CN1968773B - 镍粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在叠层陶瓷电容器的制备工艺中显示出优异的氧化行为、还原行为和烧结行为,适合用作该电容器的镍粉及其制备方法。将原料镍粉用含硫化合物进行处理,得到在表面包覆有含硫化合物或在表面形成有镍-硫化合物层的镍粉。

Description

镍粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种适合用于导电膏的金属镍粉,特别涉及一种在叠层陶瓷电容器内部电极中使用的、耐氧化性和烧结特性优异的金属镍粉及其制备方法。
背景技术
一直以来,银、钯、铂或金等贵金属粉或者镍、钴、铁、钼或钨等贱金属粉作为电子材料用的导电膏,尤其是作为叠层陶瓷电容器的内部电极使用。通常,叠层陶瓷电容器的构成如下:将介电体陶瓷层与用作内部电极的金属层交替叠合,在介电体陶瓷层的两端连接有与内部电极的金属层相连的外部电极。其中,用作介电体层的陶瓷,可以使用以钛酸钡、钛酸锶、氧化钇等电容率高的材料作为主要成分的材料。
另一方面,作为构成内部电极的金属,使用上述贵金属粉或贱金属粉,但是最近由于要求使用更廉价的电子材料,所以正在积极进行利用贱金属的叠层陶瓷电容器的开发,尤其是以镍粉为代表的贱金属粉。
作为叠层陶瓷电容器的一般的制备方法,是使钛酸钡等介电体粉末与有机粘合剂混合并悬浮,利用刮刀法将其成型为片状,从而制成介电体生料片。另一方面,将用作内部电极的金属粉与有机溶剂、增塑剂、有机粘合剂等有机化合物混合,形成金属粉膏,将其由丝网印刷法印刷在上述生料片上。之后,顺次进行干燥、叠合和模压,通过加热处理除去有机成分,然后在1300℃左右或更高的温度下进行烧结。之后将外部电极烧接在两端,得到叠层陶瓷电容器。
在上述叠层陶瓷电容器的制备工艺中,将金属膏印刷在介电体生料片上,进行叠合和模压,然后通过加热处理蒸发除去有机成分,该加热处理通常在大气中、250~400℃下进行。若这样在氧化气氛中进行加热处理,则金属粉发生氧化,从而使金属粉的体积膨胀。另外,近年来,利用上述加热处理蒸发除去有机成分有时也在还原气氛中进行,此时,金属粉发生还原、收缩。而且,在用于除去该有机成分的加热处理之后,在更高的温度下进行加热、烧结,该烧结在氢气气氛等还原性气氛中进行。由此,在金属粉中引起体积收缩。
这样,在制备叠层陶瓷电容器的工艺中,由于氧化还原反应而在金属粉中发生膨胀、收缩,从而产生体积变化。另一方面,介电体本身也因烧结而产生体积变化,但由于将介电体与金属粉这两种不同的物质同时烧结,所以烧结过程中每种物质的膨胀、收缩的体积变化等烧结行为不同。因此,在金属膏层上产生变形,结果导致龟裂或剥离等被称作脱层的层状结构破坏的问题。
具体而言,例如以钛酸钡作为主成分的介电体,其在1000℃以上、通常在1200~1300℃下开始烧结,与此相对,用于内部电极的金属粉的烧结,在比其低的温度下开始烧结,例如为镍粉时,通常在400~500℃下开始烧结。作为该烧结行为,烧结起始温度的不同成为发生脱层的一大要因。
作为解决上述脱层问题的措施,已经提出了各种方法。例如,在专利文献1中公开了一种镍粉,其具有某一规定值以上的针对特定粒径的振实密度。另外,在专利文献2中公开了一种镍超微粉,其平均粒径为0.2~0.5μm,粒径为平均粒径的2倍以上的粗颗粒的存在率以个数基准计为0.1%以下。上述专利文献1中公开的镍超微粉,其目的在于,抑制用作叠层陶瓷电容器的内部电极时的龟裂、剥离等内部缺陷的发生。另外,上述专利文献2中公开的镍超微粉也是以抑制叠层陶瓷电容器的内部电极的短路或龟裂、剥离为目的。专利文献1:日本特开平8-246001号公报(专利权利要求书)专利文献2:日本特开2002-252139号公报(专利权利要求书)
发明内容
发明所要解决的问题
但是,上述现有方法虽然在改善烧结行为方面取得了种种的效果,但作为防止叠层陶瓷电容器脱层的方法,还未必十分令人满意,还需要进一步改善。
因此,本发明的目的在于提供一种在叠层陶瓷电容器的制备工艺中显示出优异的氧化行为、还原行为和烧结行为,结果可以防止叠层陶瓷电容器脱层的导电膏用、尤其适于叠层陶瓷电容器用的镍粉及其制备方法。
解决问题的方法
本发明人等对镍粉进行了反复深入的研究,结果发现:通过使镍粉中含有适量的硫和碳,可得到氧化行为、还原行为和烧结行为等热行为优异的镍粉,从而完成了本发明。即,本发明的镍粉,其特征在于:含有硫和碳,且利用含硫化合物对该镍粉进行处理。含硫化合物优选为含硫有机化合物,更优选为硫醇系化合物或硫代酰胺系化合物。具体可以列举出:2-硫醇基苯并噻唑、2-硫醇基苯并咪唑、三嗪硫醇、硫脲等。本发明的镍粉,优选这些含硫化合物在其表面包覆或附着的形态,或者在其表面形成含镍与硫的化合物层的形态。
本发明的镍粉中,硫和碳的含量均选择在0.01~1.0%质量的范围内,优选为0.05~0.5%质量。若镍粉中硫和碳的含量不足0.01%质量,则得不到改善烧结行为的效果。另外,若镍粉中硫和碳的含量超过1.0%质量,则产生使叠层陶瓷电容器的电气特性劣化等问题。并且,本发明的镍粉是平均粒径在1.0μm以下、优选为0.05~1μm、更优选为0.1~0.5μm范围内的微颗粒。另外,镍粉的通过BET测定的比表面积优选为1~20m2/g。
其次,本发明的镍粉的制备方法为适于用来制备上述镍粉的制备方法,其特征在于:用含硫化合物对镍粉进行处理。从而,在镍粉的表面上包覆含硫化合物或者在镍粉的表面上形成Ni-S、Ni-S-O等镍-硫化合物层。这样,通过在镍粉的表面上形成含硫化合物的包覆层或镍-硫化合物层,可以得到耐氧化性优异、且烧结起始温度高、收缩率小、烧结行为优异的镍粉。
上述含硫化合物优选为含硫有机化合物,更优选为硫醇系化合物或硫代酰胺系化合物的一种或两种以上。具体可以列举出:2-硫醇基苯并噻唑、2-硫醇基苯并咪唑、三嗪硫醇、硫脲等的一种或两种以上,其中,利用硫脲进行的处理最为有效。
另外,本发明的镍粉的制备方法,可以在利用上述含硫化合物进行处理前附加在碳酸水溶液中进行处理,并且,还可以采用在用上述含硫化合物进行处理之后,进行干燥,接着在氧化性气氛中进行加热处理的方法。另外,本发明的镍粉优选利用氯化镍蒸气的气相还原法或镍化合物的热分解法而得到的镍粉。
本发明的镍粉,由于含有规定量的硫和碳,并在其表面包覆或附着有含硫化合物,所以在叠层陶瓷电容器的制备工艺中显示出优异的氧化行为、还原行为和烧结行为,结果有望作为可以防止叠层陶瓷电容器脱层的导电膏用、尤其是适于叠层陶瓷电容器用的镍粉。
发明效果
利用本发明的制备方法而制得的镍粉,在将其用于内部电极的叠层陶瓷电容器的制备工艺中,为了除去有机成分而在氧化性气氛中进行加热处理时的重量变化少。另外,该镍粉在还原性气氛中进行加热处理时,还原起始温度更高,在加热处理中不易发生急剧的重量减少等耐还原性优异。并且,烧结起始温度高,因烧结开始而发生的体积变化少。其意思是指,如上所述,在叠层陶瓷电容器的烧结时不易发生脱层。因而,利用本发明的制备方法而制得的镍粉,在叠层陶瓷电容器的制备工艺中显示出优异的氧化行为、还原行为和烧结行为,发挥着难以发生脱层的效果。
附图简述
[图1]是本发明实施例中使用的镍粉的制备装置的纵剖面图。
[图2]是显示实施例中测定的镍粉的烧结行为的图谱。
符号说明
1…氯化炉
2…还原炉
M…原料镍粉
P…制备的镍粉
实施发明的最佳方式
以下,对本发明的优选实施方式进行详细说明。
本发明的镍粉可以采用气相法或液相法等公知的方法进行制备,但从可以容易控制所生成的金属微粉的粒径、并且可以有效地制得球状颗粒方面考虑,特别优选通过使氯化镍气体与还原性气体接触而生成镍粉的气相还原法或者对热分解性镍化合物进行喷雾而使其热分解的喷雾热分解法。
在镍粉气相还原法中,使气化的氯化镍气体与氢气等还原性气体反应,还可以将固体氯化镍加热使其蒸发,从而产生氯化镍气体。但是,考虑到氯化镍的氧化或防止吸湿以及能量效率,有利的方法是使氯气与金属镍接触,连续地产生氯化镍气体,将该氯化镍气体直接供应到还原工艺中,接着使其与还原性气体接触而将氯化镍气体连续还原,从而制得镍微粉。
在利用气相还原反应制备镍粉的过程中,在氯化镍气体与还原性气体接触的瞬间生成镍原子,通过镍原子之间的碰撞、聚集而生成微颗粒,并继续成长。而且,由还原工艺中的氯化镍气体的分压或温度等条件决定所生成的镍微粉的粒径。如果采用上述镍粉的制备方法,则产生与氯气供应量相对应量的氯化镍气体,因此通过控制氯气的供给量,就可以调节向还原工艺中供应的氯化镍气体的量,由此,可以控制所生成的镍微粉的粒径。
并且,由于金属氯化物气体通过氯气与金属的反应而生成,因此与利用固体金属氯化物的加热蒸发而产生金属氯化物气体的方法不同,不仅可以减少载气的使用,而且还可以根据制备条件而不使用载气。因而,气相还原反应这种方法通过减少载气使用量以及随之减少的加热能量,可以实现制备成本的降低。
另外,通过向氯化工艺中产生的氯化镍气体中混合惰性气体,可以控制还原工艺中的氯化镍气体的分压。这样,通过控制氯气的供给量或供应到还原工艺中的氯化镍气体的分压,可以控制镍粉的粒径,因而可以使镍粉的粒径稳定,同时可以任意设定粒径。
将利用如上所述气相还原法制备镍粉的条件任意地设定成使平均粒径为1μm以下的条件,例如,作为起始原料的金属镍的粒径优选大约5~20mm的粒状、块状、板状等,并且,其纯度通常优选为99.5%以上。首先使该金属镍与氯气反应而生成氯化镍气体,但是为了使反应充分进行而将此时的温度设定为800℃以上,且在镍的熔点1453℃以下。考虑到反应速度和氯化炉的耐久性,实际使用时优选900℃~1100℃的范围。
接着,直接将该氯化镍气体供应到还原工艺中,使其与氢气等还原性气体接触反应,也可以将氮气或氩气等惰性气体以相对于氯化镍气体为1~30%摩尔的比例与氯化镍气体进行混合,并将该混合气体导入到还原工艺中。另外,还可以将氯气与氯化镍气体同时或独立地供应到还原工艺中。通过向还原工艺中这样供应氯气,可以调节氯化镍气体的分压,还可以控制所生成的镍粉的粒径。还原反应的温度可以在充分完成反应的温度以上,但是由于生成固体状的镍粉时操作容易,因此优选在的镍熔点以下,从经济性方面考虑,900℃~1100℃为实用的范围。
如果进行这样的还原反应生成镍粉后,将生成的镍粉冷却。在冷却时,为了防止因生成的镍的初级颗粒之间聚集生成二级颗粒,以便得到所需粒径的镍粉,优选通过吹入氮气等惰性气体而使完成还原反应的1000℃左右的气流急速冷却至400~800℃左右。之后,利用如袋式收尘器等将生成的镍粉分离、回收。
另外,在利用喷雾热分解法制备镍粉的方法中,以热分解性的镍化合物为原料,具体而言,为硝酸盐、硫酸盐、含氧硝酸盐、含氧硫酸盐、氯化物、铵络合物、磷酸盐、羧酸盐、烷氧基化合物等的一种或两种以上。用含有该镍化合物的溶液进行喷雾,制作微小液滴,此时的溶剂可以使用水、醇、酮、醚等。另外,喷雾方法可以采用超声波或双重喷嘴等喷雾方法。由此制成微小液滴,在高温下进行加热,使金属化合物发生热分解,生成镍粉。此时的加热温度高于所使用的特定镍化合物发生热分解的温度,优选在金属的熔点附近。
在利用液相法制备金属微粉的方法中,向氢氧化钠等碱金属氢氧化物中添加含有硫酸镍、氯化镍或镍络合物的镍水溶液等,使之接触而生成镍氢氧化物,接着,利用肼等还原剂将镍氢氧化物还原,得到金属镍粉。为了得到均匀的颗粒,根据需要,对由此生成的金属镍粉进行粉碎处理。
优选使由上述方法得到的镍粉悬浮在碳酸水溶液中进行处理。通过在碳酸水溶液中进行处理,在充分除去附着于镍表面的氯等杂质的同时,使存在于镍粉表面的氢氧化镍等氢氧化物或因颗粒之间的摩擦等从表面剥离而形成的微颗粒被除去,从而可以形成均匀的氧化镍覆膜。
在碳酸水溶液中进行悬浮处理时,通常用纯水对由采用气相还原法、喷雾热分解法制备镍粉的方法中所生成的镍粉进行洗涤,也可以用碳酸水溶液进行洗涤的方法,或者向纯水洗涤后的水浆中吹入二氧化碳或添加碳酸水溶液进行处理。尤其在采用气相还原法时,在用纯水进行洗涤的过程中或洗涤后,在浆料状态下与碳酸水溶液接触而进行处理有利于简化制备工艺。
在该碳酸水溶液中的处理,pH值在5.5~6.5的范围内,优选pH值为5.5~6.0。在pH值不足5.5的条件下进行在碳酸水溶液中的处理时,在镍粉的表面形成不均匀的氧化外膜,使镍粉的烧结特性降低。另外,镍粉自身溶解,出现表面缺损。在pH值超过6.5的条件下进行处理时,不能除去附着或吸附于镍粉表面的氢氧化物,干燥后残存的氢氧化物形成不均匀的氧化外膜。
接着,如上所述,将镍粉在碳酸水溶液中处理后,利用含硫化合物进行处理。通过用含硫化合物进行处理,在镍粉的表面形成含硫化合物的包覆或形成镍与硫的化合物层,由此可以改善镍粉的氧化行为、还原行为和烧结行为等热行为。利用含硫化合物进行处理的方法可以列举以下的方法。
(1)将干燥的镍粉和含硫化合物进行干式混合的方法
(2)将镍粉浆料和含硫化合物的水溶液或乙醇、异丙醇等醇溶液混合的方法
(3)向镍粉浆料中添加含硫化合物的方法
这些方法中,方法(2)将镍粉浆料和含硫化合物的水溶液或醇溶液混合的方法,有利于简化制备工艺、包覆含硫化合物或使镍-硫化合物层均匀化。
将镍浆料和含硫化合物溶液混合、处理时的温度范围为20℃~60℃,优选为20℃~40℃。另外,在处理后的镍粉中,含硫化合物调节为以硫含量计为(0.01~1)%质量,优选为(0.05~0.5)%质量。将镍浆料和含硫化合物溶液混合后,搅拌或进行超声波处理等。处理时间为10~60分钟,优选为15~30分钟。
由此,利用含硫化合物对镍粉进行处理后,将该镍粉干燥。干燥方法可以采用公知的方法,具体可以列举出:使其与高温气体接触进行干燥的气流干燥、加热干燥和真空干燥等。在这些方法中,气流干燥不会因颗粒之间的接触而产生氧化外膜的磨损,所以是优选的方法。另外,为了在镍粉的表面形成均质的氧化外膜,优选在短时间内将水分除去并进行干燥。
具体而言,镍粉从水浆料状态或水分大约为50%质量的状态变成水分为0.1%质量以下的时间为1分钟以内,优选为30秒钟以内,更优选为10秒钟以内。从可以在如此短的时间内将镍粉干燥的角度考虑,气流干燥方法可以在数秒内进行干燥,是优选的方法。在该气流干燥中,使镍粉与高温氮气等接触,此时的温度为200~300℃,优选使镍粉与250℃左右的气体接触。
利用上述含硫化合物对本发明的镍粉进行处理,然后干燥,接着,优选在大气中或氧气气氛等氧化性气氛中进行加热处理,特别优选利用碳酸水溶液进行处理,接着利用含硫化合物进行处理,接着进行气流干燥,使水分为0.1%质量以下,然后在氧化性气氛中进行加热处理。在该氧化性气氛中的加热处理温度为100~400℃,优选为200~300℃,更优选为200~250℃。而且,加热处理时间通常为30分钟~10小时,进行处理使得镍粉中的氧含量为0.3~2.0%质量。
关于镍粉的烧结起始温度,已知以下事实。即,在镍粉表面有氧化外膜存在期间烧结没有开始,随着烧结温度上升氧化外膜被还原而变得不存在时,金属微粉的烧结开始。例如,因为镍粉通常在200~300℃时开始烧结,所以即使加热到200~300℃以上也不被还原,通过形成均质且稳定的氧化外膜,使镍粉的耐还原性提高,因此可以使烧结起始温度向高温侧移动。如上所述,通过在氧化性气氛中进行加热处理,可以在镍粉的表面得到均质的氧化外膜,所以可以使耐还原性提高。并且,通过形成所述均质且稳定的氧化外膜,耐氧化性也有所提高。
如上所述,通过将镍粉在碳酸水溶液中进行处理,使存在于镍粉表面的氢氧化镍等氢氧化物或因颗粒之间的摩擦等从表面剥离而形成的微颗粒被除去。接着通过利用含硫化合物进行处理,可以得到在表面具有含硫化合物外膜或镍-硫化合物层的镍粉。接着,将利用含硫化合物进行处理的镍粉干燥,然后通过在氧化性气氛中进行加热处理,使含硫化合物外膜或镍-硫化合物层变得均匀,并在颗粒表面形成均匀的氧化外膜。
因此,可以得到使镍粉的耐还原性进一步提高、使烧结起始温度高温化、减小收缩率等改善烧结行为的效果。另外,通过进行加热处理使含硫化合物外膜或镍-硫化合物层稳定化,所以可以防止这些外膜或化合物层随时间而发生劣化或者在膏化或叠层陶瓷电容器制备工艺中发生劣化,还可以防止耐还原性或烧结行为的降低。通过使上述氧化性气氛中的加热处理在100~400℃的温度范围内进行,可以:
(1)使含硫化合物外膜或镍-硫化合物层稳定化。
(2)不被氧化至镍粉内部而形成均匀的氧化外膜。
在可以进一步提高还原行为、烧结行为等热行为方面优选上述加热温度范围。另外,从可以防止内部电极的电阻值上升方面考虑,也优选为上述加热温度范围。
实施例1
A.镍粉的制备
将作为起始原料的平均粒径为5mm的金属镍小丸M填充到图1所示的镍粉制备装置的氯化炉1内,同时用加热装置11使炉内气氛温度为1100℃。接着,从喷嘴12向氯化炉1内供应氯气,将金属镍小丸M氯化而产生氯化镍气体,之后,将从喷嘴13供应的氮气混合到氯化镍气体中。然后,以2.3m/秒(1000℃换算)的流速,将氯化镍气体与氮气的混合气体从喷嘴22导入到用加热装置21使炉内气氛温度为1000℃的还原炉2内。
与此同时,以7NI/分钟的流速从喷嘴23向还原炉20内供应氢气,将氯化镍气体还原,得到镍粉P。再使从喷嘴24供应的氮气与由还原工艺生成的镍粉P接触,将镍粉P冷却。之后,分离回收镍粉P,用热水洗涤,向镍粉浆料中吹入二氧化碳,使pH值为5.5,在常温下将镍粉在碳酸水溶液中处理60分钟。之后,对镍粉浆料进行水洗,除去碳酸,得到镍粉。
B.利用硫脲进行处理
向由上述方法得到的镍粉浆料中添加硫脲的乙醇溶液,使硫含量相对于镍粉为0.1%质量,在常温下进行30分钟的超声波处理。接着,用气流干燥机进行干燥处理,然后在大气中、200℃下进行30分钟的加热处理,得到实施例1的镍粉。
实施例2
与实施例1同样制备镍粉,并与实施例1同样进行硫脲处理、直至利用气流干燥机进行干燥处理,未进行在大气中的加热处理而得到实施例2的镍粉。
[比较例]
与实施例同样制备镍粉后,未进行硫脲处理而用气流干燥机进行干燥,在大气中、200℃下进行30分钟的加热处理,得到比较例的镍粉。
关于上述实施例和比较例的镍粉,用下述方法测定其平均粒径、硫浓度、碳浓度和氧化行为,其结果如表1所示。另外,用下述方法测定的烧结行为的示意图如图2所示。
a.平均粒径
利用电子显微镜拍摄镍粉的照片,从该照片中测定200个颗粒的粒径,算出其平均值。应说明的是,粒径是指包入颗粒的最小圆的直径。
b.硫、碳浓度
使用株式会社堀场制作所制备的EMGA-520SP,利用燃烧-红外线吸收法进行测定。将0.5g镍粉和金属锡以及金属钨装入氧化铝坩埚中,在氧气流中用高频电流进行加热,使之燃烧,利用红外线对所产生的SO2和CO2进行检测、定量,以此作为镍粉中的硫和碳的浓度。
c.氧化行为
用热重量-差热分析仪(TG-DTA、TG8120:株式会社リガク公司制备),在大气中以5℃/分钟的升温速度加热至1000℃,此时,确认在300℃时的重量增加率(%)和重量增加1%时的温度。
d.烧结行为
将1g镍粉、3%重量的樟脑和3%重量的丙酮混合,将该混合物填充到内径为5mm、高度为10mm的圆柱状金属中,施加表面压力为1吨的负荷,制成试验坯(ピ-ス)。使用热膨胀收缩行为测定装置(TMA-8310:株式会社リガク公司制备),在弱还原性气氛(1.5%氢-98.5%氮的混合气体)中、升温速度为5℃/分钟的条件下,测定该试验坯的烧结起始温度。
[表1]
Figure G05819237320061214D000121
从表1可以明确判断,本发明的镍粉(实施例1,2)与比较例相比,虽然平均粒径相同,但是在300℃时的重量增加率低,而且重量增加率为1%时的温度向高温侧移动,耐氧化性优异。另外,从图2可以明确,比较例的镍粉在200℃附近体积发生变化,认为这就是烧结的起始点,在600℃附近的收缩率达到近-16%,与此相对,本发明的镍粉直至400℃附近体积都没有发生变化,在700℃附近烧结结束,此时的收缩率在-14%左右。从这些结果可以判断,本发明的镍粉比以往的镍粉耐还原性优异,且烧结行为优异。
从以上的结果可以证实:本发明的镍粉在叠层陶瓷电容器的制备工艺中显示出优异的氧化行为、还原行为和烧结行为,结果对防止脱层极为有效。

Claims (15)

1.一种镍粉,其特征在于:含有0.01~1.0%(质量)的硫、0.01~1.0%(质量)的碳,该镍粉为平均粒径1μm以下的球状颗粒,表面具有含硫化合物或者含镍和硫的化合物层以及氧化外膜。
2.权利要求1的镍粉,其特征在于:利用含硫有机化合物进行过处理。
3.权利要求2的镍粉,其特征在于:上述含硫有机化合物为硫醇系化合物或硫代酰胺系化合物。
4.权利要求2的镍粉,其特征在于:上述含硫有机化合物为硫脲。
5.权利要求1或2的镍粉,其特征在于:在碳酸水溶液中进行过处理。
6.权利要求1的镍粉,其特征在于:在利用上述含硫化合物进行处理的同时,或者在利用含硫化合物进行处理之后,在氧化性气氛中进行过热处理。
7.权利要求1或2的镍粉,其特征在于:上述镍粉是利用氯化镍蒸气的气相还原法或镍化合物的热分解法而得到的。
8.一种镍粉的制备方法,其特征在于:在将镍粉用含硫化合物进行处理的同时,或者在用含硫化合物进行处理之后,在氧化性气氛中进行热处理。
9.权利要求8的镍粉的制备方法,其特征在于:上述含硫化合物为含硫有机化合物。
10.权利要求9的镍粉的制备方法,其特征在于:上述含硫有机化合物为硫醇系化合物或硫代酰胺系化合物。
11.权利要求9的镍粉的制备方法,其特征在于:上述含硫有机化合物为硫脲。
12.权利要求8~11中任一项的镍粉的制备方法,其特征在于:在碳酸水溶液中进行处理。
13.权利要求8~11中任一项的镍粉的制备方法,其特征在于:上述镍粉是利用氯化镍蒸气的气相还原法或镍化合物的热分解法而得到的。
14.权利要求8的镍粉的制备方法,其特征在于:在利用含硫化合物进行处理后进行干燥处理,接着在氧化性气氛中进行热处理。
15.权利要求14的镍粉的制备方法,其特征在于:通过与200~300℃的惰性气体接触而进行上述干燥处理。
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4466250B2 (ja) * 2004-07-23 2010-05-26 株式会社村田製作所 卑金属粉末、樹脂組成物、卑金属粉末の製造方法、樹脂組成物の製造方法、回路基板の製造方法、およびセラミック多層基板の製造方法
TW200707469A (en) * 2005-07-08 2007-02-16 Murata Manufacturing Co Electrically conducting powder, electrically conducting paste and process for production of laminated ceramic electronic components
JP4697539B2 (ja) * 2005-12-07 2011-06-08 昭栄化学工業株式会社 ニッケル粉末、導体ペーストおよびそれを用いた積層電子部品
JP4670653B2 (ja) * 2006-01-20 2011-04-13 堺化学工業株式会社 ニッケル微粒子の製造方法
JP4839854B2 (ja) * 2006-01-20 2011-12-21 堺化学工業株式会社 ニッケル微粒子の製造方法
JP2008095145A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 積層セラミックコンデンサの内部電極用ニッケル粉末及びその製造方法
JP4807581B2 (ja) * 2007-03-12 2011-11-02 昭栄化学工業株式会社 ニッケル粉末、その製造方法、導体ペーストおよびそれを用いた積層セラミック電子部品
JP5067312B2 (ja) * 2008-08-18 2012-11-07 住友金属鉱山株式会社 ニッケル粉末とその製造方法
TWI421882B (zh) * 2009-06-08 2014-01-01 Daiken Chemical Co Ltd Barium titanate powder, nickel paste, preparation method and laminated ceramic capacitors
JP5768322B2 (ja) * 2010-03-19 2015-08-26 住友金属鉱山株式会社 ニッケル微粉及びその製造方法
JP2011252194A (ja) * 2010-06-01 2011-12-15 Murata Mfg Co Ltd 金属粉末とその製造方法および金属粉末を用いた導電性ペーストとそれを用いた積層セラミック電子部品
WO2012114637A1 (ja) * 2011-02-25 2012-08-30 株式会社村田製作所 ニッケル粉末の製造方法
JP5724822B2 (ja) * 2011-10-21 2015-05-27 堺化学工業株式会社 含硫黄ニッケル微粒子の製造方法
JP5779489B2 (ja) * 2011-12-07 2015-09-16 Jfeミネラル株式会社 表面処理ニッケル超微粉及びその製造方法
JP6095422B2 (ja) * 2012-04-04 2017-03-15 新日鉄住金化学株式会社 ニッケル粒子及びその製造方法
JP2013231230A (ja) * 2012-04-04 2013-11-14 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd 複合ニッケル粒子
JP2014028991A (ja) * 2012-07-31 2014-02-13 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd 複合ニッケル微粒子及びその製造方法
JP2014028990A (ja) * 2012-07-31 2014-02-13 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd 複合ニッケル微粒子及びその製造方法
CN102950280B (zh) * 2012-10-11 2014-09-17 宁波广博纳米新材料股份有限公司 含硫片式多层陶瓷电容器用的纳米镍粉的处理方法
JP5962562B2 (ja) * 2013-03-22 2016-08-03 住友金属鉱山株式会社 ニッケル粉末とその製造方法
JP5966990B2 (ja) * 2013-03-26 2016-08-10 住友金属鉱山株式会社 硫黄含有ニッケル粉末の製造方法
JP6083295B2 (ja) * 2013-03-29 2017-02-22 住友金属鉱山株式会社 ニッケル粉末の製造方法
US9234112B2 (en) * 2013-06-05 2016-01-12 Korea Institute Of Machinery & Materials Metal precursor powder, method of manufacturing conductive metal layer or pattern, and device including the same
JP5668879B1 (ja) * 2014-03-07 2015-02-12 住友金属鉱山株式会社 ニッケル粉末
JP6559118B2 (ja) * 2014-04-08 2019-08-14 東邦チタニウム株式会社 ニッケル粉末
JP6406613B2 (ja) * 2014-04-15 2018-10-17 住友金属鉱山株式会社 含有する炭素及び硫黄の濃度を低減するニッケル粉の製造方法
JP2017025400A (ja) * 2015-07-28 2017-02-02 住友金属鉱山株式会社 積層セラミックコンデンサ用ニッケル粉末および導電ペースト
TWI716526B (zh) * 2016-01-12 2021-01-21 日商東邦鈦股份有限公司 鎳粉末
KR102253292B1 (ko) * 2016-12-05 2021-05-20 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 니켈 분말의 제조 방법
WO2018163823A1 (ja) * 2017-03-10 2018-09-13 東邦チタニウム株式会社 ニッケル粉及びニッケルペースト
JP6647458B1 (ja) * 2018-03-29 2020-02-14 東邦チタニウム株式会社 ニッケル粉体、およびその製造方法
KR102445498B1 (ko) * 2018-03-30 2022-09-21 도호 티타늄 가부시키가이샤 금속 염화물 생성 장치 및 금속 분체의 제조 방법
CN112423912B (zh) * 2018-06-28 2023-05-23 东邦钛株式会社 金属粉末及其制造方法和烧结温度的预测方法
CN111468713B (zh) * 2020-04-14 2022-06-10 湖南省国银新材料有限公司 一种电子烟雾化芯用镍浆及其制备方法
KR102381294B1 (ko) * 2020-10-06 2022-04-01 한국생산기술연구원 니켈 나노분말의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 니켈 나노분말
CN112872349A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 杭州新川新材料有限公司 一种核壳结构的纳米镍粉

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3790149A (en) 1971-04-26 1974-02-05 Morley Furniture Spring Corp Spring construction
CA970168A (en) * 1972-10-20 1975-07-01 Vladimir N. Mackiw Production of nickel powder from impure nickel compounds
JPS5238566B2 (zh) 1973-03-30 1977-09-29
US3975507A (en) * 1975-01-27 1976-08-17 Freeport Minerals Company Oxidation-resistant nickel and cobalt sulfides and method for preparing same
US5584908A (en) 1994-11-14 1996-12-17 Sherritt Inc. Micron-sized nickel metal powder and a process for the preparation thereof
JP3197454B2 (ja) 1995-03-10 2001-08-13 川崎製鉄株式会社 積層セラミックコンデンサー用ニッケル超微粉
JPH08259844A (ja) 1995-03-17 1996-10-08 Daiken Kagaku Kogyo Kk 改質金属粉体および厚膜用ペーストの製造法
US6103868A (en) * 1996-12-27 2000-08-15 The Regents Of The University Of California Organically-functionalized monodisperse nanocrystals of metals
JP3640511B2 (ja) 1997-09-05 2005-04-20 Jfeミネラル株式会社 ニッケル超微粉
JPH1180816A (ja) 1997-09-10 1999-03-26 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 導電ペースト用ニッケル粉末とその製造方法
JP3073732B1 (ja) * 1999-04-28 2000-08-07 三井金属鉱業株式会社 ニッケル微粉末及びその製造方法
JP4552260B2 (ja) 2000-03-30 2010-09-29 Tdk株式会社 ニッケル粉末、電極用ペーストおよび電子部品の製造方法
TW591095B (en) * 2000-10-25 2004-06-11 Harima Chemical Inc Electro-conductive metal paste and method for production thereof
JP2002252139A (ja) 2001-02-22 2002-09-06 Ricoh Co Ltd ニッケル超微粉及び積層セラミックコンデンサ
JP3868421B2 (ja) * 2001-06-14 2007-01-17 東邦チタニウム株式会社 金属粉の製造方法および金属粉並びにこれを用いた導電ペーストおよび積層セラミックコンデンサ
US6645444B2 (en) * 2001-06-29 2003-11-11 Nanospin Solutions Metal nanocrystals and synthesis thereof
JP3790149B2 (ja) 2001-11-02 2006-06-28 独立行政法人科学技術振興機構 金属ナノサイズ粒子とその製造方法
JP2004002923A (ja) 2002-05-31 2004-01-08 Murata Mfg Co Ltd ニッケル粉末の製造方法、及びニッケル粉末
KR101014158B1 (ko) * 2002-08-28 2011-02-14 도호 티타늄 가부시키가이샤 금속 니켈 분말 및 그 제조 방법
JP4168773B2 (ja) * 2003-02-12 2008-10-22 住友金属鉱山株式会社 焼結性に優れたニッケル粉末の製造方法
EP1724789B1 (en) * 2004-03-10 2010-12-22 Asahi Glass Company, Limited Metal-containing fine particle, liquid dispersion of metal-containing fine particle, and conductive metal-containing material
US7344583B2 (en) * 2005-03-31 2008-03-18 3M Innovative Properties Company Methods of making metal particles within cored dendrimers

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