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【原创】贱金属镀银的“降本”极限在哪里?——访昆明理工大学黄惠教授
中国粉体网 2026/5/18 08:44:00 点击 625 次
导读专访昆明理工大学黄惠教授。

中国粉体网讯  2026428日,由中国粉体网主办的第二届高端金属粉体制备与应用技术大会暨2026通信电子、3D打印、粉末冶金市场金属粉国产化交流会在湖南长沙隆重召开,会议期间,我们邀请到了业内专家、学者,优秀企业家代表做客对话栏目,进行访谈交流。本期为您分享的是中国粉体网对昆明理工大学黄惠教授的专访。


 

昆明理工大学 黄惠 教授

 

中国粉体网:黄教授您好,首先请您介绍一下您的主要研究方向及科研成果。

 

黄教授我们团队近二十年的研究主要聚焦于高端金属粉体材料,特别是在铜粉、镍粉的制备及其表面改性方面。核心成果之一是成功开发了在贱金属粉体(铜、镍)表面进行化学镀银的技术。这项技术可显著提升粉体的抗氧化性、导电性及烧结活性,目前已实现规模化量产。此外,我们也完成了在铝粉表面化学镀银的技术开发,目前处于中试阶段,距离完全产业化尚需进一步攻关。

 

除了粉体材料,基于我冶金工程的专业背景,团队的研究也延伸至湿法冶金电极材料及电化学储能领域。我们研发了用于铜、锌湿法冶炼的高性能电极,并进一步将其拓展应用于大规模储能电站。因此,我们的研究形成了从高端粉体材料,到冶金电极,再到绿色能源应用的三个主要方向。

 

中国粉体网:液相还原法制备贱金属镀银粉体时,如何解决银层包覆不完整和界面结合力弱的问题?

 

黄教授这两个问题确实是贱金属镀银技术的关键瓶颈,其根源在于化学镀过程的动力学控制。银层包覆不完整,本质上是由反应体系中还原速率不均匀导致的。我们的解决方案是,自主研发了一套完整的化学镀体系。关键在于:

 

1. 筛选与优化专用还原剂:这是控制反应的基础。

 

2. 实现动态稳定控制:在镀覆过程中,银离子不断消耗,体系的还原能力随之变化。我们通过特殊的配方与工艺设计,在确保银离子接近100%利用率的前提下,实现了整个反应过程中还原速率的均匀与稳定,从而获得了致密、完整的银镀层。

 

界面结合力弱则与基体表面的前处理及镀层形成初期的界面反应密切相关。我们通过精细调控预处理工艺和镀液化学组成,优化了银层在贱金属表面的形核与生长模式,从而在原子尺度上增强了镀层与基体的结合强度。

 

中国粉体网:黄教授,从实验室到年产60吨的产业化示范线,最大的工程化挑战是什么?

 

黄教授:最大的挑战来自于反应体系的放大效应。在实验室规模(如5-20升烧杯)下,物料的混合、传质、传热和反应过程都相对容易控制,放大效应不明显。但当我们放大到数立方米的大型反应釜时,流体力学、热量传递、浓度梯度等问题会急剧凸显,导致反应速率、镀层均匀性难以控制。

 

为此,我们经历了约半年的艰苦调试。通过建立密集的离线监测网络(例如在1小时的反应周期内,每5分钟取样检测),系统性地研究了放大后反应温度、物料浓度、配比、搅拌强度、反应时间等每一个参数的影响。最终,我们积累出海量数据,归纳出关键控制参数窗口,并据此优化了反应器设计与工艺操作规程,形成了稳定、可重复的工业化生产流程。这个过程的核心是将实验室的“配方”转化为一套可靠的“工程控制系统”。

 

中国粉体网:银包铜浆料在光伏领域大规模推广还需要克服哪些障碍?

 

黄教授银包铜浆料在异质结(HJT)电池上已实现批量应用,但其大规模推广仍面临挑战:

 

1. 低银含量与稳定性的平衡:目前行业趋势是不断降低银含量以压缩成本,从早期的30%已降至8%左右。但银含量就像粉体的“外衣”,含量越低,“衣服”越薄。当银含量过低(例如对于4-5微米的粉体,我认为10%-12%是一个临界点),在烧结或使用过程中可能出现银层迁移、局部破裂,导致内部的铜暴露氧化,严重影响导电性和长期可靠性。盲目追求低银含量可能牺牲产品寿命。

 

2. TOPCon等高温工艺拓展HJT是低温工艺,对浆料要求相对宽松。而主流技术TOPCon需经过高温烧结,这对银包铜浆料的抗氧化性、热稳定性提出了更严苛的挑战。目前已有厂家通过采用保护性气氛烧结取得了突破,但银含量仍需维持在20%左右。尽管相比纯银浆已实现显著降本,但如何进一步优化以适用于更广泛的电池技术和工艺,仍是研发重点。

 

中国粉体网:除了已应用的光伏和MLCC领域,您认为贱金属镀银粉体还在哪些领域有潜在应用?

 

黄教授贱金属镀银粉体应用前景远比目前看到的更广阔,核心逻辑是在需要高导电性、但需平衡成本与可靠性的场景中,替代纯银粉或纯铜粉。具体包括:

 

1. 柔性电子与印刷电子:如柔性线路板、触摸屏、键盘传感器等。这些器件需要弯折,要求导电材料兼具优异导电性、耐弯折性和耐磨性,银包铜粉体是理想候选材料之一。

 

2. 电磁屏蔽材料:随着5G通信、新能源汽车的普及,对轻量化、高效电磁屏蔽材料的需求激增。纯银屏蔽成本过高,纯铜易氧化导致性能衰减,银包铜材料在成本与性能之间提供了最佳平衡。

 

3. 导电胶与封装材料:各类芯片粘结、电子封装用的导电胶、导电涂料,为了降低成本、提升性能,正在积极探索采用不同形貌(片状、球状等)的银包铜粉体作为导电填料。

 

简而言之,凡是需要通过印刷、涂布等方式形成导电通路,且对成本敏感的领域,都是银包铜粉体潜在的“用武之地”。光伏和MLCC只是当前需求最明确、最先突破的两个主战场。

 

中国粉体网:感谢黄教授接受我们的采访。

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