JP4627635B2 - 金属超微粉の分級方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属超微粉の分級方法に係わり、特に、積層セラミックコンデンサの内部電極に現在用いられるニッケル超微粉、ニッケル合金超微粉、銅超微粉又は銅合金超微粉等の金属超微粉から、１μｍ以上の粒子をできるだけ多く除く技術に関する。

積層セラミックコンデンサの内部電極に現在用いられるニッケル超微粉は、内部電極及び誘電体の薄層化に伴い、電極間のショートを回避するため、一層の微粒化（粗粒側粒子の量を低減すること）が望まれている。つまり、従来は積層セラミックコンデンサの内部電極や誘電体の厚みは１μｍ以上（例えば、内部電極の厚み１．５μｍ、誘電体の厚み３μｍ）であったので、ニッケル超微粉としては、平均粒径及び粒径分布に対する要求が現在よりゆるいばかりでなく、また混入が許容される粗粒子の大きさ（粒子径）及びその混入比率も現状に比べて大きかった。しかしながら、近年、内部電極や誘電体の厚みを１μｍ以下として積層セラミックコンデンサを小型化し、且つ誘電体と電極の積層数を増加して高容量化する方向に進んでいる。そのためには、内部電極に使用する金属粉は、一次粒子で（擬似粒子を形成していない状態で）平均粒径が１μｍより小さくなければならず、且つ１μｍを超える粗大粒子の量をあるレベル以下に低減して、電極間の誘電体を金属粒子が突き破りショートする割合を低減することが必須である。

そこで、平均粒径０．１〜１．０μｍのニッケル粉を５〜２５ｗｔ％含有した水スラリーを液体サイクロンに供給して粗粒子を分級する方法が開示された（特許文献１参照）。

ところが、液体サイクロンは遠心力を利用して粗大粒子を分離・除去する分級装置であるが、サイクロン内部での液体の流れは乱流であり、粗大側の粒子が微粒側の粒子に混入し易く、上記従来技術では、十分に満足できる結果が得られないのが現状である。
特開２００１−６２３３２号公報

本発明は、かかる事情に鑑み、従来の金属超微粉よりさらに１μｍ以上の粒子（以下、粗粒子ともいう）をできるだけ多く除去可能な金属超微粉の分級方法を提供することを目的としている。

発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
すなわち、本発明は、金属超微粉を水スラリーにしてから粒径１μｍで粗粒子側と細粒子側とに分級するに際して、前記金属超微粉として、気相反応で製造した一次粒子の平均粒径が０．０５〜０．６μｍで、且つ１μｍ以上の粒子を含むものを採用すると共に、その粒子を水中に分散させた水スラリーのｐＨ及び／又は電解質の濃度を調整してから、内径１．２０〜１．２２ｍｍのガラス又はセラミックスのチューブを平均流速１ｍｍ／ｓｅｃで通過させ、粒子とチューブ壁間との引力を利用して該チューブ壁に前記粗粒子を吸着させて除去し、該粗粒子の除去された水スラリーを回収することを特徴とする金属超微粉の分級方法である。この場合、前記金属超微粉を、ニッケル超微粉、ニッケル合金超微粉、銅超微粉又は銅合金超微粉とするのが好ましい。

本発明によれば、１μｍ以上の粒子をほとんど含有しない金属超微粉がえられるようになる。その結果、誘電体及び内部電極の厚みが１μｍ以下の小型または高容量の積層セラミックコンデンサの不良品発生率を極めて低くできる。

以下、発明の経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。

まず、発明者らは、金属超微粉の代表としてニッケル超微粉を選び、その水スラリーを用いて、粗粒子の分級に関する実験を多数行い、以下の現象を確認した。

ニッケル超微粉を水中に分散させて、その水スラリーのｐＨ及び／又は電解質濃度を酸、アルカリ、中性塩等のいずれかで調整すると、該ニッケル超微粉の表面のゼータ電位を変更できることが判った。同様に、ガラス又はセラミックス（例えば、アルミナ等）のチューブ（例えば、管内径１．２ｍｍ）内に水を流すと、水のｐＨ及び／又は電解質濃度を酸等で調整することにより、チューブ壁表面のゼータ電位を調整できることも判った。したがって、これらの知見に基づくと、ニッケル超微粉を水中に分散させた水スラリーのｐＨ及び／又は電解質濃度を酸等で調整し、前記ガラス又はセラミックスのチューブ内にこのスラリーを流すことで、ニッケル超微粉とガラスまたはセラミックスのチューブ壁の間に引力を発生させる表面電位にすることが可能であると考えた。そして、ｐＨ及び／又は電解質濃度の条件を適切に調整して、粒径が大きいほど、ニッケル超微粉とガラスまたはセラミックスのチューブ壁との間に大きな引力が生じることを見出した。従って、この条件でニッケル超微粉を水中に分散させたスラリーのｐＨ及び／又は電解質濃度を酸等で調整し、ガラス又はセラミックスのチューブ内にこの水スラリーをある流速で流せば、粗粒子はチューブ壁に吸着、捕捉され、チューブ出口からは粗粒子の低減したニッケル超微粉の水スラリーが回収できると考え、この考えに基づき本発明を完成させたのである。

本発明の具体的な一例を図１に示す。金属超微粉を分散した水スラリー１を水槽２に保持し、その水スラリー１を、鉛直に多数本配設したガラスのチューブ３に所定の流速で注入する。前記したように、粗粒子４は優先的にチューブ３の壁に捕捉され、該粗粒子４が除去された水スラリー５だけが下方へと流下するので、それを下方に配置した容器６内に回収する。回収した水スラリー５は、脱水、真空乾燥を施され、１μｍ以上の粗粒子４が極めて少ない金属超微粉となる。

気相反応で製造した平均粒径０．２μｍのニッケル超微粉に水を添加して水スラリーとした。この水スラリーに、超音波振動子を備えた分散機を用いて十分にニッケル超微粉の粒子を水中に分散させた後、塩酸を添加してそのｐＨを５．７に調整した。内径１．２２ｍｍ、長さ１０５ｍｍのガラスチューブを３００本を束ねた状態で垂直にセットし、その中に前記ニッケル超微粉の水スラリーを上方から注入した。注入速度は、ガラスチューブ内のスラリーの平均流速で、１．０ｍｍ／ｓｅｃとなるようにして、チューブ下端から排出される粗粒子が除去されたニッケル超微粉を含む水スラリーを回収した。回収した水スラリーは、加圧脱水し、真空乾燥してニッケル超微粉とした。得られたこのニッケル超微粉を、ＳＥＭを用いて５１２、０００個の粒子について１μｍ以上の粒径を持つ一次粒子の数をカウントしたところ、全観察個数の１０ｐｐｍであった。本発明に係る分級方法を実施する前のニッケル超微粉については、上記ＳＥＭでの１μｍ以上の粒径を持つ一次粒子の数は全観察個数の２５８ｐｐｍであったので、この結果は、１μｍ以上の粒径を持つ一次粒子の数を１／２５に減少したことになる。

また、同じ条件の水スラリーを液体サイクロンで分級したところ、回収した粗粒子を除いた水スラリーで得たニッケル超微粉の上記ＳＥＭでの１μｍ以上の粒径を持つ一次粒子の数は、全観察個数の８５ｐｐｍであった。つまり、本発明に係る分級方法が非常に優れたものであることが確認できた。

本発明に係る金属超微粉の分級方法の一例を説明する図である。

符号の説明

１ 金属超微粉を分散した水スラリー
２ 水槽
３ ガラス又はセラミックスのチューブ
４ 粗粒子
５ 粗粒子４が除去された水スラリー
６ 容器

Claims (2)

1. 金属超微粉を水スラリーにしてから粒径１μｍで粗粒子側と細粒子側とに分級するに際して、
   前記金属超微粉として、気相反応で製造した一次粒子の平均粒径が０．０５〜０．６μｍで、且つ１μｍ以上の粒子を含むものを採用すると共に、その粒子を水中に分散させた水スラリーのｐＨ及び／又は電解質の濃度を調整してから、内径１．２０〜１．２２ｍｍのガラス又はセラミックスのチューブを平均流速１ｍｍ／ｓｅｃで通過させ、粒子とチューブ壁間との引力を利用して該チューブ壁に前記粗粒子を吸着させて除去し、該粗粒子の除去された水スラリーを回収することを特徴とする金属超微粉の分級方法。
2. 前記金属超微粉を、ニッケル超微粉、ニッケル合金超微粉、銅超微粉又は銅合金超微粉とすることを特徴とする請求項１記載の金属超微粉の分級方法。

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