zersetzungstemperatur der Silber-Verbindung bis unterhalb des Schmelzpunkts des Silbers (960ºC). Wenn Luft als Trägergas verwendet wird, wird es bevorzugt, bei einer Temperatur von wenigstens 900ºC zu arbeiten, um in den abgeschiedenen Silberteilchen den Grad der Verunreinigungen zu reduzieren. Wenn jedoch Stickstoff als Trägergas verwendet wird, ist es möglich, bei einer so geringen Temperatur wie 600ºC zu arbeiten und dennoch einen niedrigen Verunreinigungsgrad in dem Silber und eine vollständige Verdichtung der Teilchen zu erreichen.
Der Typ der Apparatur, die zum Erwärmen des Aerosols verwendet wird, ist selbst nicht kritisch, und sowohl direktes als auch indirektes Erwärmen kann verwendet werden. Z. B. können Röhrenöfen verwendet werden, oder es kann ein direktes Erwärmen in Verbrennungsflammen verwendet werden. Ein Vorteil des Verfahrens der Erfindung besteht darin, daß die Erwärmungsgeschwindigkeit des Aerosols (und demgemäß auch die Verweilzeit) vom Standpunkt der Kinetik der Umsetzung als auch der Morphologie der Metallpulver aus gesehen nicht wichtig ist.
Nachdem die Reaktionstemperatur erreicht worden ist und die Teilchen vollkommen verdichtet sind, werden sie von dem Trägergas, den Nebenprodukten der Umsetzung und den Produkten der Lösungsmittelverflüchtigung abgetrennt und durch eine oder mehrere Vorrichtungen wie Filter, Cyclone, elektrostatische Separatoren, Sackfilter, Filterscheiben und dergleichen gesammelt. Das Gas besteht nach der Vervollständigung der Umsetzung aus dem Trägergas, Zersetzungsprodukten der Silber-Verbindung und Lösungsmitteldampf. Somit besteht im Fall der Herstellung von Silber aus wäßrigem Silbernitrat unter Verwen dung von N&sub2; als Trägergas das aus dem Verfahren der Erfindung austretende Gas aus Stickstoffoxid(en), Wasser und N&sub2;.
Testapparatur: Die in dieser Arbeit verwendete Versuchsapparatur ist schematisch in der Fig. 1 aufgeführt. Eine Trägergasquelle 1 führt entweder N&sub2; oder Luft durch den Regulator 3 und den Durchflußmesser 5 dem Aerosolgenerator 7 zu. Das Lösungsreservoir 9 leitet die Reaktionslösung zu dem Aerosolgenerator 7, in dem das Trägergas und die Reaktionslösung innig vermischt werden, um ein Aerosol zu bilden, das in dem Trägergas dispergierte Tröpfchen der Reaktionslösung umfaßt. Das in dem Generator 7 gebildete Aerosol wird zum Reaktor 13 geleitet, einem Lindberg-Ofen, der ein Mullitrohr aufweist, in dem das Aerosol erwärmt wird. Der Druck wird durch das Meßgerät 11 zwischen dem Generator 7 und dem Reaktor 13 gemessen. Die Temperatur des erwärmten Aerosols wird durch ein Thermoelement 15 gemessen, und dasselbe wird durch das erwärmte Filter 17 geführt. Das Trägergas und die Verdampfungsprodukte der Zersetzungsreaktion in dem Ofen werden dann von der flußabwärts gelegenen Seite des Filters 17 abgegeben.
Bei der Durchführung der nachstehend beschriebenen Test-Arbeitsweisen wurde ein Druckträgergas durch den Aerosolgenerator geleitet, welcher dann das Aerosol unter Druck durch einen erwärmten Reaktor leitete. Die Aerosoltröpfchen wurden in dem Ofen getrocknet, umgesetzt und verdichtet, und die sich ergebenden fein zerteilten Metallteilchen wurden auf einem Filter gesammelt. Ein Thermoelement am Filter gab dessen Temperatur an, die bei etwa 60ºC gehalten wurde, um eine Kondensation von Wasser am Filter zu verhindern. Ein Druckmeßgerät wurde stromaufwärts vom Reaktor betrieben, um jeden plötzlichen Druckanstieg aufgrund einer Verstopfung des Filters anzugeben. Das Trägergas war anfänglich Luft, es wurde aber auch ultrahochreiner (UHR) Stickstoff verwendet, um die Reaktionstemperatur zur Bildung von reinem Silber zu reduzieren. Zwei Typen von Aerosolgeneratoren wurden verwendet, um die Wirkung der Tröpfchengröße auf die Eigenschaften des Metallteilchens zu bestimmen: (1) ein modifizierter BGI Collison CN-25 Generator und (2) ein modifizierter Ultraschall- Pollenex-Heimbefeuchter. Die Reaktortemperatur wurde zwischen 500ºC und 900ºC variiert. Die Verweilzeiten variierten in Abhängigkeit von der Fließgeschwindigkeit und der Reaktortemperatur und reichten vorzugsweise von 5 bis 21 Sekunden. Das Filter war ein Nylon-Membranfilter. Die Konzentration der wäßrigen AgNO&sub3;-Lösung in dem Lösungsreservoir variierte von 0,5 bis 4,0 mol/l.
Zehn Versuchsreihen wurden durchgeführt, in denen das Verfahren der Erfindung veranschaulicht wurde. Die Arbeitsbedingungen dieser Reihen werden zusammen mit ausgewählten Eigenschaften der daraus hergestellten Silberteilchen nachstehend in der Tabelle gezeigt. Tabelle 1 Testdaten
¹ Dichte durch He-Pyknometrie: 10,56 g/cm³ (Theorie: 10,5 g/cm³)
² Dichte durch He-Pyknometrie: 10,49 g/cm³
³ modifizierter Ultraschall-Pollenex-Heimbefeuchter
&sup4; modifizierter BGI Collison CN-25 Generator, BGI Corp., Waltham, MA
&sup5; D&sub5;&sub0; durch Sedigraph
Der Vergleich der Beispiele 1 bis 6 zeigte ganz unerwartet, daß die Bildung der vollständig verdichteten Silberteilchen bei einer sehr viel niedrigeren Arbeitstemperatur erhalten werden kann, wenn das Trägergas N&sub2; ist. Insbesondere waren die bei 600ºC unter Verwendung von N&sub2; hergestellten Silberteilchen vollständig verdichtet, wie durch den Gewichtsverlust von null gezeigt wird. Andererseits war es notwendig, bei 900ºC zu arbeiten, um Silberteilchen zu erhalten, die einen Gewichtsverlust von null haben, wenn Luft als Trägergas verwendet wurde. Somit ist der Energiebedarf für das Verfahren sehr viel geringer, wenn N&sub2; anstelle von Luft als Trägergas verwendet wird. Es ist zu beachten, daß in beiden Fällen verdichtete Silberteilchen weit unterhalb des Schmelzpunkts des Silbers (960ºC) hergestellt wurden.
Ein Vergleich der Beispiele 3 und 7 zeigt, daß der Aerosolgenerator selbst die Größe der unter den gleichen Arbeitsbedingungen hergestellten Teilchen beeinflußt. Insbesondere war die Größe der Silberteilchen, die unter Verwendung einer Collison- Apparatur hergestellt wurden, sehr viel größer als diejenige der Pollenex-Ultraschallapparatur. Dies wurde durch Vergleich der spezifischen Oberflächen und der Scanning-Elektronen- Mikroaufnahmen festgestellt.
Der Vergleich der Beispiele 8 bis 10 zeigt, daß eine Zunahme der Konzentration die durchschnittliche Teilchengröße des Silberpulvers erhöhte. D. h. die Teilchengröße hängt direkt von der Silbersalz-Konzentration ab.
Eine Röntgenbeugungs- und Transmissionselektronenmikroskopie- (TEM)-Untersuchung der in den Beispielen 3, 5, 6 und 7 hergestellten Silberpulver zeigte, daß die Teilchen in jedem Fall sehr rein und hochkristallin waren. Dies ist aus der Fig. 2 ersichtlich, welche ein Röntgenbeugungsmuster ist, das mit den im Beispiel 5 hergestellten Pulverprodukten erhalten wurde. Dieses Muster ist typisch für Röntgenbeugungsmuster von Silberteilchen, die durch die Erfindung hergestellt werden. Eine Helium-Pyknometriemessung der Dichte der Teilchen aus den Beispielen 5 und 6 zeigte, daß die Teilchen vollständig verdichtet waren, wie durch die Tatsache gezeigt wird, daß ihre Dichten im wesentlichen den theoretischen Werten (10,5 cm³/g) gleich waren.
Die obigen Daten zeigen, daß das Verfahren der Erfindung eine sehr wünschenswerte Alternative zu dem Verfahren des Standes der Technik der Reduktion von Metallsalz-Lösungen zur Herstellung von Silberteilchen hoher Qualität bereitstellt, die für elektronische Anwendungen geeignet sind. Silberpulver, die durch ein Aerosol-Zersetzungsverfahren der Erfindung hergestellt werden, sind rein, verdichtet, nicht agglomeriert, kugelförmig und haben eine gesteuerte Größe, die von dem Aerosolgenerator und der Konzentration der Salzlösung abhängt. Durch die Erfindung hergestellte Silberpulver haben keine Verunreinigungen, keine unregelmäßige Form und Agglomeration, die üblicherweise in Silberteilchen gefunden werden, welche durch Ausfällung aus einer Lösung hergestellt wurden. Weiterhin wurden vollständig umgesetzte und verdichtete Silberteilchen bei Temperaturen hergestellt, die beträchtlich unter dem Schmelzpunkt des Silbers liegen.
Aus der Erfahrung mit dem Verfahren der Erfindung wird angenommen, daß Silberteilchen gemäß der folgenden Reihenfolge gebildet werden, wenn das Reaktionssystem auf wäßrigem AgNO&sub3; basiert und das Trägergas N&sub2; ist:
(1) Wenn das Aerosol über die Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels erwärmt wird, verdampft das Lösungsmittel aus den Aerosoltröpfchen, so daß sich poröse AgNO&sub3;- Teilchen bilden;
(2) wenn die porösen AgNO&sub3;-Teilchen weiterhin bei 400-450ºC erwärmt werden, zersetzen sich die AgNO&sub3;-Teilchen unter Bildung von porösen Silberteilchen; und
(3) während der restlichen Verweilzeit in dem Reaktorofen werden die porösen Silberteilchen vollständig verdichtet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von fein zerteilten Silberteilchen, umfassend die aufeinanderfolgenden Schritte des:

A. Bildens einer ungesättigten Lösung einer thermisch zersetzlichen silberhaltigen Verbindung in einem thermisch verdampfbaren Lösungsmittel;

B. Bildens eines Aerosols, im wesentlichen bestehend aus fein zerteilten, in einem inerten Trägergas dispergierten Tröpfchen der Lösung aus Schritt A, wobei die Konzentration der Tröpfchen unterhalb der Konzentration liegt, bei der eine Koagulation in einer 10%igen Verminderung der Tröpfchenkonzentration resultiert;

C. Erwärmens des Aerosols auf eine Arbeitstemperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur der Silberverbindung, aber unterhalb des Schmelzpunkts von Silber, wodurch (1) das Lösungsmittel verdampft wird, (2) die Silberverbindung zersetzt wird, wodurch fein zerteilte Teilchen aus reinem Silber gebildet werden, und (3) die Silberteilchen verdichtet werden; und

D. Trennens der Silberteilchen von dem Trägergas, Nebenprodukten der Reaktion und Produkten aus der Verdampfung des Lösungsmittels,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit innerhalb des Reaktors zwischen 5 und 25 s beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Trägergas N&sub2; ist und das Aerosol auf eine Temperatur von wenigstens 600ºC erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Trägergas Luft ist und das Aerosol auf eine Temperatur von wenigstens 900ºC erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die silberhaltige Verbindung AgNO&sub3; ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das thermisch verdampfbare Lösungsmittel deionisiertes Wasser ist.