JP2008525640A - 高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉及びその湿式製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
おいてシート状のニッケルが発生する(沈勇など、物理化学学報、1996年5月、第12卷第5期、『溶液還元法により球形超微細ニッケル粉を製造する方法』及び沈勇など、化学通報、1996年1月、『高分子保護溶液還元法により球形超微細ニッケル粉を製造する方法』を参照)。
前記硫酸ニッケルのモル濃度は、0.1〜2.5mol/Lである。
前記ヒドラジンまたはヒドラジンの水化物の濃度は10〜80%(重量%の濃度)である。
]は、0.39から0.94:1である。
アンモニア含有排気は酸タンクに抜き出され、硫酸と反応して硫酸アンモニウムを生成し、粉塵と廃棄物を生成しないので環境に対するプロセスの汚染が小さい。
以下に、非限定的な実施例および比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明の保護範囲はこれらの実施例により限定されないことは当然である。
本発明の実施例と比較例で製造するニッケル粉の性質は、下記の測定項目により評価する。
SEM法で測定して電子顕微画像(JSM-5900走査型電子顕微鏡、日本NEC株式会社製)、測定条件:20kV、10000〜20000拡大倍数。
DIP法(Digital image processing)により分析して検出データを得る。顕微ディジタル画像分析システムは、JSM-5900電子顕微鏡の附帯ソフトウエアである。
JZ-1タップ密度測定器(中国CDGX会社製)により測定してデータを得る。
TC-434窒素酸素測定器(米国LECO会社製) により検出してデータを得る。検出条件:サンプル1gにHeキャリアガスを通し、測定温度3000℃で、時間40秒測定する。
BET法により測定してデータを得る (ASAP-2010自動吸着比表面積測定器、米国のMicromeritics会社製) 。検出条件:サンプル0.6gを150℃と真空条件で脱気前処理を2時間行わせ、吸着媒体は高純窒素気体であり、77.35Kの液体窒素の温度で測定する。
容積2000Lのほうろう反応釜に、1500Lの脱イオン水、19.6kgのNaOH及び3.8kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解し、次いで、攪拌しながらpH値が12になるまで1.3mol/Lの硫酸ニッケル溶液を195L入れ、次いで、15kgのグリセリンを入れる。攪拌を30分続けた後から温度を70℃に昇温し、次いで、40%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物溶液44Lと成核剤である硫酸イットリウム0.03gを入れて還元反応する。反応時間は30分であり、反応が終わった後、濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、金属ニッケル粉を製造した。
容積2000Lの反応釜に、1500Lの脱イオン水、20.8kgのNaOH及び12kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解し、次いで、攪拌しながらpH値が11.8となるまで1.4mol/Lの硫酸ニッケル溶液を200L入れ、次いで、17kgのブタントリオールを入れる。攪拌を20分続けた後から温度を80℃に昇温し、次いで、60%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物34Lと成核剤であ
る塩化イットリウム0.05gを入れて還元反応する。反応時間は30分であり、反応が終わった後、濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、金属ニッケル粉を製造した。
容積2000Lの反応釜に、1500Lの脱イオン水、24.5kgのNaOH及び25.2kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解した後、硫酸イットリウム0.05gを取って1.7mol/Lの硫酸ニッケル溶液200Lに入れ、次いで、攪拌しながらpH値が11.7となるまで硫酸ニッケル溶液をNaOH、Na2CO3混合溶液に入れ、続いてジエチレングリコール10kgを入れる。攪拌を20分続けた後から温度を90℃に昇温し、次いで、40%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物60Lを入れて還元反応する。反応は30分後に終わり、濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、平均粒径0.7μmの金属ニッケル粉を製造した(図3と4を参照)。該金属ニッケル粉は、球形度は良く、表面はつるつるし、粒径の分布が狭く、タップ密度は4.65 g/cm3、酸素含有量は0.38%、比表面積は1.28 m2/gあった。
容積2000Lの反応釜に、1500Lの脱イオン水、25kgのNaOH及び33.1kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解し、次いで、攪拌しながらpH値が11.5になるまで1.8mol/Lの硫酸ニッケル溶液を200L入れ、次いで、ブタンテトラオール15kgを入れる。攪拌を20分続けた後から温度を90℃に昇温し、次いで、80%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物32Lと硫酸イットリウム0.07gを入れて還元反応する。反応は20分後に終わる。濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、平均粒径0.45μmである、つるつるする球形金属ニッケル粉を製造した(図1と2を参照)。そのタップ密度は4.6 g/cm3、酸素含有量は0.46%、比表面積は1.48 m2/gである。
容積2000Lの反応釜に、1500Lの脱イオン水、28kgのNaOH及び17.4kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解した後、攪拌しながらpH値が11.4になるまで2.0mol/Lの硫酸ニッケル溶液を200L入れ、次いで、グリセリン30kgを入れる。攪拌を20分続けた後から温度を80℃に昇温し、次いで、40%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物65Lと硫酸イットリウム0.08gを入れて還元反応する。反応は20分後に終わる。濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、平均粒径0.45μmの金属ニッケル粉を製造した。該金属ニッケル粉は、球形度は良く、表面はつるつるし、タップ密度は4.5 g/cm3、粒径の分布範囲は0.3μm〜0.9μm、比表面積は1.45 m2/g、酸素含有量は0.51%であった。その中からサンプル20gを取り、空気に曝した条件で、102〜140℃の恒温普通オーブンに入れて2時間放置した。次いで、取り出して酸素含有量を測定した結果、0.51%であった。
容積2000Lの反応釜に、1400Lの脱イオン水、42kgのグリセリン、32.4kgのNaOH及び84.4kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解した後、攪拌しながらpH値が11になるまで2.3mol/Lの硫酸ニッケル溶液を206L入れる。攪拌を20分続けた後から温度を90℃に昇温し、次いで、60%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物56Lと硫酸イットリウム0.1gを入れて還元反応する。反応は20分後に終わる。濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、平均粒径0.25μmの金属ニッケル粉を製造した。20000倍の電子顕微鏡により観察した結果、該金属ニッケル粉は、球形度は良く、表面はつるつるし、タップ密度は4.1 g/cm3、粒径の分布範囲は0.1μm〜0.4μm、酸素含有量は0.58%、比表面積は2.73 m2/gであった。
容積2000Lの反応釜に、1400Lの脱イオン水、140kgのグリセリン、16.5kgのNaOH及び82.5kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解した後、攪拌しながらpH値が8.5になるまで2.5mol/Lの硫酸ニッケル溶液を206L入れる。攪拌を20分続けた後から温度を40℃に昇温し、次いで、60%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物60Lと硫酸イットリウム59gを入れて還元反応する。反応は40分後に終わる。濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、平均粒径0.20μmの金属ニッケル粉を製造した。20000倍の電子顕微鏡により観察した結果、該金属ニッケル粉は、球形度は良く、表面はつるつるし、タップ密度は3.9 g/cm3、粒径の分布範囲は0.1μm〜0.35μm、酸素含有量は0.72%、比表面積は2.95 m2/gであった。
容積2000Lの反応釜に、1400Lの脱イオン水、100kgのグリセリン、20kgのNaOH及び80.5kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解した後、攪拌しながらpH値が9.0になるまで2.3mol/Lの硫酸ニッケル溶液を206L入れる。攪拌を20分後続けた後から温度を60℃に昇温し、次いで、60%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物55Lと硫酸イットリウム3.0gを入れて還元反応する。反応は40分後に終わる。濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、平均粒径0.22μmの金属ニッケル粉を製造した。20000倍の電子顕微鏡により観察した結果、該金属ニッケル粉は、球形度は良く、表面はつるつるし、タップ密度は4.0 g/cm3、粒径の分布範囲は0.1μm〜0.4μm、酸素含有量は0.68%、比表面積は2.86m2/gであった。
容積2000Lのほうろう反応釜に、1500Lの脱イオン水、19.6kgのNaOHを入れ、充分に攪拌して溶解し、次いで、攪拌しながらpH値が12になるまで1.3mol/Lの硫酸ニッケル溶液を195L入れ、次いで、15kgのグリセリンを入れる。攪拌を30分続けた後に温度を70℃に昇温し、次いで、40%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物溶液44Lと成核剤である硫酸イットリウム0.03gを入れて還元反応する。反応時間は30分であり、反応が終わった後、濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、金属ニッケル粉を製造した。
容積2000Lのほうろう反応釜に、1500Lの脱イオン水、19.6kgのNaOH及び1.96kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解し、次いで、攪拌しながらpH値が12.5になるまで1.3mol/Lの硫酸ニッケル溶液を195L入れ、次いで、15kgのグリセリンを入れる。攪拌を30分続けた後から温度を95℃に昇温し、次いで、40%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物溶液44Lと成核剤である硫酸イットリウム0.15gを入れて還元反応する。反応時間は30分であり、反応が終わった後、濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、金属ニッケル粉を製造した。
容積2000Lの反応釜に、1500Lの脱イオン水、20.8kgのNaOH及び12kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解し、次いで、攪拌しながらpH値が11.8になるまで1.4mol/Lの硫酸ニッケル溶液を200L入れる。攪拌を20分続けた後から温度を80℃に昇温し、次いで、60%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物溶液34Lと成核剤である塩化イットリウム0.05gを入れて還
元反応する。反応時間は30分であり、反応が終わった後、濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、金属ニッケル粉を製造した。
容積2000Lの反応釜に、1500Lの脱イオン水、24.5kgのNaOH及び25.2kgの Na2CO3を入れ、充分に攪拌して溶解した後、pH値が11.7になるまで1.7mol/Lの硫酸ニッケル溶液200Lを入れ、次いで、ジエチレングリコール10kgを入れる。攪拌を20分続けた後から温度を90℃に昇温し、次いで、40%(重量%の濃度)のヒドラジン水化物60Lを入れて還元反応する。反応は60分後に終わり、濾過、洗浄及び真空乾燥を経て、平均粒径0.7μmの金属ニッケル粉を製造した。該金属ニッケル粉は、球形と類似の形であり、表面はつるつるしなく、粒径の分布範囲は0.4〜2.3μm、タップ密度は3.8 g/cm3、酸素含有量は0.82%、比表面積は2.5
m2/gであった。
Claims (10)
- (1)硫酸ニッケル溶液と、水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムの混合溶液とを反応させて、水酸化ニッケルとニッケルの塩基性塩を生成するステップと、
(2) 外観制御剤として多価アルコールを、成核剤としてイットリウム塩を入れるステップと、
(3) pH8.5〜12.5、温度40〜95℃で、ヒドラジンまたはヒドラジンの水化物を入れ、水酸化ニッケルとニッケルの塩基性塩を還元し、高タップ密度の超微細球形金属ニッケル粉を得るステップと、
を含むことを特徴とする高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉の湿式製造方法。 - 請求項1において、
前記多価アルコールは、グリセリン、ブタントリオール、ブタンテトラオール及びジエチレングリコールの中から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉の湿式製造方法。 - 請求項1において、
前記イットリウム塩は、硫酸イットリウム、硝酸イットリウム、塩化イットリウム、酢酸イットリウム及び蟻酸イットリウムの中から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉の湿式製造方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかにおいて、
前記多価アルコールの添加量は、反応系におけるニッケル重量の10〜500%であることを特徴とする高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉の湿式製造方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかにおいて、
硫酸ニッケルのモル数:[(水酸化ナトリウムのモル数)/2+炭酸ナトリウムのモル数]は、0.39から0.94:1であることを特徴とする高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉の湿式製造方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかにおいて、
前記水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムの混合液は、水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムの重量比が0.2〜10:1であることを特徴とする高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉の湿式製造方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかにおいて、
前記イットリウム塩の用量は、反応系におけるニッケル重量の0.0002〜0.2%であることを特徴とする高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉の湿式製造方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかにおいて、
前記ヒドラジンまたはヒドラジンの水化物と硫酸ニッケルのモル比は、1.0から2.0:1であることを特徴とする高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉の湿式製造方法。 - 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉の湿式製造方法により製造された高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉。
- 請求項9において、
その平均粒径は0.2〜1.0μmで、粒度分布はその平均粒径の±60%であり、且つタップ密度は3.9g/cm3より大きいことを特徴とする高タップ密度超微細球形金属ニッケル粉。
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