JP2006083461A - 金属粉の製造装置及び金属粉の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 連結粒子の発生を防止することができる金属粉の製造装置及び金属粉の製造方法を提供する。
【解決手段】 金属粉の製造装置２１において、無水ＮｉＣｌ_２を昇華させる気化部２２、ＮｉＣｌ_２ガスをＨ_２ガスにより還元してＮｉ微粒子を生成する還元部２３、Ｎｉ微粒子を冷却する冷却部２４、及びＮｉ微粒子を回収する回収部２５を、この順に一列に設ける。また、気化部２２、還元部２３及び冷却部２４を直線的に挿通するように、１本の反応管２６を設ける。そして、反応管２６における冷却部２４に位置する部分２６ｃの最大内径を、還元部２３に位置する部分２６ｂの最大内径の３乃至２０倍とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属ハロゲン化物ガスを還元することにより金属粉を製造する金属粉の製造装置及び金属粉の製造方法に関し、特に、積層セラミックスコンデンサーの内部電極材料、電子機器部品の導電ペーストフィラー、及びＨＤＤ（hard disk drive：ハードディスクドライブ）等の磁気記録媒体用の磁性粉等に好適な金属粉の製造装置及びこの製造装置を使用する金属粉の製造方法に関する。

従来より、多くの電子回路基板には、積層セラミックスコンデンサー（以下、ＭＬＣＣ（Multilayer Ceramic Capacitor）という）が形成されている。ＭＬＣＣは、セラミックスの誘電体層と金属の内部電極層とを多層化したものであり、内部電極層には、金属粉を焼結したものが使用されている。

ＭＬＣＣの静電容量は、積層数が多いほど大きくなる。一方、ＭＬＣＣは、電子部品としての性質上、小型であることが求められる。これらの相反する要求に応えるためには、各層を薄層化することが必要であり、現在、内部電極の層厚は１μｍ以下になってきている。このため、内部電極用の金属粉の粒径は１μｍ以下であることが要求されており、近年、小径化の傾向にますます拍車がかかっている。

従来、ＭＬＣＣにおいて、内部電極材料には、Ｐｔ粉、Ｐｄ粉、Ａｇ−Ｐｄ粉といった貴金属粉末が使用されてきた。しかしながら、ＭＬＣＣは、１つの電子回路基板上に大量に形成されるため、貴金属粉を使用するとコストが高くなるという問題がある。このため、卑金属であるが、電極材料として信頼性が高いＮｉ粉及びＣｕ粉が使用されるようになっている。このため、近時、金属粉の中でも、特に、Ｎｉ粉及びＣｕ粉は、ＭＬＣＣの内部電極材料として、その使用量が大幅に増加している。

一般に、ＭＬＣＣの製造方法においては、誘電体粉末をスラリー化し、それをフィルム上に塗布することにより作製したセラミックスグリーンシートの上に、内部電極層となるペースト状の金属粉を印刷し、それらを積み重ねて圧着した後に焼結する。従って、層厚を薄く均一にするためには、ペースト状金属粉に使用される金属粒子の粒径は小さく、且つ、粒度分布が狭く粒径が均一であることが要求される。また、焼結工程を経るため、粒子の中に界面エネルギが高い粒界が多いと、この界面エネルギが駆動力となって、誘電体が焼結しないような低温でも焼結が開始されてしまう。これにより、デラミネーションと呼ばれる積層構造の破壊が生じる。このため、金属粉は結晶性が高いことが望ましい。

このような要求特性を満足するために、Ｎｉ粉は、昇華性を有する金属ハロゲン化物ガスの気相水素還元により作製されている。なお、金属ハロゲン化物ガスとしては、塩化物ガスが最も多く使用されている。

従来、上述のようなＮｉ粉を製造する方法としては、反応器中で塩化ニッケル（ＮｉＣｌ_２）ガス等のニッケルハロゲン化物ガスと水素とを化学反応させる気相水素還元法が知られている（例えば、特許文献１：実用新案登録第２５１０９３２号公報参照。）。図３は、従来の気相水素還元法によりＮｉ粉を製造する装置を示す断面図である。

図３に示すように、この従来の金属粉の製造装置１においては、反応器３の気化部６内に設置された気化るつぼ１１内に、原料供給器２から投入管９を介してＮｉＣｌ_２原料が供給される。そして、この原料が気化部６内で外部加熱部８のコイル１３により加熱されて気化し、塩化物ガスが発生する。また、この従来の装置においては、２重管構造のキャリアガス導入管１０と還元ガス供給官１２が反応管３の上部に挿入されている。キャリアガス供給管１０と還元ガス供給管１２との間から、キャリアガスが反応管３内に供給され、るつぼ１１内の原料から気化した塩化物ガスが、このキャリアガスに運ばれて反応管３の下部の反応部７に供給される。一方、還元ガス供給管１２からは、反応管３の反応部７に還元ガスが供給される。そして、塩化物ガス及び還元ガスが、加熱部８のコイル１４により加熱される。これにより、塩化物ガスは反応部７で還元ガスと反応して還元される。この還元反応により、塩化物ガスが還元されてＮｉ微粒子が形成される。そして、このＮｉ微粒子は水冷ジャケット１７により冷却部４で冷却された後、粉末捕集器５の捕集部１９内で捕集される。これにより、Ｎｉ粉が製造される。

実用新案登録第２５１０９３２号公報

しかしながら、上述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。図３に示す従来の製造装置においては、反応部７を直管状の反応管により形成している。このような直管状の反応管を使用し、粒径が２００ｎｍ以下、特に、１００ｎｍ以下の金属粉を形成すると、粒子同士がつながった形状の連結粒子が多く発生する。この原因として、以下のことが考えられる。反応管における金属微粒子が生成する部分と、この金属微粒子が捕集される部分との間に、金属微粒子を冷却する部分が存在するが、この冷却部分においては、金属微粒子を含むガスが収縮するため、ガスの線流速が低下する。これにより、反応管内において向流及び対流が発生しやすくなり、反応管内のガスの流れが乱される。この結果、金属微粒子同士が衝突する確率が増加し、連結粒子が発生しやすくなる。また、金属微粒子が微小になると、単位体積当たりの表面積が増加して活性になることも、連結粒子が生成されやすくなる原因であると考えられる。

そして、この連結粒子がペースト状金属粉末中に存在すると、金属粉ペーストの印刷表面に凹凸が顕著に発生し、膜厚が不均一となる。膜厚が不均一であると、ＭＬＣＣにピンホールが発生しやすくなるため、電気抵抗が増加すると共に、突起部が誘電体層を突き抜け、短絡を引き起こす虞がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、連結粒子の発生を防止することができる金属粉の製造装置及び金属粉の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る金属粉の製造装置は、金属又は合金の塩化物を気化させる気化部と、気化した前記塩化物を還元して前記金属又は合金からなる微粒子を生成する還元部と、前記微粒子を冷却する冷却部と、冷却した前記微粒子を回収する回収部と、を有し、前記気化部、前記還元部及び前記冷却部は、その一端部が前記回収部に連結されその内部で前記気化、還元及び冷却が行われる反応管を共有し、この反応管における前記冷却部に位置する部分の最大内径が前記還元部に位置する部分の最大内径の３乃至２０倍であることを特徴とする。

本発明においては、反応管における冷却部に位置する部分の最大内径が還元部に位置する部分の最大内径の３乃至２０倍であるため、微粒子同士の衝突を抑制し、連結粒子の発生を防止することができる。

また、前記還元部が、前記反応管の内部に配置され前記気化した塩化物及びこの塩化物を還元する還元ガスを相互に独立して流通させる多重管と、この多重管の下流側に連結されその内径が前記多重管の外径以上でありその内部で前記気化した塩化物と前記還元ガスと反応させるフード管と、を有することが好ましい。これにより、反応管内における還元反応が起こる領域を限定して、還元反応の効率を向上させると共に、還元部において生成した微粒子を効率よく冷却部に放出することができる。

本発明に係る金属粉の製造方法は、金属又は合金の塩化物を気化させる気化工程と、反応管内で気化した前記塩化物を還元して前記金属又は合金からなる微粒子を生成する還元工程と、前記反応管内で前記微粒子を冷却する冷却工程と、冷却した前記微粒子を回収する回収工程と、を有し、前記冷却工程は、前記反応管における前記還元工程を行う部分の最大内径の３乃至２０倍の最大内径を持つ部分で行うことを特徴とする。

また、前記金属又は合金が、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ及びＴａからなる群から選択された金属又はこれらの合金であってもよい。

本発明によれば、反応管における冷却部に位置する部分の最大内径を、還元部に位置する部分の最大内径の３乃至２０倍としているため、微粒子同士の衝突を抑制し、連結粒子の発生を防止することができる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態に係る金属粉の製造装置を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る金属粉の製造装置２１においては、例えば上方から下方に向かって、気化部２２、還元部２３、冷却部２４及び回収部２５が、この順に一列に設けられている。気化部２２、還元部２３及び冷却部２４においては、各部を直線的に挿通するように、１本の反応管２６が設けられている。反応管２６は例えば、石英、アルミナ又はニッケルにより形成されており、その管軸に直交する断面の形状は、例えば環状である。また、反応管２６の上端部は封止されている。

反応管２６における気化部２２に位置する部分２６ａの内径は、還元部２３に位置する部分２６ｂの内径と等しく、部分２６ａ及び２６ｂは直管となっている。また、反応管２６における冷却部２４に位置する部分２６ｃは、その上端部及び下端部の内径は部分２６ａ及び２６ｂの内径と同じであるが、中央部の内径が部分２６ａ及び２６ｂの内径よりも大きくなっている。なお、部分２６ｃにおける上端部、中央部及び下端部の太さは連続的に変化している。このため、部分２６ｃの形状は太鼓状となっている。そして、部分２６ｃにおける最大内径は、部分２６ｂの最大内径の３乃至２０倍となっている。

気化部２２における反応管２６の内部には、収納容器２７が設けられており、収納容器２７の内部には、例えば無水ＮｉＣｌ_２等の金属塩化物５１が収納されている。収納容器２７は上部が開口した円筒状の容器であり、収納容器２７上には、収納容器２７内を気密的に封止する蓋２８が設けられている。そして、蓋２８には、例えばアルゴン（Ａｒ）等のキャリアガスを収納容器２７内に導入するためのパイプ２９が挿通されている。キャリアガスは、金属塩化物５１が気化して発生した金属塩化物ガス、例えば、ＮｉＣｌ_２ガスを搬送するものである。

また、収納容器２７の略下半部を覆うように、収納容器２７の外面に対して気密的にハウジング３０が設けられている。ハウジング３０の上端は、金属塩化物５１の上端よりも高い位置に配置されている。そして、収納容器２７の側面における金属塩化物５１の上面より高く、且つ、外面がハウジング３０に覆われている位置には、開口部３１が形成されている。更に、ハウジング３０と反応管２６との間には、例えばＡｒ等のシースガスが流通するパイプ３２が垂直方向に延びるように配設されており、還元ガスである水素（Ｈ_２）ガスが流通するパイプ３３が垂直方向に延びるように配設されている。なお、還元ガスはＮｉＣｌ_２ガスを還元するものである。一方、気化部２２における反応管２６の外部には、加熱コイル３４が設けられている。また、反応管２６の外面には、例えばＡｒからなるプレッシャーガスを反応管２６の内部に導入するパイプ３５が連結されている。

また、還元部２３における反応管２６の内部には、同心円筒構造の三重管３６が設けられている。三重管３６はその軸方向が垂直方向になるように配置されており、外管３６ａと、この外管３６ａの内部に設けられた中管３６ｂと、この中管３６ｂの内部に設けられた内管３６ｃとから構成されている。そして、外管３６ａと中管３６ｂとの間の空間はパイプ３３の内部と連通しており、還元ガス（Ｈ_２ガス）が流通するようになっている。また、中管３６ｂと内管３６ｃとの間の空間はパイプ３２の内部と連通しており、シースガス（Ａｒガス）が流通するようになっている。更に、内管３６ｃの内部は収納容器２７とハウジング３０との間の空間に連通されており、原料ガス、即ち、ＮｉＣｌ_２ガスとＡｒガスとの混合ガスが流通するようになっている。

また、三重管３６の下方には、一重管であるフード管３７が設けられている。フード管３７の上端部は三重管３６の下端部に連結されており、フード管３７の内部は三重管３６の内部に連通されている。また、フード管３７の内径は三重管３６の外径以上となっている。これにより、三重管３６の下端部から三重管３６外に排出された還元ガス（Ｈ_２ガス）、シースガス（Ａｒガス）及び原料ガス（ＮｉＣｌ_２ガスとＡｒガスとの混合ガス）が、フード管３７内に流入し、フード管３７内を流通した後、その下端部から反応管２６の部分２６ｃ内に放出されるようになっている。なお、前述のプレッシャーガスは、反応管２６の部分２６ｂにおけるフード管３７の周囲の空間に、上述の還元ガス（Ｈ_２ガス）、シースガス（Ａｒガス）及び原料ガス（ＮｉＣｌ_２ガスとＡｒガスとの混合ガス）が滞留しないようにするものである。また、シースガスは、三重管３６の下端部付近において原料ガスと還元ガスとを分離し、原料ガスと還元ガスとが接触する位置を三重管３６から離隔した位置にするものである。これにより、三重管３６の下端部でＮｉが析出し、短時間で原料ガスの排出部が閉塞してしまうことを防止できる。一方、還元部２３における反応管２６の外部には、加熱コイル３８が設けられている。

更に、冷却部２４における反応管２６の内部には何も設けられておらず、フード管３７から放出された混合ガスが、回収部２５に向けて流通するようになっている。一方、冷却部２４における反応管２６の外部には、反応管２６の部分２６ｃを冷却する水冷ジャケット３９が設けられている。水冷ジャケット３９には、その下部及び上部に夫々パイプ４０及び４１が連結されており、冷却水がパイプ４０を介して水冷ジャケット３９内に流入し、パイプ４１を介して水冷ジャケット３９内から排出されるようになっている。

更にまた、回収部２５においては、反応管２６の下端部に連結された容器４２が設けられており、容器４２内には、粉体回収用のバッグ状のフィルタ４３が設けられている。バッグ状のフィルタ４３は、その上部が開口しており、この開口部を介して反応管２６の内部と連通されている。また、容器４２には、その内部と外部とを連通する排出口４４が設けられている。これにより、反応管２６からフィルタ４３内に流入した混合ガスが、フィルタ４３を通過した後、排出口４４から外部に排出されるようになっており、このとき、この混合ガスに含まれる微粒子が、フィルタ４３により回収されるようになっている。

以下、本発明の構成要件における数値限定理由を説明する。

反応管２６における冷却部２４に位置する部分２６ｃの最大内径：反応管２６における還元部２３に位置する部分２６ｂの最大内径の３乃至２０倍
部分２６ｃの最大内径が部分２６ｂの最大内径の３倍未満であると、冷却部における金属微粒子の密度が高くなるため、金属微粒子同士の衝突確率が増加し、連結粒子が形成されやすくなる。一方、部分２６ｃの最大内径が部分２６ｂの最大内径の２０倍を超えると、反応管２６の管軸から管外面までの距離が大きくなり過ぎ、金属微粒子の冷却効率が低下する。この結果、やはり連結粒子が形成されやすくなる。従って、反応管における冷却部２４に位置する部分２６ｃの最大内径は、反応管における還元部２３に位置する部分２６ｂの最大内径の３乃至２０倍とする。

次に、上述の如く構成された本実施形態に係る金属粉の製造装置の動作、即ち、本実施形態に係る金属粉の製造方法について説明する。図１に示す製造装置２１の収納容器２７内に、金属塩化物５１、例えば、無水ＮｉＣｌ_２を装入する。このとき、金属塩化物５１により開口部３１が塞がらないようにする。そして、加熱コイル３４を動作させることにより気化部２２を加熱し、加熱コイル３８を動作させることにより、還元部２３を加熱する。これにより、収納容器２７内の温度を例えば１０００℃とし、フード管３７内の温度を例えば１１００℃とする。また、水冷ジャケット３９にパイプ４０及び４１を介して冷却水を供給し、反応管２６の部分２６ｃ内を冷却する。この状態で、パイプ２９にキャリアガスとしてＡｒガスを供給し、パイプ３２にシースガスとしてＡｒガスを供給し、パイプ３３に還元ガスとしてＨ_２ガスを供給し、パイプ３５にプレッシャーガスとしてＡｒガスを供給する。

これにより、収納容器２７内で無水ＮｉＣｌ_２が昇華し、ＮｉＣｌ_２ガスが発生する。即ち、気化部２２においては、金属塩化物５１が気化し、原料ガス（ＮｉＣｌ_２ガス）が発生する。そして、収納容器２７内で発生したＮｉＣｌ_２ガスがキャリアガス（Ａｒガス）と混合し、開口部３１から収納容器２７とハウジング３０との間の空間に流出し、次いで、三重管３６の内管３６ｃ内を流通してフード管３７内に流入する。また、シースガス（Ａｒガス）がパイプ３２内を流通し、三重管３６の内管３６ｃと中管３６ｂとの間を流通して、フード管３７内に流入する。更に、還元ガス（Ｈ_２ガス）がパイプ３３内を流通し、三重管３６の中管３６ｂと外管３６ａとの間を流通して、フード管３７内に流入する。このとき、シースガスが、三重管３６の下端部においてＮｉＣｌ_２ガスとＨ_２ガスとを相互に分離し、三重管３６の下端部にＮｉが析出されることを防止する。これにより、フード管３７内にＮｉＣｌ_２ガス、Ａｒガス及びＨ_２ガスが供給される。そして、加熱コイル３８により加熱されることにより、ＮｉＣｌ_２ガスがＨ_２ガスによって還元され、Ｎｉの微粒子が生成する。即ち、還元部２３においては、原料ガス（ＮｉＣｌ_２ガス）が還元され、金属微粒子が生成する。

そして、フード管３７の内部から、還元されたＮｉ微粒子は、キャリアガス及びシースガスであるＡｒガス、未反応のＨ_２ガス、並びに未反応のＮｉＣｌ_２ガスからなる混合ガスと共に、反応管３６の部分３６ｃの内部に向けて放出される。このとき、プレッシャーガス（Ａｒガス）が、フード管２７と反応管２６との間に供給されることにより、三重管３６及びフード管３７の外側に前記混合ガスが滞留することを防止する。

反応管３６の部分３６ｃ内に放出されたＮｉ微粒子及び混合ガスは、冷却部２４に位置する部分３６ｃを介して水冷ジャケット３９により冷却される。このとき、部分３６ｃの最大内径は、部分３６ｂの最大内径の３乃至２０倍と大きくなっているため、Ｎｉ微粒子は互いに衝突することが少なく、連結粒子が生成されることが少ない。

そして、このＮｉ微粒子が、混合ガスと共に回収部２５の容器４２内に流入する。そして、フィルタ４３の上部の開口部からフィルタ４３内に流入し、フィルタ４３を内部から外部に通過するときに、混合ガスはフィルタ４３を通過し、排出口４４から外部に排出されるが、Ｎｉ微粒子はフィルタ４３を通過できずに、フィルタ４３内に残留する。その後、このフィルタ４３内に残留したＮｉ微粒子を、Ｎｉ粉として回収する。これにより、Ｎｉ粉を製造することができる。

本実施形態においては、反応管２６における冷却部２４に位置している部分２６ｃの最大内径が、還元部２３に位置している部分２６ｂの最大内径の３乃至２０倍と大きくなっている。このため、フード管３７内で生成したＮｉ微粒子及び混合ガスが、フード管３７内から部分２６ｃ内に放出されるときに、冷却された広い空間に放出されることになるため、Ｎｉ微粒子及び混合ガスが効率よく冷却されると共に、Ｎｉ微粒子が空間的に広がることで、Ｎｉ微粒子同士の衝突確率が低減する。この結果、Ｎｉ微粒子が連結粒子となることが少なく、品質が良好なＮｉ粉を得ることができる。

また、本実施形態においては、三重管３６の下方にフード管３７を設けているため、ＮｉＣｌ_２ガスの還元反応が生じる領域がフード管３７内に限定される。これにより、還元反応の効率が向上する。また、フード管３７を設けることにより、Ｎｉ微粒子及び混合ガスを冷却部２４に一挙に放出することができる。これにより、Ｎｉ微粒子が還元部２３に滞留することを防止でき、Ｎｉ微粒子が粗大化したり連結粒子となったりすることを防止できる。更に、本実施形態においては、反応管２６の上部にプレッシャーガスを供給しているため、Ｎｉ微粒子が還元部２３に滞留することを防止でき、Ｎｉ微粒子が粗大化したり連結粒子となったりすることを防止できる。

なお、本実施形態においては、金属塩化物として無水ＮｉＣｌ_２を使用し、金属粉としてＮｉ粉を製造する例を示したが、本発明はこれに限定されず、原料としてＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ若しくはＴａ等の金属の塩化物又はこれらの金属を含む合金の塩化物を使用し、上述の金属又は合金からなる金属粉を製造することもできる。また、上述の金属又は合金粉以外の金属粉を製造することもできる。なお、本明細書において、金属微粒子及び金属粉とは、純金属からなる微粒子及び粉体以外に、合金からなる微粒子及び粉体も含むものとする。

以下、本発明の実施例の効果について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。先ず、図１に示すような金属粉の製造装置２１を６台作製した。このとき、各装置において、反応管２６における還元部２３に位置する部分２６ｂの最大内径に対する反応管２６における冷却部２４に位置する部分２６ｃの最大内径の比率（以下、単に内径比率という）を、相互に異ならせた。即ち、前記内径比率を、１倍、２倍、３倍、１０倍、２０倍、３０倍とした。なお、内径比率が１倍の装置は、反応管が直管である装置である。

また、反応管における冷却部に位置する部分が、その内径が下方に行くほど小さくなるテーパー管となっている装置も作製した。図２は、この反応管としてテーパー管を使用した金属粉の製造装置を模式的に示す断面図である。図２に示すように、この製造装置においては、反応管における冷却部に位置する部分２６ｄの形状が、上端部の内径が部分２６ｂの内径と等しく、下方にいくほどその内径が１次関数的に小さくなるテーパー形状となっている。また、この製造装置には、図１に示すフード管３７は設けられていない。この製造装置における上記以外の構成は、図１に示す製造装置２１の構成と同様である。

そして、これらの装置を使用して、前述の本発明の実施形態と同様な方法により、Ｎｉ粉を製造した。このときの製造条件を表１に示す。

次に、上述の如く製造されたＮｉ粉の形状及び粒径を評価した。形状の評価は、回収したＮｉ粉を、ＦＥ−ＳＥＭ（Field Emission Scanning Electron Microscope：電界放出型走査電子顕微鏡）により撮像し、画像中に存在する５００個の粒子のうち、連結している粒子の個数の割合を計測して行った。そして、その割合が５％未満である場合を「特に良好（◎）」とし、５％以上１０％未満である場合を「良好（○）」とし、１０％以上である場合を「不良（△）」とした。また、粒径の評価は、回収したＮｉ粉をＦＥ−ＳＥＭにより撮像し、得られた画像データを画像解析することによって、連結していない１次粒子の平均粒径を算出することにより行った。製造条件及び評価結果を表２に示す。なお、表２の粒径の欄に記載した「−」は、ほとんどの粒子が連結していたため、１次粒子の粒径の測定が困難であった場合を示す。また、ＮｉＣｌ_２ガスの分圧は、ＮｉＣｌ_２ガスの分圧をＰ_{ＮｉＣｌ２}とし、ＮｉＣｌ_２ガスの流量をＱ_{ＮｉＣｌ２}とし、キャリアガス（Ａｒガス）の流量をＱ_Ａｒ，Ｃとし、シースガス（Ａｒガス）の流量をＱ_Ａｒ，Ｓとするとき、下記数式１により表される。

表２に示すＮｏ．１乃至６は本発明の実施例である。実施例Ｎｏ．１乃至６は、内径比率が３乃至２０倍であるため、平均粒径が５０ｎｍ又は１５０ｎｍと微小なＮｉ粉を製造しても、連結粒子がほとんど発生せず、形状が良好であった。

これに対して、表２に示すＮｏ．７乃至１０は比較例である。比較例Ｎｏ．７及び９は、内径比率が３倍未満であったため、冷却部の反応管を拡張する効果が不足し、連結粒子が多く形成した。比較例Ｎｏ．１０は、内径比率が２０倍を超えていたため、Ｎｉ微粒子を冷却する効果が小さく、やはり連結粒子が多く発生した。

また、比較例Ｎｏ．８は、図２に示す冷却部における反応管の形状をテーパー状にした製造装置を使用してＮｉ粉を製造した例である。冷却部における反応管の形状をテーパー状とすることにより、ガスが冷却されて収縮しても、その収縮に合わせて管の内径が小さくなるため、反応管内において向流及び対流が発生しにくく、Ｎｉ微粒子同士の衝突確率が増加しない。このため、比較例Ｎｏ．８においては、Ｎｉ粉における連結粒子の割合は小さく、形状が良好であった。しかしながら、比較例Ｎｏ．８においては、生成したＮｉ微粒子が反応管のテーパー部分、即ち部分２６ｄの内面に堆積した。これは、部分２６ｄが冷却されているため及びテーパー形状であるためと考えられる。そして、Ｎｉ微粒子が堆積することにより、反応管が詰まり、ガスの流通が阻害され、反応管内の圧力が上昇した。比較例Ｎｏ．８においては、実験開始から２時間で反応管の内圧が１．３３×１０^５Ｐａまで上昇し、危険になったため、実験を停止した。このように、反応管としてテーパー管を使用する場合は、製造開始当初は良好なＮｉ粉が得られるものの、テーパー部にＮｉ微粒子が堆積するため、Ｎｉ粉の製造を長時間連続して行うことができず、本発明の実施例と比較して、製造効率が著しく低いものになる。また、無理に製造を続けたとしても、反応管の内圧が変動すると、製造条件が変動するため、Ｎｉ粉の粒径分布が広がってしまう。

本発明は、積層セラミックスコンデンサーの内部電極材料、電子機器部品の導電ペーストフィラー、及びＨＤＤ（hard disk drive：ハードディスクドライブ）等の磁気記録媒体用の磁性粉等に好適な金属粉の製造に好適に利用することができる。

本発明の実施形態に係る金属粉の製造装置を模式的に示す断面図である。 反応管としてテーパー管を使用した金属粉の製造装置を模式的に示す断面図である。 従来の気相水素還元法によりＮｉ粉を製造する装置を示す断面図である。

符号の説明

１；製造装置
２；原料供給器
３；反応器
４；冷却部
５；粉末捕集器
６；気化部
７；反応部
８；外部加熱部
９；投入管
１０；キャリアガス導入管
１１；気化るつぼ
１２；還元ガス供給官
１３、１４；コイル
１９；捕集部
２１；製造装置
２２；気化部
２３；還元部
２４；冷却部
２５；回収部
２６；反応管
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ；部分
２７；収納容器
２８；蓋
２９、３２、３３、３５、４０、４１；パイプ
３０；ハウジング
３１；開口部
３４、３８；加熱コイル
３６；三重管
３６ａ；外管
３６ｂ；中管
３６ｃ；内管
３７；フード管
３９；水冷ジャケット
４２；容器
４３；フィルタ
４４；排出口
５１；金属塩化物

Claims (5)

1. 金属又は合金の塩化物を気化させる気化部と、気化した前記塩化物を還元して前記金属又は合金からなる微粒子を生成する還元部と、前記微粒子を冷却する冷却部と、冷却した前記微粒子を回収する回収部と、を有し、前記気化部、前記還元部及び前記冷却部は、その一端部が前記回収部に連結されその内部で前記気化、還元及び冷却が行われる反応管を共有し、この反応管における前記冷却部に位置する部分の最大内径が前記還元部に位置する部分の最大内径の３乃至２０倍であることを特徴とする金属粉の製造装置。
2. 前記還元部が、前記反応管の内部に配置され前記気化した塩化物及びこの塩化物を還元する還元ガスを相互に独立して流通させる多重管と、この多重管の下流側に連結されその内径が前記多重管の外径以上でありその内部で前記気化した塩化物と前記還元ガスと反応させるフード管と、を有することを特徴とする請求項１に記載の金属粉の製造装置。
3. 金属又は合金の塩化物を気化させる気化工程と、反応管内で気化した前記塩化物を還元して前記金属又は合金からなる微粒子を生成する還元工程と、前記反応管内で前記微粒子を冷却する冷却工程と、冷却した前記微粒子を回収する回収工程と、を有し、前記冷却工程は、前記反応管における前記還元工程を行う部分の最大内径の３乃至２０倍の最大内径を持つ部分で行うことを特徴とする金属粉の製造方法。
4. 前記還元工程が、前記反応管の内部に配置された多重管内に前記気化した塩化物及びこの塩化物を還元する還元ガスを相互に独立して流通させる工程と、この多重管の下流側に連結されその内径が前記多重管の外径以上であるフード管の内部で前記塩化物を還元させる工程と、を有することを特徴とする請求項３に記載の金属粉の製造方法。
5. 前記金属又は合金を、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ及びＴａからなる群から選択された金属又はこれらの合金とすることを特徴とする請求項３又は４に記載の金属粉の製造方法。

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