JP2010059467A - ニッケル粉末およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】0.03質量%〜2.5質量%のクロム、および、0.03質量%〜2.5質量%のマグネシウムを含有し、平均粒径が0.4μm以下である、ニッケル粉末であり、クロムが水酸化クロムもしくは酸化クロムの形態で存在し、かつ、マグネシウムが水酸化マグネシウムもしくは酸化マグネシウムの形態で存在する。
【選択図】なし
Description
(1)ニッケル塗膜における密度低下を防止するという観点から分散性が高いと共に、
(2)ニッケル塗膜における表面のフラット性を良好にするという観点から含まれる粗大粒子数が少なく、粒径の均一性が高いことに加え、
(3)内部電極の電極途切れを防止するという観点から過剰な焼結の進行を抑制するという特性が要求される。
パラジウムと銀とからなる複合コロイド粒子が分散したコロイド溶液と、還元剤と、アルカリ性物質とを混合して、アルカリ性コロイド溶液を作製する工程と、
該アルカリ性コロイド溶液に、クロム塩とマグネシウム塩とニッケル塩水溶液とを同時に添加するか、あるいは、該アルカリ性コロイド溶液に、クロム塩とマグネシウム塩とを含有するニッケル塩水溶液を添加することにより、ニッケル粒子を生成させる工程とを有することを特徴とする。
なお、前記アルカリ性コロイド溶液を作製する際に、保護コロイド剤をさらに添加し、前記複合コロイド粒子を分散させることがさらに好ましい。
本発明のニッケル粉末は、その平均粒径が0.4μm以下であり、クロム0.03〜2.5質量%、および、マグネシウム0.03〜2.5質量%を含有する。
ニッケル粒子の平均粒径は、内部電極の厚さが1μm程度以下という積層セラミックコンデンサの薄層化に対応させるためには、0.4μm以下であることが必要である。なお、ニッケル塗膜を形成する際のスクリーン印刷などが困難になるといった取扱い性の観点から、かかる平均粒径は0.05μm以上とすることが好ましく、また、製造時の反応制御の困難性からも、平均粒径の下限値は0.05μmとする。
本発明に係るニッケル粉末は、走査型電子顕微鏡(SEM)観察写真(倍率10000倍、縦9.0μm×横13μm)を20視野で撮影した場合に、該20視野の観察写真において、粒径0.5μm以上の粒子の含有率が1000ppm以下であるという特性を有する。
「粒径0.5μm以上の粗大粒子含有率=(粗大粒子数)/(全測定粒子数)」
を用いて、粒径0.5μm以上の粗大粒子含有率(ppm)を算出する。
また、本発明では、ニッケル粉末を40質量%含む導電ペーストを用いて、フィルム上にスクリーン印刷し、ニッケル塗膜を形成する。このようにして形成された該ニッケル塗膜を乾燥させ得られた本発明に係る乾燥膜は、乾燥膜密度が4.0g/cm3以上となる特性を有する。
「乾燥膜密度(g/cm3)=乾燥膜重量/乾燥膜体積」
により算出される。
加えて、本発明では、ニッケル粉末を40質量%含む導電ペーストを用いて、アルミナ基板上に0.45mg/cm3のニッケル塗布質量でスクリーン印刷してニッケル塗膜を形成し、該ニッケル塗膜を120℃で1時間乾燥し、還元性雰囲気下において10℃/minの昇温速度で1300℃まで焼成することにより厚膜導電体を得る。引き続き、このようにして得られた厚膜導電体における前記アルミナ基板の背面側より照明光を照射して、光学顕微鏡で、前記厚膜導電体側から、倍率200倍で、縦320μm×横460μmの範囲について撮影し、得られた画像において、全撮影面積に対する光が透過しなかった部分の面積の割合である緻密率を求める。本発明に係る厚膜導電体は、緻密率が40%以上となる特性を有する。
「緻密率(%)=(全撮影面積−透過光面積)/(全撮影面積)×100」
により、緻密率を算出する。
本発明に係るニッケル粉末の製造方法は、ニッケル塩をアルカリ性コロイド溶液に添加して、ニッケル粒子を還元析出する工程において、(1)ニッケル塩水溶液と共に、クロム塩とマグネシウム塩を添加すること、および、(2)ニッケル粒子を生成させるためのアルカリ性コロイド溶液として、パラジウムと銀とからなる複合コロイド粒子が分散しているものを使用することを特徴とする。
[ニッケル粉末の作製]
まず、6Lの純水にゼラチンを溶解させた後、濃度が0.02g/Lとなるようにヒドラジンを混合し、パラジウムと微量の銀の混合溶液を滴下して、コロイド溶液とし、アルカリ性物質である水酸化ナトリウムを加えることによりpHを10以上とした後、さらにヒドラジンの濃度が26g/Lとなるまでヒドラジンを加え、アルカリ性コロイド溶液を作製した。
得られた乾燥ニッケル粉末の粒径は、走査型電子顕微鏡(日本電子社製、JSM−5510)を用いて撮影した、走査型電子顕微鏡観察写真(倍率10000倍、縦9μm×横13μm)20視野におけるそれぞれの粒子について測定することにより求めた。また、その測定結果より、平均粒径および粒径0.5μm以上の粗大粒子含有率を算出した。
エチルセルロース20質量%を、ターピネオール80質量%に撹拌しながら、添加および80℃に加熱して、エチルセルロースの溶け込んだターピネオール溶液を作製した。
上記導電ペーストを用いて、2.54cm(1inch)角のアルミナ基板の上に、0.45mg/cm2のニッケル塗布重量でニッケル塗膜をスクリーン印刷し、120℃で1時間乾燥した後、弱還元性(N2/H2)雰囲気下において10℃/minの昇温速度で1300℃まで昇温して焼成を行った。
ニッケル粉末試料の収縮特性は、まず直径0.5cm、高さ約0.3cmの樹脂含有ニッケル粉末円柱状ペレットを作製し、以下の条件に従ってこれを焼成し、熱膨張計によって測定した。熱膨張計の測定条件は、N2が98%、H2が2%の混合ガス気流中で昇温速度5℃/minで室温から1300℃まで試料温度を昇温させ、その間で10%収縮した時の温度を収縮開始温度、20%収縮した時の温度を収縮終了温度とした。なお、円柱状ペレット試料は、ニッケル粉末を上記所定寸法の金型に入れて1000kg/cm2の圧力で圧縮成形して得た。
塩化ニッケル水溶液に、塩化クロムおよび塩化マグネシウムを溶解しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、ニッケル粉末を得て、同様の評価を行った。この評価結果を表1に示す。
塩化クロムおよび塩化マグネシウムを、表1に示したように、0.03質量%とごく少量としたこと以外は、実施例1と同様にして、ニッケル粉末を得て、同様の評価を行った。この評価結果を表1に示す。
実施例1〜9では、粒径0.5μm以上の粗大粒子含有率が、600ppm以下であったのに対して、塩化クロムおよび塩化マグネシウムをごく少量しか含有しない、または、全く含有しない、ニッケル粉末による比較例1および2では、粒径0.5μm以上の粗大粒子含有率が1200ppm以上であった。また、実施例1〜9のニッケル粉末で形成されたニッケル塗膜の緻密率が40%以上であったのに対して、比較例1および2のニッケル粉末で形成されたニッケル塗膜の緻密率は、40%を下回った。
Claims (15)
- 0.03質量%〜2.5質量%のクロム、および、0.03質量%〜2.5質量%のマグネシウムを含有し、平均粒径が0.4μm以下であることを特徴とするニッケル粉末。
- 前記平均粒径が0.05μm〜0.4μmであることを特徴とする請求項1に記載のニッケル粉末。
- 前記クロムが、水酸化クロムまたは酸化クロムの形態で存在しており、かつ、前記マグネシウムが、水酸化マグネシウムまたは酸化マグネシウムの形態で存在していることを特徴とする請求項1または2に記載のニッケル粉末。
- 収縮開始温度が460℃以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のニッケル粉末。
- 走査電子顕微鏡で、倍率10000倍、縦9μm×横13μmの観察写真を20視野で撮影した場合に、該20視野の観察写真において、粒径0.5μm以上の粒子の含有率が1000ppm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のニッケル粉末。
- 前記ニッケル粉末を40質量%含む導電ペーストを用いて、フィルム上にスクリーン印刷によりニッケル塗膜を形成し、該ニッケル塗膜を乾燥することにより乾燥膜を得た場合において、該乾燥膜の乾燥膜密度が4.0g/cm3以上となることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のニッケル粉末。
- 前記ニッケル粉末を40質量%含む導電ペーストを用いて、アルミナ基板上に0.45mg/cm3のニッケル塗布質量でスクリーン印刷によりニッケル塗膜を形成し、該ニッケル塗膜を120℃で1時間乾燥し、還元性雰囲気下において10℃/minの昇温速度で1300℃まで焼成することにより厚膜導電体を得て、前記アルミナ基板の背面側より照明光を照射して、光学顕微鏡で、倍率200倍、縦320μm×横460μmで前記厚膜導電体側より撮影して画像を得た場合において、該画像における全撮影面積に対する光が透過しなかった部分の面積の割合である緻密率が40%以上となることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のニッケル粉末。
- パラジウムと銀とからなる複合コロイド粒子が分散したコロイド溶液と、還元剤と、アルカリ性物質とを混合して、アルカリ性コロイド溶液を作製する工程と、
該アルカリ性コロイド溶液に、クロム塩とマグネシウム塩とニッケル塩水溶液とを同時に添加するか、あるいは、該アルカリ性コロイド溶液に、クロム塩とマグネシウム塩とを含有するニッケル塩水溶液を添加することにより、ニッケル粒子を生成させる工程とを有することを特徴とするニッケル粉末の製造方法。 - 前記ニッケルの添加量に対する、前記クロムの添加量を0.04質量%〜3質量%とすることを特徴とする請求項8に記載のニッケル粉末の製造方法。
- 前記ニッケルの添加量に対する、前記マグネシウムの添加量を0.04質量%〜5質量%とすることを特徴とする請求項8または9に記載のニッケル粉末の製造方法。
- 前記ニッケルの添加量に対する、前記パラジウムの添加量を1質量ppm〜5000質量ppmとすることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載のニッケル粉末の製造方法。
- 前記ニッケルの添加量に対する、前記銀の添加量を0.01質量ppm〜50質量ppmとすることを特徴とする請求項8〜11のいずれか一項に記載のニッケル粉末の製造方法。
- 前記アルカリ性コロイド溶液を作製する際に、保護コロイド剤をさらに添加し、前記複合コロイド粒子を分散させることを特徴とする請求項8〜12のいずれか一項に記載のニッケル粉末の製造方法。
- 前記ニッケルに対する、前記保護コロイド剤の添加量を1質量ppm〜5000質量ppmとすることを特徴とする請求項13に記載のニッケル粉末の製造方法。
- 前記保護コロイド剤としてゼラチンを用いることを特徴とする請求項13または14に記載のニッケル粉末の製造方法。
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