JP2955985B2 - 高純度超微粒金属粉を製造する方法 - Google Patents
高純度超微粒金属粉を製造する方法Info
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Description
に関するものであり、特に、高純度超微粒金属粉を製造
する方法に関するものである。本発明は高純度超微粒銀
粉を製造するのに特に応用でき、したがって、この特別
の用途に関連して以下に説明する。
電子処理、バッテリ、導電性コーティング、シールド
材、導電性インク、浄水剤、触媒、歯科用アマルガムが
ある。銀粉は一般的な金属粉を製造するのに現在使用さ
れている方法の大部分で製造できる。たとえば、化学的
沈澱、物理的霧化あるいは微粉砕、熱分解、電気化学め
っきで製造できる。しかしながら、多くの用途では超微
粒の(すなわち、150nm未満の平均粒径を持つ)銀
粉を要求される。このような用途としては、燃料電池の
酸素電極の触媒、Ag−Zn、Ag−H2、 Ag−C
d電池の高温正電極、低温熱交換器、導電性接着剤、導
電性フィルム、導電性、半導電性ポリマー、調節可能抵
抗器、分散補強材がある。
人のUSSR発明者証明書第267079号が、「skel
eton」触媒を作る「Raney」法に基づいて超微粒銀粉を
製造する方法を開示しているが、これは労力のかかる、
環境上危険な粉砕、ヌリング作業を避けている。ここに
開示されている方法は次の手順で行われる。すなわち、
50重量%までの銀含有量の銀−アルミニウム合金を形
成し、この合金を0.5−5mmの厚みを有するストリ
ップ箔に圧延し、このストリップ箔を表面浄化して酸化
アルミニウムおよび他の不純物を除去し、保護雰囲気
(たとえば、アルゴン)内で550℃でストリップ箔を
熱処理し、この温度を約1.5時間保持してアルミニウ
ム内に銀の均質な過飽和固容体を形成し、次いで水中で
急冷してこの構造を固定し、0〜80℃の温度のKOH
またはNaOHの20〜40%溶液中で合金からアルミ
ニウムを抽出し、粉末を洗浄してから乾燥する。
粒子と、球状相と、表面上の結晶面とからなる非常に多
孔性の銀凝集物(約45−85%の多孔度)を製造す
る。これらの凝集物は非常に弱く、粒子間の凝集強さが
非常に低く、凝集物を微粉砕によって容易に粉砕して非
常に細かい粒子を形成することができる。
されている技術は超微粒銀粒子を製造できるけれども、
2つの欠陥を持つことがわかっている。すなわち、銀粉
内の残留アルミニウム量が比較的高く、約0.5〜1%
であるということと、保護雰囲気(たとえば、アルゴン
雰囲気)中で行われる熱処理作業が非常に複雑でコスト
のかかる作業であるということである。
銀粉を製造する方法であって、上記の従来技術によって
得ることのできるよりもかなり純度の高い銀粉を製造す
る方法を提供することにある。本発明の別の目的は、よ
り簡単でコストのかからない熱処理作業を行える上記の
方法を提供することにある。
する方法であって、この第1金属と第2金属の合金を形
成する段階と、この合金に抽出剤を作用させて前記第2
金属を抽出し、多孔性第1金属凝集物を残す段階と、こ
の多孔性第1金属凝集物を新しいバッチの抽出剤と混合
する段階と、入念に攪拌するかあるいは分散させるかす
ることによって凝集物を破壊する段階と、超音波振動の
みまたは入念な混合と共に超音波振動を混合物に与えて
凝集物の細孔内への抽出剤の侵入を促進する段階と、抽
出剤を除去して前記第1金属を残す段階と、前記第1金
属を洗浄、乾燥する段階とを包含する方法が提供され
る。
に圧延してから熱処理し、第2金属を抽出剤によって除
去できる均質相を形成する。
ミニウム内の銀の過飽和固容体となる高純度超微粒銀粉
を製造するのに特に有用である。
拌機または分散装置を用いて行うことができる。超音波
振動は、公知の種々の技術、たとえば、電磁トランスジ
ューサ、磁気ひずみトランスジューサ、圧電トランスジ
ューサによって発生させることができる。これらのトラ
ンスジューサは、処理タンクの内部(たとえばその側
面)あるいはタンクの外部に搭載できる。あるいは、処
理タンクをトランスジューサを保持し、中間液を満たし
た第2容器内に密閉してもよい。
Hzの振動数であり、以下に述べる実施例では、40K
Hzである。また、超音波振動は10〜60分間加える
と好ましく、以下に説明する実施例では25分間であ
る。両抽出作業(攪拌と超音波)での抽出剤は過剰なヒ
ドロキシルイオンを与えるアルカリ溶液であると好まし
く、以下に説明する実施例では、KOHまたはNaOH
の20〜45%、好ましくは、35%溶液である。
ムをかなり低減し、その純度をかなり高めることがわか
った。したがって、前記刊行物に記載されている技術が
銀粉内の残留アルミニウム量を約0.5〜1%としてい
るのに対して、上記の新規な技術によって製造される銀
粉内の残留アルミニウムは実質的に0.2%未満であっ
た。
空気雰囲気中で行われ、その後に表面浄化段階を機械的
あるいは化学的に行う。たとえば、合金は、 KOHま
たはNaOHの10〜15%溶液内に侵漬してから水洗
し、次いでHNO3の30〜40%溶液に侵漬し、再び
水洗する。制御した(たとえば、アルゴン)雰囲気中よ
りも空気雰囲気中で熱処理段階を行うことにより、処理
作業はかなり簡単になり、処理コストもかなり低減でき
る。この利点は、前記公知技術の場合のように熱処理前
ではなく熱処理後に表面浄化作業を行い、空気雰囲気中
での溶融、圧延、熱処理作業で生じた表面酸化物あるい
は不純物をその後の表面浄化作業によって除去するため
に得られるのである。
利点は、製造した金属(たとえば、銀)の粉の純度がか
なり向上するということにある。以下に、本発明の方法
を特に純粋な銀粉を製造するのに応用したときにどのよ
うにしてこの結果が得られるかを1つの可能性のある形
で説明する。
抽出作業中のアルミニウム除去の完璧さによって決ま
る。抽出作業には次の2つの段階が伴うと考えられる。
である。 2Al + 6H2O --> 2Al(OH)3 + 3H2| (1)
剰なヒドロキシルイオンとの反応は次の通りである。 Al(OH)3 + KOH --> K[Al(OH)4] (2)
ンを必要とする。べースの欠乏があるか、あるいは、ほ
ぼ等量であっても、生じた中性の「水酸化物」(実際に
は、大きな不定形の分子の形をした水和アルミニウムイ
オン、水分子、ヒドロキシルイオンの集塊である)が白
色ゲルとして沈降する。
構造を有する銀粉の凝集物を形成する。この構造および
反応中に放出される生成水素(上記の式1)が反応帯で
発生する過剰ヒドロキシルイオンを制限すると思われ
る。これは、明らかに、凝集物の細孔に「水酸化物」を
沈降させ、細孔を塞ぐことになる。その結果、若干のア
ルミニウムがアルカリ溶液と反応せず、過飽和固容体の
形で粉末内に残る。
酸化物、未抽出アルミニウムは、比較的大量の残留アル
ミニウムを生成銀粉に残す原因となる2つの主要ファク
タであると思われる。 この比較的大量の残留アルミニ
ウムは本発明の上記の方法においてはかなり減らされ
る。本発明では、抽出作業後に、多孔性銀凝集物を新し
いバッチのアルミニウム抽出剤と混合し、それを入念に
攪拌し、15〜300KHz、好ましくは、約40KH
zの周波数の超音波振動をかける。新しいバッチの抽出
剤は、攪拌してから超音波振動をかけることと共に、上
記の反応のための過剰なヒドロキシルイオンを確実に存
在させ、これらのヒドロキシルイオンが最初の抽出段階
の後に生じた銀粉の凝集物の細孔により徹底的に侵入さ
せることになる。加えて、攪拌および超音波振動は凝集
物を破砕し、微粉砕する傾向を持ち、抽出剤にさらされ
た固体粒子の表面積を増大させ、抽出剤の浸透をさらに
高める。その結果、この処理は、アルカリ溶液と反応し
ないアルミニウムの量をかなり減じ、公知の方法よりも
純度がかなり高い銀粉を製造することができる。
で抽出作業温度を高めることによっても減らすことがで
きるが、この場合、最終粉末はかなり粗くなり、凝集強
さがかなり高くなる。
造する方法の一実施例を説明する。
Ag(純度99.99)と0.3KgのAl(純度9
9.99)から0.5KgのAg−Al合金(40%A
g)を生成した。この合金を鋳鉄金型内へ注入して60
×20×107mmの寸法のインゴットを製造した。こ
のインゴットは次に圧延機で圧延して1.5〜2.0m
m厚のフィルムストリップを製造した。このストリップ
を次に空気バッチタイプ炉内で550℃まで加熱し、こ
の温度を2時間維持してから水で急冷した。次に、スト
リップの化学的表面浄化を行うべく、それをKOHの1
5%溶液に侵漬し、次に水、次いでHNO3の30%溶
液に侵漬し、最後に再び水に侵漬した。
トル中で12時間行った。ステンレス鋼で作った、水冷
式の壁を有する特殊なタンクをこの作業に用いた。
れた銀粉凝集物0.2Kgをステンレス鋼で作ったより
小さいタンクに移し、そこへ新しい35%KOH溶液
0.75リットルを注いだ。Kitchen Aid 攪拌機、モデ
ルK-5SS(325W)を用い、第2位置の速度(約25RP
M)で15分間攪拌を行った。40KHzの振動数の超
音波振動をタンクに加えた。使用した超音波タンクは
「Camlas」モデルTransonicT460/h、出力285ワット
であり、タンク内の中間液として水を用いた。超音波処
理の時間は25分であった。超音波処理の後に、でき上
がった粉末を洗浄、乾燥した。
デルPolytron PT6000を用いて、9000rpmの速度
で3分間攪拌を行った。
のように示した。 1.抽出作業後 −− 0.68% 2.付加的な超音波処理作業後 −− 0.13%
りである。 比表面積: 7m2/gram 平均粒径: 85nm 銀含有量: 99.85%より多い 見かけ比重: 2.1g cm−3
説明してきたが、多くの変更、改造、応用をなし得るこ
とは了解されたい。
Claims (25)
- 【請求項1】第1金属の高純度超微粒粉を製造する方法
であって、前記第1金属と第2金属の合金を生成する段
階と、この合金に前記第2金属を抽出するのに効果のあ
る抽出剤を作用させて多孔性第1金属凝集物を形成する
段階と、この多孔性第1金属凝集物を新しいバッチの抽
出剤と混合する段階と、この混合物を入念に撹拌するか
あるいは分散させてから超音波振動を加えて凝集物の細
孔内への抽出剤の侵入量を高める段階と、抽出剤を除去
して前記第1金属を残す段階と、前記第1金属を洗浄、
乾燥する段階とを包含することを特徴とする方法。 - 【請求項2】請求項1記載の方法において、第1、第2
の金属の合金を薄いストリップ状に圧延してから熱処理
し、第2金属を抽出剤で除去できる均質相を形成するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の方法において、
前記第1金属が銀であり、前記第2金属がアルミニウム
であることを特徴とする方法。 - 【請求項4】請求項3記載の方法において、銀が合金内
に50重量%まで存在し、合金ストリップを熱処理して
抽出段階前にアルミニウム内に銀の過飽和固容体を形成
することを特徴とする方法。 - 【請求項5】高純度超微粒銀粉を製造する方法であっ
て、50重量%までの銀含有量の銀、アルミニウムの合
金を薄いストリップに圧延する段階と、このストリップ
を熱処理してアルミニウム内に銀の均質な過飽和固容体
合金を形成する段階と、この過飽和固容体合金にアルミ
ニウム抽出剤を作用させてアルミニウムを抽出し、多孔
性銀凝集物を残す段階と、この多孔性銀凝集物を新しい
バッチのアルミニウム抽出剤と混合する段階と、この混
合物を入念に撹拌するかあるいは分散させてから超音波
振動を加える段階と、抽出剤を除去して銀を残す段階
と、前記銀を洗浄し、乾燥させる段階とを包含すること
を特徴とする方法。 - 【請求項6】請求項1〜5のうちのいずれかに記載の方
法において、前記超音波振動が15〜300KHzの振
動数であることを特徴とする方法。 - 【請求項7】請求項6記載の方法において、前記超音波
振動が約40KHzの振動数であることを特徴とする方
法。 - 【請求項8】請求項1〜7のうちのいずれかに記載の方
法において、前記超音波振動を10〜60分間加えるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項9】請求項8記載の方法において、前記超音波
振動を約25分間加えることを特徴とする方法。 - 【請求項10】請求項1〜9のうちのいずれかに記載の
方法において、両抽出段階での前記抽出剤が過剰なヒド
ロキシルイオンを与えるアルカリ溶液であることを特徴
とする方法。 - 【請求項11】請求項10記載の方法において、両抽出
段階での前記抽出剤がKOHまたはNaOHの20〜4
5%溶液であることを特徴とする方法。 - 【請求項12】請求項1〜11のいずれかに記載の方法
において、抽出剤を作用させる前に合金を0.5〜5m
mの厚みのストリップに圧延することを特徴とする方
法。 - 【請求項13】請求項5記載の方法において、熱処理段
階を空気雰囲気中で行い、次いで、表面清浄段階を実施
することを特徴とする方法。 - 【請求項14】請求項13記載の方法において、表面清
浄段階では、過飽和固容体合金をKOHまたはNaOH
の10〜15%溶液に侵漬し、水洗してからHNO3の
30〜40%溶液に侵漬し、また水洗することを特徴と
する方法。 - 【請求項15】高純度超微粒銀粉を製造する方法であっ
て、50重量%までの銀含有量の銀−アルミニウム合金
を薄いストリップ状に圧延する段階と、このストリップ
を空気雰囲気中で熱処理してアルミニウム内に銀の過飽
和固容体を形成する段階と、製造した過飽和合金を表面
清浄する段階と、表面清浄した過飽和合金にアルミニウ
ム抽出剤を作用させてアルミニウムを抽出し、多孔性銀
凝集物を残す段階とを包含することを特徴とする方法。 - 【請求項16】請求項15記載の方法において、表面清
浄段階では、過飽和固容体合金をKOHまたはNaOH
の10〜15%溶液に侵漬し、水洗してからHNO3の
30〜40%溶液に侵漬し、また水洗することを特徴と
する方法。 - 【請求項17】請求項15記載の方法において、アルミ
ニウムの抽出から得た多孔性銀凝集物を新しいアルミニ
ウム抽出剤と混合し、この混合物を入念に撹拌するかあ
るいは分散させてから超音波振動を加え、凝集物内への
抽出剤の侵入量を高め、次いで、抽出剤を除去して高純
度の銀を残し、この銀を洗浄、乾燥することを特徴とす
る方法。 - 【請求項18】請求項17記載の方法において、前記超
音波振動が15〜300KHzの振動数であることを特
徴とする方法。 - 【請求項19】請求項17記載の方法において、前記超
音波振動が40KHzの振動数であることを特徴とする
方法。 - 【請求項20】請求項17記載の方法において、前記超
音波振動を10〜60分間加えることを特徴とする方
法。 - 【請求項21】請求項17記載の方法において、前記超
音波振動を約25分間加えることを特徴とする方法。 - 【請求項22】請求項17記載の方法において、両抽出
段階での前記抽出剤が過剰なヒドロキシルイオンを与え
るアルカリ溶液であることを特徴とする方法。 - 【請求項23】請求項17記載の方法において、1回目
の抽出段階での前記抽出剤がKOHまたはNaOHの2
5〜35%溶液であり、2回目の抽出段階での前記抽出
剤がKOHまたはNaOHの35〜45%溶液であるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項24】請求項17記載の方法において、銀−ア
ルミニウム合金を0.5〜5mmの厚みのストリップに
圧延することを特徴とする方法。 - 【請求項25】請求項1〜24のうちのいずれかの方法
に従って製造した銀粉。
Applications Claiming Priority (2)
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US08/298,761 | 1994-08-31 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005530005A (ja) * | 2002-06-13 | 2005-10-06 | ナノパウダーズ インダストリーズ リミテッド | 導電性及び透明性を有するナノ被覆物及びナノインクの製造方法、並びにこの製造方法により製造されるナノ粉末被覆物及びインク |
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IL150325A (en) * | 2002-06-19 | 2010-12-30 | Cima Nanotech Israel Ltd | Method for the production of highly pure metallic nano-powders and nano-powders produced thereby |
JP2005531679A (ja) * | 2002-07-03 | 2005-10-20 | ナノパウダーズ インダストリーズ リミテッド | 低温焼結導電性ナノインク及びその製造方法 |
US8101005B2 (en) * | 2007-12-21 | 2012-01-24 | Cima Nanotech Israel Ltd. | Process of making metal nanoparticles |
CN111933957B (zh) * | 2020-07-14 | 2022-03-15 | 中北大学 | 一种铝掺杂量可控的过渡金属氧化物的制备方法及应用 |
CN115341110A (zh) * | 2021-05-14 | 2022-11-15 | 波音公司 | 航空铝合金加工铝屑回收的方法 |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP7259190A patent/JP2955985B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PRECIUS AND RARE METAL TECHNOLOGIES(Symposium on Precious and Rare Matals;Albuquerque,N.M.)pp/175−182(1989) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005530005A (ja) * | 2002-06-13 | 2005-10-06 | ナノパウダーズ インダストリーズ リミテッド | 導電性及び透明性を有するナノ被覆物及びナノインクの製造方法、並びにこの製造方法により製造されるナノ粉末被覆物及びインク |
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JPH08302405A (ja) | 1996-11-19 |
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