【原创】【趣知识】3000多年前的人类是如何生产金粉的?


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[导读]古老与现代的粉末冶金技术

www.188betkr.com 讯据粉末冶金专家韩凤麟的研究,1922年,在一座距今3340年的古埃及少年法老墓中,发现了两把金短剑。根据对金短剑剑柄的测量(长11.8 cm),估计短剑上的最小金颗粒尺寸不大于1 mm。这完全符合ISO3252:1996“粉末冶金术语”标准中,关于“粉末通常是指尺寸小于1mm的离散颗粒集合体”的规定。因此推断这些小颗粒就是金粉。



短剑柄放大图


手镯放大图

在古埃及另一墓中出土的约3270年前的手镯,也证实了同一朝代金粉的存在。那么,3000多年前古埃及的这些金粉是如何生产的呢?有两种流行的说法,一种说法认为,是对古埃及手稿中断定的5000年前较早期研磨制金方法的改进;另外一种说法是,在专门设计的杵与臼中,研磨较大的金属片与块,而且往往将它们与水银相混合,形成汞齐,将混合物进行加热,将汞烧除后,剩下研磨的细小粉末颗粒。

在公元前31年以后,在古埃及的金的采矿、精炼及输送中,已普遍采用粉体技术。在矿山,用大锤将含金矿石锤击破碎后,用杵与臼将矿石研磨成粉末。采用的一种粗精炼方法是,在一倾斜的板上冲洗粉末,再将回收的金粉熔合成小金块。

长期以来,金粉一直用于宗教文化方面。在中国关于制药和制造丝绸或纸的美饰涂料的许多古籍中都讲到过金粉。最初使用的金粉都是首先将纯金制成薄箔片或细丝,然后将之捣碎,制成可用的金粉。由这种方法派生的一种方法是,将很小的金箔片和诸如碳酸钙或硅酸镁之类粉体相混合,然后,将这种混合物用杵与臼捣碎,制成可用的金粉。

现代,随着电子技术的飞速发展,精密电子产品对电子原材料的可靠性提出了越来越高的要求。由于金具有很高的化学稳定性,其热导率和电导率仅次于银和铜,金导体在恶劣环境下具有较好的稳定性,且金导体在正常的环境中几乎没有电迁移趋向,所以据www.188betkr.com 编辑的了解,金在电子技术领域,特别是军用电子技术领域,日益广泛地得到应用。

金粉的重要用途之一是用于制备金浆料,金导体浆料性能优良,导电性好,细线分辨率高,与氧化铝基体的附着强度好,具有印刷性好、膜层表面平整、背光孔隙度小、膜边沿收缩率小以及切面密度高等特点,是混合集成技术中理想的厚膜导体材料。

金粉作为金导体浆料中的功能相,在金导体浆料的含量为60%~90%,其颗粒的均匀性、分散性、表面形态及尺寸对浆料的印刷性能和烧结性能影响大。据www.188betkr.com 编辑的学习了解,金粉须具备球形或类球形的形貌、较高的振实密度和微米或亚微米级的粒径。此外,金粉颗粒表面越光滑,对提高印刷性能越有利,光滑的表面吸附有机载体较少,可减少导体膜在烘干—烧结时的收缩率。



金粉SEM
(来源:韩凤麟:贵金属(金,铂,钯,银)粉末的开发、制取及应用)

那金粉又是如何制取的呢?据粉末冶金专家韩凤麟的介绍,许多制取金粉的方法都是用氯化氢金(HAuCl4)水溶液作为初始盐溶液。这种氯化氢金溶液是将金粒溶于王水中,随后通过加热,使之分解与除去硝酸制取的。也可用氯作为盐酸的氧化剂制取氯化金溶液。利用活性金属(诸如锌、镁及铁)、无机还原剂(诸如硫酸亚铁、硫化钠、二氧化硫及过氧化氢)或有机还原剂(诸如甲酸、甲醛等)都可从氯化金酸中沉淀与还原金粉。据www.188betkr.com 编辑的了解,生产的金粉特性(诸如表面积、粒度、粒度分布及颗粒形状)都取决于生产条件。其物理特性将影响化学加工性能和决定在特定应用中的外观、有效性及效率。

此外,也可用机械法制取金粉。可用辗压与锤薄减小金片的厚度,制成厚度为0.01~0.02mm的金箔,然后再将之锤击展薄成厚度为0.2~0.5μm的薄金片。为了能够将它们制成细金粉,在粉碎加工期间,将这些薄金片进一步粉碎。可用标准的球研磨金粉制取较大的金粉与金片。



用喷雾热分解制取的金粉SEM
(来源:韩凤麟:贵金属(金,铂,钯,银)粉末的开发、制取及应用)

喷雾热分解(气溶胶)法制取纯度高的球形金粉也是可行的。喷雾热分解法包括,将含金水溶液雾化成液滴,随即使喷射流穿过加热的炉子。在炉子内通过蒸发,首先使液滴失去水分,随后将金盐颗粒分解成球形的、完全密实的金颗粒。最后,用过滤器将金粉颗粒收集起来。用这种方法可制取微米与亚微米金粉颗粒。其粒度分布取决于穿过炉子时液滴的粒度分布。

参考来源:

韩凤麟:贵金属(金,铂,钯,银)粉末的开发、制取及应用;中国机协粉末冶金分会2010

关俊卿,等:球形金粉的化学还原制备及表征;有研亿金新材料有限公司2018

赵科良,等:亚微米球形金粉的制备与应用;西安宏星电子浆料科技有限责任公司2013

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作者:平安

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