JP2021139031A - Manufacturing method of metal powder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属粉末の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a metal powder.
積層セラミックコンデンサでは、誘電体層と内部電極層とを交互に積層し、焼成処理して得られた積層体の両端面に外部電極を形成している。このような構造とすることにより、小型で大きな容量を得ることができることから、近年のモバイル機器等の需要増加に伴って、種々の用途に広く用いられている。 In a multilayer ceramic capacitor, dielectric layers and internal electrode layers are alternately laminated, and external electrodes are formed on both end faces of the laminated body obtained by firing treatment. With such a structure, it is possible to obtain a small size and a large capacity, and therefore, it is widely used in various applications with the recent increase in demand for mobile devices and the like.
積層セラミックコンデンサの大容量化、小型化を図るためには、内部電極層の薄層化が重要な課題であるが、内部電極層の形成に用いる金属粉末の平均粒径が小さくないと、積層セラミックコンデンサの電気特性を満足できず、ショート不良や構造欠陥などの問題が多発する。 Thinning the internal electrode layer is an important issue in order to increase the capacity and size of the multilayer ceramic capacitor. However, if the average particle size of the metal powder used to form the internal electrode layer is not small, the multilayer ceramic capacitor is laminated. The electrical characteristics of ceramic capacitors cannot be satisfied, and problems such as short-circuit defects and structural defects frequently occur.
金属粉末の製造方法としては、液相合成法及び気相合成法が一般的に用いられており、特に、液相合成法は微粒金属粉末の製造が簡易な方法である。液相合成法により微粒金属粉末を製造する手法としては、核生成エネルギーを上げるため核剤を添加する手法が知られている。ニッケル金属粉末の製造においては、Pd、Pt、Au、Ag、Cuなどを核剤に用い、その添加量を調整することにより微粒な金属粉末を製造することができる。 As a method for producing a metal powder, a liquid phase synthesis method and a gas phase synthesis method are generally used, and in particular, the liquid phase synthesis method is a simple method for producing fine metal powder. As a method for producing fine metal powder by a liquid phase synthesis method, a method of adding a nucleating agent in order to increase nucleation energy is known. In the production of nickel metal powder, fine metal powder can be produced by using Pd, Pt, Au, Ag, Cu or the like as a nucleating agent and adjusting the amount of addition thereof.
例えば、特許文献1では、水溶性ニッケル塩、核剤、ヒドラジン、錯化剤としてのカルボン酸、pH調整剤及び水を含有する反応液中で、還元反応を開始した後、さらにヒドラジンを追加投入するニッケル粉末の製造方法を開示している。 For example, in Patent Document 1, a reduction reaction is started in a reaction solution containing a water-soluble nickel salt, a nucleating agent, a hydrazine, a carboxylic acid as a complexing agent, a pH adjuster, and water, and then hydrazine is further added. Discloses a method for producing nickel powder.
特許文献1の実施例では、平均粒径が0.12〜0.37μmでCV値が25%以下のニッケル粉末が得られているが、積層セラミックコンデンサを小型化するためには、更に平均粒径が小さいニッケル粉末が求められている。 In the examples of Patent Document 1, nickel powder having an average particle size of 0.12 to 0.37 μm and a CV value of 25% or less is obtained. However, in order to reduce the size of the multilayer ceramic capacitor, the average grain size is further increased. Nickel powder with a small diameter is required.
特許文献1に開示された方法を用いて更に微粒化した金属粉末を得るためには、核剤の量を増やして錯化剤の量を減らすことが考えられる。しかしながら、核剤の量が増えると、核剤と金属イオンでの核生成反応開始のズレや反応場での核剤分散などにより、得られる金属粉末の粒度分布がブロードとなる。金属粉末の粒度分布がブロードであると、金属粉末を積層セラミックコンデンサの内部電極層を形成する用途に使用した場合に、電極平滑性の悪化や不均一な焼結挙動を発生させるという問題がある。 In order to obtain a finer metal powder by using the method disclosed in Patent Document 1, it is conceivable to increase the amount of the nucleating agent and decrease the amount of the complexing agent. However, when the amount of the nucleating agent increases, the particle size distribution of the obtained metal powder becomes broad due to the deviation of the start of the nucleation reaction between the nucleating agent and the metal ion and the dispersion of the nucleating agent in the reaction field. If the particle size distribution of the metal powder is broad, there is a problem that when the metal powder is used for forming the internal electrode layer of a laminated ceramic capacitor, the electrode smoothness deteriorates and uneven sintering behavior occurs. ..
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、平均粒径がより小さく、かつ粒度分布がシャープな金属粉末を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing a metal powder having a smaller average particle size and a sharp particle size distribution.
本発明の金属粉末の製造方法は、金属塩と、塩基性アミノ酸と、1価以上のカルボン酸又はその塩と、貴金属触媒とを水に混合し、金属塩溶液を調製する工程と、アルカリ性のpH調整剤と、還元剤とを水に混合し、還元剤溶液を調製する工程と、上記還元剤溶液を上記金属塩溶液に添加して混合する工程と、を行う金属粉末の製造方法であって、上記塩基性アミノ酸の配合量は製造される金属粉末の重量に対して35重量%以下であり、上記1価以上のカルボン酸又はその塩の配合量は製造される金属粉末の重量に対して120重量%以下であり、上記1価以上のカルボン酸又はその塩の配合量に対する上記塩基性アミノ酸の配合量の比が0.2より大きく1.0以下であることを特徴とする。 The method for producing a metal powder of the present invention includes a step of mixing a metal salt, a basic amino acid, a monovalent or higher carboxylic acid or a salt thereof, and a noble metal catalyst in water to prepare a metal salt solution, and an alkaline method. It is a method for producing a metal powder, which comprises a step of mixing a pH adjuster and a reducing agent with water to prepare a reducing agent solution, and a step of adding the reducing agent solution to the metal salt solution and mixing them. The amount of the basic amino acid compounded is 35% by weight or less based on the weight of the produced metal powder, and the amount of the monovalent or higher carboxylic acid or its salt compounded is based on the weight of the produced metal powder. It is 120% by weight or less, and the ratio of the blending amount of the basic amino acid to the blending amount of the monovalent or higher carboxylic acid or a salt thereof is more than 0.2 and 1.0 or less.
本発明によれば、平均粒径がより小さく、かつ粒度分布がシャープな金属粉末を製造する方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a metal powder having a smaller average particle size and a sharp particle size distribution.
以下、本発明の金属粉末の製造方法について説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。 Hereinafter, the method for producing the metal powder of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention. It should be noted that a combination of two or more of the individual desirable configurations described below is also the present invention.
本発明の金属粉末の製造方法は、液相合成法を用いており、金属塩、塩基性アミノ酸及び1価以上のカルボン酸又はその塩、貴金属触媒、及び水を含む金属塩溶液と、アルカリ性のpH調整剤、還元剤及び水を含む還元剤溶液とをそれぞれ調製し、次いで還元剤溶液を金属塩溶液に添加して混合することで、混合溶液中に金属粉末が析出する。
特に、本発明の製造方法では、金属塩溶液に配合する錯化剤として、塩基性アミノ酸と、1価以上のカルボン酸又はその塩とを組み合わせて用いることを特徴としている。
The method for producing a metal powder of the present invention uses a liquid phase synthesis method, and is made of an alkaline metal salt solution containing a metal salt, a basic amino acid and a monovalent or higher carboxylic acid or salt thereof, a noble metal catalyst, and water. A metal powder is precipitated in the mixed solution by preparing a reducing agent solution containing a pH adjuster, a reducing agent and water, respectively, and then adding the reducing agent solution to the metal salt solution and mixing them.
In particular, the production method of the present invention is characterized in that a basic amino acid and a monovalent or higher carboxylic acid or a salt thereof are used in combination as a complexing agent to be blended in a metal salt solution.
[金属塩溶液]
金属粉末となる金属としては、積層セラミックコンデンサの内部電極層を構成する材料等に用い得る金属が挙げられ、具体的にはNi、Cu、Pt及びAg等である。
[Metal salt solution]
Examples of the metal to be the metal powder include metals that can be used as materials for forming the internal electrode layer of the multilayer ceramic capacitor, and specific examples thereof include Ni, Cu, Pt, and Ag.
金属塩溶液に混合する金属塩は、金属粉末となる金属の塩である。上記金属塩としては、水溶性であれば特に限定されず、Ni、Cu、Pt、Ag等の塩化物、臭化物、硫酸塩、硝酸塩等が挙げられる。上記金属塩として、具体的には、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、酢酸ニッケル、塩化銅(I)、塩化銅(II)、硫酸銅(II)、硫酸銅(I)、酢酸銅(II)、塩化白金(II)、塩化白金(IV)、ヘキサクロロ白金酸、硝酸銀、酢酸銀等が挙げられる。金属塩は、1種又は2種以上を用いてもよい。
また、これらの塩の水和物であってもよい。
金属粉末としてニッケル粉末を製造する場合、ニッケル塩としては、安価で容易に調達できるという観点から、塩化ニッケル、硫酸ニッケル又はこれらの混合物が好ましい。
The metal salt to be mixed with the metal salt solution is a metal salt that becomes a metal powder. The metal salt is not particularly limited as long as it is water-soluble, and examples thereof include chlorides such as Ni, Cu, Pt, and Ag, bromides, sulfates, and nitrates. Specific examples of the metal salt include nickel chloride, nickel sulfate, nickel nitrate, nickel acetate, copper (I) chloride, copper (II) chloride, copper (II) sulfate, copper (I) sulfate, and copper (II) acetate. ), Platinum chloride (II), platinum (IV) chloride, hexachloroplatinic acid, silver nitrate, silver acetate and the like. As the metal salt, one kind or two or more kinds may be used.
It may also be a hydrate of these salts.
When nickel powder is produced as a metal powder, nickel chloride, nickel sulfate, or a mixture thereof is preferable as the nickel salt from the viewpoint of being inexpensive and easily procured.
金属塩の配合量は、金属塩溶液全体の重量に対して、12重量%以上、50重量%以下が好ましい。 The blending amount of the metal salt is preferably 12% by weight or more and 50% by weight or less with respect to the total weight of the metal salt solution.
塩基性アミノ酸としては、リシン、アルギニン及びヒスチジンからなる群から選択された少なくとも1種が好ましい。塩基性アミノ酸はL体又はD体のいずれであってもよい。
塩基性アミノ酸は、1種又は2種以上を用いてもよい。平均粒径が小さく、かつCV値が低い金属粉末が得られることから、塩基性アミノ酸としてはL−アルギニンがより好ましい。
塩基性アミノ酸は、金属粉末の析出工程において金属粉末の平均粒径を小さく抑える効果(金属粒子成長抑制効果)を有し、粒度分布を均一化させる効果を有する。
As the basic amino acid, at least one selected from the group consisting of lysine, arginine and histidine is preferable. The basic amino acid may be either L-form or D-form.
As the basic amino acid, one kind or two or more kinds may be used. L-arginine is more preferable as the basic amino acid because a metal powder having a small average particle size and a low CV value can be obtained.
The basic amino acid has an effect of suppressing the average particle size of the metal powder to a small value (metal particle growth suppressing effect) in the process of precipitating the metal powder, and has an effect of making the particle size distribution uniform.
金属塩溶液における上記塩基性アミノ酸の配合量は、製造される金属粉末の重量に対して35重量%以下である。塩基性アミノ酸は、金属粉末の平均粒径を小さく抑える作用を有し、粒度分布を均一化させる効果を有するが、塩基性アミノ酸の配合量が35重量%を超えると、析出反応が進行せず、金属粉末を得ることができない。塩基性アミノ酸の配合量は10重量%以上が好ましい。 The blending amount of the basic amino acid in the metal salt solution is 35% by weight or less based on the weight of the produced metal powder. The basic amino acid has an effect of suppressing the average particle size of the metal powder to be small and has an effect of making the particle size distribution uniform. However, when the amount of the basic amino acid compounded exceeds 35% by weight, the precipitation reaction does not proceed. , Metal powder cannot be obtained. The blending amount of the basic amino acid is preferably 10% by weight or more.
1価以上のカルボン酸又はその塩(以下では、「1価以上のカルボン酸又はその塩」を「1価以上のカルボン酸」ともいう)としては、還元性を有しかつ水に溶解性を有するものが好ましい。このような1価以上のカルボン酸としては、アスコルビン酸、蟻酸、酢酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸等が挙げられる。上記の1価以上のカルボン酸の塩としては、例えばクエン酸三ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム等が挙げられる。1価以上のカルボン酸は、水和物の形(例えばクエン酸三ナトリウム二水和物)で添加されてもよい。1価以上のカルボン酸は、1種又は2種以上を用いてもよい。
1価以上のカルボン酸又はその塩としては、クエン酸若しくはその塩、及び、アスコルビン酸若しくはその塩から選択された少なくとも1種であることがより好ましい。
1価以上のカルボン酸を使用することで金属粒子が析出する。
As a monovalent or higher carboxylic acid or a salt thereof (hereinafter, "monovalent or higher carboxylic acid or a salt thereof" is also referred to as "monovalent or higher carboxylic acid"), it has reducing property and is soluble in water. It is preferable to have. Examples of such monovalent or higher carboxylic acids include ascorbic acid, formic acid, acetic acid, citric acid, tartaric acid, malic acid, malonic acid, and succinic acid. Examples of the salt of the monovalent or higher carboxylic acid include trisodium citrate and sodium ascorbate. The monovalent or higher carboxylic acid may be added in the form of a hydrate (eg, trisodium citrate dihydrate). As the monovalent or higher carboxylic acid, one kind or two or more kinds may be used.
The monovalent or higher carboxylic acid or salt thereof is more preferably at least one selected from citric acid or a salt thereof, and ascorbic acid or a salt thereof.
Metal particles are precipitated by using a carboxylic acid having a valence of 1 or more.
金属塩溶液における1価以上のカルボン酸の配合量は、製造される金属粉末の重量に対して120重量%以下である。1価以上のカルボン酸の配合量が120重量%を超えると、得られる金属粉末の粒径が大きくかつCV値(粒度分布)が25%より大きくなる。そのような金属粉末を積層セラミックコンデンサの内部電極層を形成するための材料として用いると、電極平滑性の悪化や不均一な焼結挙動を発生させることがある。1価以上のカルボン酸の配合量は、10重量%以上が好ましい。 The blending amount of the monovalent or higher carboxylic acid in the metal salt solution is 120% by weight or less with respect to the weight of the produced metal powder. When the blending amount of the monovalent or higher carboxylic acid exceeds 120% by weight, the particle size of the obtained metal powder is large and the CV value (particle size distribution) is larger than 25%. When such a metal powder is used as a material for forming an internal electrode layer of a multilayer ceramic capacitor, the electrode smoothness may be deteriorated or uneven sintering behavior may occur. The blending amount of the monovalent or higher carboxylic acid is preferably 10% by weight or more.
1価以上のカルボン酸の配合量に対する塩基性アミノ酸の配合量の比(塩基性アミノ酸/1価以上のカルボン酸)は、0.2より大きく1.0以下である。この比が0.2以下であると、塩基性アミノ酸の金属粒子成長抑制効果が十分でなく、金属粉末の平均粒径が大きくなる。この比が1.0を超えると、塩基性アミノ酸の金属粒子成長抑制効果が1価以上のカルボン酸の還元作用を上回り、金属粒子の析出反応が進行しない。上記配合量の比は、0.3以上、0.6以下であることが好ましい。 The ratio of the blending amount of the basic amino acid to the blending amount of the monovalent or higher carboxylic acid (basic amino acid / carboxylic acid of monovalent or higher) is larger than 0.2 and 1.0 or less. When this ratio is 0.2 or less, the effect of suppressing the growth of metal particles of basic amino acids is not sufficient, and the average particle size of the metal powder becomes large. When this ratio exceeds 1.0, the effect of suppressing the growth of metal particles of basic amino acids exceeds the reducing action of monovalent or higher carboxylic acids, and the precipitation reaction of metal particles does not proceed. The ratio of the above blending amounts is preferably 0.3 or more and 0.6 or less.
貴金属触媒は、金属粉末の析出過程において、結晶の核を発生させるための核剤として機能させるために金属塩溶液に配合する。貴金属触媒の金属イオンが、製造する金属粉末の金属イオンよりも先に還元されて初期核となり、この初期核が粒子成長することで微細な金属粉末を得ることができる。
貴金属触媒は、製造する金属粉末となる金属よりも貴な金属の塩であり、金塩、銅塩、銀塩、パラジウム塩、プラチナ塩、ロジウム塩、イリジウム塩等の水溶性の貴金属塩が挙げられる。貴金属触媒の例として具体的には、硫酸銅、硝酸銀、塩化パラジウム(II)ナトリウム、塩化パラジウム(II)アンモニウム、硝酸パラジウム(II)、硫酸パラジウム(II)、ヘキサクロロ白金酸等が挙げられる。これらの塩の水和物を使用してもよい。貴金属触媒は、1種又は2種以上を用いることができる。
The noble metal catalyst is added to the metal salt solution in order to function as a nucleating agent for generating crystal nuclei in the process of precipitating the metal powder. The metal ions of the noble metal catalyst are reduced before the metal ions of the metal powder to be produced to become initial nuclei, and the initial nuclei grow particles to obtain fine metal powder.
The noble metal catalyst is a salt of a metal that is more noble than the metal that becomes the metal powder to be produced, and examples thereof include water-soluble noble metal salts such as gold salt, copper salt, silver salt, palladium salt, platinum salt, rhodium salt, and iridium salt. Be done. Specific examples of the noble metal catalyst include copper sulfate, silver nitrate, sodium palladium (II) chloride, palladium (II) chloride, palladium (II) nitrate, palladium (II) sulfate, hexachloroplatinic acid and the like. Hydrate of these salts may be used. One kind or two or more kinds of noble metal catalysts can be used.
一態様として、ニッケル粉末を製造する場合、貴金属触媒として、上記に例示したニッケルより貴な金属の貴金属塩を複数併用することで、得られるニッケル粉末の粒径をより微細に制御したり、粒度分布を狭くしたりすることが可能となる。特に、銅塩と、金塩、銀塩、プラチナ塩、パラジウム塩、ロジウム塩、イリジウム塩などから選ばれる一種以上とを併用した、二種以上の成分からなる貴金属触媒を用いると、ニッケル粉末の粒径制御がより容易となり、また粒度分布をより狭くすることが可能となる。
ニッケル粉末を製造する場合、貴金属触媒としては硫酸銅又は塩化パラジウムが好ましい。
As one aspect, in the case of producing nickel powder, the particle size of the obtained nickel powder can be controlled more finely or the particle size can be controlled by using a plurality of noble metal salts of metals nobler than nickel exemplified above as the noble metal catalyst. It is possible to narrow the distribution. In particular, if a noble metal catalyst composed of two or more components, which is a combination of a copper salt and one or more selected from gold salt, silver salt, platinum salt, palladium salt, rhodium salt, iridium salt, etc., is used, the nickel powder can be used. The particle size control becomes easier, and the particle size distribution can be narrowed.
When producing nickel powder, copper sulfate or palladium chloride is preferable as the noble metal catalyst.
貴金属触媒の量は、製造する金属粉末の重量、すなわち金属塩溶液に含まれる金属塩中の金属の重量に対して、30重量ppm以上、120重量ppm以下が好ましい。貴金属触媒の量を上記範囲にすると、金属粉末の平均粒径を小さくすることができるが、120重量ppm以上配合しても、金属粉末の平均粒径は小さくならない。より好ましくは、50重量ppm以上、100重量ppm以下である。 The amount of the noble metal catalyst is preferably 30 ppm by weight or more and 120 wt ppm or less with respect to the weight of the metal powder to be produced, that is, the weight of the metal in the metal salt contained in the metal salt solution. When the amount of the noble metal catalyst is within the above range, the average particle size of the metal powder can be reduced, but the average particle size of the metal powder does not decrease even if 120% by weight ppm or more is blended. More preferably, it is 50% by weight or more and 100% by weight or less.
金属塩溶液に配合する水としては、金属粉末中の不純物量を低減させる観点から純水を用いることが好ましい。また、金属塩溶液に配合する塩基性アミノ酸などの溶質の溶解度を高めるために、水とともにアルコール等の水溶性有機溶媒を配合してもよい。 As the water to be blended in the metal salt solution, pure water is preferably used from the viewpoint of reducing the amount of impurities in the metal powder. Further, in order to increase the solubility of solutes such as basic amino acids to be blended in the metal salt solution, a water-soluble organic solvent such as alcohol may be blended together with water.
金属塩溶液には、金属粉末の粒径や粒度分布を制御する目的で、更に分散剤を配合することもできる。分散剤としては公知の成分を用いることができるが、具体的には、トリエタノールアミン(N(C2H4OH)3)、ジエタノールアミン(別名:イミノジエタノール)(NH(C2H4OH)2)、オキシエチレンアルキルアミンなどのアミン類、及びこれらの塩や誘導体;又は、アラニン(CH3CH(COOH)NH2)、グリシン(H2NCH2COOH)などのアミノ酸類、及びこれらの塩や誘導体が挙げられる。 A dispersant may be further added to the metal salt solution for the purpose of controlling the particle size and particle size distribution of the metal powder. Known components can be used as the dispersant, and specifically, triethanolamine (N (C 2 H 4 OH) 3 ) and diethanolamine (also known as iminodiethanol) (NH (C 2 H 4 OH)). 2 ), amines such as oxyethylenealkylamine, and salts and derivatives thereof; or amino acids such as alanine (CH 3 CH (COOH) NH 2 ), glycine (H 2 NCH 2 COOH), and salts thereof. And derivatives.
また、金属塩溶液に配合される各成分の混合順序は、特に限定されない。 Further, the mixing order of each component to be blended in the metal salt solution is not particularly limited.
[還元剤溶液]
還元剤溶液は、アルカリ性のpH調整剤、還元剤及び水を含む。
pH調整剤としては、特に限定されるものではないが、入手の容易さや価格の面から、アルカリ金属水酸化物を用いることができる。アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等が挙げられる。アルカリ性のpH調整剤は、1種又は2種以上を用いることができる。
[Reducing agent solution]
The reducing agent solution contains an alkaline pH regulator, a reducing agent and water.
The pH adjuster is not particularly limited, but an alkali metal hydroxide can be used from the viewpoint of availability and price. Examples of the alkali metal hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and the like. As the alkaline pH adjuster, one kind or two or more kinds can be used.
還元剤としては、例えばヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、アルコール、アスコルビン酸又はその塩等を用いることができる。ヒドラジンには、無水のヒドラジンの他に、ヒドラジン水和物である抱水ヒドラジン(N2H4・H2O)があり、いずれを用いてもよい。ヒドラジンは、還元力が高い、還元反応の副生成物が反応液中に生じない、不純物が少ない、及び、入手が容易であるという特徴を有しているため、還元剤として好適である。
ヒドラジンとしては、具体的には、市販されている工業グレードの60質量%抱水ヒドラジンを用いることができる。
As the reducing agent, for example, hydrazine, sodium borohydride, alcohol, ascorbic acid or a salt thereof and the like can be used. As the hydrazine, in addition to the anhydrous hydrazine, there is a water-holding hydrazine (N 2 H 4 · H 2 O) which is a hydrazine hydrate, and any of them may be used. Hydrazine is suitable as a reducing agent because it has the characteristics of high reducing power, no by-products of the reducing reaction being generated in the reaction solution, few impurities, and easy availability.
As the hydrazine, specifically, a commercially available industrial grade 60% by mass hydrazine containing water can be used.
還元剤溶液に配合する水としては、金属粉末中の不純物量を低減させる観点から、金属塩溶液と同様に純水を用いることが好ましい。また水とともにアルコール等の水溶性有機溶媒を配合してもよい。
還元剤溶液に配合される各成分の混合順序は、特に限定されない。
As the water to be blended in the reducing agent solution, it is preferable to use pure water as in the metal salt solution from the viewpoint of reducing the amount of impurities in the metal powder. Further, a water-soluble organic solvent such as alcohol may be blended together with water.
The mixing order of each component to be blended in the reducing agent solution is not particularly limited.
金属塩溶液を調製する工程と還元剤溶液を調製する工程とは、いずれを先に行ってもよいし、同時に行ってもよい。 The step of preparing the metal salt solution and the step of preparing the reducing agent solution may be performed first or at the same time.
[析出工程]
次いで、還元剤溶液を金属塩溶液に添加して混合する工程を行う。金属塩溶液と還元剤溶液とを混合することにより、金属塩溶液と還元剤溶液とを含む混合溶液中で、還元剤の還元反応により金属粉末が析出する。以下では、「還元剤溶液を金属塩溶液に添加して混合する工程」を「析出工程」ともいう。
還元剤溶液の金属塩溶液への添加は、一括で行ってもよいし、複数回に分割して行ってもよいし、還元剤溶液を連続して滴下することも可能である。
[Precipitation process]
Next, a step of adding the reducing agent solution to the metal salt solution and mixing is performed. By mixing the metal salt solution and the reducing agent solution, metal powder is precipitated by the reducing reaction of the reducing agent in the mixed solution containing the metal salt solution and the reducing agent solution. Hereinafter, the "step of adding the reducing agent solution to the metal salt solution and mixing" is also referred to as a "precipitation step".
The reducing agent solution may be added to the metal salt solution all at once, may be divided into a plurality of times, or the reducing agent solution may be continuously added dropwise.
混合溶液を作製し、金属の析出が開始する時点の混合溶液の温度、すなわち、反応開始温度は、40℃以上、95℃以下とすることが好ましく、50℃以上、90℃以下とすることがより好ましい。還元剤溶液を金属塩溶液に添加した直後から金属の析出が開始するため、上記反応開始温度は、作製された時点の混合溶液の温度と考えてよい。反応開始温度は、高いほど還元反応速度を大きくできるが、95℃を超えて高くなると、金属晶析粉の粒径制御が困難となったり、反応速度が制御できずに混合溶液が反応容器から吹きこぼれたりするなどの問題を引き起こす可能性がある。また、反応開始温度が40℃未満まで低くなると、還元反応速度が小さくなり、析出工程に要する時間が長くなって、生産性が低下する。以上の理由から、反応開始温度を40℃以上、95℃以下の温度範囲にすれば、高い生産性を維持しつつ、粒径及びCV値の制御を容易にして金属粉末を製造することができる。 The temperature of the mixed solution at the time when the mixed solution is prepared and the metal precipitation starts, that is, the reaction starting temperature is preferably 40 ° C. or higher and 95 ° C. or lower, and 50 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. More preferred. Since the metal precipitation starts immediately after the reducing agent solution is added to the metal salt solution, the reaction start temperature can be considered to be the temperature of the mixed solution at the time of preparation. The higher the reaction start temperature, the higher the reduction reaction rate can be increased, but if it exceeds 95 ° C., it becomes difficult to control the particle size of the metal crystallization powder, or the reaction rate cannot be controlled and the mixed solution is discharged from the reaction vessel. It can cause problems such as spills. Further, when the reaction start temperature is lowered to less than 40 ° C., the reduction reaction rate becomes low, the time required for the precipitation step becomes long, and the productivity decreases. For the above reasons, if the reaction start temperature is set to the temperature range of 40 ° C. or higher and 95 ° C. or lower, the metal powder can be produced by facilitating the control of the particle size and the CV value while maintaining high productivity. ..
上述の理由から、還元剤溶液を金属塩溶液に添加して混合する工程の前に、金属塩溶液及び還元剤溶液のうち少なくとも一方の溶液を、還元剤による還元温度まで加熱することが好ましい。「還元剤による還元温度」とは、還元剤により金属塩を還元して金属の析出を行う温度のことを指し、40℃以上、95℃以下が好ましい。
混合前に金属塩溶液及び還元剤溶液を還元温度に加熱しておくと、混合時に急激な温度変化が起こらず、混合直後に始まる析出の反応開始温度を還元温度と同程度に保つことができる。
For the above reasons, it is preferable to heat at least one of the metal salt solution and the reducing agent solution to the reduction temperature of the reducing agent before the step of adding and mixing the reducing agent solution to the metal salt solution. The "reduction temperature with a reducing agent" refers to a temperature at which a metal salt is reduced with a reducing agent to precipitate a metal, and is preferably 40 ° C. or higher and 95 ° C. or lower.
If the metal salt solution and the reducing agent solution are heated to the reduction temperature before mixing, the temperature does not change suddenly during mixing, and the reaction start temperature of precipitation that starts immediately after mixing can be maintained at the same level as the reduction temperature. ..
析出工程においては、還元剤溶液を金属塩溶液に添加して得られる混合溶液のpHを11以上とすることが好ましい。例えば、還元剤がヒドラジンである場合、4電子反応であるN2H4→N2↑+4H++4e-のような還元反応から明らかであるように、高アルカリほどヒドラジンの還元力が強くなる。
析出工程においては、混合溶液をpH11以上の高アルカリにして還元剤の還元力を高めて混合溶液中で貴金属の核を発生させることが好ましい。混合溶液のpHが11以上であると、多くの初期核を均一に形成でき、金属粉末の微粒化と粒度分布の狭小化が達成可能となる。
pHの調製は、上述のpH調整剤を含む還元剤溶液の添加で行われる。
In the precipitation step, it is preferable that the pH of the mixed solution obtained by adding the reducing agent solution to the metal salt solution is 11 or more. For example, when the reducing agent is hydrazine, 4 is an electron reaction N 2 H 4 → N 2 ↑ + 4H + + 4e - As is evident from such a reduction reaction, the reducing power of the highly alkaline as hydrazine increases.
In the precipitation step, it is preferable to make the mixed solution highly alkaline with a pH of 11 or higher to increase the reducing power of the reducing agent and generate nuclei of noble metals in the mixed solution. When the pH of the mixed solution is 11 or more, many initial nuclei can be uniformly formed, and atomization of the metal powder and narrowing of the particle size distribution can be achieved.
The pH is prepared by adding a reducing agent solution containing the above-mentioned pH adjuster.
析出工程で混合溶液に添加される還元剤の量は、金属塩の種類や還元剤の種類などによって適宜調製する。一態様において、金属塩がニッケル塩で還元剤がヒドラジンの場合、ヒドラジンの添加量は、ニッケル粉末に対するモル比で表すと、好ましくは2.0以上、3.25以下の範囲である。ヒドラジンの添加量がニッケル粉末に対するモル比で2.0未満では、反応液中のニッケルが全量還元されない可能性がある。一方、ヒドラジンの量がニッケル粉末に対するモル比で3.25を超えてしまうと、さらなる効果は得られず、過剰なヒドラジンを用いることで経済的に不利になる。 The amount of the reducing agent added to the mixed solution in the precipitation step is appropriately adjusted depending on the type of metal salt, the type of reducing agent, and the like. In one embodiment, when the metal salt is a nickel salt and the reducing agent is hydrazine, the amount of hydrazine added is preferably in the range of 2.0 or more and 3.25 or less in terms of the molar ratio to the nickel powder. If the amount of hydrazine added is less than 2.0 in terms of molar ratio to nickel powder, the entire amount of nickel in the reaction solution may not be reduced. On the other hand, if the amount of hydrazine exceeds 3.25 in terms of molar ratio to nickel powder, no further effect can be obtained, and the use of excess hydrazine is economically disadvantageous.
金属塩溶液及び還元剤溶液の混合時には、各溶液を撹拌することが好ましい。この撹拌により、金属析出反応を均一化でき、粒度分布の狭い金属粉末を得ることができる。撹拌方法は、公知の方法を用いればよく、制御性や設備製作コストの面から撹拌羽根を用いることが好ましい。撹拌羽根としては、パドル翼、タービン翼、マックスブレンド翼、フルゾーン翼などの市販の製品を使用すればよく、析出槽内に邪魔板や邪魔棒などを設置して、撹拌混合性を高めるなどの措置を講じることもできる。 When mixing the metal salt solution and the reducing agent solution, it is preferable to stir each solution. By this stirring, the metal precipitation reaction can be made uniform, and a metal powder having a narrow particle size distribution can be obtained. As the stirring method, a known method may be used, and it is preferable to use a stirring blade from the viewpoint of controllability and equipment manufacturing cost. Commercially available products such as paddle blades, turbine blades, max blend blades, and full zone blades may be used as the stirring blades. Measures can also be taken.
[金属粉末の回収]
上記の析出工程で得られた金属粉末を含む金属粉末スラリーから、公知の手順、たとえば、洗浄、固液分離、乾燥の手順を経ることにより、金属粉末のみが分離される。
[Recovery of metal powder]
Only the metal powder is separated from the metal powder slurry containing the metal powder obtained in the above precipitation step by a known procedure, for example, a procedure of washing, solid-liquid separation, and drying.
金属粉末を金属粉末スラリーから分離するためには、デンバーろ過器、フィルタープレス、遠心分離機、デカンターなどの公知の手段で固液分離するとともに、導電率が1μS/cm以下の純水や超純水などの高純度の水で十分に洗浄する。ここで、十分な洗浄とは、例えば、導電率が1μS/cm程度の純水を用いた場合、金属粉末をろ過洗浄してろ別する際に得られたろ液の導電率が10μS/cm以下となる程度までの洗浄を意味する。このように、固液分離及び洗浄された後、大気乾燥機、熱風乾燥機、不活性ガス雰囲気乾燥機、真空乾燥機などの汎用の乾燥装置を用いて50℃以上200℃以下の範囲、好ましくは80℃以上150℃以下の範囲で乾燥することにより、金属粉末が得られる。 In order to separate the metal powder from the metal powder slurry, solid-liquid separation is performed by a known means such as a Denver filter, a filter press, a centrifuge, and a decanter, and pure water or ultrapure water having a conductivity of 1 μS / cm or less is used. Thoroughly wash with high-purity water such as water. Here, sufficient cleaning means that, for example, when pure water having a conductivity of about 1 μS / cm is used, the conductivity of the filtrate obtained when the metal powder is filtered and cleaned and filtered is 10 μS / cm or less. It means cleaning to a certain extent. In this way, after solid-liquid separation and washing, a range of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower is preferable using a general-purpose drying device such as an air dryer, a hot air dryer, an inert gas atmosphere dryer, and a vacuum dryer. Is dried in the range of 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower to obtain a metal powder.
なお、一態様として、金属粉末スラリーに、水溶性硫黄化合物である硫黄コート剤を加えることにより、硫黄で表面修飾された金属粉末を得ることもできる。硫黄コート剤としては、例えば、チオリンゴ酸(HOOCCH(SH)CH2COOH)、L−システイン(HSCH2CH(NH2)COOH)、チオグリセロール(HSCH2CH(OH)CH2OH)、ジチオジグリコール酸(HOOCH2S−SCH2COOH)などのメルカプト基(−SH)、ジスルフィド基(−S−S−)のいずれかを含む水溶性硫黄化合物が挙げられる。 As one aspect, a metal powder surface-modified with sulfur can be obtained by adding a sulfur coating agent, which is a water-soluble sulfur compound, to the metal powder slurry. Examples of the sulfur coating agent include thiolic acid (HOOCCH (SH) CH 2 COOH), L-cysteine (HSCH 2 CH (NH 2 ) COOH), thioglycerol (HSCH 2 CH (OH) CH 2 OH), and dithiodi. Examples thereof include water-soluble sulfur compounds containing either a mercapto group (-SH) such as glycolic acid (HOOCH 2 S-SCH 2 COOH) or a disulfide group (-S-S-).
[解砕工程(後処理工程)]
析出工程で得られた金属粉末は、そのまま最終製品の金属粉末として用いることも可能ではあるが、必要に応じて解砕処理を施すことにより、金属が析出する過程で形成された粗大粒子や連結粒子などの低減を図ることがより好ましい。解砕処理としては、スパイラルジェット解砕処理、カウンタージェットミル解砕処理などの乾式解砕方法や、高圧流体衝突解砕処理などの湿式解砕方法、その他の汎用の解砕方法を適用することが可能である。
[Crushing process (post-treatment process)]
The metal powder obtained in the precipitation step can be used as it is as the metal powder of the final product, but by performing a crushing treatment as necessary, coarse particles formed in the process of metal precipitation and connections are formed. It is more preferable to reduce particles and the like. As the crushing treatment, dry crushing methods such as spiral jet crushing treatment and counter jet mill crushing treatment, wet crushing methods such as high-pressure fluid collision crushing treatment, and other general-purpose crushing methods should be applied. Is possible.
以下、本発明の金属粉末の製造方法をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples in which the method for producing the metal powder of the present invention is more specifically disclosed will be shown. The present invention is not limited to these examples.
[評価方法]
実施例及び比較例において、析出反応開始から60分後の混合溶液を調べて、析出反応が完了しているかを判定した。また、得られた金属粉末について、以下の方法により、平均粒径(nm)及び粒度分布(CV値)の測定及び算出を行った。
[Evaluation method]
In Examples and Comparative Examples, the mixed solution 60 minutes after the start of the precipitation reaction was examined to determine whether the precipitation reaction was completed. In addition, the average particle size (nm) and particle size distribution (CV value) of the obtained metal powder were measured and calculated by the following methods.
<反応完了判定>
析出反応開始から60分後の混合溶液の液色及びイオン検出紙による変色の有無により、混合溶液中に金属イオンが残存しているかを調べた。混合溶液の液色は目視で確認した。イオン検出紙は、ADVANTEC社製ニッケルチェックを用いた。
判定は、混合溶液の液色が無色透明、かつイオン検出紙の色の変化がないものに「〇」印、混合溶液の液色が有色、かつイオン検出紙の色が変化したものに「×」印を付した。
<Reaction completion judgment>
It was examined whether metal ions remained in the mixed solution by checking the liquid color of the mixed solution 60 minutes after the start of the precipitation reaction and the presence or absence of discoloration by the ion detection paper. The liquid color of the mixed solution was visually confirmed. As the ion detection paper, a nickel check manufactured by ADVANTEC was used.
Judgment is "○" when the liquid color of the mixed solution is colorless and transparent and there is no change in the color of the ion detection paper, and "x" when the liquid color of the mixed solution is colored and the color of the ion detection paper has changed. Marked.
<平均粒径及びCV値>
得られた金属粉末について、走査型電子顕微鏡(SEM:JEOL Ltd.製、JSM−7100F)を用いて1000個以上の金属粉末を観察(倍率:20000倍)し、観察像(SEM像)の画像解析の結果から、数平均で求められた平均粒径(nm)とその標準偏差(σ)を算出し、平均粒径の標準偏差を平均粒径で除した値(%)であるCV値[平均粒径の標準偏差(σ)/平均粒径(nm))×100]を得た。
判定は、平均粒径が100nm以下、かつCV値が25%以下のものに「〇」印、平均粒径が100nmを超えるか、又はCV値が25%を超えるものに「×」を付した。
<Average particle size and CV value>
With respect to the obtained metal powder, 1000 or more metal powders were observed (magnification: 20000 times) using a scanning electron microscope (SEM: JEOL Ltd., JSM-7100F), and an image of the observation image (SEM image) was observed. From the results of the analysis, the average particle size (nm) obtained by number averaging and its standard deviation (σ) were calculated, and the CV value [%), which is the value (%) obtained by dividing the standard deviation of the average particle size by the average particle size. Standard deviation (σ) of average particle size / average particle size (nm)) × 100] was obtained.
Judgment was made by marking "○" for those with an average particle size of 100 nm or less and CV value of 25% or less, and "x" for those with an average particle size of more than 100 nm or a CV value of more than 25%. ..
(実施例1)
[金属塩溶液の調製]
金属塩として硫酸ニッケル6水和物(NiSO4・6H2O、分子量:262.85)、貴金属触媒として硫酸銅5水和物(CuSO4・5H2O、分子量:249.7)1.52mg、塩基性アミノ酸としてL−アルギニン、1価以上のカルボン酸又はその塩としてクエン酸三ナトリウム2水和物(Na3(C3H5O(COO)3)・2H2O)、分子量:294.1)を、表1に示す割合になるように純水に溶解し、金属塩溶液を調製した。
(Example 1)
[Preparation of metal salt solution]
Nickel sulfate hexahydrate as the metal salt (NiSO 4 · 6H 2 O, molecular weight: 262.85), copper sulfate pentahydrate as a noble metal catalyst (CuSO 4 · 5H 2 O, molecular weight: 249.7) 1.52 mg , L- arginine as the basic amino acid, monovalent or polyvalent carboxylic acid or trisodium citrate dihydrate salt thereof (Na 3 (C 3 H 5 O (COO) 3) · 2H 2 O), molecular weight: 294 1) was dissolved in pure water so as to have the ratio shown in Table 1 to prepare a metal salt solution.
[還元剤溶液の調製]
還元剤として、ピラゾールなどの有機不純物を除去して精製した60%抱水ヒドラジン(N2H4・H2O、分子量:50.06)65g、pH調整剤として水酸化ナトリウム(NaOH、分子量:40.0)57gを、純水280mLに溶解して、還元剤溶液を調製した。
[Preparation of reducing agent solution]
As a reducing agent, 65 g of 60% hydrazine hydrate (N 2 H 4 · H 2 O, molecular weight: 50.06) purified by removing organic impurities such as pyrazole, and as a pH adjuster, sodium hydroxide (NaOH, molecular weight:: 40.0) 57 g was dissolved in 280 mL of pure water to prepare a reducing agent solution.
[析出工程]
金属塩溶液と還元剤溶液を、それぞれ液温60℃になるように加熱した後、2液を撹拌混合して混合溶液とし、析出反応を開始した。それぞれの液温が60℃の金属塩溶液と還元剤溶液の撹拌混合時の発熱により、混合溶液の温度は65℃に上昇したため、反応開始温度は65℃であった。析出反応開始時の混合溶液のpHは13であった。反応開始(2液の撹拌混合)から2分〜3分程度すると、貴金属触媒の働きによる核発生に伴い反応液が変色(黄緑色→灰色)するが、さらに撹拌を続けながら還元反応を行い、ニッケル析出粉を得た。還元反応が終了した反応液の上澄み液は透明であり、イオン検出紙を用いて反応液中のニッケルの存在を確認し、反応液中のニッケル成分はすべて金属ニッケルに還元されていることを確認した。
[Precipitation process]
The metal salt solution and the reducing agent solution were each heated to a liquid temperature of 60 ° C., and then the two liquids were stirred and mixed to form a mixed solution, and the precipitation reaction was started. The reaction start temperature was 65 ° C. because the temperature of the mixed solution rose to 65 ° C. due to the heat generated during stirring and mixing of the metal salt solution and the reducing agent solution, each of which had a liquid temperature of 60 ° C. The pH of the mixed solution at the start of the precipitation reaction was 13. About 2 to 3 minutes after the start of the reaction (stirring and mixing of the two liquids), the reaction liquid discolors (yellowish green → gray) due to the generation of nuclei by the action of the noble metal catalyst, but the reduction reaction is carried out while further stirring. Nickel precipitate powder was obtained. The supernatant of the reaction solution after the reduction reaction is transparent, and the presence of nickel in the reaction solution is confirmed using ion detection paper, and it is confirmed that all the nickel components in the reaction solution are reduced to metallic nickel. bottom.
得られたニッケル析出粉を含む反応液はスラリー状(ニッケル析出粉スラリー)であり、このニッケル析出粉スラリーに、硫黄コート剤(Sコート剤)としてのチオリンゴ酸(別名:メルカプトこはく酸)(HOOCCH(SH)CH2COOH、分子量:150.15)水溶液を加えて、ニッケル析出粉に表面処理を施した。表面処理後、導電率が1μS/cmの純水を用いて、ニッケル析出粉スラリーからろ過したろ液の導電率が10μS/cm以下になるまで、ろ過洗浄を行い、固液分離した後、150℃の温度に設定した真空乾燥機中で乾燥して、硫黄(S)で表面処理されたニッケル析出粉(ニッケル粉末)を得た。 The reaction solution containing the obtained nickel-precipitated powder is in the form of a slurry (nickel-precipitated powder slurry), and the nickel-precipitated powder slurry is added with thioannic acid (also known as mercapto-succinic acid) (HOOCCH) as a sulfur coating agent (S-coating agent). (SH) CH 2 COOH, molecular weight: 150.15) An aqueous solution was added, and the nickel precipitate powder was surface-treated. After the surface treatment, pure water having a conductivity of 1 μS / cm is used to filter and wash the filtrate filtered from the nickel precipitate powder slurry until the conductivity becomes 10 μS / cm or less, and after solid-liquid separation, 150 The mixture was dried in a vacuum dryer set at a temperature of ° C. to obtain a nickel precipitate powder (nickel powder) surface-treated with sulfur (S).
[解砕処理工程(後処理工程)]
析出工程で得られたニッケル析出粉に、乾式解砕方法であるスパイラルジェット解砕処理を施し、粒度が均一でほぼ球形の実施例1に係るニッケル粉末を得た。
上記の手順で反応完了判定、並びに、得られたニッケル粉末の平均粒径及びCV値の測定及び算出を行った。結果を表1に示す。
[Crushing process (post-processing process)]
The nickel precipitate powder obtained in the precipitation step was subjected to a spiral jet crushing treatment, which is a dry crushing method, to obtain a nickel powder according to Example 1 having a uniform particle size and a substantially spherical shape.
The reaction completion was determined by the above procedure, and the average particle size and CV value of the obtained nickel powder were measured and calculated. The results are shown in Table 1.
(比較例1〜3)
貴金属触媒及び塩基性アミノ酸の添加量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様に析出反応を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Examples 1 to 3)
The precipitation reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the addition amounts of the noble metal catalyst and the basic amino acid were changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、塩基性アミノ酸と1価以上のカルボン酸を用いた実施例1では、反応が60分以内で完了し、平均粒径が97nmでCV値20%の金属粉末を得ることができた。これは、塩基性アミノ酸がニッケル粒子の成長抑制に効果を示したためであると思われる。
一方、比較例1〜3に示すように、塩基性アミノ酸を混合しないと、核剤である貴金属触媒のみを増加させても、平均粒径100nm以下かつCV値25%以下のニッケル粉末は得られなかった。
As shown in Table 1, in Example 1 using a basic amino acid and a monovalent or higher carboxylic acid, the reaction was completed within 60 minutes to obtain a metal powder having an average particle size of 97 nm and a CV value of 20%. I was able to do it. This is probably because the basic amino acids were effective in suppressing the growth of nickel particles.
On the other hand, as shown in Comparative Examples 1 to 3, if basic amino acids were not mixed, a nickel powder having an average particle size of 100 nm or less and a CV value of 25% or less could be obtained even if only the noble metal catalyst as a nucleating agent was increased. There wasn't.
(比較例4〜7)
1価以上のカルボン酸を添加せず、塩基性アミノ酸の添加量を表2に示すように変更した以外は実施例1と同様に反応を行った。しかしながら、いずれの比較例においても析出反応が開始しなかった。結果を表2に示す。
(Comparative Examples 4 to 7)
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the carboxylic acid having a valence of 1 or more was not added and the amount of the basic amino acid added was changed as shown in Table 2. However, the precipitation reaction did not start in any of the comparative examples. The results are shown in Table 2.
表2に示すように、1価以上のカルボン酸を添加しないと析出反応が開始せず、金属粉末の製造ができなかった。 As shown in Table 2, the precipitation reaction did not start unless a monovalent or higher carboxylic acid was added, and the metal powder could not be produced.
(比較例8、9)
塩基性アミノ酸を添加せず、1価以上のカルボン酸の添加量を表3に示す割合に変更した以外は実施例1と同様に析出反応を行った。結果を表3に示す。
(Comparative Examples 8 and 9)
The precipitation reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that no basic amino acid was added and the amount of monovalent or higher carboxylic acid added was changed to the ratio shown in Table 3. The results are shown in Table 3.
表3に示すように、1価以上のカルボン酸を添加すると析出反応が開始した。しかし、1価以上のカルボン酸の添加量が増加すると粒子成長が進行し、製造されるニッケル粉末の重量に対して1価以上のカルボン酸の添加量が120重量%以上となると、ニッケル粉末の平均粒径が200nm以上となった。
一方、ニッケル粉末の粒子成長にエネルギーが使用されるため、1価以上のカルボン酸の添加量が増加するとCV値は低下した。しかしながら、塩基性アミノ酸を添加せず、1価以上のカルボン酸の添加量を調整するのみでは、平均粒径100nm以下かつCV値25%以下のニッケル粉末は得られなかった。
As shown in Table 3, the precipitation reaction was started when a monovalent or higher carboxylic acid was added. However, when the amount of monovalent or higher carboxylic acid added increases, particle growth proceeds, and when the amount of monovalent or higher carboxylic acid added is 120% by weight or more based on the weight of the produced nickel powder, the nickel powder The average particle size was 200 nm or more.
On the other hand, since energy is used for particle growth of nickel powder, the CV value decreased as the amount of monovalent or higher carboxylic acid added increased. However, a nickel powder having an average particle size of 100 nm or less and a CV value of 25% or less could not be obtained only by adjusting the addition amount of a monovalent or higher carboxylic acid without adding a basic amino acid.
(実施例2〜7、比較例10〜16)
塩基性アミノ酸の添加量と1価以上のカルボン酸の添加量を表4に示すように変更した以外は実施例1と同様に析出反応を行った。結果を表4に示す。
(Examples 2 to 7, Comparative Examples 10 to 16)
The precipitation reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the amount of the basic amino acid added and the amount of the monovalent or higher carboxylic acid added were changed as shown in Table 4. The results are shown in Table 4.
表4に示すように、塩基性アミノ酸の添加量が35重量%を超える比較例11、12では、析出反応が進行せず、金属粉末を得ることができなかった。
また、1価以上のカルボン酸の添加量が120重量%を超える比較例13〜15では、CV値が25%よりも大きくなった。
更に、塩基性アミノ酸の添加量が35重量%以下でも、1価以上のカルボン酸の添加量が多く、(塩基性アミノ酸添加量)/(1価以上のカルボン酸添加量)が0.2以下では、塩基性アミノ酸の粒子成長抑制効果が十分に発現せず、平均粒径100nm以下かつCV値が25%以下にならなかった(比較例10、13、15)。
一方、塩基性アミノ酸の添加量が35重量%以下でも1価以上のカルボン酸の添加量が少なく、(塩基性アミノ酸添加量)/(1価以上のカルボン酸添加量)が1.0より大きいと、塩基性アミノ酸の粒子成長抑制効果が1価以上のカルボン酸による還元作用よりも上回り、析出反応が進行しなかった(比較例16)。
これらの結果から、塩基性アミノ酸の添加量が金属粉末の重量に対し35重量%以下かつ1価以上のカルボン酸の添加量が金属粉末の重量に対し120重量%以下で、(塩基性アミノ酸添加量)/(1価以上のカルボン酸添加量)が0.2より大きく1.0以下の範囲であることが、平均粒径がより小さく、かつ粒度分布がシャープな金属粉末を製造するために必要である。
As shown in Table 4, in Comparative Examples 11 and 12 in which the amount of the basic amino acid added exceeded 35% by weight, the precipitation reaction did not proceed and the metal powder could not be obtained.
Further, in Comparative Examples 13 to 15 in which the addition amount of the monovalent or higher carboxylic acid exceeded 120% by weight, the CV value was larger than 25%.
Further, even if the addition amount of the basic amino acid is 35% by weight or less, the addition amount of the monovalent or higher carboxylic acid is large, and the (basic amino acid addition amount) / (monovalent or higher carboxylic acid addition amount) is 0.2 or less. The effect of suppressing particle growth of basic amino acids was not sufficiently exhibited, and the average particle size was 100 nm or less and the CV value was not 25% or less (Comparative Examples 10, 13, 15).
On the other hand, even if the amount of the basic amino acid added is 35% by weight or less, the amount of the monovalent or higher carboxylic acid added is small, and (the amount of the basic amino acid added) / (the amount of the monovalent or higher carboxylic acid added) is greater than 1.0. The effect of suppressing the particle growth of the basic amino acid was greater than the reducing effect of the monovalent or higher carboxylic acid, and the precipitation reaction did not proceed (Comparative Example 16).
From these results, the amount of basic amino acid added was 35% by weight or less based on the weight of the metal powder, and the amount of monovalent or higher carboxylic acid added was 120% by weight or less based on the weight of the metal powder (addition of basic amino acid). Amount) / (amount of carboxylic acid added having a valence of 1 or more) is greater than 0.2 and in the range of 1.0 or less in order to produce a metal powder having a smaller average particle size and a sharp particle size distribution. is necessary.
(実施例8)
金属塩を硫酸銅(II)5水和物に変更し、貴金属触媒を塩化パラジウム(II)アンモニウムに変更した以外は実施例2と同様に析出反応を行った。結果を表5に示す。
(Example 8)
The precipitation reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the metal salt was changed to copper (II) sulfate pentahydrate and the noble metal catalyst was changed to palladium (II) ammonium chloride. The results are shown in Table 5.
(実施例9)
金属塩を硝酸銀に変更し、貴金属触媒を塩化パラジウム(II)アンモニウムに変更した以外は実施例2と同様に析出反応を行った。結果を表5に示す。
(Example 9)
The precipitation reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the metal salt was changed to silver nitrate and the noble metal catalyst was changed to palladium (II) ammonium chloride. The results are shown in Table 5.
(実施例10)
金属塩をヘキサクロロ白金酸に変更し、貴金属触媒を塩化パラジウム(II)アンモニウムに変更した以外は実施例2と同様に析出反応を行った。結果を表5に示す。
(Example 10)
The precipitation reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the metal salt was changed to hexachloroplatinic acid and the noble metal catalyst was changed to palladium (II) ammonium chloride. The results are shown in Table 5.
表5に示すように、製造する金属種を変更しても、塩基性アミノ酸の添加量が金属粉末の重量に対して35重量%以下、かつ1価以上のカルボン酸の添加量が金属粉末の重量に対し120重量%以下で、(塩基性アミノ酸の添加量)/(1価以上のカルボン酸添加量)が0.2より大きく1.0以下の範囲であれば、平均粒径100nm以下かつCV値25%以下の金属粉末が得られた。 As shown in Table 5, even if the metal species to be produced is changed, the amount of basic amino acid added is 35% by weight or less based on the weight of the metal powder, and the amount of monovalent or higher carboxylic acid added is the metal powder. If it is 120% by weight or less based on the weight and the (addition amount of basic amino acid) / (addition amount of monovalent or higher carboxylic acid) is in the range of more than 0.2 and 1.0 or less, the average particle size is 100 nm or less and A metal powder having a CV value of 25% or less was obtained.
(実施例11〜12、比較例17〜18)
L−アルギニンを表6に示すアミノ酸に変更した以外は実施例2と同様にして析出反応を行った。結果を表6に示す。
(Examples 11-12, Comparative Examples 17-18)
The precipitation reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that L-arginine was changed to the amino acid shown in Table 6. The results are shown in Table 6.
表6に示すように、L−アルギニンの代わりに他の塩基性アミノ酸(リシン、ヒスチジン)を使用した実施例11、12でも、平均粒径100nm以下かつCV値25%以下の金属粉末が得られた。
一方、L−アルギニンの代わりに酸性アミノ酸であるL−アスパラギン酸又はL−グルタミン酸を使用した比較例17、18では、金属粉末の成長抑制効果が発現せず、金属粉末の平均粒径が100nm以下にならなかった。
As shown in Table 6, even in Examples 11 and 12 in which other basic amino acids (lysine, histidine) were used instead of L-arginine, a metal powder having an average particle size of 100 nm or less and a CV value of 25% or less was obtained. rice field.
On the other hand, in Comparative Examples 17 and 18 in which the acidic amino acids L-aspartic acid or L-glutamic acid were used instead of L-arginine, the growth inhibitory effect of the metal powder was not exhibited, and the average particle size of the metal powder was 100 nm or less. Did not become.
Claims (7)
アルカリ性のpH調整剤と、還元剤とを水に混合し、還元剤溶液を調製する工程と、
前記還元剤溶液を前記金属塩溶液に添加して混合する工程と、を行う金属粉末の製造方法であって、
前記塩基性アミノ酸の配合量は製造される金属粉末の重量に対して35重量%以下であり、
前記1価以上のカルボン酸又はその塩の配合量は製造される金属粉末の重量に対して120重量%以下であり、
前記1価以上のカルボン酸又はその塩の配合量に対する前記塩基性アミノ酸の配合量の比が0.2より大きく1.0以下であることを特徴とする金属粉末の製造方法。 A step of mixing a metal salt, a basic amino acid, a monovalent or higher carboxylic acid or a salt thereof, and a noble metal catalyst in water to prepare a metal salt solution.
A step of mixing an alkaline pH adjuster and a reducing agent with water to prepare a reducing agent solution, and
A method for producing a metal powder, wherein the reducing agent solution is added to the metal salt solution and mixed, and the process is performed.
The blending amount of the basic amino acid is 35% by weight or less based on the weight of the produced metal powder.
The blending amount of the monovalent or higher carboxylic acid or a salt thereof is 120% by weight or less with respect to the weight of the produced metal powder.
A method for producing a metal powder, wherein the ratio of the blending amount of the basic amino acid to the blending amount of the monovalent or higher carboxylic acid or a salt thereof is greater than 0.2 and 1.0 or less.
The method for producing a metal powder according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal to be the metal powder is at least one selected from the group consisting of Ni, Cu, Pt and Ag.
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