JP2013231230A - 複合ニッケル粒子 - Google Patents

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一人 岡村
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Abstract

【課題】粒子の凝集や、焼結時の融着、金属表面における炭化物の生成を抑制できるだけでなく、脱バインダー時における金属ニッケル粒子の急激な酸化を抑制しつつ、耐焼結性を向上させた複合ニッケル粒子を提供する。
【解決手段】 複合ニッケル粒子は、金属ニッケル粒子の表面に、硫黄含有化合物又は硫黄元素が被覆しており、硫黄元素を0.01〜0.5質量%の範囲内、炭素元素を0.5〜2.0質量%の範囲内、酸素元素を0.1〜2.5質量%の範囲内で含有する。複合ニッケル粒子における酸素元素に対する炭素元素の含有割合(炭素元素の含有量/酸素元素の含有量)が0.2〜1.0の範囲内である。
【選択図】なし

Description

本発明は、焼結性に優れた複合ニッケル粒子に関し、より詳しくは、例えば積層セラミックスコンデンサ(MLCC)の内部電極形成用などの導電ペーストに好適に利用できる複合ニッケル粒子に関する。
MLCCは、セラミックス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たものである。このようなMLCCの内部電極を形成する際には、内部電極材料である金属ニッケル粒子をペースト化したのち、これをセラミックス基板上に印刷する。次いで、乾燥、積層及び圧着した後、通常、酸素雰囲気下で約250〜400℃に加熱して有機物を除去するための脱バインダー処理を行なう。このような加熱処理を行なうことによって、金属ニッケル粒子は酸化され、それにより体積膨張が起きる。さらにその後、還元性雰囲気下で高温(例えばチタン酸バリウム系セラミックス誘電体では約1200〜1400℃)で焼結を行なうが、この焼結により、一旦酸化された金属ニッケル粒子が還元されるとともに、体積の収縮が生じる。
このように、MLCCの製造工程では、酸化反応や還元反応によって金属ニッケル粒子が膨張・収縮して体積変化が生じる。また、セラミックス誘電体も焼結により膨張・収縮し、体積変化が生じる。ところが、金属ニッケル粒子とセラミックス誘電体とでは、焼結時における膨張・収縮による体積変化の挙動が異なるため、デラミネーションやクラック等の欠陥を生じるおそれがある。
このような問題を解決する手段として、金属ニッケル粒子をチオ尿素で処理した後、酸化性雰囲気中で加熱処理を行なうことにより得られる、その表面に硫黄と炭素を含有する化合物層が形成された金属ニッケル粒子が提案されている(特許文献1参照)。このような金属ニッケル粒子は、酸素元素に対する炭素元素の含有量が低いため、金属ニッケル粒子の分散性が低下して凝集を生じやすく、金属ニッケルの粒子の還元時の収縮が大きくなる懸念がある。
国際公開WO2005−123307号パンフレット
本発明の目的は、粒子の凝集や融着、脱バインダー時の金属表面における炭化物の生成を抑制できるだけでなく、金属ニッケル粒子の急激な酸化を抑制しつつ、耐焼結性を向上させた複合ニッケル粒子を提供することである。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、金属ニッケル粒子の酸化・還元処理時における熱挙動に着目し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の複合ニッケル粒子は、金属ニッケル粒子の表面に、硫黄含有化合物又は硫黄元素が被覆した複合ニッケル粒子である。この複合ニッケル粒子は、硫黄元素を0.01〜0.5質量%の範囲内、炭素元素を0.5〜2.0質量%の範囲内、酸素元素を0.1〜2.5質量%の範囲内で含有するものであり、前記複合ニッケル粒子における酸素元素に対する炭素元素の含有割合(炭素元素の含有量/酸素元素の含有量)が0.2〜1.0の範囲内である。
本発明の複合ニッケル粒子は、前記硫黄含有化合物が、硫黄含有有機化合物であってもよい。
本発明の複合ニッケル粒子は、カルボン酸化合物又はエステル化合物により処理されていてもよい。
本発明の複合ニッケル粒子は、走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径が20〜250nmの範囲内であり、粒子径の変動係数(標準偏差/平均粒子径)が0.2以下であってもよい。
本発明の複合ニッケル粒子によれば、硫黄含有化合物又は硫黄元素が被覆していることにより、金属ニッケル粒子の低温焼結が抑制される。また、炭素元素を含有するので、凝集が抑制されており、しかも炭素含有量が酸素含有量を考慮して制御されているため、脱バインダー時における金属ニッケル粒子の酸化及び炭化物の生成を抑制できるのみならず、焼結時の金属ニッケル粒子の内部への急激な酸化を抑制することができるので、低温での熱収縮が抑制されて耐焼結性に優れている。このような複合ニッケル粒子は、例えば積層セラミックコンデンサの内部電極の材料として好適に用いることができる。
[複合ニッケル粒子]
本実施の形態の複合ニッケル粒子は、金属ニッケル粒子の表面に、硫黄含有化合物又は硫黄元素が被覆するものであり、硫黄元素を0.01〜0.5質量%の範囲内、炭素元素を0.5〜2.0質量%の範囲内、酸素元素を0.1〜2.5質量%の範囲内で含有し、酸素元素に対する炭素元素の含有割合(炭素元素の含有量/酸素元素の含有量)が0.2〜1.0の範囲内である。
本実施の形態の複合ニッケル粒子において、金属ニッケル粒子は、ニッケル元素を含有する。ニッケル元素の含有量は、その使用目的に応じて適宜選択すればよいが、ニッケル元素の量を、複合ニッケル粒子100質量部に対し、好ましくは90質量部以上、より好ましくは95質量部以上とすることがよい。ニッケル以外の金属としては、例えば、チタン、コバルト、銅、クロム、マンガン、鉄、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ジルコニウム、スズ、タングステン、モリブデン、バナジウム、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、シリコン、アルミニウム、リン等の卑金属、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、ロジウム、レニウム、ネオジウム、ニオブ、ホロニウム、ディスプロヂウム、イットリウム等の貴金属、希土類金属を挙げることができ、単独で又は2種以上含有していてもよく、また水素、炭素、窒素、硫黄、ボロン等の金属元素以外の元素を含有していてもよいし、これらの合金であってもよい。
本実施の形態の複合ニッケル粒子は、上記の金属ニッケル粒子の表面に、硫黄含有化合物又は硫黄元素が被覆したものである。ここで、被覆とは、硫黄含有化合物又は硫黄元素が、金属ニッケル粒子の表面の少なくとも一部分に物理的に吸着又は付着した状態、あるいは金属ニッケル粒子の表面の少なくとも一部分に化学的に結合した状態を含む。好ましい被覆形態は、金属ニッケル粒子の表面の少なくとも一部分に、硫黄含有化合物又は硫黄元素が化学的に結合した状態がよい。また、金属ニッケル粒子の表面の少なくとも一部分、且つ全体を覆うことなく、硫化ニッケルの被覆層を有していることが特に好ましい。硫化ニッケルの被覆層は、金属ニッケル粒子の表面活性を抑制し、脱バインダー工程におけるバインダーの低温燃焼又は熱分解を抑制することができる。硫黄含有化合物又は硫黄元素の被覆の状態は、例えば透過型電子顕微鏡(TEM)、X線光電子分光法(XPS)、オージェ電子分光法(AES)などにより確認することができる。また、被覆層の厚みは特に制限されないが、例えば2〜20nm程度とすることが好ましい。
別の観点から、複合ニッケル粒子の硫黄元素の量(硫黄含有化合物の状態で含有されるものも含む)を、複合ニッケル粒子に対し、0.01〜0.5質量%の範囲内、好ましくは0.05〜0.5質量%の範囲内で含有することがよい。硫黄元素が0.01質量%未満では、酸素雰囲気下での加熱における複合ニッケル粒子の酸化抑制効果が低下し、0.5質量%を超えると、還元雰囲気下での硫化水素ガスの発生に伴う粒子の膨れの原因となる。
また、複合ニッケル粒子の炭素元素の量を、複合ニッケル粒子に対し、0.5〜2.0質量%の範囲内、より好ましくは0.5〜1.5質量%の範囲内とすることがよい。この炭素元素の量は、複合ニッケル粒子の元素分析により確認することができる。炭素元素は、複合ニッケル粒子の表面に存在する有機化合物に由来するものであるが、炭素元素の一部が複合ニッケル粒子の内部に存在していてもよい。複合ニッケル粒子の表面に存在する炭素元素は、複合ニッケル粒子の凝集を抑制し、分散性向上に寄与し、複合ニッケル粒子に含有する酸素元素の還元を促進させる。従って、炭素元素が0.5質量%未満では、複合ニッケル粒子の凝集が生じやすくなり、2.0質量%を超えると、焼結時に炭化して残炭となり、これがガス化することによって粒子の膨れの原因となる。
本実施の形態の複合ニッケル粒子は、酸素元素を含有している。複合ニッケル粒子における酸素元素の含有量は0.1〜2.5質量%の範囲内、好ましくは0.2〜2.0質量%の範囲内がよい。酸素元素の含有量が、0.1質量%未満であると、複合ニッケル粒子の表面活性を抑制する効果が小さくなる傾向があり、2.5質量%を超えると、焼結時に体積変化が生じやすくなるとともに酸化物の拡散が生じる傾向がある。この酸素含有量は、複合ニッケル粒子の元素分析により確認することができるが、複合ニッケル粒子の表面に部分的に存在する水酸化物又は酸化物の被膜に含有する酸素に由来するものと考えられる。このことは、複合ニッケル粒子の水酸化物又は酸化物の被膜の厚みが、平均粒子径の大小によらず殆ど大差がないのに対し、複合ニッケル粒子の平均粒子径が小さくなるにつれ、酸素元素の含有量が高くなる傾向があることから推察される。すなわち、複合ニッケル粒子の平均粒子径が小さいほど、その総表面積(全ての複合ニッケル粒子の合計の表面積)が大きいので、複合ニッケル粒子全体に占める酸素元素の含有量が相対的に大きくなることによるものと考えられる。
本実施の形態の複合ニッケル粒子において、複合ニッケル粒子の表面に存在する水酸化物又は酸化物の被膜(酸素含有被膜)として、例えば水酸化ニッケル(Ni(OH))又は酸化ニッケル(NiO)の被膜が形成されていることが好ましい。このような被膜は、金属ニッケル粒子の表面に部分的に存在する。その被膜の最大厚みは、複合ニッケル粒子の凝集を効果的に抑制する観点から、例えば1〜8nmの範囲内であることが好ましい。このような水酸化物又は酸化物の被膜により、複合ニッケル粒子の表面活性が抑制され、脱バインダー工程におけるバインダーの低温燃焼又は急激な熱分解を抑制することができる。このとき、酸素含有被膜が水酸化物の被膜である場合、脱水によって酸化物の被膜となり、複合ニッケル粒子の焼結が抑制されると考えられる。また、還元雰囲気下での熱処理により、複合ニッケル粒子における酸化物の被膜が還元されて存在しなくなると、複合ニッケル粒子の焼結が開始される。
本実施の形態の複合ニッケル粒子における炭素元素の酸素元素に対する含有割合(炭素元素の含有量/酸素元素の含有量;以下、「C/O比」と記すことがある)は、0.2〜1.0の範囲内にあり、好ましくは0.25〜0.7の範囲内がよい。C/O比が、0.2未満では還元時に複合ニッケル粒子が凝集しやすく、酸素還元時における複合ニッケル粒子の収縮が大きくなり、焼結特性が低下する。一方、C/O比が1.0を超えると、焼結時に炭化して残炭となり、これがガス化することによって粒子の膨れの原因となる。
本実施の形態に係る複合ニッケル粒子は、走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径が20〜250nmの範囲内、好ましくは40〜150nmの範囲内がよい。別の観点から、BET測定による平均粒子径が20〜250nmの範囲内、好ましくは40〜150nmの範囲内がよい。複合ニッケル粒子の平均粒子径が上記下限値を下回ると、脱バインダー時の加熱で複合ニッケル粒子同士が凝集又溶融しやすくなり、また酸素を取り込みやすくなるため、複合ニッケル粒子の体積膨張や収縮変化が大きくなる。一方、複合ニッケル粒子の平均粒子径が上記上限値を上回ると、最小径の粒子及び最大径の粒子の分布幅が大きくなり、複合ニッケル粒子をMLCCの電極に利用した場合に、巨大粒子の存在によりショート不良を起こしやすい。
本実施の形態に係る複合ニッケル粒子は、粒子径の変動係数(CV)が0.2以下であることが好ましい。変動係数を0.2以下とすることで、ペースト塗布後の乾燥塗膜の表面平滑性が得られやすい。
[複合ニッケル粒子の製造方法]
次に、本実施の形態の複合ニッケル粒子の製造方法について説明する。まず、金属ニッケル粒子の製造方法について説明する。
金属ニッケル粒子は、気相法や液相法などの方法により得られるが、その製造方法については特に限定されない。気相法では、例えば、気化部、反応部、冷却部を有する反応装置を用いるとともに、原料として塩化ニッケルを用い、この塩化ニッケルを気化部で加熱気化した後にキャリアガスで反応部に移送し、ここで水素と接触させることによって粒子状に金属を析出させ、その後、得られた金属ニッケル粒子を冷却部で冷却するようにして得ることができる。反応温度は、例えば950℃〜1100℃程度に制御すればよい。
この方法における金属ニッケル粒子の粒径制御は、例えばキャリアガスの流速を制御することによって実施できる。一般に、キャリアガスの流速を上昇させれば、得られる金属ニッケル粒子の粒径は小さくなる傾向がある。また、得られた金属ニッケル粒子は、例えば遠心力を用いた分級手段などを用いることによって変動係数を制御することもできる。
気相法は液相法に比べて製造コストが高価になりがちであるので、液相法を適用することは有利である。液相法のなかでも、粒子径分布が狭い金属ニッケル粒子を短時間で容易に製造する方法として、下記の工程A〜C;
A)金属ニッケル粒子の前駆体であるニッケル塩を有機溶媒に溶解して、ニッケル錯体を生成させた錯化反応液を得る工程、
B)前記錯化反応液を、マイクロ波照射によって加熱して、前記金属ニッケル粒子のスラリーを得る工程、
C)前記金属ニッケル粒子のスラリーから前記金属ニッケル粒子を単離する工程、
を具えることが好ましい。
マイクロ波照射による錯化反応液の加熱は、該反応液内の均一加熱を可能とし、かつエネルギーを媒体に直接与えることができるため、急速加熱を行なうことができる。これにより、反応液全体を所望の温度に均一にすることができ、ニッケル錯体(又はニッケルイオン)の還元、核生成、核成長各々の過程を溶液全体において同時に生じさせ、結果として粒子径分布の狭い単分散な粒子を短時間で容易に製造することができる。マイクロ波照射による加熱は、特に、平均粒子径が20〜150nmの範囲内にある金属ニッケル粒子を製造するのに好適である。
工程A)錯化反応液生成工程:
ニッケル塩の種類は特に限定されず、例えば水酸化ニッケル、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、炭酸ニッケル、カルボン酸ニッケル、Ni(acac)(β−ジケトナト錯体)、ステアリン酸ニッケル等が挙げられる。この中でも、還元過程での解離温度(分解温度)が比較的低いカルボン酸ニッケルを用いることが有利であるが、得られる金属ニッケル粒子における結晶子が小さい傾向となるので、後述する熱処理工程を行なうことが好ましい。
有機溶媒は、ニッケル塩を溶解できるものであれば、特に限定されず、例えばエチレングリコール、アルコール類、有機アミン類、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン等が挙げられるが、金属塩に対して還元作用があるエチレングリコール、アルコール類、有機アミン類等の有機溶媒が好ましい。このなかでも特に、1級の有機アミン(以下、「1級アミン」と略称する。)は、ニッケル塩との混合物を溶解することにより、ニッケルイオンとの錯体を形成することができるので好ましい。また、1級アミンは、ニッケル錯体(又はニッケルイオン)に対する還元能を効果的に発揮しやすく、加熱による還元温度が高温のニッケル塩に対して有利に使用できる。1級アミンは、ニッケルイオンとの錯体を形成できるものであれば、特に限定するものではなく、常温で固体又は液体のものが使用できる。ここで、常温とは、20℃±15℃をいう。
常温で液体の1級アミンは、ニッケル錯体を形成する際の有機溶媒としても機能する。なお、常温で固体の1級の有機アミンであっても、加熱によって液体であるか、又は有機溶媒を用いて溶解するものであれば、特に問題はない。
1級アミンは、芳香族1級アミンであってもよいが、反応液におけるニッケル錯体形成の容易性の観点からは脂肪族1級アミンが好適である。脂肪族1級アミンは、例えばその炭素鎖の長さを調整することによって生成する金属ニッケル粒子の粒径を制御することができる。金属ニッケル粒子の粒径を制御する観点から、脂肪族1級アミンは、その炭素数が6〜20程度のものから選択して用いることが好適である。炭素数が多いほど得られる金属ニッケル粒子の粒径が小さくなる。このようなアミンとして、例えばオクチルアミン、トリオクチルアミン、ジオクチルアミン、ヘキサデシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ミリスチルアミン、ラウリルアミン等を挙げることができる。
1級アミンは、還元反応後の生成した金属ニッケル粒子の固体成分と溶剤または未反応の1級アミン等を分離する洗浄工程における処理操作の容易性の観点からは室温で液体のものが好ましい。更に、1級アミンは、ニッケル錯体を還元して金属ニッケル粒子を得るときの反応制御の容易性の観点からは還元温度より沸点が高いものが好ましい。1級アミンの量は、ニッケル塩1molに対して2mol以上用いることが好ましく、2.2mol以上用いることがより好ましい。1級アミンの量が2mol未満では、得られる金属ニッケル粒子の粒子径の制御が困難となり、粒子径がばらつきやすくなる。また、1級アミンの量の上限は特にはないが、例えば生産性の観点からは20mol以下とすることが好ましい。
均一溶液での反応をより効率的に進行させるために、1級アミンとは別の有機溶媒を新たに添加してもよい。使用できる有機溶媒としては、1級アミンとニッケルイオンとの錯形成を阻害しないものであれば、特に限定するものではなく、例えば炭素数4〜30のエーテル系有機溶媒、炭素数7〜30の飽和又は不飽和の炭化水素系有機溶媒、炭素数8〜18のアルコール系有機溶媒等を使用することができる。また、マイクロ波照射による加熱条件下でも使用を可能とする観点から、使用する有機溶媒は、沸点が170℃以上のものを選択することが好ましく、より好ましくは200〜300℃の範囲内にあるものを選択することがよい。このような有機溶媒の具体例としては、例えばテトラエチレングリコール、n−オクチルエーテル等が挙げられる。
錯形成反応は室温に於いても進行することができるが、十分且つ、より効率の良い錯形成反応を行うために、例えば100℃〜165℃の範囲内に加熱して反応を行う。この加熱は、後に続くニッケル錯体(又はニッケルイオン)のマイクロ波照射による加熱還元の過程と確実に分離し、前記の錯形成反応を完結させるという観点から、上記上限を適宜設定することができる。なお、この加熱の方法は、特に制限されず、例えばオイルバスなどの熱媒体による加熱であっても、マイクロ波照射による加熱であってもよい。
工程B)金属ニッケル粒子スラリー生成工程:
本工程では、ニッケル塩と有機溶媒との錯形成反応によって得られた錯化反応液を、マイクロ波照射によって加熱し、錯化反応液中のニッケルイオンを還元して金属ニッケル粒子のスラリーを得る。マイクロ波照射によって加熱する温度は、得られる金属ニッケル粒子の形状のばらつきを抑制するという観点から、好ましくは170℃以上、より好ましくは180℃以上とすることがよい。加熱温度の上限は特にないが、処理を能率的に行う観点からは例えば270℃以下とすることが好適である。なお、マイクロ波の使用波長は、特に限定するものではなく、例えば2.45GHzである。
均一な粒径を有する金属ニッケル粒子を生成させるには、錯化反応液生成工程の加熱温度を特定の範囲内で調整し、金属ニッケル粒子スラリー生成工程におけるマイクロ波による加熱温度よりも確実に低くしておくことで、粒径・形状の整った粒子が生成し易い。例えば、錯化反応液生成工程で加熱温度が高すぎるとニッケル錯体の生成とニッケル(0価)への還元反応が同時に進行し異種の金属種が発生することで、金属ニッケル粒子スラリー生成工程での粒子形状の整った粒子の生成が困難となるおそれがある。また、金属ニッケル粒子スラリー生成工程の加熱温度が低すぎるとニッケル(0価)への還元反応速度が遅くなり核の発生が少なくなるため粒子が大きくなるだけでなく、粒子の大きさが不揃いになり、金属ニッケル粒子の収率の点からも好ましくはない。
金属ニッケル粒子スラリー生成工程においては、必要に応じ、前述した有機溶媒を加えてもよい。なお、前記したように、錯形成反応に使用する1級アミンを有機溶媒としてそのまま用いることは、本発明の好適な実施の形態である。
工程C)金属ニッケル粒子単離工程:
本工程では、マイクロ波照射によって加熱して得られる金属ニッケル粒子スラリーを、例えば、静置分離し、上澄み液を取り除いた後、適当な溶媒を用いて洗浄し、乾燥することで、金属ニッケル粒子が得られる。
上記にようにして金属ニッケル粒子を製造することができるが、例えば金属ニッケル粒子スラリーの状態で有機溶媒中に所定時間保持することや、金属ニッケル粒子スラリーを低酸素状態で乾燥させることなどによって、金属ニッケル粒子の表面に所定の水酸化物又は酸化物の被膜を形成することができる。
上記のようにして得られた金属ニッケル粒子をスラリーの状態にして、硫黄粉末又は硫黄含有化合物を添加する。この場合、複合ニッケル粒子に含有する炭素元素を制御する観点から、硫黄含有化合物としてニッケル原子と化学結合を可能とする硫黄原子を含む官能基を有する硫黄含有有機化合物を用いることが好ましい。硫黄粉末又は硫黄含有化合物の添加は、反応液のマイクロ波照射による還元反応に続く、金属ニッケル粒子スラリーの状態で添加してもよく、又は還元反応によって得られる金属ニッケル粒子スラリーから、一旦、金属ニッケル粒子を単離した後に、金属ニッケル粒子を液中に分散させてスラリーの状態としてから、添加してもよい。工程の簡略化の観点から、硫黄粉末又は硫黄含有化合物の添加は、反応液のマイクロ波照射による還元反応に続く、金属ニッケル粒子スラリーの状態で添加することが好ましい。
硫黄含有有機化合物は、硫黄原子を分子内に含有する有機化合物であるが、このような有機化合物として、例えばチオール系化合物、スルフィド系化合物、チオフェン系化合物、スルホキシド系化合物、スルホン系化合物、チオケトン系化合物、スルフラン系化合物などが挙げられる。このなかでもチオール系化合物(メルカプト基を含有)、スルフィド系化合物(スルフィド基、又はジスルフィド基を含有)は、硫黄原子の活性が高いために、反応性に優れており、金属ニッケル粒子の表面をNi−Sの化学結合で被覆することができ、例えば金属ニッケル粒子の急激な加熱によっても、金属ニッケル粒子の表面酸化を抑えることができるので好ましい。また、金属ニッケル粒子の分散性を向上させるために、脂肪族系の硫黄含有有機化合物が好ましい。
メルカプト基を含有する硫黄含有有機化合物としては、金属ニッケル粒子の分散性の向上のために、炭化水素基を有する脂肪族チオール化合物が好ましく、より好ましくは炭素数1〜18の範囲内にある脂肪族チオール化合物がよい。
スルフィド基を含有する硫黄含有有機化合物としては、金属ニッケル粒子の分散性の向上のために、炭化水素基を有する脂肪族メチルスルフィド化合物が好ましく、より好ましくは炭素数2〜18の範囲内にある脂肪族メチルスルフィド化合物がよい。このような脂肪族メチルスルフィド化合物は、R−S−CHで表される。ここで、Rは炭素数1〜20のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基から選ばれる1価の置換基である。
ジスルフィド基を含有する硫黄含有有機化合物としては、金属ニッケル粒子の分散性の向上のために、炭化水素基を有する脂肪族ジスルフィド化合物が好ましく、より好ましくは炭素数2〜40の範囲内にある脂肪族ジスルフィド化合物がよい。このような脂肪族ジスルフィド化合物は、R−S−S―R’で表される。ここで、R、R’は独立に炭素数1〜20のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基から選ばれる1価の置換基である。
脂肪族系の硫黄含有有機化合物の好ましい具体例としては、例えばメチルチオール、エチルチオール、プロピルチオール、ブチルチオール、ヘプチルチオール、ヘキシルチオール、オクチルチオール、ノニルチオール、デシルチオール(デカンチオール)、ウンデシルチオール、ドデシルチオール(ドデカンチオール)、テトラデシルチオール(テトラデカンチオール)、ヘキサデカンチオール、オクタデシルチオール、tert−ドデシルメルカプタン、シクロヘキシルチオール、ベンジルチオール、エチルフェニルチオール、2−メルカプトメチル−1,3−ジチオラン、2−メルカプトメチル−1,4−ジチアン、1−メルカプト−2,3−エピチオプロパン、1−メルカプトメチルチオ−2,3−エピチオプロパン、1−メルカプトエチルチオ−2,3−エピチオプロパン、3−メルカプトチエタン、2−メルカプトチエタン、3−メルカプトメチルチオチエタン、2−メルカプトメチルチオチエタン、3−メルカプトエチルチオチエタン、2−メルカプトエチルチオチエタン、2−メルカプトエタノール、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール等の1価の脂肪族チオール化合物、1,1−メタンジチオール、1,2−エタンジチオール、1,1−プロパンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、2,2−プロパンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,10−デカンジチオール、1,2,3−プロパントリチオール、1,1−シクロヘキサンジチオール、1,2−シクロヘキサンジチオール、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジチオール、3,4−ジメトキシブタン−1,2−ジチオール、2−メチルシクロヘキサン−2,3−ジチオール、1,1−ビス(メルカプトメチル)シクロヘキサン、チオリンゴ酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール(2−メルカプトアセテート)、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール(3−メルカプトプロピオネート)、ジエチレングリコールビス(2−メルカプトアセテート)、ジエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、1,2−ジメルカプトプロピルメチルエーテル、2,3−ジメルカプトプロピルメチルエーテル、2,2−ビス(メルカプトメチル)−1,3−プロパンジチオール、ビス(2−メルカプトエチル)エーテル、エチレングリコールビス(2−メルカプトアセテート)、エチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパンビス(2−メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、テトラキス(メルカプトメチル)メタン、1,1,1,1−テトラキス(メルカプトメチル)メタン、ビス(メルカプトメチル)スルフィド、ビス(メルカプトメチル)ジスルフィド、ビス(メルカプトエチル)スルフィド、ビス(メルカプトエチル)ジスルフィド、ビス(メルカプトプロピル)スルフィド、ビス(メルカプトメチルチオ)メタン、ビス(2−メルカプトエチルチオ)メタン、ビス(3−メルカプトプロピルチオ)メタン、1,2−ビス(メルカプトメチルチオ)エタン、1,2−ビス(2−メルカプトエチルチオ)エタン、1,2−ビス(3−メルカプトプロピル)エタン、1,3−ビス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,3−ビス(2−メルカプトエチルチオ)プロパン、1,3−ビス(3−メルカプトプロピルチオ)プロパン、1,2,3−トリス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,2,3−トリス(2−メルカプトエチルチオ)プロパン、1,2,3−トリス(3−メルカプトプロピルチオ)プロパン、1,2−ビス[(2−メルカプトエチル)チオ]−3−メルカプトプロパン、4,8−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、4,7−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、5,7−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、テトラキス(メルカプトメチルチオメチル)メタン、テトラキス(2−メルカプトエチルチオメチル)メタン、テトラキス(3−メルカプトプロピルチオメチル)メタン、ビス(2,3−ジメルカプトプロピル)スルフィド、ビス(1,3−ジメルカプトプロピル)スルフィド、2,5−ジメルカプト−1,4−ジチアン、2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン、2,5−ジメルカプトメチル−2,5−ジメチル−1,4−ジチアン、ビス(メルカプトメチル)ジスルフィド、ビス(メルカプトエチル)ジスルフィド、ビス(メルカプトプロピル)ジスルフィド、4−メルカプトメチル−1,8−ジメルカプト−3,6−ジチアオクタン、ヒドロキシメチルスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシメチルスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシエチルスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシエチルスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシプロピルスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシプロピルスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシメチルジスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシメチルジスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシエチルジスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシエチルジスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシプロピルジスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシプロピルジスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、2−メルカプトエチルエーテルビス(2−メルカプトアセテート)、2−メルカプトエチルエーテルビス(3−メルカプトプロピオネート)、1,4−ジチアン−2,5−ジオールビス(2−メルカプトアセテート)、1,4−ジチアン−2,5−ジオールビス(3−メルカプトプロピオネート)、チオジグリコール酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、チオジプロピオン酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、4,4−チオジブチル酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、ジチオジグリコール酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、ジチオジプロピオン酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、4,4−ジチオジブチル酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、チオジグリコール酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)、チオジプロピオン酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)、ジチオグリコール酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)、ジチオジプロピオン酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)等の脂肪族ポリチオール化合物、ドデシルメチルスルフィド、n−デシルスルフィドなどの脂肪族スルフィド、デカンジスルフィドなどの脂肪族ジスルフィドが挙げられる。なお、これらは特に限定されるものではなく、単独又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
硫黄含有有機化合物の添加量は、金属ニッケル粒子の表面積を考慮して決定されるものであり、仕込み時の金属ニッケル塩のニッケル元素100質量部に対して硫黄元素として、例えば0.01〜3質量部の範囲内、好ましくは0.05〜1質量部の範囲内となるようにすればよい。
硫黄含有有機化合物の添加によって、室温においても、硫黄含有有機化合物で被覆された複合ニッケル粒子を得ることができるが、被覆処理を確実かつより効率的に行うため、好ましくは100℃〜300℃の範囲内で、1分〜1時間の範囲内で加熱処理する。なお、この加熱の方法は、特に制限されず、例えばオイルバスなどの熱媒体による加熱であっても、マイクロ波照射による加熱であってもよく、特に限定されない。なお、上記のとおり、硫黄粉末又は硫黄含有化合物は、工程B)での錯化反応液のマイクロ波照射による還元反応に引き続き、金属ニッケル粒子スラリーに添加することが好ましく、硫化ニッケルの形成を容易にする観点から、還元反応の直後に該スラリーが加熱された状態で添加することがより好ましい。
本実施の形態で用いる金属ニッケル粒子は、硫黄含有有機化合物によるNi−Sの化学結合を形成させるという観点から、水酸化物又は酸化物の被膜の緻密度を中程度に制御することが好ましい。より具体的には、被膜を透過するX線で金属ニッケルを同定するX線光電子分光分析法(以下「XPS」と略することがある。)により測定した金属ニッケルの含有率が、好ましくは25〜75atm%の範囲内、より好ましくは40〜60atm%の範囲内がよい。XPSにより、金属ニッケル、水酸化ニッケル及び酸化ニッケルに起因するニッケル原子を同定及び定量することができるが、水酸化物又は酸化物の被膜の緻密度と金属ニッケルの含有率との関係に相関があり、当該被膜の緻密度が低ければ金属ニッケルの比率は高くなり、緻密度が高ければ金属ニッケルの比率は低くなる。
本実施の形態の複合ニッケル粒子における炭素元素の含有量は、上記のような硫黄含有有機化合物の処理によって制御可能であるが、複合ニッケル粒子の分散性を更に向上させ、炭素元素の含有量を増加させる場合には、複合ニッケル粒子を、さらにカルボン酸化合物又はエステル化合物により処理することが好ましい。
本実施の形態で用いるカルボン酸化合物(本明細書では、単に「カルボン酸」ということがある。)は、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフトエ酸、トルイル酸、ヒドロキシ安息香酸などの芳香族カルボン酸、酢酸、プロピオン酸、酒石酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、ピメリン酸、オクタン二酸、ノナン二酸、デカン酸、デカン二酸、ドデカン酸、セバシン酸、オレイン酸、アセチレンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、アスコルビン酸などの脂肪族カルボン酸が挙げられるが、分散性をより高めるためには嵩高い構造を有するアビエチン酸が好ましい。
アビエチン酸は、3つの環構造、共役二重結合、及びカルボキシル基を有し、反応性に富んだ嵩高い構造を有している。これらの環構造−カルボキシル基が分散作用に関与している可能性がある。すなわち、環構造−カルボキシル基によって複合ニッケル粒子との間に相互作用が生じ、複合ニッケル粒子の周囲にアビエチン酸が近接した状態で存在することによって、複合ニッケル粒子の表面の電気的性質を変化させ、あるいは立体的な障害によって、複合ニッケル粒子同士の凝集を抑制し、更には複合ニッケル粒子に任意に配合される溶媒との親和性によって分散性を付与しているものと考えられる。ここで、相互作用としては、例えばイオン性結合、共有結合、静電結合、配位結合、水素結合等が考えられる。
本実施の形態で用いるカルボン酸の使用量は、アビエチン酸を例に挙げると、複合ニッケル粒子100質量部に対して0.1〜40質量部の範囲内、好ましくは1〜30質量部の範囲内がよい。複合ニッケル粒子100質量部に対するアビエチン酸の含有量が0.1質量部未満では複合ニッケル粒子の分散性が低下する傾向があり、40質量部を超えると、凝集が生じ易くなる傾向がある。また、複合ニッケル粒子の酸化を抑制したい場合には、複合ニッケル粒子100質量部に対してアビエチン酸の配合量を1質量部以上とすることが好ましい。
また、アビエチン酸を主成分とするロジンも使用可能である。ロジンとしては、天然ロジン、ガムロジン、ウッドロジン、トールロジン等が挙げられるが、極性溶媒に可溶であれば天然ロジンがそのまま使用でき、また、各種誘導体に加工されたものを使用することもできる。例えば、共役二重結合部をジエン反応によるマレイン化ロジン、二重結合部を水素化した水添ロジン、カルボン酸部をエステル化したエステル化ロジン、その他金属塩による処理、不均化処理など変性した誘導体を使用することができる。一方、汎用の重合ロジンや精製ロジンは溶解性が悪いため好ましくない。
本実施の形態において、カルボン酸の適用方法は、特に制限はなく、例えば、a)複合ニッケル粒子に対して所定量のカルボン酸を添加し、混練分散させる方法、b)複合ニッケル粒子を液相法で合成した後で液相中に所定量のカルボン酸を添加する方法、c)高圧ホモジナイザーなどの分散機を用いて複合ニッケル粒子を機械的に解砕し、その解砕の前又は後に、所定量のカルボン酸を添加し分散させる方法など、様々な方法が挙げられる。この場合、カルボン酸をそのまま複合ニッケル粒子に添加してもよいし、任意の溶媒に溶解した状態で複合ニッケル粒子に添加してもよい。
本実施の形態で用いるエステル化合物は、下記一般式(1)又は(2)で表される官能基のいずれかを2つ含有するエステル化合物が好ましい。
Figure 2013231230
式(1)、(2)中の基Rは、それぞれ独立して、炭素数が1〜6のアルキル基、置換されていてもよいフェニル基又はベンジル基を示す。ここで、炭素数が1〜6、好ましくは2〜6のアルキル基としては、例えば直鎖又は枝分かれしたアルキル基がよい。また、置換されていてもよいフェニル基としては、例えばフェニル基、トリル基又はアニソイル基のいずれかが好ましい。エステル化合物の分子量は、好ましくは100〜500の範囲内、より好ましくは150〜450の範囲内がよい。これらの官能基が、複合ニッケル粒子の分散性向上に寄与する。
本実施の形態で用いるエステル化合物は、酒石酸から誘導されるエステル化合物、マロン酸から誘導されるエステル化合物、クエン酸から誘導されるエステル化合物、又はトリメチルペンタンジオールから誘導されるエステル化合物が好ましい。
このようなエステル化合物の具体例としては、例えばジベンゾイル−D−酒石酸、ジベンゾイル−L−酒石酸、ジ−p−トルオイル−L−酒石酸、ジ−p−トルオイル−D−酒石酸、ジ−o−4−トルオイル−L−酒石酸、ジ−o−4−トルオイル−D−酒石酸、ジ−m−4−トルオイル−L−酒石酸、ジ−m−4−トルオイル−D−酒石酸、ジ−p−アニソイル−L−酒石酸、ジ−p−アニソイル−D−酒石酸、ジ−o−アニソイル−L−酒石酸、ジ−o−アニソイル−D−酒石酸、ジ−m−アニソイル−L−酒石酸、ジ−m−アニソイル−D−酒石酸、ジアセチル−L−酒石酸、ジアセチル−D−酒石酸、ジピバロイル−L−酒石酸、ジピバロイル−D−酒石酸、L−酒石酸ジイソプロピル、D−酒石酸ジイソプロピル、L−酒石酸ジ−n−ブチル、D−酒石酸ジ−n−ブチル、L−酒石酸ジメチル、D−酒石酸ジメチル、L−酒石酸ジエチル、D−酒石酸ジエチル、L−酒石酸ジベンジル、D−酒石酸ジベンジル、2,3−O−イソプロピリデン−L−酒石酸ジメチル、2,3−O−イソプロピリデン−D−酒石酸ジメチルなどの酒石酸から誘導されるエステル化合物、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸ジ−t−ブチル、マロン酸ジベンジル、マロン酸ベンジルメチル、マロン酸ジブチル、マロン酸ジヘキシル、イソブチルマロン酸ジエチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジメチルなどのマロン酸から誘導されるエステル化合物、クエン酸トリメチル、クエン酸トリエチル、クエン酸トリプロピル、クエン酸トリブチル、O−アセチルクエン酸トリメチル、O−アセチルクエン酸トリエチル、O−アセチルクエン酸トリプロピル、O−アセチルクエン酸トリブチルなどのクエン酸から誘導されるエステル化合物、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチラートなどのトリメチルペンタンジオールから誘導されるエステル化合物が挙げられる。
上記のエステル化合物は、単独又は2種以上を組み合わせて使用することもできる。また、発明の効果を損なわない範囲で、他の化合物からなる分散剤と組み合わせて使用することもできる。
本実施の形態において、エステル化合物の適用方法は、特に制限はなく、例えば、a)複合ニッケル粒子に対して所定量のエステル化合物を添加し、混練分散させる方法、b)複合ニッケル粒子を液相法で合成した後で液相中に所定量のエステル化合物を添加する方法、c)高圧ホモジナイザーなどの分散機を用いて複合ニッケル粒子を機械的に解砕し、その解砕の前又は後に、所定量のエステル化合物を添加し分散させる方法など、様々な方法が挙げられる。なお、本実施の形態においてエステル化合物の添加方法は、特に制限はなく、そのまま複合ニッケル粒子に添加してもよいし、任意の溶媒に溶解した状態で複合ニッケル粒子に添加してもよい。
本実施の形態に用いるエステル化合物は、強い凝集抑制作用を有することから、少量でも優れた分散効果が期待できる。本実施の形態におけるエステル化合物の使用量は、複合ニッケル粒子100質量部に対して0.1質量部以上40質量部以下の範囲内とすることが好ましく、1質量部以上30質量部以下の範囲内がより好ましい。複合ニッケル粒子100質量部に対するエステル化合物の使用量が0.1質量部未満では分散効果が十分に得られない傾向があり、40質量部を超えると、エステル化合物の残渣による凝集体が発生する傾向がある。また、上記の上限を超えてエステル化合物を過剰に使用すると、複合ニッケル粒子中に残留したエステル化合物によって製品に影響を与える場合がある。例えば、上記エステル化合物を用いて分散させた複合ニッケル粒子を、積層セラミックコンデンサの製造に使用する場合、エステル化合物の使用量が過剰であると、製造工程おける焼成時の体積変化が大きくなり、剥離や膜切れの原因となる場合がある。
複合ニッケル粒子に、上記エステル化合物を適用した後、余剰のエステル化合物を洗浄して除去することが好ましい。洗浄は、例えばイソプロパノールなどのアルコール系溶媒を用いて行うことができる。
また、本実施の形態では、複合ニッケル粒子を物理的に処理して金属ニッケル表面に結合した有機物を脱離させることによって、複合ニッケル粒子の炭素元素の量を調節することが可能である。このような物理的処理としては、例えば複合ニッケル粒子を高圧ホモジナイザーで均質化処理する方法などを挙げることができる。また、上記物理的処理によって複合ニッケル粒子の表面から有機物を除去した後、さらに上記カルボン酸やエステル化合物による処理を行って、複合ニッケル粒子に有機物を再付着させて炭素元素の量を調節することも可能である。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特にことわりのない限り各種測定、評価は下記によるものである。
[平均粒子径の測定]
SEM(走査電子顕微鏡)により試料の写真を撮影して、その中から無作為に200個を抽出してそれぞれの粒子径を求め、平均粒子径を算出した。具体的には、抽出した微粒子のそれぞれについて面積を求め、真球に換算したときの粒子径を個数基準として一次粒子の平均粒子径とした。
また、BET測定による平均粒子径(BET換算径)は、ニッケルナノ粒子の単位重量当たりの表面積(BET値)を実測し、そのBET値から下記式を用いてBET換算径を算出した。
BET換算径(nm)={[6÷BET値(m/g)]÷真密度(g/cm)}×1000
また、CV値(変動係数)は、(標準偏差)÷(平均粒子径)によって算出した。なお、CV値が小さいほど、粒子径がより均一であることを示す。
[熱機械分析(TMA)、熱重量分析(TGA)、5%熱収縮温度]
試料を5Φ×2mmの円柱状成型器に入れ、プレス成型して得られる成型体を作製し、窒素ガス(水素ガス3%含有)の雰囲気下で、熱機械分析(TMA)および熱重量分析(TGA)を行った。また、熱機械分析装置(TMA)により測定される5%熱収縮の温度を5%熱収縮温度とした。
[金属ニッケル粒子のXPSによる金属ニッケル含有率]
X線光電子分光分析法において、Ni(2p3/2)のピークのナロウスキャンにおいて文献値でNi:852.9eV、NiO:853.5eV、Ni(OH):856eVと考えられるピークの波形分離を行い、それぞれの元素比を算出して全体のニッケルに対しての金属ニッケル含有率を測定した。
[分散性の評価]
分散性の評価は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置(株式会社堀場製作所製、商品名;LA−950V2)を用いて行った。サンプルをイソプロパノールに分散させたスラリー溶液(固形分濃度10wt%)を所定の濃度に希釈して、前記粒子径分布測定装置内にて超音波で5分間分散させ、体積分布の測定を行い、粒度分布の結果にて分散性の比較評価を行った。
[脱バインダーの微分ピーク温度]
脱バインダーの微分ピーク温度は、窒素下でTGAを測定し、その減少率の微分から燃焼のピーク温度を算出し、そのピーク温度位置を微分ピーク温度とした。
(実施例1−1)
<金属ニッケル粒子1aの調製>
125.9gのラウリルアミンに18.5gのギ酸ニッケル二水和物を加え、窒素フロー下、120℃で10分間加熱することによって、ギ酸ニッケルを溶解させて錯化反応液を得た。次いで、その錯化反応液に、さらに83.9gのラウリルアミンを加え、マイクロ波を用いて180℃で10分間加熱することによって、金属ニッケル粒子スラリー1a’を得た。
得られた金属ニッケル粒子スラリー1a’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた後、トルエンを用いて洗浄した。更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の金属ニッケル粒子1aを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.8g/cm、BET換算径;96nm)。この元素分析の結果、C;0.7、O;1.8、S;<0.01(単位は質量%)であった。
<複合ニッケル粒子1bの調製>
得られた金属ニッケル粒子スラリー1a’(固形分濃度2.5wt%に調整したもの)の100gに、0.070gのドデカンチオ−ルを添加し、再度、マイクロ波を照射して250℃で5分間加熱することによって、複合ニッケル粒子スラリー1b’を得た。
得られた複合ニッケル粒子スラリー1b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた後、メタノールとトルエンの体積比率が1:4の混合溶媒を用いて3回洗浄した。その後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥して、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の球状の均一な複合ニッケル粒子1bを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.7g/cm、BET換算径;97nm)。この元素分析の結果、C;0.6、O;1.4、S;0.4(単位は質量%)であった(C/O比=0.43)。
<複合ニッケル粒子1cの調製>
得られた複合ニッケル粒子スラリー1b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。次に、上澄み液を取り除いた後、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した。その後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子1c(XPSでの金属ニッケル含有率;45atm%)を得た。元素分析の結果、C;0.7、O;1.9、S;0.4(単位は質量%)であった(C/O比=0.37)。なお、複合ニッケル粒子1cの5%熱収縮温度は380℃であり、脱バインダーの微分ピーク温度は325℃であった。
得られた複合ニッケル粒子スラリー1b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液1c(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液1cの粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.11μm、D99;0.55μmであった。結果を表1に示す。
比較例1−1
実施例1−1で得られた金属ニッケル粒子スラリー1a’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた後、トルエンを用いて洗浄した。更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、金属ニッケル粒子1aを分散させたスラリー溶液1a(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液1aの粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.80μm、D99;3.80μmであった。結果を表1に示す。
比較例1−1で得られた金属ニッケル粒子1a(XPSでの金属ニッケル含有率;53atm%)の5%熱収縮温度は280℃であり、脱バインダーの微分ピーク温度は246℃、263℃及び278℃であり、急激な燃焼が生じることを確認した。MLCC用途のペーストに使用されるバインダーの材料として、例えばアクリル系樹脂やエチルセルロース系樹脂などが使用され、低酸素状態での焼成前に250〜400℃で脱バインダー処理がなされる。そのときに、急激なバインダーの燃焼が生じると、膨れ、剥離の大きな原因となるため、300℃以下での急激な燃焼は好ましくなく、300〜350℃付近の緩やかな燃焼が都合がよい。
比較例1−2
実施例1−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー1b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた後、トルエンを用いて洗浄した。更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子を分散させたスラリー溶液1b(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液1bの粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.22μm、D99;1.10μmであった。結果を表1に示す。
比較例1−2で得られた複合ニッケル粒子(XPSでの金属ニッケル含有率;40atm%)の元素分析の結果、C;0.3、O;1.9、S;0.4(単位は質量%)であった(C/O比=0.16)。なお、この複合ニッケル粒子の5%熱収縮温度は390℃であり、脱バインダーの微分ピーク温度は330℃であった。
参考例1
実施例1−1で得られた金属ニッケル粒子スラリー1a’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、金属ニッケル粒子を分散させたスラリー溶液1d(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液1dの粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.32μm、D99;1.30μmであった。結果を表1に示す。なお、金属ニッケル粒子1a’(XPSでの金属ニッケル含有率;58atm%)の元素分析の結果は、C;0.7、O;1.8、S<0.01(単位は質量%)であった。また、5%熱収縮温度は275℃であり、脱バインダーの微分ピーク温度は240℃、262℃及び280℃であり、急激な燃焼が生じることを確認した。
以上の結果を表1に示す。
Figure 2013231230
(実施例1−2)
実施例1−1で得られた複合ニッケル粒子1cを、0.5wt%濃度のジ−p−トルオイル−L−酒石酸のイソプロパノール溶液に加え、15分間撹拌した。次に、上澄み液を取り除いた後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子1dを得た。元素分析の結果、C;1.2、O;1.9、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.63)。
(実施例1−3)
実施例1−1で得られた複合ニッケル粒子1cを、1wt%濃度のジ−p−トルオイル−L−酒石酸のイソプロパノール溶液に加え、15分間撹拌した。次に、上澄み液を取り除いた後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子1eを得た。元素分析の結果、C;1.3、O;1.9、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.68)。
実施例1−1では、複合ニッケル粒子における熱挙動と分散性のバランスが良好であることが示された。これに対し、比較例1−1及び参考例1では、熱挙動が不十分であり、比較例1−2では、分散性が不十分であった。また、実施例1−1〜1−3から、複合ニッケル粒子における炭素元素の含有量が、エステル化合物の処理により制御できることが示された。
(実施例2−1)
<金属ニッケル粒子2aの調製>
実施例1−1と同様にして、金属ニッケル粒子スラリー2a’を得、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の金属ニッケル粒子2aを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.8g/cm、BET換算径;96nm)。
<複合ニッケル粒子2bの調製>
得られた金属ニッケル粒子スラリー2a’(固形分濃度2.5wt%に調整したもの)の100gに、0.050gのジ−n−デカンジスルフィドを添加し、再度、マイクロ波を照射して250℃で5分間加熱することによって、複合ニッケル粒子スラリー2b’を得た。
得られた複合ニッケル粒子スラリー2b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた。その後、メタノールとトルエンの体積比率が1:4の混合溶媒を用いて3回洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥して、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の球状の均一な複合ニッケル粒子2bを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.7g/cm、BET換算径;97nm)。この元素分析の結果、C;0.6、O;1.8、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.33)。
<複合ニッケル粒子2c−1の調製>
得られた複合ニッケル粒子スラリー2b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。その後、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子2c−1を得た。この元素分析の結果、C;0.7、O;1.9、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.37)。
得られた複合ニッケル粒子スラリー2b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液2c―1(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液2c−1の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.14μm、D99;0.67μmであった。結果を表2に示す。
(実施例2−2)
<複合ニッケル粒子2c−2の調製>
実施例2−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー2b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにクエン酸トリブチルの0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子2c−2を得た。この元素分析の結果、C;0.7、O;1.8、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.39)。
実施例2−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー2b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにクエン酸トリブチルの0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて分散処理して、圧力200MPaの条件にて複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液2c−2(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液2c−2の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.28μm、D99;1.32μmであった。結果を表2に示す。
比較例2
実施例2−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー2b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた。その後、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子を分散させたスラリー溶液2b(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液2bの粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.49μm、D99;2.27μmであった。結果を表2に示す。
比較例2で得られた複合ニッケル粒子の元素分析の結果、C;0.4、O;1.9、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.21)。
以上の結果を表2に示す。
Figure 2013231230
(実施例3−1)
<金属ニッケル粒子3aの調製>
実施例1−1と同様にして、金属ニッケル粒子スラリー3a’を得、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の金属ニッケル粒子3aを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.8g/cm、BET換算径;96nm)。
<複合ニッケル粒子3bの調製>
得られた金属ニッケル粒子スラリー3a’(固形分濃度2.5wt%に調整したもの)の100gに、0.030gの1,10−デカンジチオールを添加し、再度、マイクロ波を照射して250℃で5分間加熱することによって、複合ニッケル粒子スラリー3b’を得た。
得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた。その後、メタノールとトルエンの体積比率が1:4の混合溶媒を用いて3回洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥して、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の球状の均一な複合ニッケル粒子3bを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.7g/cm、BET換算径;97nm)。この元素分析の結果、C;0.4、O;1.7、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.24)。
<複合ニッケル粒子3c―1の調製>
得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子3c−1を得た。この元素分析の結果、C;0.6、O;1.8、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.33)。
得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液3c―1(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液3c−1の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.11μm、D99;0.48μmであった。結果を表3に示す。
(実施例3−2)
<複合ニッケル粒子3c―2の調製>
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジベンゾイル−D−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子3c−2を得た。この元素分析の結果、C;0.7、O;1.9、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.37)。
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジベンゾイル−D−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液3c−2(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液3c−2の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.15μm、D99;0.58μmであった。結果を表3に示す。
(実施例3−3)
<複合ニッケル粒子3c―3の調製>
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−アニソイル−D−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子3c−3を得た。この元素分析の結果、C;0.6、O;1.9、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.32)。
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−アニソイル−D−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。次に、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液3c−3(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液3c−3の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.20μm、D99;0.67μmであった。結果を表3に示す。
(実施例3−4)
<複合ニッケル粒子3c―4の調製>
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにD−酒石酸ジイソプロピルの0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子3c−4を得た。この元素分析の結果、C;0.8、O;1.8、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.44)。
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにD−酒石酸ジイソプロピルの0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液3c−4(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液3c−4の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.11μm、D99;0.51μmであった。結果を表3に示す。
(実施例3−5)
<複合ニッケル粒子3c―5の調製>
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにO−アセチルクエン酸トリブチルの0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子3c−5を得た。この元素分析の結果、C;0.7、O;1.8、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.39)。
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにO−アセチルクエン酸トリブチルの0.2gを加え、15分間撹拌した。次に、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液3c−5(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液3c−5の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.20μm、D99;0.88μmであった。結果を表3に示す。
(実施例3−6)
<複合ニッケル粒子3c―6の調製>
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにマロン酸ジ−t−ブチルの0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子3c−6を得た。この元素分析の結果、C;0.8、O;1.7、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.47)。
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%)の10gを分取し、これにマロン酸ジ−t−ブチルの0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液3c−6(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液3c−6の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.14μm、D99;0.51μmであった。結果を表3に示す。
(実施例3−7)
<複合ニッケル粒子3c―7の調製>
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これに2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチラート(224−TMPD)の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子3c−7を得た。この元素分析の結果、C;0.5、O;1.8、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.28)。
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これに2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチラート(224−TMPD)の0.2gを加え、15分間撹拌した。次に、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液3c−7(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液3c−7の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.24μm、D99;0.77μmであった。結果を表3に示す。
比較例3
実施例3−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー3b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた後、トルエンを用いて洗浄した。更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子を分散させたスラリー溶液3b(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液3bの粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.30μm、D99;1.01μmであった。結果を表3に示す。
比較例3で得られた複合ニッケル粒子の元素分析の結果、C;0.2、O;1.8、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.11)。
以上の結果を表3に示す。
Figure 2013231230
(実施例4−1)
<金属ニッケル粒子4aの調製>
実施例1−1と同様にして、金属ニッケル粒子スラリー4a’を得、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の金属ニッケル粒子4aを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.8g/cm、BET換算径;96nm)。
<複合ニッケル粒子4bの調製>
得られた金属ニッケル粒子スラリー4a’(固形分濃度2.5wt%に調整したもの)の100gに、0.058gのtert−ドデシルメルカプタンを添加し、再度、マイクロ波を照射して250℃で5分間加熱することによって、複合ニッケル粒子スラリー4b’を得た。
得られた複合ニッケル粒子スラリー4b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた。その後、メタノールとトルエンの体積比率が1:4の混合溶媒を用いて3回洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥して、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の球状の均一な複合ニッケル粒子4bを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.6g/cm、BET換算径;98nm)。この元素分析の結果、C;0.4、O;1.6、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.25)。
<複合ニッケル粒子4c―1の調製>
得られた複合ニッケル粒子スラリー4b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子4c−1を得た。この元素分析の結果、C;0.7、O;1.6、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.44)。
得られた複合ニッケル粒子スラリー4b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液4c―1(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液4c−1の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.16μm、D99;0.58μmであった。結果を表4に示す。
(実施例4−2)
<複合ニッケル粒子4c―2の調製>
実施例4−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー4b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−D−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子4c−2を得た。この元素分析の結果、C;0.8、O;1.6、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.50)。
実施例4−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー4b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−D−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液4c−2(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液4c−2の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.12μm、D99;0.58μmであった。結果を表4に示す。
(実施例4−3)
<複合ニッケル粒子4c―3の調製>
実施例4−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー4b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにシベンゾイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子4c−3を得た。この元素分析の結果、C;0.7、O;1.5、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.47)。
実施例4−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー4b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにシベンゾイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液4c−3(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液4c−3の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.18μm、D99;0.67μmであった。結果を表4に示す。
(実施例4−4)
<複合ニッケル粒子4c―4の調製>
実施例4−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー4b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−アニソイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子4c−4を得た。この元素分析の結果、C;0.7、O;1.6、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.44)。
実施例4−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー4b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−アニソイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液4c−4(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液4c−4の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.17μm、D99;0.77μmであった。結果を表4に示す。
比較例4
実施例4−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー4b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた後、トルエンを用いて洗浄した。更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子を分散させたスラリー溶液4b(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液4bの粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.59μm、D99;3.41μmであった。結果を表4に示す。
比較例4で得られた複合ニッケル粒子の元素分析の結果、C;0.2、O;1.6、S;0.3(単位は質量%)であった(C/O比=0.13)。
以上の結果を表4に示す。
Figure 2013231230
(実施例5−1)
<金属ニッケル粒子5aの調製>
実施例1−1と同様にして、金属ニッケル粒子スラリー5a’を得、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の金属ニッケル粒子5aを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.8g/cm、BET換算径;96nm)。
<複合ニッケル粒子5bの調製>
得られた金属ニッケル粒子スラリー5a’(固形分濃度2.5wt%に調整したもの)の100gに、0.062gのドデシルメチルスルフィドを添加し、再度、マイクロ波を照射して250℃で5分間加熱することによって、複合ニッケル粒子スラリー5b’を得た。
得られた複合ニッケル粒子スラリー5b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた後、メタノールとトルエンの体積比率が1:4の混合溶媒を用いて3回洗浄した。その後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥して、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の球状の均一な複合ニッケル粒子5bを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.7g/cm、BET換算径;97nm)。この元素分析の結果、C;0.5、O;1.8、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.28)。
<複合ニッケル粒子5c―1の調製>
得られた複合ニッケル粒子スラリー5b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子5c−1を得た。この元素分析の結果、C;0.8、O;1.6、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.5)。
得られた複合ニッケル粒子スラリー5b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液5c―1(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液5c−1の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.13μm、D99;0.67μmであった。結果を表5に示す。
(実施例5−2)
<複合ニッケル粒子5c―2の調製>
実施例5−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー5b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−D−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子5c−2を得た。この元素分析の結果、C;0.9、O;1.8、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.5)。
実施例5−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー5b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−p−トルオイル−D−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液5c−2(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液5c−2の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.12μm、D99;0.58μmであった。結果を表5に示す。
(実施例5−3)
<複合ニッケル粒子5c―3の調製>
実施例5−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー5b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−o−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子5c−3を得た。この元素分析の結果、C;0.8、O;1.7、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.47)。
実施例5−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー5b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにジ−o−トルオイル−L−酒石酸の0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理し、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液5c−3(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液5c−3の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.13μm、D99;0.58μmであった。結果を表5に示す。
(実施例5−4)
<複合ニッケル粒子5c―4の調製>
実施例5−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー5b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにマロン酸ジベンジルの0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子5c−4を得た。この元素分析の結果、C;0.7、O;1.8、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.39)。
実施例5−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー5b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにマロン酸ジベンジルの0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液5c−4(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液5c−4の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.20μm、D99;1.01μmであった。結果を表5に示す。
比較例5
実施例5−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー5b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子を分散させたスラリー溶液5b(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液5bの粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.44μm、D99;1.73μmであった。結果を表5に示す。
比較例5で得られた複合ニッケル粒子の元素分析の結果、C;0.2、O;1.6、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.13)。
以上の結果を表5に示す。
Figure 2013231230
(実施例6−1)
<金属ニッケル粒子6aの調製>
実施例1−1と同様にして、金属ニッケル粒子スラリー6a’を得、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の金属ニッケル粒子6aを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.8g/cm、BET換算径;96nm)。
<複合ニッケル粒子6bの調製>
得られた金属ニッケル粒子スラリー6a’(固形分濃度2.5wt%に調整したもの)の100gに、0.087gのドデカンチオールを添加し、再度、マイクロ波を照射して250℃で5分間加熱することによって、複合ニッケル粒子スラリー6b’を得た。
得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた後、メタノールとトルエンの体積比率が1:4の混合溶媒を用いて3回洗浄した。その後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥して、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の球状の均一な複合ニッケル粒子6bを得た(BET値;7.2m/g、真密度;8.6g/cm、BET換算径;97nm)。この元素分析の結果、C;0.6、O;1.7、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.35)。
<複合ニッケル粒子6c―1の調製>
得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにL−酒石酸ジイソプロピルの0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子6c−1を得た。この元素分析の結果、C;0.9、O;1.7、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.53)。
得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにL−酒石酸ジイソプロピルの0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液6c−1(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液6c−1の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.17μm、D99;0.67μmであった。結果を表6に示す。
(実施例6−2)
<複合ニッケル粒子6c―2の調製>
実施例6−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにD−酒石酸ジイソプロピルの0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子6c−2を得た。この元素分析の結果、C;0.8、O;1.6、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.5)。
実施例6−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにD−酒石酸ジイソプロピルの0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液6c−2(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液6c−2の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.16μm、D99;0.88μmであった。結果を表6に示す。
(実施例6−3)
<複合ニッケル粒子6c―3の調製>
実施例6−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにO−アセチルクエン酸トリブチルの0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子6c−3を得た。この元素分析の結果、C;0.8、O;1.6、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.5)。
実施例6−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにO−アセチルクエン酸トリブチルの0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液6c−3(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液6c−3の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.23μm、D99;1.01μmであった。結果を表6に示す。
(実施例6−4)
<複合ニッケル粒子6c―4の調製>
実施例6−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにクエン酸トリエチルの0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子6c−4を得た。この元素分析の結果、C;0.8、O;1.5、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.53)。
実施例6−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにクエン酸トリエチルの0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液6c−4(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液6c−4の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.23μm、D99;1.01μmであった。結果を表6に示す。
(実施例6−5)
<複合ニッケル粒子6c―5の調製>
実施例6−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにクエン酸トリブチルの0.2gを加え、15分間撹拌した後、上澄み液を取り除いた。次に、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子6c−5を得た。この元素分析の結果、C;0.8、O;1.6、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.5)。
実施例6−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにクエン酸トリブチルの0.2gを加え、15分間撹拌した。その後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液6c−5(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液6c−5の粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.15μm、D99;0.77μmであった。結果を表6に示す。
比較例6
実施例6−1で得られた複合ニッケル粒子スラリー6b’を分取して静置分離し、上澄み液を取り除いた後、トルエンを用いて洗浄し、更にイソプロパノールを用いて洗浄した。その後、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子を分散させたスラリー溶液6b(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液6bの粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.55μm、D99;2.27μmであった。結果を表6に示す。
比較例6で得られた複合ニッケル粒子の元素分析の結果、C;0.3、O;1.7、S;0.5(単位は質量%)であった(C/O比=0.18)。
以上の結果を表6に示す。
Figure 2013231230
(実施例7−1)
実施例1−1と同様にして、金属ニッケル粒子スラリー7a’を得、平均粒子径100nm(CV値;0.18)の金属ニッケル粒子7aを得た(BET値;7.1m/g、真密度;8.7g/cm、BET換算径;97nm)。
得られた金属ニッケル粒子スラリー7a’(固形分濃度2.5wt%に調整したもの)の100gに、0.070gのドデカンチオ−ルを添加し、再度、マイクロ波を照射して250℃で5分間加熱することによって、複合ニッケル粒子スラリー7b’を得た。
得られた複合ニッケル粒子スラリー7b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにアビエチン酸の0.3gを加え、15分間撹拌した。次に、上澄み液を取り除いた後、イソプロパノールを用いて洗浄した。その後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥することによって、複合ニッケル粒子7c(XPSでの金属ニッケル含有率;45atm%)を得た(BET値;7.2m/g、真密度;8.6g/cm、BET換算径;97nm)。元素分析の結果、C;0.7、O;1.9、S;0.4(単位は質量%)であった(C/O比=0.37)。なお、複合ニッケル粒子7cの5%熱収縮温度は380℃であり、脱バインダーの微分ピーク温度は325℃であった。
得られた複合ニッケル粒子スラリー7b’(固形分濃度10wt%に調整したもの)の10gを分取し、これにアビエチン酸の0.3gを加え、15分間撹拌した後、イソプロパノールで洗浄し、高圧ホモジナイザー(株式会社スギノマシン製、商品名;スターバースト)を用いて、圧力200MPaの条件にて分散処理して、複合ニッケル粒子としてのスラリー溶液7c(固形分濃度10wt%)を調製した。このスラリー溶液7cの粒度分布の測定を行ったところ、体積分布は、D50;0.12μm、D99;0.57μmであった。
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。

Claims (4)

  1. 金属ニッケル粒子の表面に、硫黄含有化合物又は硫黄元素が被覆した複合ニッケル粒子であって、
    前記複合ニッケル粒子は、硫黄元素を0.01〜0.5質量%の範囲内、炭素元素を0.5〜2.0質量%の範囲内、酸素元素を0.1〜2.5質量%の範囲内で含有するものであり、前記複合ニッケル粒子における酸素元素に対する炭素元素の含有割合(炭素元素の含有量/酸素元素の含有量)が0.2〜1.0の範囲内である複合ニッケル粒子。
  2. 前記硫黄含有化合物が、硫黄含有有機化合物である請求項1に記載の複合ニッケル粒子。
  3. 前記複合ニッケル粒子が、カルボン酸化合物又はエステル化合物により処理されている請求項1又は2に記載の複合ニッケル粒子。
  4. 走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径が20〜250nmの範囲内であり、粒子径の変動係数(標準偏差/平均粒子径)が0.2以下である請求項1〜3のいずれかに1項に記載の複合ニッケル粒子。
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