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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Nickelpulvers, welches für
verschiedene Verwendungen, wie in Füllmitteln von leitfähigen Pasten,
die bei elektrischen Bauteilen eingesetzt werden, in Haftmitteln
für Titan
und in Katalysatoren geeignet ist, und betrifft insbesondere ein
Verfahren, mit dem die Teilchengrößen in einem unterhalb von
1,0 μm liegenden
Bereich, welcher geeignete Teilchengrößen für eine interne Elektrode eines
keramischen Mehrschicht-Kondensators umfasst, steuerbar sind, und
mit dem ein Nickelpulver herstellbar ist, welches eine sphärische Form
und eine geringe Teilchengrößenverteilung
aufweist.
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Zugrundeliegender
Stand der Technik
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Leitfähige Metallpulver
wie diejenigen aus Nickel, Kupfer und Silber sind für interne
Elektroden in keramischen Mehrschicht-Kondensatoren brauchbar; und
es ist in neuerer Zeit insbesondere Nickelpulver für derartige
Zwecke untersucht worden. Das durch einen Trockenvorgang hergestellte
Nickelpulver wird als versprechend erachtet. Entsprechend einem
Trend zur Miniaturisierung und zu einer größeren Kapazität von Kondensatoren
ist aufgrund der Erfordernisse einer Bildung dünner Schichten und eines geringen
Widerstands insbesondere ein ultrafeines Pulver mit einer Teilchengröße von weniger
als 0,1 μm
gefragt.
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Als
eines der Verfahren zur Herstellung des feinen Nickelpulvers ist
ein Gasphasen-Reduktionsverfahren zu erwähnen. Zum Beispiel offenbart
die JP-A-8-246001 ein Verfahren, bei dem ein Reaktor durch Erwärmen und
Verdampfen (Sublimieren) einer festen Masse aus Nickelchlorid mit
einem Nickelchloriddampf gefüllt wird,
Wasserstoffgas zusammen mit einem Inertgas wie Argongas zugeführt wird
und durch Kontaktieren und Vermischen eine reduzierende Reaktion
zur Bildung eines Nickelpulvers abläuft. Gemäß dieser Veröffentlichung
kann mit dem Verfahren ein Nickelpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1
bis 1,0 μm
hergestellt werden.
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Obwohl
mit dem üblichen,
in der vorstehenden Veröffentlichung
offenbarten Verfahren ein Nickelpulver mit einer Teilchengröße innerhalb
eines erzielten Bereiches (0,1 bis 1,0 μm) erhalten werden kann, ist
es schwierig, die erforderliche Teilchengröße innerhalb dieses Bereiches
genauer zu steuern. Vorteilhafte Bedingungen für die Bildung einer Paste aus
einem Nickelpulver umfassen die einer Gleichmäßigkeit der Größen und
einer Gleichförmigkeit
der Teilchen, einer hohen Glattheit der Teilchenoberflächen und
einer weitgehenden Kugelförmigkeit.
Diese Bedingungen können
jedoch nicht von den üblichen
Herstellungsverfahren weitgehend efüllt werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung
eines Nickelpulvers vorzusehen, bei dem die Teilchengröße des Nickelpulvers
auf 1,0 μm
und insbesondere innerhalb eines Bereiches von 0,1 bis 1,0 μm frei steuerbar
ist, die Glattheit der Teilchenoberflächen verbessert und die Kugelförmigkeit
des Pulvers verbessert ist.
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Offenbarung
der Erfindung
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Zur
Lösung
der vorstehenden Probleme haben die Erfinder verschiedene weitere
Faktoren untersucht, darunter die der Zusätze und Volumina von zugeführtem Gas,
welche die Eigenschaften der Teilchen eines Nickelpulvers beeinflussen,
welches in einem, ein zugrundeliegendes Reduktionsverfahren darstellenden
Verfahren zur Bildung eines Nickelpulvers gebildet wird, bei dem
ein Nickelchloriddampf einem Reduktionsreaktor zugeführt wird,
welcher mit einem reduzierenden Gas einschließlich Wasserstoffgas gefüllt ist,
wonach der Nickelchloriddampf von dem reduzierenden Gas reduziert
wird. Als Ergebnis haben die Erfinder durch Zuführen eines geeigneten Volumens
an Chlorgas zusammen mit einem Nickelchloriddampf zu einer Atmosphäre aus einem
reduzierenden Gas gefunden, dass die Teilchengröße des gebildeten Nickelpulvers
auf einen gewünschten
Bereich steuerbar ist, und die Glattheit der Teilchenoberflächen, die
Kugelförmigkeit
und die Teilchengrößenverteilung
verbessert werden können.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird Chlorgas zusammen mit einem Nickelchloriddampf
einer Atmosphäre
aus einem reduzierenden Gas zugeführt und das Nickelchlorid zur
Erzeugung von Nickelpulver reduziert.
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Als
ein bei der vorliegenden Erfindung verwendetes, reduzierendes Gas
wird Wasserstoffgas oder Schwefelwasserstoffgas eingesetzt. Unter
Berücksichtigung
der Auswirkungen auf die Teilchen des gebildeten Nickelpulvers wird
Wasserstoffgas vorgezogen.
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Das
Volumen des zuzuführenden
Chlorgases liegt bevorzugt in einem Verhältnis von 0,01 bis 0,5 Mol pro
1 Mol Nickelchloriddampf und mehr bevorzugt in einem Verhältnis von
0,03 bis 0,40 Mol, so dass ein Nickelpulver einer Teilchengröße von 0,1
bis 1,0 μm
in beständiger
Weise gebildet wird. Es wurde bestätigt, dass die Teilchengröße des Nickelpulvers
proportional zum zugemischten Volumen des Chlorgases anstieg. Das heißt, dass
je größer das
Volumen des zugeführten
Chlorgases ist, desto mehr wird das Wachstum der Teilchen des Nickelpulvers
gefördert.
Aufgrund des Vorstehenden kann die Teilchengröße des gebildeten Nickelpulvers
auf eine gewünschte
gesteuert werden. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung
besteht darin, dass die Teilchengröße durch Nutzbarmachung des
vorstehend beschriebenen Phänomens
des Anstiegs der Teilchengröße des Nickelpulvers
proportional dem Volumen des zugeführten Chlorgases frei steuerbar
ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird Chlorgas zusammen mit Nickelchloriddampf
einem Reduktionsreaktor zugeführt,
in dem die Atmosphäre
aus einem reduzierenden Gas besteht. Zur Zuführung können verschiedene Verfahrensweisen
angewendet werden. Es wird, im einzelnen, Chlorgas vorher mit einem
Nickelchloridgas vermischt und das Mischgas dann dem Reduktionsreaktor
zugeführt.
In alternativer Weise wird Chlorgas zusammen mit einem Nickelchloriddampf
kontinuierlich dem Reduktionsreaktor zugeführt oder es wird nur das Chlorgas
intermittierend zugeführt,
indem eine Zuführdüse für den Nickelchloriddampf
und eine Zuführdüse für das Chlorgas
getrennt eingebaut und die Düsen
zusammenlaufend angeordnet sind. Die ersterwähnte und die letzterwähnte Verfahrensweise
können
miteinander kombiniert werden, d.h. dass eine Verfahrensweise angewendet
werden kann, bei der ein Mischgas aus einem Nickelchloriddampf und
Chlorgas sowie ein Chlorgas jeweils aus getrennten Düsen dem
Reduktionsreaktor zugeführt
werden.
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Von
den vorstehenden Verfahrensweisen wird die Verfahrensweise bevorzugt,
bei welcher das Chlorgas kontinuierlich aus einer benachbarten Düse zugeführt wird,
weil die Glattheit der Oberflächen
des Nickelpulvers verbessert werden kann. Bevorzugt wird die Verfahrensweise
bei der Chlorgas intermittierend aus benachbarten Düsen zugeführt wird,
weil ein Wachsen von Zapfen des Nickelpulvers, die sich an den Düsen bilden,
verhindert werden kann. Bei einem üblichen Verfahren haftet das
durch Reduktion gebildete Nickelpulver an einer Düse aus welcher
der Nickelchloriddampf in einen Reduktionsreaktor eingestrahlt wird
und wächst gelegentlich
wie ein Eiszapfen. Wenn dies auftritt, wird die Zufuhr des Nickelchloriddampfs
beeinflusst und als Folge werden die Teilcheneigenschaften eines
zu bildenden Nickelpulvers beeinträchtigt. Deshalb werden Lösungen dieser
Probleme benötigt.
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Als
Maßnahmen
zum getrennten Einbauen der Düsen
für den
Nickelchloriddampf und das Chlorgas und zum Anordnen der Düsen nebeneinander
können
verschiedene Verfahrensweisen angewendet werden. Vorzugsweise besteht
eine Düse
aus einem Doppelrohr, in dem ein inneres Rohr koaxial mit einem äußeren Rohr
angeordnet ist. Durch Vorsehen einer Doppelrohrdüse kann der Nickelchloriddampf
aus einem der beiden Rohre der Doppeldüse und das Chlorgas aus dem
anderen Rohr dem Reduktionsreaktor zugeführt werden. Insbesondere bei
einem Zuführen
des Nickelchloriddampfs aus einem inneren Rohr und des Chlorgases aus
einem äußeren Rohr
umgibt das Chlorgas den Nickelchloriddampf, wodurch das vorstehend
beschriebene Wachstum von Zapfen aus Nickelpulver an der Zuführdüse für Nickelchlorid
verhindert und die Kugelförmigkeit des
zu bildenden Nickelpulvers verbessert werden kann.
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Als
der in einem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung eines Nickelpulvers verwendete Reduktionsreaktor
wird bevorzugt ein senkrechter Reduktionsreaktor verwendet, in dem
eine Zuführdüse für einen
Nickelchloriddampf und Chlorgas zum Beispiel als vorstehend erwähntes Doppelrohr
angeordnet ist.
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Des
weiteren wird bei der vorliegenden Erfindung als Verfahrensweise
zum Zuführen
von Nickelchloriddampf und Chlorgas in einen Reduktionsreaktor vorzugsweise
eine Verfahrensweise angewendet, bei welcher in einem senkrechten
Reduktionsreaktor, in dem die Zuführdüse sich am oberen Ende des
Reaktors befindet, der Nickelchloriddampf und das Chlorgas aus der
Düse fast
senkrecht nach unten zum Inneren des Reduktionsreaktors hin eingeführt werden.
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Wie
vorstehend erwähnt,
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung durch die Verwendung eines senkrechten Reduktionsreaktors
und die Anwendung einer Verfahrensweise, bei der ein Nickelchloriddampf
und Chlorgas fast senkrecht nach unten zum Inneren eines Reduktionsreaktors
hin zugeführt
werden, ein Nickelpulver hergestellt werden, welches zur Erzielung
einer ge wünschten
Teilchengröße gesteuert
worden ist und eine verbesserte Glattheit der Teilchenoberflächen, Kugelförmigkeit
und Teilchengrößenverteilung
aufweist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung werden wie vorstehend beschrieben Nickelchloriddampf
und Chlorgas in eine Atmosphäre
aus einem reduzierenden Gas eingeführt. Bei dem Vorgang können der
Nickelchloriddampf und das Chlorgas jeweils nach einem Vermischen
und Verdünnen
mit einem Inertgas wie Stickstoffgas oder Argongas als Trägergas zugeführt werden.
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Des
weiteren werden Nickelchloriddampf, Chlorgas und ein reduzierendes
Gas wie Wasserstoffgas, die einem Reduktionsreaktor zuzuführen sind,
vorzugsweise vor dem Zuführen
in den Reduktionsreaktor vorerwärmt.
Das Vorerwärmen
wird vorzugsweise innerhalb des Temperaturbereiches der Reduktionstemperatur im
Reduktionsreaktor durchgeführt,
wie nachstehend beschrieben wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung beträgt
die Temperatur der Reduktion 900 bis 1200 °C, bevorzugt 950 bis 1100°C und mehr
bevorzugt 980 bis 1050 °C.
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Kurzerläuterung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Zeichnung eines Senkrechtquerschnitts, welche ein Beispiel
einer Apparatur für
die erfindungsgemäße Herstellung
eines Nickelpulvers zeigt.
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2 ist
eine Zeichnung eines Senkrechtquerschnitts, welche ein weiteres
Beispiel einer Apparatur für
die erfindungsgemäße Herstellung
eines Nickelpulvers zeigt.
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Bester Modus
zur Durchführung
der Erfindung
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Nachstehend
wird eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
erläutert.
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1 zeigt
einen senkrechten Reduktionsreaktor 1, welcher zur Praktizierung
einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung bevorzugt wird. Am oberen Ende des Reduktionsreaktors 1 ragt
eine Zuführdüse 2 zum
Ausstrahlen eines Nickelchloriddampfs in den Reaktor senkrecht nach
unten. Als Zuführdüse 2 kann eine
wie vorstehend beschriebene Doppeldüse eingesetzt werden. Am oberen
Ende des Reduktionsreaktors 1 befindet sich oberhalb des
Auslasses der Zuführdüse 2 eine
Zuführdüse 3 für Wasserstoffgas.
Eine Zuführdüse 4 für ein Kühlgas ist
an der Seite des Bodens des Reduktionsreaktors 1 angeschlossen.
Eine Heizeinheit 5 ist um den Reduktionsreaktor 1 herum
angebracht. Die Zuführdüse 2 hat
die Funktion, den Nickelchloriddampf mit einer bevorzugten Fließgeschwindigkeit
in den Reduktionsreaktor 1 einzustrahlen. Eine Zuführdüse 6 für Chlorgas
ist mit der Zuführdüse 2 verbunden.
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Bei
dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Nickelchloriddampf, der durch
Chlorieren eines Nickelmetalls mit Chlorgas gebildet worden ist,
oder ein Nickelchloriddampf, der durch Verdampfen einer handelsüblich erhältlichen
festen Masse aus Nickelchlorid gebildet worden ist, aus der Zuführdüse 2 in
den Reduktionsreaktor 1 eingestrahlt, der durch Zuführen von
Wasserstoffgas aus der Zuführdüse 3 für Wasserstoffgas
mit einer Wasserstoffatmosphäre
gefüllt
worden ist. Unter diesen Verfahrensweisen zur Bildung eines Nickelchloriddampfs
ist es bei der zuletzt erwähnten
Verfahrensweise schwierig, durch Erwärmen und Verdampfen eines Festkörpers aus
Nickelchlorid einen Dampf in gleichmäßiger Weise zu erzeugen. Als Folge
sind die Teilchengrößen in dem
Nickelpulver nicht gleichmäßig. Weil
ein Festkörper
aus Nickelchlorid normalerweise Kristallwasser enthält, ist
es des weiteren er forderlich, diesen vor der Verwendung zu entwässern. Ist
die Entwässerung
unvollständig,
können
Probleme wie eine Verunreinigung des zu bildenden Nickelpulvers
auftreten. Aufgrund dieser Gesichtspunkte wird die zuerst erwähnte Verfahrensweise
bevorzugt, bei der ein durch Chlorieren eines Nickelmetalls mit
Chlorgas gebildeter Nickelchloriddampf direkt einem Reduktionsreaktor
zugeführt
wird.
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Chlorgas
aus der Zuführdüse 6 wird
mit dem Nickelchloriddampf vermischt. Das heißt, dass das Mischgas aus dem
Nickelchloriddampf und dem Chlorgas aus der Zuführdüse 2 ausgestrahlt
wird. Das Volumen des zuzuführenden
Chlorgases beträgt
0,01 bis 0,5 Mol pro 1 Mol Nickelchloriddampf; spezifisch bevorzugt
wird 0,03 bis 0,4 Mol, um eine Bildung von Nickelpulver mit einer
Teilchengröße von 0,1
bis 1,0 μm
zu gewährleisten.
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Wenn
das Mischgas aus Nickelchloriddampf und Chlorgas in den Reduktionsreaktor 1 eingeführt wird, der
eine Wasserstoffatmosphäre
enthält,
läuft die
Reduktion des Nickelchloriddampfs durch Wasserstoff ab und es wird
ein Nickelpulver P gebildet. Bei dem Vorgang der Bildung des Nickelpulvers
P wird eine Flamme F, die einer brennenden Flamme eines Flüssigbrennstoffs
wie LPG ähnelt
und nach unten gerichtet ist, an der Spitze der Zuführdüse 2 gebildet.
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Durch
Einstellen der Ausstrahlgeschwindigkeit (lineare Geschwindigkeit)
des Mischgases aus Nickelchloriddampf und Chlorgas aus der Spitze
der Zuführdüse 2 in
Verbindung mit einem Ändern
des vorstehend erwähnten
Mischverhältnisses
von Chlorgas und Nickelchloriddampf kann die Teilchengröße des zu
erhaltenden Nickelpulvers P innerhalb eines Zielbereiches (von 0,1
bis 1,0 μm)
auf eine gewünschte
Teilchengröße gesteuert
werden.
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Die
Lineargeschwindigkeit, die einen berechneten Wert darstellt, der
aus dem Volumen zugeführten Gases
auf Basis eines idealen Gases bei der Reduktionstemperatur erhalten
worden ist, des Nickelchloriddampfs und des Chlorgases an der Spitze
der Zuführdüse 2 wird
vorzugsweise eingestellt auf 1 bis 30 m/s bei einer Reduktionstemperatur
von 900 bis 1100 °C.
In dem Fall, in dem ein Nickelpulver mit einer kleinen Teilchengröße wie 0,1
bis 0,3 μm
hergestellt werden soll, wird eine Geschwindigkeit von 5 bis 25
m/s bevorzugt, und in dem Fall, in dem ein Nickelpulver mit einer
Teilchengröße von 0,4
bis 1,0 μm
hergestellt werden soll, wird eine Geschwindigkeit von 1 bis 15
m/s bevorzugt.
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Das
Volumen des in den Reduktionsreaktor 1 einzuführenden
Wasserstoffgases beträgt
1 bis 3 mal und bevorzugt 1,1 bis 2,5 mal das chemische Äquivalent
des Nickelchloriddampfes, jedoch ist es nicht darauf beschränkt. Wird
jedoch das Wasserstoffgas im Überschuss
zugeführt,
wird ein großer
Wasserstoffgasstrom in den Reduktionsreaktor 1 eingebracht,
was eine ungleiche Reduktion bewirkt, weil der aus der Zuführdüse 2 ausgestrahlte
Strom des Nickelchloridgases turbulent wird, was auch unwirtschaftlich
ist, weil das nicht verbrauchte Gas ausgetragen wird. Es kann eine
Reduktionstemperatur gewählt
werden, die eine höhere
Temperatur als die zur Vervollständigung
der Reaktion ausreichende ist. Bevorzugt liegt die Temperatur oberhalb
des Schmelzpunktes des Nickels, weil es einfach ist, ein als Festkörper gebildetes
Nickelpulver zu handhaben. Werden die Reaktionsgeschwindigkeit,
die Haltbarkeit des Reduktionsreaktors 1 und die Wirtschaftlichkeit
in Betracht gezogen, ist eine Temperatur von 900 bis 1100 °C zweckmäßig, jedoch
ist die Temperatur nicht auf diesen Bereich eingeschränkt. Die
lineare Geschwindigkeit des Wasserstoffgases in einer Axialrichtung
(einer senkrechten Richtung) im Reduktionsreaktor 1 beträgt 1/50
bis 1/300 mal und bevorzugt 1/80 bis 1/250 mal die Ausstrahlgeschwindigkeit
(lineare Geschwindigkeit) des Nickelchloriddampfes. Des weiteren
wird der Nickelchloriddampf im wesentlichen aus der Zuführdüse 2 in
eine statische Atmosphäre
aus Wasserstoffgas eingestrahlt, weil die Zuführdüse 3 für Wasserstoffgas
sich an dem oberen Teil der Düse
der Zuführdüse 2 befindet.
Des halb wird die vorstehend erwähnte
Flamme F nicht gestört
und es kann das Nickelpulver P in gleichbleibender Weise gebildet
werden. Des weiteren wird das aus der Zuführdüse 3 zugeführte Wasserstoffgas nicht
auf die Seite der Flamme F gerichtet, um eine Störung der Flamme F zu vermeiden.
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Ein
Gas, welches das durch Durchlaufen des vorstehend erwähnten Reduktionsvorgangs
gebildete Nickelpulver P enthält,
wird durch Einblasen eines Inertgases wie Argongas und Stickstoffgas
aus einer Zuführdüse 4 für ein Kühlgas in
einen Raum unterhalb der Spitze der Flamme F gekühlt. Das Kühlen ist ein Vorgang zum Abschließen oder
Steuern des Wachstums der Teilchen des Nickelpulvers P und insbesondere
ein Vorgang zum raschen Abkühlen
eines Gasstroms bei etwa 1000 °C
nach der Reduktion auf eine Temperatur im Bereich von 400 bis 800 °C. Der Gasstrom
kann auch auf eine unterhalb dieses Bereiches liegende Temperatur
abgekühlt
werden. Durch das wie vorstehend erwähnte Einblasen eines Inertgases
kann die Teilchengröße des Nickelpulvers
P gesteuert werden, um eine Agglomeration des Nickelpulvers P zu
verhindern. Der Kühlzustand
kann durch Ändern
des Orts der Zuführdüse 4 des
Kühlgases
entlang der senkrechten Richtung des Reduktionsreaktors 1 und
durch deren Anbringung an mehreren Stellen beliebig geändert werden,
wodurch die Teilchengröße genauer
steuerbar wird.
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Das
Mischgas, welches das Nickelpulver P, Salzsäuregas und ein Inertgas enthält und die
vorstehend beschriebenen Reduktions- und Kühlvorgänge durchlaufen hat, wird einem
Sammelvorgang zugeführt,
bei dem das Nickelpulver P von dem Mischgas abgetrennt und gesammelt
wird. Zum Abtrennen und Sammeln werden ein oder eine Kombination
von mehr als zwei Mitteln eingesetzt, die einen Beutelfilter, eine
Abtrennung durch Sammeln in Wasser oder Öl und eine magnetische Trennung
umfassen, jedoch besteht keine Einschränkung auf diese Mittel. Spezifisch
kann im Falle des Sammelns des Nickelpulvers P mit einem Beutelfilter,
das Nickelpulver P durch Einführen
des Mischgases, welches das im Kühlvorgang
gebildete Nickelgas, Salzsäuregas
und ein Inertgas enthält,
in den Beutelfilter gesammelt werden. Im Falle der Anwendung einer Abtrennung
durch Sammeln in Öl
wird bevorzugt ein Normal-C10–18-Paraffinkohlenwasserstoff
oder ein Leichtöl verwendet.
Im Falle der Anwendung eines Sammelns in Wasser oder Öl werden
eine oder mehrere der Substanzen Polyoxyalkylenglykol, Polyoxypropylenglykol
und Derivate davon (Monoalkylether oder Monoester), ein oberflächenaktives
Mittel einschließlich
Sorbitan oder Sorbitanmonostearat, ein Metalldeaktivator für den Benzotriazol
oder Derivate davon typisch sind und ein bekanntes Antioxidanz einschließlich Phenol
oder eines Amins in Mengen von 10 bis 1000 ppm einer Sammelflüssigkeit
zugegeben, was zum Verhindern einer Agglomeration und Korrosion
von Metallpulverteilchen wirksam ist. Das wie vorstehend beschrieben
gesammelte Nickelpulver wird einem Waschen und Trocknen unterzogen,
um das Nickelpulver gemäß der vorliegenden
Erfindung zu erhalten.
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Bei
der vorstehenden Ausführungsform
kann das Nickelpulver mit einem gewünschten Teilchengrößenbereich
von 0,1 bis 1,0 μm
gebildet und das Wachstum der Teilchen proportional dem Volumen
des zugeführten
und mit dem Nickelchloriddampf vermischten Chlorgases gefördert werden.
Somit kann durch entsprechendes Einstellen des zugeführten Chlorgases
die Teilchengröße des Nickelpulvers
P auf die gewünschte
gesteuert werden. Des weiteren kann durch Vermischen des Chlorgases
die Abweichung der Teilchengrößen des Nickelpulvers
P gesteuert werden, und es können
Versuche durchgeführt
werden, die Teilchengrößen zu vergleichmäßigen, wodurch
das Nickelpulver mit weniger feinen und groben Teilchen und mit
einer schmalen Teilchengrößenverteilung
erhalten werden kann.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform kann durch Verwenden
einer Doppeldüse
mit einem inneren Rohr 2A und einem äußeren Rohr 2B als
Zuführdüse das Chlorgas
aus dem äußeren Rohr 2B in
den Reduktionsreaktor 1 eingestrahlt werden. Das heißt, dass Düsen für den Nickelchloriddampf
und für
das Chlorgas getrennt im Reduktionsreaktor 1 angebracht
sind und entlang derselben Achse nebeneinander liegen. Die Volumina
des zuzuführenden
Nickelchloriddampfes und Chlorgases und das Volumen des in den Reduktionsreaktor 1 zuzuführenden
Wasserstoffgases sind ähnlich wie
bei der vorstehenden ersten Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
können
Verfahrensweisen angewendet werden, bei denen das Chlorgas kontinuierlich
zusammen mit dem Nickelchloriddampf in den Reduktionsreaktor 1 eingeführt, oder
nur das Chlorgas intermittierend zugeführt wird.
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Durch
kontinuierliches Zuführen
von Chlorgas zusammen mit dem Nickelchloriddampf kann die Glattheit
der Teilchenoberflächen
des Nickelpulvers P verbessert werden.
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Das
durch Reduktion gebildete Nickelpulver P kann sich durch Festhaften
an den Auslass des zum Einstrahlen von Nickelchloriddampf in den
Reduktionsreaktor 1 vorgesehenen inneren Rohres 2A in
Form von Zapfen bilden. Deshalb kann durch intermittierendes Zuführen nur
des Chlorgases aus dem äußeren Rohr 2B das
Wachstum von Zapfen des Nickelpulvers verhindert und der Nickelchloriddampf
ohne Schwierigkeiten zugeführt
werden, wodurch keine Auswirkungen auf die Teilcheneigenschaften
des Nickelpulvers entstehen. Da in diesem Fall der Nickelchloriddampf
aus dem inneren Rohr 2A und das Chlorgas aus dem äußeren Rohr 2B zugeführt wird,
ist das Chlorgas von dem Nickelchloridgas umgeben, wodurch die Wirkung
einer Verhinderung des Wachstums von Zapfen des Nickelpulvers P
erzielt wird. Des weiteren kann durch Anpassen der Zuführeinrichtungen
die Kugelförmigkeit
der Teilchen des zu bildenden Nickelpulvers P verbessert werden.
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Einzelheiten
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Beispielen
erläutert.
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Beispiel 1
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Die
Temperatur in dem in 1 gezeigten Reduktionsreaktor 1 wurde
bei einer Reduktionstemperatur von 1000 °C gehalten, und es wurde Wasserstoffgas
mit einer Fließgeschwindigkeit
von 7,5 Nl/min aus der Zuführdüse 3 für Wasserstoffgas
in den Reduktionsreaktor 1 eingeführt, um eine Wasserstoffatmosphäre zu erzeugen.
Dann wurde der Nickelchloriddampf aus der Zuführdüse 2 in den Reduktionsreaktor 1 eingestrahlt, um
das Chlorgas aus der Zuführdüse 6 für Chlorgas
zuzumischen und ein Nickelpulver zu erhalten. Die Fließgeschwindigkeit
des Nickelchloriddampfes wurde gleichmäßig bei 3,7 Nl/min gehalten,
und es wurde die Fließgeschwindigkeit
des Chlorgases geändert,
um Proben A, B und C des Nickelpulvers zu erhalten. Diese Proben wurden
durch SEM-Photographie untersucht und es wurde die mittlere Teilchengröße mit der
BET-Methode bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Wie
aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, wurde durch Erhöhen des
Mischverhältnisses
von Chlorgas zu Nickelchloriddampf die Teilchengröße erhöht. Anhand
dieses Umstands wird deutlich erwiesen, dass durch Einstellen des
Mischvolumens von Chlorgas das zu bildende Nickelpulver in der Weise
gesteuert werden konnte, dass es eine gewünschte Teilchengröße aufwies.
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Beispiel 2
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Die
Temperatur in dem in 2 gezeigten Reduktionsreaktor 1 wurde
bei 1000 °C
gehalten, und der Reduktionsreaktor 1 wurde in der gleichen
Weise wie in dem vorstehenden Beispiel 1 mit einer Wasserstoffatmosphäre gefüllt. Dann
wurde Nickelchloriddampf bei einer Fließgeschwindigkeit von 1,7 Nl/min
aus dem inneren Rohr 2A zugeführt. Gleichzeitig wurde Chlorgas
bei einer Fließgeschwindigkeit
von 1,0 Nl/min aus dem äußeren Rohr 2B zugeführt, um
die Probe D des Nickelpulvers zu ergeben. Danach wurde in der Mitte
des vorstehend erwähnten
Bildungsvorgangs die Fließgeschwindigkeit
des aus dem äußeren Rohr 2B zuzuführenden
Chlorgases von 1,0 Nl/min auf 0,5 Nl/min verringert, und es wurden
0,5 Nl/min Chlorgas aus dem inneren Rohr 2A zugemischt,
um die Probe E des Nickelpulvers zu ergeben. Diese Proben wurden
durch SEM-Photographie untersucht und es wurde die mittlere Teilchengröße und die
Standardabweichung mit der BET-Methode bestimmt. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Aus
der Tabelle 2 ist ersichtlich, dass in dem Fall des vorherigen Vermischens
von Chlorgas mit dem Nickelchloriddampf (Probe E), die Abweichung
der Teilchengrößen mehr
gesteuert und die Gleichmäßigkeit der
Teilchengrößenverteilung
mehr verbessert wurde als in dem Fall in dem der Nickelchloriddampf
und das Chlorgas jeweils auf direktem Weg aus dem inneren Rohr 2A und
dem äußeren Rohr 2B (Probe
D) in den Reduktionsreaktor 1 eingeführt wurden.
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Beispiel 3
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Die
Temperatur in dem in 2 gezeigten Reduktionsreaktor 1 wurde
bei der Reduktionstemperatur von 1000 °C gehalten, und es wurde Wasserstoffgas
bei einer Fließgeschwindigkeit
von 8 Nl/min aus der Zuführdüse 3 für Wasserstoffgas
in den Reduk tionsreaktor 1 eingeführt, um eine Wasserstoffatmosphäre zu bilden.
Dann wurde die Zufuhr des Nickelchloriddampfs mit einer Fließgeschwindigkeit
von 3,7 Nl/min aus dem inneren Rohr 2A begonnen. Nach 8
Minuten ab dem Beginn der Zufuhr des Nickelchloriddampfs erhöhte sich der
Staudruck des Nickelchloriddampfs. Deshalb wurde Chlorgas bei einer
Fließgeschwindigkeit
von 0,5 N1/min aus dem äußeren Rohr 2B zugeführt. Nach
1 Minute ab dem Beginn der Zufuhr des Chlorgases kehrte der Staudruck
des Nickelchloriddampfs in den normalen Bereich zurück. Danach
erfolgte 1 Stunde ein kontinuierlicher Betrieb. Eine Erhöhung des
Staudrucks des Nickelchloriddampfs wurde jedoch nicht beobachtet.
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Des
weiteren wurde 1 Stunde ein Vorgang ausgeführt, bei dem eine Zufuhr von
Chlorgas intermittierend alle 2 Minuten wiederholt wurde. Jedoch
wurde keine Erhöhung
des Staudrucks des Nickelchloriddampfs beobachtet, und es konnte
ein gleichbleibender kontinuierlicher Betrieb durchgeführt werden.
Das bei dem kontinuierlichen Betrieb erhaltene Nickelchlorid wurde
durch SEM-Photographie untersucht und es wurde die mittlere Teilchengröße mit der
BET-Methode bestimmt. Als Ergebnis wies die mittlere Teilchengröße einen überlegenen
Wert von 0,28 μm
auf. Insbesondere wurde bei der intermittierenden Zufuhr von Chlorgas
in der Praxis kein Wachstum von Zapfen aus Nickelpulver beobachtet.
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Beispiel 4
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Die
Temperatur in dem in 2 gezeigten Reduktionsreaktor 1 wurde
bei der Reduktionstemperatur von 1000 °C gehalten, und es wurde Wasserstoffgas
aus der Zuführdüse 3 für Wasserstoffgas
in den Reduktionsreaktor 1 eingeführt, um eine Wasserstoffatmosphäre zu bilden.
Dann wurde Nickelchloriddampf aus dem inneren Rohr 2A zugeführt und
gleichzeitig wurde Chlorgas aus dem äußeren Rohr 2B kontinuierlich
zugeführt. Das
Volumen des zuzuführenden
Nickelchloriddampfs wurde bei 1,9 Nl/min gehalten und es wurden
die Volumina des zuzuführenden
Wasserstoffgases und Chlorgases jeweils geändert, um die Pro ben F, G und
H des Nickelpulvers zu erhalten. Diese Proben wurden durch SEM-Photographie
untersucht und es wurden die mittleren Teilchengrößen mit
der BET-Methode bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
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Wie
aus Tabelle 3 deutlich ist, war das Wachsen des Nickelpulvers mit
einer Erhöhung
des Volumens des aus dem äußeren Rohr 2B zugeführten Chlorgases
bemerkenswert. Deshalb kann durch Einstellen des Volumens des zuzumischenden
Chlorgases die Teilchengröße des Nickelpulvers
gesteuert werden. Des weiteren wurde ein Wachstum von Zapfen des
Nickelpulvers nicht beobachtet.
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Beispiel 5
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Die
Temperatur in dem in 2 gezeigten Reduktionsreaktor 1 wurde
bei der Reduktionstemperatur von 1000 °C gehalten, und es wurde Wasserstoffgas
bei einer Fließgeschwindigkeit
von 3,7 Nl/min aus der Zuführdüse 3 für Wasserstoffgas
in den Reduktionsreaktor 1 eingeführt, um eine Wasserstoffatmosphäre zu bilden.
Dann wurde die Zufuhr des Nickelchloriddampfs mit einer Fließgeschwindigkeit
von 1,87 Nl/min aus dem inneren Rohr 2A begonnen und es
wurde 60 Minuten ein kontinuierlicher Betrieb ausgeführt. Danach
wurde Chlorgas bei einer Fließgeschwindigkeit
von 0,5 Nl/min aus dem äußeren Rohr 2B zugeführt und
die Bildungsreaktion nach 60 Minuten beendet. Die Probe I des durch
Zuführen
nur des Nickelchloriddampfes in einem frühen Stadium erhaltenen Nickelpulvers
und die Probe J des durch Zumischen von Chlorgas erhaltenen Nickelpulvers
wurden durch SEM-Photographie untersucht, und es wurde ein Längenverhältnis (lange
Achse/kurze Achse) der Teilchen bestimmt. Ein kleineres Längenverhältnis bedeutet
eine mehr kugelförmige
Gestalt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 gezeigt.
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Aus
der Tabelle 4 geht deutlich hervor, dass durch Zuführen von
Chlorgas aus dem äußeren Rohr 2B das
Längenverhältnis verringert
wurde und die Kugelförmigkeit
verbessert werden kann.
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Wie
vorstehend erläutert,
ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von
Nickelpulver eines, bei dem Chlorgas zusammen mit Nickelchloriddampf
einer Atmosphäre
aus einem reduzierenden Gas zugeführt und das Nickelchlorid zur
Bildung eines Nickelpulvers reduziert wird. Da das Wachstum von
Teilchen des Nickelpulvers durch das zuzuführende Chlorgas steuerbar ist,
kann die Teilchengröße des Nickelpulvers
in entsprechender Weise gesteuert werden, und es können auch
die Gleichheit der Teilchengrößen, die Glattheit
der Oberflächen
der Teilchen und deren Kugelförmigkeit
verbessert werden.
