JP2000313906A - ニッケル微粉末及びその製造方法 - Google Patents
ニッケル微粉末及びその製造方法Info
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Abstract
5μm以下で、粒径が揃っており且つ熱収縮特性に優れ
ているニッケル微粉末を提供すること、並びにそのよう
なニッケル微粉末を容易に且つ安定に製造する方法を提
供すること。 【解決手段】ニッケル中にニッケルの重量基準で0.0
1〜2重量%のリンを含有しており、粒径が0.5μm
以下であるニッケル微粉末、並びにニッケルイオンに対
するリンイオンのモル比が0.01〜2となる量のリン
イオンの存在下で水酸化ニッケルを還元することからな
るニッケル微粉末の製造方法。
Description
リンを含有しているニッケル微粉末及びその製造方法に
関し、より詳しくは、粒径が揃っており、熱収縮特性に
優れているリン含有ニッケル微粉末及びその製造方法に
関する。
に様々な製造方法が提案されている。それらの製造方法
は、塩化ニッケル等のニッケル塩を出発原料としてそれ
らのニッケル塩の蒸気を気相水素還元し、生成ニッケル
蒸気を冷却してニッケル微粉末を製造する形式の乾式製
造方法と、塩化ニッケル等のニッケル塩を含む水溶液と
水酸化アルカリの水溶液とを混合して水酸化ニッケルを
生成させ、生成した水酸化ニッケルを還元してニッケル
微粉末を製造する形式の湿式製造方法とに大別される。
法としては、乾式製造方法の場合にはニッケル塩蒸気濃
度や水素ガス導入量等を調整する方法があり、また湿式
製造方法の場合には各反応成分の濃度、反応温度、添加
剤の種類や濃度等を調整する方法がある。しかし、粒径
の小さいニッケル微粉末を製造しようとして上記の何れ
の製造方法を用いても、0.2〜0.5μmの範囲内に
中心粒径を有するニッケル微粉末が得られるに過ぎな
い。
内に中心粒径を有するニッケル微粉末を製造することは
現在の技術では困難である。殊に、粒径が揃った0.2
μm未満のニッケル微粉末を安定に提供する技術はなか
った。
を含有しており、0.5μm以下、特に0.2μm未満
で、粒径が揃っており且つ熱収縮特性に優れているニッ
ケル微粉末を提供すること、並びにそのようなニッケル
微粉末を容易に且つ安定に製造する方法を提供すること
にある。
達成するために鋭意研究を重ねた結果、水酸化ニッケル
を還元してニッケル微粉末を生成させる際に特定量のリ
ンイオンを存在させることにより、その存在するリンイ
オン量に比例して生成ニッケル微粉末の粒径が小さくな
ること、粒径の制御が極めて容易となり、粒径の揃った
ニッケル微粒子が安定に製造できること、ニッケル中に
微量のリンを含有したニッケル微粉末が得られること、
これらのリン含有ニッケル微粉末は熱収縮特性に優れて
いることを見出し、本発明を完成した。
ル中にニッケルの重量基準で0.01〜2重量%のリン
を含有しており、粒径が0.5μm以下であることを特
徴とする。また、本発明のニッケル微粉末は、1000
℃での熱収縮率が8%以下であることを特徴とする。
ッケルイオンに対するリンイオンのモル比が0.01〜
2となる量のリンイオンの存在下で水酸化ニッケルを還
元することを特徴とする、ニッケル中にニッケルの重量
基準で0.01〜2重量%のリンを含有しており、粒径
が0.5μm以下であるニッケル微粉末の製造方法であ
る。
は、ニッケル塩の水溶液と水酸化アルカリの水溶液とを
混合して水酸化ニッケルを生成させ、生成した水酸化ニ
ッケルを還元してニッケル微粉末を生成させることから
なるニッケル微粉末の製造方法において、リンイオン源
を該製造方法の任意の段階で添加し、ニッケルイオンに
対するリンイオンのモル比が0.01〜2となる量のリ
ンイオンの存在下で水酸化ニッケルを還元することを特
徴とする、ニッケル中にニッケルの重量基準で0.01
〜2重量%のリンを含有しており、粒径が0.5μm以
下であるニッケル微粉末の製造方法である。
ケル中にニッケルの重量基準で0.01〜2重量%のリ
ンを含有しており、このリンの存在がニッケル微粉末の
熱収縮特性を改善する。窒素雰囲気中で昇温、焼結させ
た場合には、リンを含有しない従来のニッケル微粉末は
1000℃まで加熱すると10%以上の熱収縮が見られ
るが、リンを含有する本発明のニッケル微粉末は従来の
ニッケル微粉末よりも微細であっても熱収縮率が小さ
く、例えば粒径が0.01μmの微粉末であっても10
00℃まで加熱した時の熱収縮率は8%以下である。即
ち、リンを含有しない従来のニッケル微粉末に比べてリ
ンを含有する本発明のニッケル微粉末は熱収縮性が小さ
いという特性を持っている。
本発明のニッケル微粉末を、例えば積層セラミックコン
デンサの内部電極材料として用いた場合に発揮される。
積層セラミックコンデンサは、セラミック誘電体と内部
電極とを交互に層状に重ねて圧着し、焼成して一体化さ
せることにより作製されるが、リンを含有しない従来の
ニッケル微粉末を用いた場合には、この焼成時にセラミ
ック誘電体(例えば、BaTiO3 )とニッケル電極と
の熱収縮率が異なり、また、ニッケルの方が低温で収縮
してしまう。これに対して、リンを含有する本発明のニ
ッケル微粉末を用いた場合には、従来のニッケル微粉末
よりも微細であるにも関わらず、熱収縮が抑制され、セ
ラミック誘電体とニッケル電極との熱収縮率の差が小さ
くなり、クラック、デラミネーションのない積層セラミ
ックコンデンサを作製することできる。
ンに対するリンイオンのモル比が0.01〜2となる量
のリンイオンの存在下で水酸化ニッケルを還元すること
により得られるものであり、その存在するリンイオン量
が増加するにつれて生成ニッケル微粉末のニッケル中の
リン含有率が増大し、また生成ニッケル微粉末の粒径が
小さくなる。従って、生成ニッケル微粉末の粒径の制御
が極めて容易となり、しかも粒径の揃ったニッケル微粒
子が安定に製造できる。
ル中のリン含有率と生成ニッケル微粉末の粒径とが相関
関係にあるので、0.5μm以下の所望の粒径を達成す
るためには、生成ニッケル微粉末のニッケル中のリン含
有率はニッケルの重量基準で0.01重量%以上である
必要がある。リン含有率が1重量%になるまではリン含
有率に比例して粒径が小さくなり、1重量%を超え2重
量%までは微粒化に対するリン含有率増加による効果は
段々と鈍くなり、2重量%を超えることはあまり意味が
ない。従って、生成ニッケル微粉末のニッケル中のリン
含有率は、ニッケルの重量基準で0.01〜2重量%、
好ましくは0.02〜1.5重量%、より好ましくは
0.1〜1.5重量%である。
オンに対するリンイオンのモル比が0.01〜2となる
量のリンイオンの存在下で水酸化ニッケルを還元する。
この水酸化ニッケルは、例えば、ニッケル塩の水溶液と
水酸化アルカリの水溶液とを混合して生成させることが
できる。このニッケル塩の水溶液と水酸化アルカリの水
溶液との反応は当該技術分野で周知の方法を用いて実施
することができる。
カリ水溶液とを混合する際には、両水溶液を一気に混合
することも可能であるが、何れか一方の水溶液を他方の
水溶液に徐々に添加することが好ましく、例えば、ニッ
ケル塩の水溶液を5〜60分間にわたって水酸化アルカ
リ水溶液に添加、混合して水酸化ニッケルを生成させる
ことが好ましい。添加速度が速い、即ち、短時間に添加
を終了させると、反応生成液の粘度が上昇して次工程の
還元反応に支障をきたす傾向がある。逆に、添加速度が
遅い、即ち、長時間にわたって添加を継続すると、反応
生成物、反応生成液に与える弊害は無いが、添加に時間
を要する分、生産上非効率である。
ハロゲン化ニッケル、硝酸ニッケル等を挙げることがで
きる。また、上記の水酸化アルカリとしては水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化
カルシウム等を挙げることができる。これらのニッケル
塩並びに水酸化アルカリは高純度品、例えば特級品又は
1級品であることが好ましい。グレードの低い原料化合
物を用いると、原料化合物中に含まれている不純物の影
響により、生成するニッケル微粉末の粒径が大きくなっ
たり、粒度分布にバラツキが生じたりする傾向がある。
源として水溶性、解離性のリン含有化合物、例えば、リ
ン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム、
リン酸水素ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリ
ウム、亜リン酸、亜リン酸カリウム、亜リン酸ナトリウ
ム、次亜リン酸、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸カル
シウム、又は次亜リン酸ナトリウムを用いることができ
る。特に、次亜リン酸又は次亜リン酸金属塩を用いた場
合に高い効果が得られる。
オンに対するリンイオンのモル比が0.01〜2となる
量のリンイオンの存在下で水酸化ニッケルを還元するこ
とが必須である。しかし、このリンイオン源をニッケル
微粉末の製造方法のどの段階で添加するかは自由であ
る。例えば、リンイオン源をニッケル塩の水溶液中に添
加しても、水酸化アルカリ水溶液中に添加してもよく、
又は水酸化ニッケル水溶液に還元剤を添加する直前に添
加してもよく、あるいはそれらの組合せ、即ち2箇所以
上で添加してもよい。
ケルを還元する際に存在するリンイオン量が増加するに
つれて生成ニッケル微粉末のニッケル中のリン含有率が
増大し、また生成ニッケル微粉末の粒径が小さくなる。
従って、生成ニッケル微粉末の粒径の制御が極めて容易
となり、しかも粒径の揃ったニッケル微粒子が安定に製
造できる。このような効果が達成されるためには、ニッ
ケルイオンに対するリンイオンのモル比が0.01以上
であることが好ましい。しかし、ニッケルイオンに対す
るリンイオンのモル比が2を超えてもそれに応じた効果
が得られない。本発明の製造方法を実施する際のニッケ
ルイオンに対するリンイオンのモル比の好ましい範囲
は、製造しようとするニッケル微粉末の所望の粒径によ
って決まる。
ケルを還元する際にはヒドラジン系還元剤や水素化硼素
ナトリウム等の汎用の還元剤を用いればよい。本発明に
おいてリンイオン源として用いることのできる次亜リン
酸や次亜リン酸塩は、それら自体、弱い還元作用を有す
るが、本発明の製造方法における条件であるニッケルイ
オンに対するリンイオンのモル比が2以下となる条件下
では、それら自体だけでは還元作用はないので、ヒドラ
ジンや水素化硼素ナトリウム等の還元剤を添加して還元
させる必要がある。反応系の温度を例えば50〜80℃
に維持しながら一時に又は徐々に添加して水酸化ニッケ
ルを還元し、還元生成物を回収する。
具体的に説明するが、本発明はかかる事例に限定される
ものではない。 実施例1〜9及び比較例1 純水(より速く完全に溶解させるために55℃の温水を
用いた)400mlに硫酸ニッケル(NiSO4 ・6H
2 O)224g及びリン源としてそれぞれ第1表に示し
た量(ニッケルイオンのモル量に対するリンイオンのモ
ル量の比、モル比)の次亜リン酸ナトリウム(NaPH
2 O2 ・H2 O)を添加し、溶解させて得た各々の水溶
液を、純水1500mlに水酸化ナトリウム100gを
溶解させて得た水溶液に徐々に滴下し、反応させた。
リーを60℃に昇温させた後、該スラリーにヒドラジン
水化物150gを徐々に滴下して水酸化物を還元した。
このようにして得られた、ニッケル中にリンを含有して
いるニッケル微粒子を純水を用いて洗浄し、洗浄液のp
Hが10以下になるまで洗浄を続け、その後、常法に従
って濾過し、70℃で乾燥して、リン含有ニッケル微粉
末を得た。
て、ニッケル中のリン含有率をニッケルの重量基準で求
め、SEM観察により粒径(μm)を求め、BET法に
より比表面積(m2 /g)を求め、その比表面積から換
算される粒径(BET径)(μm)を計算した。それら
の値は第1表に示す通りであった。
ル中のリン含有率が高くなるにつれて、ニッケル微粉末
の粒径が小さくなり、且つ比表面積が大きくなってい
る。なお、SEM観察によれば、ニッケル微粉末の各粒
子の大きさは極めて良く揃っていることも確認された。
また、ニッケル微粉末を繰り返し同一条件下で製造した
場合にも、粒径のバラツキはほとんど認められなかっ
た。
次亜リン酸溶液(HPH2 O2 の純度33%)68g
(ニッケルイオンに対するリンイオンのモル比は0.4
である)を用いた以外は、実施例1〜9と同様にしてリ
ン含有ニッケル微粉末を得た。
て、ニッケル中のリン含有率をニッケルの重量基準で求
め、SEM観察により粒径を求め、BET法により比表
面積を求め、その比表面積から換算される粒径を求め
た。それらの値は実施例5で得られたリン含有ニッケル
微粉末で求められた値と実質的に同一であった。
いた)400mlに硫酸ニッケル(NiSO4 ・6H2
O)224gを溶解させて得た水溶液を、純水1500
mlに水酸化ナトリウム100gを溶解させて得た水溶
液に徐々に滴下した。
リーに次亜リン酸ナトリウム(NaPH2 O2 ・H
2 O)36g(ニッケルイオンに対するリンイオンのモ
ル比は0.4である)を添加し、溶解させ、生成液を6
0℃に昇温させた後、該生成液にヒドラジン水化物15
0gを徐々に滴下して水酸化物を還元した。このように
して得られた、ニッケル中にリンを含有しているニッケ
ル微粒子を純水を用いて洗浄し、洗浄液のpHが10以
下になるまで洗浄を続け、その後、常法に従って濾過
し、70℃で乾燥して、リン含有ニッケル微粉末を得
た。
て、ニッケル中のリン含有率をニッケルの重量基準で求
め、SEM観察により粒径を求め、BET法により比表
面積を求め、その比表面積から換算される粒径を求め
た。それらの値は次の通りであった。 リン含有率: 0.5重量% SEM粒径: 0.09μm 比表面積 : 11.5m2 /g 換算粒径 : 0.06μm
ニッケル微粉末、及び比較例1で得られたニッケル微粉
末を熱機械分析装置(セイコー電子工業製TMA/SS
6000)を用いて窒素ガス雰囲気中、昇温速度10℃
/分で1000℃まで加熱して熱収縮率を測定した。そ
れらの結果は第2表に示す通りであった。
に、比較例1で得られたニッケル微粉末の1000℃熱
収縮率は10%以上であるのに対して、実施例1、3、
4、6及び8で得られた本発明のリン含有ニッケル微粉
末の1000℃熱収縮率はいずれも8%以下であり、熱
収縮特性に優れていることがわかる。
に微量のリンを含有しており、0.5μm以下、特に
0.2μm未満で、粒径が揃っており且つ熱収縮特性に
優れており、積層セラミックコンデンサの内部電極材料
として用いるのに好適である。また、本発明の製造方法
は、このようなニッケル微粉末を容易に且つ安定に製造
することができる。
Claims (6)
- 【請求項1】ニッケル中にニッケルの重量基準で0.0
1〜2重量%のリンを含有しており、粒径が0.5μm
以下であることを特徴とするニッケル微粉末。 - 【請求項2】ニッケル中にニッケルの重量基準で0.1
〜2重量%のリンを含有しており、粒径が0.2μm未
満であることを特徴とする請求項1に記載のニッケル微
粉末。 - 【請求項3】1000℃での熱収縮率が8%以下である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のニッケル微粉
末。 - 【請求項4】ニッケルイオンに対するリンイオンのモル
比が0.01〜2となる量のリンイオンの存在下で水酸
化ニッケルを還元することを特徴とする請求項1、2又
は3に記載のニッケル微粉末の製造方法。 - 【請求項5】ニッケル塩の水溶液と水酸化アルカリの水
溶液とを混合して水酸化ニッケルを生成させ、生成した
水酸化ニッケルを還元してニッケル微粉末を生成させる
ことからなるニッケル微粉末の製造方法において、リン
イオン源を該製造方法の任意の段階で添加し、ニッケル
イオンに対するリンイオンのモル比が0.01〜2とな
る量のリンイオンの存在下で水酸化ニッケルを還元する
ことを特徴とする請求項4に記載の製造方法。 - 【請求項6】リンイオン源としてリン酸、リン酸アンモ
ニウム、リン酸水素アンモニウム、リン酸水素ナトリウ
ム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、亜リン酸、亜
リン酸カリウム、亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸、次
亜リン酸カリウム、次亜リン酸カルシウム、又は次亜リ
ン酸ナトリウムを用いることを特徴とする請求項4又は
5に記載の製造方法。
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