JP4295860B2 - Method for producing metal powder - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属粉末の製造方法および製造装置に係り、具体的には電子部品等に用いられる導電ペーストフィラー、Ti材の接合材、さらには触媒等の各種用途に適したNi、Cu、Ag等の金属超微粉を製造するにあたって好適な方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記Ni、Cu、Agの中でも、とりわけNiの粉末は、従来のPd粉末に比べて安価なため積層セラミックコンデンサの内部電極形成用として注目されている。中でも金属塩化物の水素還元等によるNi粉末の製造方法は、湿式法に比べてその製造プロセスがシンプルであるため大量生産に向いている。このようなNi粉末の中でも、積層セラミックコンデンサの小型化、大容量化に伴う内部電極の薄層化・低抵抗化等の要求から、粒径1μm以下は勿論のこと、粒径0.5μm以下のNi超微粉が要望されている。
【0003】
図3は、上記のような金属超微粉の製造装置の従来例を示している。この製造装置は縦型の還元炉20を主体としており、還元炉20内は坩堝21によって上側の蒸発室20Aと下側の反応室20Bとに分けられている。還元炉20の頂部には蒸発室20Aに不活性ガスを供給する不活性ガス供給口22を有している。また、頂部から反応室20Bにわたって延びる還元ガス供給管23が蒸発室20Aを貫通して設けられている。この還元ガス供給管23と坩堝21との間には、蒸発室20Aと反応室20Bとを連通する金属塩化物ガス導入口24が形成されている。そして、炉壁の周囲には、蒸発室20Aおよび反応室20Bを加熱する加熱手段25A,25Bがそれぞれ配置されている。
【0004】
この製造装置によりNi超微粉を製造する場合を説明すると、蒸発室20Aに固体状の塩化ニッケルを投入し、これを加熱手段25Aにより加熱蒸発(昇華)させ、蒸発室20Aにおいて金属塩化物ガスである塩化ニッケルガスを連続的に生成する。一方、蒸発室20Aに不活性ガス供給口22から不活性ガスを供給するとともに、還元ガスである水素ガスを還元ガス供給管23に流して反応室20Bに供給し、さらに、加熱手段25Bによって反応室20Bを所定の還元温度に維持する。蒸発室20A内に供給された不活性ガスは、塩化ニッケルガスとともに金属塩化物ガス導入口24から反応室20B内に流入する。反応室20Bでは、塩化ニッケルガスは水素ガスによって還元されてNi粉末が生成する。蒸発室20Aに供給する不活性ガスは、金属塩化物ガスを反応室20Bに移送するためのキャリアガスとして用いられる。
【0005】
上記の金属塩化物ガスと還元ガス(上記の場合、塩化ニッケルガスと水素ガス)は、両者が接触した瞬間に金属原子が生成し、金属原子どうしが衝突もしくは凝集することによって金属の超微粒子に成長、あるいは生成した金属の超微粒子の表面で気相化学反応が進行して粒子が成長してゆくと考えられる。このため、反応工程における雰囲気中の金属塩化物ガスの分圧や温度等の条件によって、生成する金属粉末の粒径が影響される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の製造装置では、蒸発室20Aで生成した金属塩化物ガス(上記具体例では塩化ニッケルガス)をキャリアガスによって蒸発室20Aから反応室20Bに導入する形式を採っているので、次のような問題がある。
蒸発室20A内での金属塩化物ガスの分圧ならびに反応室20Bへの金属塩化物ガスの供給量が安定せず反応室20Bで生成する金属粉末の粒径を所望の範囲内に制御することが難しいと考えられる。このため、粒度分布が狭く高品質な金属粉末を安定的に製造する方法が望まれている。
本発明は、固体の金属塩化物を蒸発させて得た金属塩化物ガスを還元して金属超微粉を得る場合において、以下の点を目的とする。
1)金属塩化物ガスを反応部に安定して供給する装置を提供すること。
2)上記1)の装置を利用した金属超微粉の気相化学反応装置を提供すること。
3)上記2)の装置を用いた金属超微粉の製造方法を提供すること。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固体状の金属塩化物を加熱蒸発させて金属塩化物ガスを生成させ、金属塩化物ガスおよび還元ガスを反応部に供給し、金属塩化物ガスと還元ガスとによる気相化学反応を起こさせて金属粉末を得る金属粉末の製造方法であって、反応部に貫通してなる供給管に不活性ガスを流通させ、不活性ガスの流通による負圧を利用して、供給管の途上に設けられた金属塩化物ガス導入部から金属塩化物ガスを吸引させ、不活性ガスに随伴された金属塩化物ガスを反応部に供給することを特徴としている。
【0008】
この製造方法によれば、生成した金属塩化物ガスは、キャリアガスが反応部に流されている供給管に負圧を利用して導入され、キャリアガスによって供給管から反応部に供給される。供給管への金属塩化物ガスの導入量は、金属塩化物ガスの蒸発量およびキャリアガスの流量を一定とした場合、負圧の大きさによって定まる。したがって、この負圧の大きさを制御因子とすることにより反応部への金属塩化物ガスの供給量ならびに金属塩化物ガスの分圧を制御することができる。したがって、金属塩化物ガスの供給量ならびに分圧の制御が容易かつ高精度となり、ひいては反応部で生成する金属粉末の粒径を的確に制御することができる。
【0009】
本発明の金属粉末の製造方法によって製造され得る金属超微粉は、ニッケル、CuあるいはAg等であり、これらの超微粉は導電ペーストフィラー、Ti材の接合材、さらには触媒等の各種用途に適している。これらの中でも、本発明は特にNi超微粉の製造に好適である。
【0010】
本発明におけるキャリアガスとしては、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスが好適に用いられるが、このキャリアガス中に還元ガスを混入してもよく、さらには、還元ガスをキャリアガスとして用いることもできる。
また、金属粉末を生成させる際に用いる還元ガスとしては、水素ガス、硫化水素ガス等の還元ガスを用いることができるが、生成した金属粉末への影響を考慮すると水素ガスが好適である。
さらに、本発明の金属塩化物は、塩化ニッケル、CuCl等が挙げられる。
【0011】
次に、本発明の金属粉末の製造装置は、上記本発明の金属粉末の製造方法を実施するにあたって好適なものであり、固体状の金属塩化物を加熱蒸発させて金属塩化物ガスを生成する蒸発部と、金属塩化物ガスと還元ガスとによる気相化学反応を起こさせて金属粉末を得る反応部と、キャリアガスを反応部に直接流通させ、かつ金属塩化物ガス導入部を有し、該導入部から導入した金属塩化物ガスをキャリアガスによって反応部に供給する供給管とを具備し、前記供給管における金属塩化物ガス導入部には、金属塩化物ガスを吸引するための負圧発生手段が設けられていることを特徴としている。
【0012】
この製造装置によれば、蒸発部で生成した金属塩化物ガスは、負圧発生手段により発生する負圧で供給管に導入され、キャリアガスにより反応部に移送される。金属塩化物ガスは反応部で還元ガスと接触し、気相化学反応を起こして金属粉末となる。反応部への金属塩化物ガスの供給量ならびに金属塩化物ガスの分圧は、負圧発生手段により発生する負圧の大きさで制御され、これらの制御は、キャリアガスが供給管を経て反応部に直接流されているから、容易かつ高精度で行うことができる。このため本発明では、負圧発生手段によって発生する負圧の大きさが調整可能とされていることを好ましい形態としている。
【0013】
本発明に係る負圧発生手段としては、供給管への金属塩化物ガス導入部として形成された導入口によって構成することが可能である。しかしながら、十分な負圧発生を図るために、その導入口に近接する供給管内部に、キャリアガスの流速を利用して負圧を発生させるベンチュリー機構を具備させることが好ましい。
【0014】
また、本発明の製造装置では、装置の小型化ならびに単純化が達成される観点から、供給管が蒸発部を貫通していることを好ましい形態としている。この場合、供給管に設けられる金属塩化物ガス導入部を蒸発部内に配置することになる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は、一実施形態に係る金属粉末の製造装置を示している。該装置は円筒状の縦型還元炉1を主体としており、還元炉1内は坩堝を構成する仕切り2によって上側の蒸発室(蒸発部)1Aと下側の反応室(反応部)1Bとに分けられている。蒸発室1Aおよび反応室1Bは、還元炉1の周囲に配置された加熱手段3A,3Bにより、それぞれ所定の温度に加熱される。反応室1Bを構成する炉壁の上部には、還元ガスを反応室1Bに供給する還元ガス供給管4aが接続されている。また、反応室1Bの下端部には、生成した金属超微粉を回収する回収管4bが設けられている。
【0016】
還元炉1の上部には、金属塩化物ガスを反応室1Bに供給する供給管5が配置されている。この供給管5は、還元炉1の軸心にほぼ沿って還元炉1の頂部から蒸発室1Aを貫通し反応室1Bの上部まで延びている。供給管5の下端部は、金属塩化物ガスを反応室1Bに吐出するノズル5aとして構成される。
【0017】
供給管5の蒸発室1Aでの延在部分におけるほぼ中央部分には、図2(a)に示すように、供給管5の肉厚が内側に膨出してなるベンチュリー機構(負圧発生手段)6が構成されている。そして、このベンチュリー機構6のもっとも肉厚部分には、供給管5内と蒸発室1Aとを連通する複数の金属塩化物ガス導入口7が、周方向に等間隔をおいて空けられている。
【0018】
次いで、上記金属粉末の製造装置を用いてNi超微粉を製造する一実施形態の具体例を説明する。
はじめに、蒸発室1Aに固体状の塩化ニッケル(固体状の金属塩化物)を投入し、これを加熱手段3Aにより加熱蒸発(昇華)させる。加熱手段3Aによる塩化ニッケルの加熱蒸発温度は、900℃前後が適当である。蒸発室1Aにおいては、金属塩化物ガスである塩化ニッケルガスが連続的に発生する。一方、不活性ガス(アルゴンガスや窒素ガス)を供給管5に流して反応室1Bに圧送するとともに、還元ガスである水素ガスを還元ガス供給管4aに流して反応室1Bに供給し、さらに、加熱手段3Bによって反応室1Bを所定の還元温度(1000℃前後)に加熱する。
【0019】
反応室1Bに向かって供給管5内を流れている不活性ガスは、ベンチュリー機構6を通過する際に負圧を発生する。この負圧発生により、蒸発室1Aで生成した塩化ニッケルガスが金属塩化物ガス導入口7から供給管5内に吸引される。供給管5に導入された塩化ニッケルガスは、不活性ガスとともにノズル5aから反応室1Bに吐出する。反応室1Bでは、不活性ガスに随伴された塩化ニッケルガスが水素ガスと気相化学反応を起こし、Ni超微粉が生成する。
【0020】
生成したNi超微粉は、不活性ガスや気相化学反応で副生した塩酸ガス等とともに反応室1Bの下部で冷却された後、次いで回収管4bより前記の混合ガスから分離回収される。分離回収されたNi超微粉は、さらに洗浄乾燥工程を経た後、本願発明によるNi超微粉が得られる。
【0021】
本実施形態によれば、蒸発室1Aで生成した金属塩化物ガス(上記具体例では塩化ニッケルガス)は、ベンチュリー機構6によって発生する負圧を利用して供給管5内に導入され、反応室1Bに供給される。供給管5への金属塩化物ガスの導入量は、金属塩化物ガスの蒸発量およびキャリアガスの流量を一定とした場合、ベンチュリー機構6で発生する負圧の大きさによって定まる。このように、ベンチュリー機構6による負圧の大きさを制御因子とすることにより、反応室1Bへの金属塩化物ガスの供給量ならびに金属塩化物ガスの分圧を制御することができる。したがって、金属塩化物ガスの供給量ならびに分圧の制御を容易に、かつ高精度で行うことが可能となる。その結果、反応室1Bで生成する金属粉末の粒径を的確に制御することができるとともに、粒径が例えば0.5μm以下のNi超微粉を製造することができる。この場合、ベンチュリー機構6により発生する負圧は、肉厚や長さに伴う供給管5内の狭隘状態によって制御することができる。
【0022】
また、上記製造装置においては、蒸発室1Aと反応室1Bとが上下に隣接し、なおかつ供給管5が蒸発室1Aを貫通しているので、装置の小型化ならびに単純化が達成される。
【0023】
上記実施形態では、キャリアガスとして不活性ガスを用いているが、キャリアガス中に還元ガス(上記具体例では還元ガスである水素ガス)や、他のガス(上記具体例では塩素ガス)を混入してもよく、さらには、還元ガスをキャリアガスとして用いることもできる。
【0024】
上記実施形態のベンチュリー機構6は、金属塩化物ガスを供給管5に導入するための負圧発生手段の一例であり、負圧発生手段としては、金属塩化物ガスを供給管5に導入可能であればいかなる形態であってもかまわない。図2(b)〜(d)は、ベンチュリー機構の変形例を示している。図2(b)のベンチュリー機構は、金属塩化物ガス導入口7の上流側に設けた漏斗状の絞り部材10により構成されている。また、図2(c)のベンチュリー機構は、供給管5のノズル5aを縮径して絞り、供給管5内に通した内管11に金属塩化物ガス導入口7を連通させて構成されている。さらに、図2(d)のベンチュリー機構は、絞り弁12によりベンチュリー機構を構成している。この場合、絞り弁12の開度によって負圧の大きさを調整し、金属塩化物ガスの導入量を任意に制御することができるようになっている。したがって、生成する金属粉末の粒径制御を容易に、かつ高精度で行うことができる。
【0025】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
図1に示す金属粉末の製造装置の蒸発室1Aに、出発原料である固体の塩化ニッケルを投入し、加熱手段3Aにより蒸発室1Aを900℃に加熱し、固体の塩化ニッケルを蒸発させて塩化ニッケルガスを発生させた。また、加熱手段3Bにより反応室1Bを1000℃に加熱した。次いで、供給管5にアルゴンガスを流して反応室1Bに塩化ニッケルガスを0.3Nl/分で、また還元ガス供給管4aから、3Nl/分の水素ガスを反応室1Bに供給し、反応室1BでNi超微粉を連続的に生成させた。次いで、窒素ガスおよび反応で副生した塩酸蒸気およびNi超微粉を回収管4bからオイルスクラバーに導き、Ni超微粉のみを分離回収した。次いで、回収したNi超微粉をキシレンで洗浄後、水洗乾燥してNi超微粉を得た。このNi超微粉は、平均粒径が0.3μmで、形状はほぼ均一な球状の粒子であり、きわめて高品質であった。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固体状の金属塩化物を加熱蒸発させて生成した金属塩化物ガスを、キャリアガスが反応部に直接流されている供給管に負圧を利用して導入することにより反応部に供給するので、生成する金属粉末の粒径制御を容易に、かつ高精度で行うことができる。したがって、粒度分布が狭く高品質な金属粉末を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係る金属粉末の製造装置を示す縦断面図である。
【図2】 (a)は本発明の一実施形態に係るベンチュリー機構を示す縦断面図、(b)〜(d)はそれぞれベンチュリー機構の変形例を示す縦断面図である。
【図3】 従来の金属粉末の製造装置の従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1…還元炉、1A…蒸発室(蒸発部)、1B…反応室(反応部)、
5…供給管、6…ベンチュリー機構(負圧発生手段)、
7…金属塩化物ガス導入口。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for producing metal powder, and specifically, Ni, Cu, Ag suitable for various uses such as conductive paste fillers used in electronic parts and the like, Ti material bonding materials, and catalysts. The present invention relates to a method and apparatus suitable for producing ultrafine metal powders such as
[0002]
[Prior art]
Among the Ni, Cu, and Ag, Ni powder is particularly attracting attention as an internal electrode for multilayer ceramic capacitors because it is less expensive than conventional Pd powder. Above all, the Ni powder production method by metal chloride hydrogen reduction is suitable for mass production because the production process is simpler than the wet method. Among these Ni powders, the particle size is 1 μm or less, and the particle size is 0.5 μm or less, due to the demands for thinner and lower resistance internal electrodes accompanying the downsizing of multilayer ceramic capacitors and the increase in capacity. Ni ultrafine powder is demanded.
[0003]
FIG. 3 shows a conventional example of an apparatus for producing ultrafine metal powder as described above. This manufacturing apparatus mainly includes a vertical reduction furnace 20, and the inside of the reduction furnace 20 is divided into an upper evaporation chamber 20A and a lower reaction chamber 20B by a crucible 21. The top of the reduction furnace 20 has an inert gas supply port 22 for supplying an inert gas to the evaporation chamber 20A. A reducing gas supply pipe 23 extending from the top to the reaction chamber 20B is provided through the evaporation chamber 20A. Between the reducing gas supply pipe 23 and the crucible 21, a metal chloride gas inlet 24 that connects the evaporation chamber 20 </ b> A and the reaction chamber 20 </ b> B is formed. Around the furnace wall, heating means 25A and 25B for heating the evaporation chamber 20A and the reaction chamber 20B are arranged, respectively.
[0004]
The case where Ni ultrafine powder is produced by this production apparatus will be described. Solid nickel chloride is introduced into the evaporation chamber 20A, and this is heated and evaporated (sublimated) by the heating means 25A. A certain nickel chloride gas is continuously generated. On the other hand, an inert gas is supplied to the evaporation chamber 20A from the inert gas supply port 22, hydrogen gas as a reducing gas is supplied to the reaction chamber 20B through the reducing gas supply pipe 23, and further reacted by the heating means 25B. The chamber 20B is maintained at a predetermined reduction temperature. The inert gas supplied into the evaporation chamber 20A flows into the reaction chamber 20B from the metal chloride gas inlet 24 together with the nickel chloride gas. In the reaction chamber 20B, nickel chloride gas is reduced by hydrogen gas to generate Ni powder. The inert gas supplied to the evaporation chamber 20A is used as a carrier gas for transferring the metal chloride gas to the reaction chamber 20B.
[0005]
The metal chloride gas and reducing gas (in the above case, nickel chloride gas and hydrogen gas) generate metal atoms as soon as they come into contact with each other, and the metal atoms collide or aggregate to form ultrafine metal particles. It is thought that the particles grow as the vapor phase chemical reaction proceeds on the surface of the grown or generated ultrafine metal particles. For this reason, the particle diameter of the metal powder to be produced is affected by conditions such as the partial pressure and temperature of the metal chloride gas in the atmosphere in the reaction step.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional manufacturing apparatus adopts a form in which the metal chloride gas (nickel chloride gas in the above specific example) generated in the evaporation chamber 20A is introduced from the evaporation chamber 20A to the reaction chamber 20B by the carrier gas. There is a problem.
The metal chloride gas partial pressure in the evaporation chamber 20A and the supply amount of the metal chloride gas to the reaction chamber 20B are not stable, and the particle size of the metal powder produced in the reaction chamber 20B is controlled within a desired range. Is considered difficult. For this reason, a method for stably producing a high-quality metal powder having a narrow particle size distribution is desired.
The present invention aims at the following points in the case of obtaining a metal ultrafine powder by reducing a metal chloride gas obtained by evaporating a solid metal chloride.
1) To provide an apparatus for stably supplying a metal chloride gas to a reaction section.
2) To provide a gas phase chemical reaction apparatus for ultrafine metal powder using the apparatus of 1) above.
3) To provide a method for producing ultrafine metal powder using the apparatus of 2) above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention heats and evaporates a solid metal chloride to produce a metal chloride gas, supplies the metal chloride gas and the reducing gas to the reaction section, and performs a gas phase chemical reaction by the metal chloride gas and the reducing gas. the cause was to a method for producing a metal powder to obtain a metal powder, a feed pipe made through the reaction section by circulating an inert gas, utilizing a negative pressure caused by flow of inert gas, the supply pipe A metal chloride gas is sucked from a metal chloride gas introduction section provided in the middle, and a metal chloride gas accompanied by an inert gas is supplied to the reaction section .
[0008]
According to this manufacturing method, the generated metal chloride gas is introduced into the supply pipe in which the carrier gas is flowing into the reaction section using negative pressure, and is supplied from the supply pipe to the reaction section by the carrier gas. The amount of the metal chloride gas introduced into the supply pipe is determined by the magnitude of the negative pressure when the evaporation amount of the metal chloride gas and the flow rate of the carrier gas are constant. Therefore, the amount of the metal chloride gas supplied to the reaction section and the partial pressure of the metal chloride gas can be controlled by using the magnitude of the negative pressure as a control factor. Therefore, the supply amount and partial pressure of the metal chloride gas can be controlled easily and with high accuracy, and as a result, the particle size of the metal powder produced in the reaction section can be controlled accurately.
[0009]
The metal ultrafine powder that can be produced by the metal powder production method of the present invention is nickel, Cu, Ag, or the like, and these ultrafine powders are suitable for various uses such as conductive paste filler, Ti material bonding material, and catalyst. ing. Among these, the present invention is particularly suitable for producing Ni ultrafine powder.
[0010]
As the carrier gas in the present invention, an inert gas such as argon gas or nitrogen gas is preferably used. However, a reducing gas may be mixed in the carrier gas, and further, the reducing gas may be used as the carrier gas. You can also.
In addition, as the reducing gas used when producing the metal powder, a reducing gas such as hydrogen gas or hydrogen sulfide gas can be used, but hydrogen gas is preferable in view of the influence on the produced metal powder.
Furthermore, examples of the metal chloride of the present invention include nickel chloride and CuCl 2 .
[0011]
Next, the apparatus for producing metal powder of the present invention is suitable for carrying out the method for producing metal powder of the present invention, and generates metal chloride gas by heating and evaporating solid metal chloride. An evaporating part, a reaction part for causing a gas phase chemical reaction with a metal chloride gas and a reducing gas to obtain a metal powder, a carrier gas directly flowing to the reaction part, and a metal chloride gas introducing part, A supply pipe for supplying the metal chloride gas introduced from the introduction part to the reaction part by a carrier gas, and the metal chloride gas introduction part in the supply pipe has a negative pressure for sucking the metal chloride gas. A generation means is provided.
[0012]
According to this manufacturing apparatus, the metal chloride gas generated in the evaporation section is introduced into the supply pipe at a negative pressure generated by the negative pressure generating means, and is transferred to the reaction section by the carrier gas. The metal chloride gas comes into contact with the reducing gas in the reaction section and causes a gas phase chemical reaction to become metal powder. The amount of metal chloride gas supplied to the reaction section and the partial pressure of the metal chloride gas are controlled by the magnitude of the negative pressure generated by the negative pressure generating means. These controls are performed when the carrier gas reacts via the supply pipe. Since it is directly flowed to the part, it can be carried out easily and with high accuracy. For this reason, in this invention, it is set as the preferable form that the magnitude | size of the negative pressure generated by the negative pressure generation means is adjustable.
[0013]
The negative pressure generating means according to the present invention can be constituted by an introduction port formed as a metal chloride gas introduction part to the supply pipe. However, in order to generate a sufficient negative pressure, it is preferable to provide a venturi mechanism for generating a negative pressure using the flow velocity of the carrier gas in the supply pipe adjacent to the introduction port.
[0014]
Moreover, in the manufacturing apparatus of this invention, it is set as the preferable form that the supply pipe has penetrated the evaporation part from a viewpoint with which the size reduction and simplification of an apparatus are achieved. In this case, the metal chloride gas introduction part provided in the supply pipe is arranged in the evaporation part.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a metal powder manufacturing apparatus according to an embodiment. The apparatus is mainly composed of a cylindrical vertical reduction furnace 1, and the inside of the reduction furnace 1 is divided into an upper evaporation chamber (evaporation part) 1A and a lower reaction chamber (reaction part) 1B by a partition 2 constituting a crucible. It is divided. The evaporation chamber 1A and the reaction chamber 1B are heated to predetermined temperatures by heating means 3A and 3B arranged around the reduction furnace 1, respectively. A reducing gas supply pipe 4a for supplying a reducing gas to the reaction chamber 1B is connected to the upper part of the furnace wall constituting the reaction chamber 1B. In addition, a recovery tube 4b for recovering the generated ultrafine metal powder is provided at the lower end of the reaction chamber 1B.
[0016]
A supply pipe 5 for supplying a metal chloride gas to the reaction chamber 1B is disposed at the upper part of the reduction furnace 1. The supply pipe 5 extends along the axis of the reduction furnace 1 from the top of the reduction furnace 1 through the evaporation chamber 1A to the top of the reaction chamber 1B. The lower end of the supply pipe 5 is configured as a nozzle 5a that discharges a metal chloride gas into the reaction chamber 1B.
[0017]
As shown in FIG. 2 (a), a venturi mechanism (negative pressure generating means) in which the thickness of the supply pipe 5 bulges inwardly at the substantially central portion of the extension part of the supply pipe 5 in the evaporation chamber 1A. 6 is configured. The thickest part of the venturi mechanism 6 is provided with a plurality of metal chloride gas inlets 7 communicating with the inside of the supply pipe 5 and the evaporation chamber 1A at equal intervals in the circumferential direction.
[0018]
Next, a specific example of an embodiment for producing Ni ultrafine powder using the metal powder production apparatus will be described.
First, solid nickel chloride (solid metal chloride) is put into the evaporation chamber 1A, and this is heated and evaporated (sublimated) by the heating means 3A. The heating temperature of nickel chloride by the heating means 3A is suitably around 900 ° C. In the evaporation chamber 1A, nickel chloride gas, which is a metal chloride gas, is continuously generated. On the other hand, an inert gas (argon gas or nitrogen gas) is flowed to the supply pipe 5 and pumped to the reaction chamber 1B, and hydrogen gas as a reducing gas is flowed to the reducing gas supply pipe 4a to be supplied to the reaction chamber 1B. The reaction chamber 1B is heated to a predetermined reduction temperature (around 1000 ° C.) by the heating means 3B.
[0019]
The inert gas flowing in the supply pipe 5 toward the reaction chamber 1B generates a negative pressure when passing through the venturi mechanism 6. Due to the generation of the negative pressure, the nickel chloride gas generated in the evaporation chamber 1 </ b> A is sucked into the supply pipe 5 from the metal chloride gas inlet 7. The nickel chloride gas introduced into the supply pipe 5 is discharged from the nozzle 5a into the reaction chamber 1B together with the inert gas. In the reaction chamber 1B, the nickel chloride gas accompanying the inert gas causes a gas phase chemical reaction with the hydrogen gas, and Ni ultrafine powder is generated.
[0020]
The generated Ni ultrafine powder is cooled at the lower part of the reaction chamber 1B together with an inert gas, hydrochloric acid gas by-produced by a gas phase chemical reaction, and the like, and then separated and recovered from the mixed gas through the recovery pipe 4b. The separated and recovered Ni ultrafine powder is further subjected to a washing and drying step, and then the Ni ultrafine powder according to the present invention is obtained.
[0021]
According to the present embodiment, the metal chloride gas (nickel chloride gas in the above specific example) generated in the evaporation chamber 1A is introduced into the supply pipe 5 using the negative pressure generated by the venturi mechanism 6, and the reaction chamber 1B. The amount of the metal chloride gas introduced into the supply pipe 5 is determined by the magnitude of the negative pressure generated in the venturi mechanism 6 when the amount of evaporation of the metal chloride gas and the flow rate of the carrier gas are constant. Thus, by using the magnitude of the negative pressure by the venturi mechanism 6 as a control factor, the supply amount of the metal chloride gas to the reaction chamber 1B and the partial pressure of the metal chloride gas can be controlled. Therefore, the supply amount and partial pressure of the metal chloride gas can be controlled easily and with high accuracy. As a result, the particle size of the metal powder produced in the reaction chamber 1B can be accurately controlled, and Ni ultrafine powder having a particle size of 0.5 μm or less, for example, can be produced. In this case, the negative pressure generated by the venturi mechanism 6 can be controlled by the narrow state in the supply pipe 5 associated with the thickness and length.
[0022]
In the above manufacturing apparatus, the evaporation chamber 1A and the reaction chamber 1B are adjacent to each other in the vertical direction, and the supply pipe 5 penetrates the evaporation chamber 1A. Therefore, the apparatus can be reduced in size and simplified.
[0023]
In the above embodiment, an inert gas is used as the carrier gas. However, a reducing gas (hydrogen gas that is a reducing gas in the above specific example) or another gas (chlorine gas in the above specific example) is mixed in the carrier gas. In addition, a reducing gas may be used as a carrier gas.
[0024]
The venturi mechanism 6 of the above embodiment is an example of a negative pressure generating means for introducing the metal chloride gas into the supply pipe 5. As the negative pressure generating means, the metal chloride gas can be introduced into the supply pipe 5. Any form is acceptable. 2B to 2D show modified examples of the venturi mechanism. The venturi mechanism of FIG. 2B is configured by a funnel-shaped throttle member 10 provided on the upstream side of the metal chloride gas inlet 7. The venturi mechanism of FIG. 2C is configured by reducing the diameter of the nozzle 5a of the supply pipe 5 and constricting it, and connecting the metal chloride gas introduction port 7 to the inner pipe 11 passing through the supply pipe 5. Yes. Further, in the venturi mechanism of FIG. 2D, the throttle valve 12 constitutes a venturi mechanism. In this case, the amount of the metal chloride gas introduced can be arbitrarily controlled by adjusting the magnitude of the negative pressure according to the opening of the throttle valve 12. Therefore, the particle size control of the metal powder to be generated can be easily performed with high accuracy.
[0025]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
Solid nickel chloride as a starting material is charged into the evaporation chamber 1A of the metal powder production apparatus shown in FIG. 1, and the evaporation chamber 1A is heated to 900 ° C. by the heating means 3A to evaporate the solid nickel chloride. Nickel gas was generated. Further, the reaction chamber 1B was heated to 1000 ° C. by the heating means 3B. Next, argon gas is allowed to flow through the supply pipe 5, nickel chloride gas is supplied to the reaction chamber 1B at 0.3 Nl / min, and hydrogen gas is supplied from the reducing gas supply pipe 4a to the reaction chamber 1B. Ni ultrafine powder was continuously generated in 1B. Next, nitrogen gas, hydrochloric acid vapor by-produced by the reaction, and Ni ultrafine powder were introduced from the collection tube 4b to the oil scrubber, and only Ni ultrafine powder was separated and recovered. Next, the recovered Ni ultrafine powder was washed with xylene, washed with water and dried to obtain Ni ultrafine powder. This ultrafine Ni powder had an average particle size of 0.3 μm and was a spherical particle having a substantially uniform shape, and was extremely high quality.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the metal chloride gas generated by heating and evaporating the solid metal chloride is applied to the supply pipe in which the carrier gas is directly flowed to the reaction section. Therefore, the particle size of the metal powder to be generated can be easily controlled with high accuracy. Therefore, a high quality metal powder having a narrow particle size distribution can be stably obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an apparatus for producing metal powder according to an embodiment of the present invention.
2A is a longitudinal sectional view showing a venturi mechanism according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2B to 2D are longitudinal sectional views showing modified examples of the venturi mechanism. FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a conventional example of a conventional metal powder production apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reduction furnace, 1A ... Evaporation chamber (evaporation part), 1B ... Reaction chamber (reaction part),
5 ... supply pipe, 6 ... venturi mechanism (negative pressure generating means),
7: Metal chloride gas inlet.

Claims (4)

固体状の金属塩化物を加熱蒸発させて金属塩化物ガスを生成させ、上記金属塩化物ガスおよび還元ガスを反応部に供給し、上記金属塩化物ガスと上記還元ガスとによる気相化学反応を起こさせて金属粉末を得る金属粉末の製造方法であって、
上記反応部に貫通してなる供給管に不活性ガスを流通させ、上記不活性ガスの流通による負圧を利用して、上記供給管の途上に設けられた金属塩化物ガス導入部から上記金属塩化物ガスを吸引させ、上記不活性ガスに随伴された上記金属塩化物ガスを上記反応部に供給することを特徴とする金属粉末の製造方法。
A solid metal chloride is heated and evaporated to generate a metal chloride gas, the metal chloride gas and the reducing gas are supplied to the reaction section, and a gas phase chemical reaction between the metal chloride gas and the reducing gas is performed. A method for producing a metal powder that is caused to wake up to obtain a metal powder,
Is passed through an inert gas supply tube made through the above reaction section, the utilizing negative pressure by the flow of inert gas, the metal from the metal chloride gas introducing portion provided on the way of the supply pipe A method for producing metal powder, comprising sucking a chloride gas and supplying the metal chloride gas accompanying the inert gas to the reaction section .
前記負圧を調整することによって、前記金属塩化物ガスの供給量を調整することを特徴とする請求項1に記載の金属粉末の製造方法。The method for producing metal powder according to claim 1, wherein the supply amount of the metal chloride gas is adjusted by adjusting the negative pressure. 前記金属がニッケルであり、前記還元ガスが水素であることを特徴とする請求項1または2に記載の金属粉末の製造方法。The method for producing metal powder according to claim 1 or 2, wherein the metal is nickel and the reducing gas is hydrogen. 前記金属粉末の粒径が0.5μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属粉末の製造方法。 The method for producing a metal powder according to any one of claims 1 to 3, wherein a particle diameter of the metal powder is 0.5 µm or less.
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