JP6771636B1 - Copper powder manufacturing method - Google Patents

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Abstract

【課題】気相法による金属粉体の製造方法において、塩化炉に供給された塩素ガスが金属原料と反応せずに、未反応の塩素ガスとして還元炉へ供給されて粗粉が生成されることを抑制できる製造方法を提供すること。【解決手段】塩化炉内で金属原料と塩素ガスとを反応させて金属塩化物を得て、金属塩化物を還元性ガスと反応させて金属粉体を生成する金属粉体の製造方法において、塩化炉の塩素ガスの進行方向に垂直な断面積(S)に対し、金属原料の前記方向に垂直な断面積(s)の比(s/S)が、0.5以上0.95以下である。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To produce coarse powder in a method for producing metal powder by a vapor phase method, in which chlorine gas supplied to a chlorination furnace does not react with a metal raw material but is supplied to a reduction furnace as unreacted chlorine gas. To provide a manufacturing method that can suppress this. SOLUTION: In a method for producing a metal powder, which produces a metal powder by reacting a metal raw material with a chlorine gas in a chlorination furnace to obtain a metal chloride and reacting the metal chloride with a reducing gas. The ratio (s / S) of the cross-sectional area (s) perpendicular to the direction of the metal raw material to the cross-sectional area (S) perpendicular to the traveling direction of the chlorine gas in the chloride furnace is 0.5 or more and 0.95 or less. is there. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明の一実施形態は、金属粉体の製造方法に関する。 One embodiment of the present invention relates to a method for producing a metal powder.

微細な金属粒子の集合体である金属粉体や金属粉体を含む導電性ペーストは、低温同時焼成セラミックス(LTCC)基板の配線や端子、積層セラミックコンデンサ(MLCC)の内部電極や外部電極など、各種電子部品を製造するための原材料として幅広く利用されている。特に銅粉体は、銅の高い導電性に起因し、MLCCの内部電極の薄膜化や外部電極の小型が可能であること、周波数特性の大幅な改善が可能であることから、従来多用されてきたニッケル粉や銀粉に替わる材料として期待されている。 Conductive paste containing metal powder or metal powder, which is an aggregate of fine metal particles, can be used for wiring and terminals of low-temperature co-fired ceramics (LTCC) substrates, internal electrodes and external electrodes of multilayer ceramic capacitors (MLCC), etc. It is widely used as a raw material for manufacturing various electronic parts. In particular, copper powder has been widely used in the past because of the high conductivity of copper, which enables thinning of the internal electrode of MLCC, miniaturization of the external electrode, and significant improvement of frequency characteristics. It is expected as a material to replace nickel powder and silver powder.

金属粉体の製造方法には、湿式法や気相成長法などの方法が知られている。気相成長法は湿式法と比較して、製造プロセスがシンプルであるので、大量生産に向いており、製造条件を適切に制御することで、諸特性の優れた金属粉体を製造することも可能である。気相成長法は、金属塩化物ガスを還元性ガスで還元して金属粉体を得ることを基本としている。金属塩化物ガスを得る方法としては、金属塩化物を加熱する方法もあるが、この方法では、金属塩化物ガスの生成量の制御が困難であるため、供給量が不安定となり、粒子径の制御が困難となることに伴って、粒子径分布がブロードになってしまうという欠点がある。一方、金属を原料として、該金属を塩素ガスと反応させることにより金属塩化物ガスを発生させる方法がある。この方法は、金属塩化物より安価な金属原料を使用できること、金属塩化物ガスの供給量を安定させることができるという優位性がある。 As a method for producing a metal powder, a wet method, a vapor phase growth method, or the like is known. Compared to the wet method, the vapor phase growth method has a simpler manufacturing process, so it is suitable for mass production, and by appropriately controlling the manufacturing conditions, it is possible to manufacture metal powders with excellent characteristics. It is possible. The vapor phase growth method is based on reducing a metal chloride gas with a reducing gas to obtain a metal powder. As a method of obtaining the metal chloride gas, there is also a method of heating the metal chloride, but in this method, it is difficult to control the amount of the metal chloride gas produced, so that the supply amount becomes unstable and the particle size becomes large. There is a drawback that the particle size distribution becomes broad as the control becomes difficult. On the other hand, there is a method in which a metal is used as a raw material and the metal is reacted with chlorine gas to generate a metal chloride gas. This method has the advantages that a metal raw material that is cheaper than metal chloride can be used and that the supply amount of metal chloride gas can be stabilized.

しかし、金属と塩素ガスとが適切に反応しないことがあり、例えば、反応の進行に伴って金属原料が均一に塩化されず、塩化炉内に設置した金属原料の中央部あるいは周辺部のみが選択的に塩化されて、金属原料が部分的に減少する場合がある。この様なことが起きると、塩化炉に供給された塩素の一部が、金属原料と反応せずに、還元炉に供給されてしまい、還元炉の反応温度上昇や還元炉に供給される金属塩化物ガスの分圧減少のため粗粉が発生してしまうという問題がある。 However, the metal and chlorine gas may not react properly. For example, the metal raw material is not uniformly chloride as the reaction progresses, and only the central part or the peripheral part of the metal raw material installed in the chlorination furnace is selected. The metal raw material may be partially reduced due to chlorination. When such a thing occurs, a part of chlorine supplied to the chlorination furnace is supplied to the reduction furnace without reacting with the metal raw material, and the reaction temperature of the reduction furnace rises or the metal supplied to the reduction furnace. There is a problem that coarse powder is generated due to the decrease in the partial pressure of the chloride gas.

気相成長法における金属塩化物の生成に関する先行文献としては、以下のものがある。
特許文献1には、複数の球状の金属を反応管内に一列に収容する技術が開示されている。金属原料を一列に収容することで、反応管の内壁側への金属の集積は起こらず、金属が互いに融着するという棚吊りと呼ばれる現象が生ぜず、また、加熱により金属が熱膨張しても、反応管へ作用する圧力は皆無か、或いはきわめて微々たるものとなるので、反応管が膨張する圧力を金属から周期的に受けることによる反応管の亀裂や破損が生じて使用寿命が短いという問題も解消されるとしている。しかし、金属を一列に収容するのでは、反応させる金属が少ないので生産性に劣り、また、反応管を多数並べるのでは、装置が複雑となりコストアップとなってしまう。
Prior literature on the formation of metal chlorides in the vapor deposition method includes the following.
Patent Document 1 discloses a technique for accommodating a plurality of spherical metals in a row in a reaction tube. By accommodating the metal raw materials in a row, the metal does not accumulate on the inner wall side of the reaction tube, the phenomenon called shelf suspension in which the metals fuse with each other does not occur, and the metal thermally expands due to heating. However, since the pressure acting on the reaction tube is zero or extremely small, the reaction tube is cracked or damaged due to the periodic pressure of the reaction tube expanding from the metal, and the service life is short. The problem will be solved. However, if the metals are stored in a single row, the productivity is inferior because the amount of metal to be reacted is small, and if a large number of reaction tubes are arranged, the apparatus becomes complicated and the cost increases.

特許文献2には、塩化炉内で、金属原料と塩素ガスとを反応させて金属塩化物蒸気を連続的に生成させる際に、塩化炉の重量を秤量し、この秤量結果に基づいて金属原料の塩化炉への供給を制御する技術が開示されている。しかし、本内容は、塩化炉の重量を秤量して、その結果に不具合が生じた場合に諸対策を採ることできるようにすることに関する技術が示されているのみであり、そもそも不具合が生じないようにすることに関する技術は開示されていない。 According to Patent Document 2, when a metal raw material is reacted with chlorine gas to continuously generate metal chloride vapor in a chlorination furnace, the weight of the chlorination furnace is weighed, and the metal raw material is based on the weighing result. The technology for controlling the supply of chlorinated furnaces is disclosed. However, this content only shows the technology related to weighing the chlorination furnace so that various measures can be taken if a problem occurs in the result, and no problem occurs in the first place. The technique for doing so is not disclosed.

特開2000−351621号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-351621 特開2004−027242号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-027422

この様に、気相成長法による金属粉体の製造方法において、良好に金属塩化物を生成させる技術は重要であるにも拘らず、これまで殆ど研究されることがなかった。 As described above, in the method for producing metal powder by the vapor phase growth method, although the technique for producing metal chloride satisfactorily is important, it has hardly been studied so far.

このような背景に鑑み、本発明の一実施形態は、金属原料と塩素ガスが適切に反応しなかったり、反応の進行に伴って金属原料の一部が選択的に反応して部分的に減少して、塩化炉に供給された塩素ガスが金属原料と反応せずに、未反応の塩素ガスとして還元炉へ供給され、粗粉が生成されたりすることを抑制できる製造方法を提供することを目的とする。 In view of such a background, in one embodiment of the present invention, the metal raw material and chlorine gas do not react appropriately, or a part of the metal raw material selectively reacts and partially decreases as the reaction progresses. Then, it is necessary to provide a manufacturing method capable of suppressing the chlorine gas supplied to the chlorination furnace from being supplied to the reduction furnace as unreacted chlorine gas without reacting with the metal raw material and producing coarse powder. The purpose.

本発明の一実施形態に係る金属粉体の製造方法は、塩化炉内で金属原料と塩素ガスとを反応させて金属塩化物を得て、金属塩化物を還元性ガスと反応させて金属粉体を生成する方法であり、塩素ガスの進行方向に垂直な断面における塩化炉の断面積(S)に対し、塩素ガスの進行方向に垂直な断面における金属原料の断面積(s)の比(s/S)が、0.5以上0.95以下となるようにされている。 In the method for producing a metal powder according to an embodiment of the present invention, a metal raw material and a chlorine gas are reacted in a chloride furnace to obtain a metal chloride, and the metal chloride is reacted with a reducing gas to obtain a metal powder. It is a method of generating a body, and the ratio of the cross-sectional area (s) of the metal raw material in the cross section perpendicular to the traveling direction of chlorine gas to the cross-sectional area (S) of the chloride furnace in the cross section perpendicular to the traveling direction of chlorine gas (s). s / S) is set to be 0.5 or more and 0.95 or less.

本発明の一実施形態に係る金属粉体の製造方法において、金属原料の短径に対する長径の比で定義される球形度(短径/長径)が、0.8以上であることが一態様として例示される。 In the method for producing a metal powder according to an embodiment of the present invention, one embodiment is that the sphericity (minor axis / major axis) defined by the ratio of the major axis to the minor axis of the metal raw material is 0.8 or more. Illustrated.

本発明の一実施形態に係る金属粉体の製造方法において、金属原料の平均直径(d)と、塩素ガスの進行方向に垂直な断面における、塩化炉の断面の直径(D)との比(d/D)が、0.03以上0.2以下であることが一態様として例示される。 In the method for producing a metal powder according to an embodiment of the present invention, the ratio of the average diameter (d) of the metal raw material to the diameter (D) of the cross section of the chlorination furnace in the cross section perpendicular to the traveling direction of chlorine gas ( An example is that d / D) is 0.03 or more and 0.2 or less.

本発明の一実施形態に係る金属粉体の製造方法において、金属原料の平均直径(d)が6mm以上30mm以下であることが一態様として例示される。 In the method for producing a metal powder according to an embodiment of the present invention, an example is that the average diameter (d) of the metal raw material is 6 mm or more and 30 mm or less.

本発明の一実施形態に係る金属粉体の製造方法において、塩素ガスの進行方向に垂直な任意の2箇所の断面における該金属原料の断面積(s1及びs2、但し、s2≧s1とする)の比(s1/s2)が、0.6以上であることが一態様として例示される。 In the method for producing a metal powder according to an embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the metal raw material at any two cross sections perpendicular to the traveling direction of the chlorine gas (s1 and s2, where s2 ≧ s1). The ratio (s1 / s2) of is 0.6 or more, as an example.

本発明の一実施形態に係る製造方法によれば、塩化炉における金属原料と塩素ガスとの反応を適切に行うことができ、反応が進行しても反応の適切性が維持されることができるので、未反応塩素ガスが還元炉へ供給されることを抑制することができ、粗粉の生成を抑制することができる。 According to the production method according to the embodiment of the present invention, the reaction between the metal raw material and chlorine gas in the chlorination furnace can be appropriately performed, and the appropriateness of the reaction can be maintained even if the reaction proceeds. Therefore, it is possible to suppress the supply of unreacted chlorine gas to the reduction furnace, and it is possible to suppress the production of coarse powder.

本発明の一実施形態に係る金属粉体製造装置の概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the metal powder production apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る金属粉体製造装置の塩化炉の断面積Sと、金属原料の断面積sとの関係を模式的に説明する図である。It is a figure which shows typically the relationship between the cross-sectional area S of the chloride furnace of the metal powder production apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and the cross-sectional area s of a metal raw material.

以下、本発明の実施形態の内容を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様を含み、以下に例示される実施形態の内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、それはあくまで一例であって、本発明の内容を限定するものではない。また、本明細書において、ある図面に記載されたある要素と、他の図面に記載されたある要素とが同一又は対応する関係にあるときは、同一の符号を付して、繰り返しの説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第1」、「第2」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有しない。 Hereinafter, the contents of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings and the like. However, the present invention includes many different aspects and is not construed as being limited to the contents of the embodiments exemplified below. In order to clarify the explanation, the drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual embodiment, but this is merely an example and limits the content of the present invention. It's not something to do. Further, in the present specification, when a certain element described in a certain drawing and a certain element described in another drawing have the same or corresponding relationship, the same reference numerals are given and the description is repeated. It may be omitted as appropriate. Further, the characters added with "first" and "second" for each element are convenient markers used to distinguish each element, and have no further meaning unless otherwise specified.

1.銅粉体の製造方法
銅粉体は、金属銅を金属原料として用い、該金属銅を塩素ガスと反応させ、生成した塩化銅ガスを還元性ガスと反応させることで生成される。このように生成された銅粉体に対して適宜塩素成分や酸素成分を低減する処理、表面処理が行われる。以下、製造方法の各段階について説明する。
1. 1. Method for Producing Copper Powder Copper powder is produced by using metallic copper as a metal raw material, reacting the metallic copper with chlorine gas, and reacting the produced copper chloride gas with a reducing gas. The copper powder thus produced is appropriately subjected to a treatment for reducing chlorine components and oxygen components, and a surface treatment. Hereinafter, each stage of the manufacturing method will be described.

1−1.塩化銅ガスの生成
金属銅を金属原料として用い、該金属銅を塩素ガスと反応させることで塩化銅ガスを生成する。この方法は、塩化銅よりも安価な金属銅を用いることができる点でコスト的に優位性があるのみならず、塩化銅ガスの供給量を安定化させることができる。具体的な塩化銅ガスの製造方法としては、金属銅をその融点以下(例えば800℃以上1000℃以下)で塩素ガスと反応させることによって塩化銅ガスを生成させることができる。塩素ガスは、実質的に塩素のみを含有するものであっても良く、希釈用の不活性ガスを含有する塩素と希釈用の不活性ガスの混合ガスであってもよい。混合ガスを用いることで、金属銅と反応させる塩素の量を容易に、かつ精密に制御することが可能となる。具体的な金属銅の形状や設置方法は後に詳細に説明する。
1-1. Generation of Copper Chloride Gas Copper chloride gas is generated by using metallic copper as a metal raw material and reacting the metallic copper with chlorine gas. This method is not only cost-effective in that metallic copper, which is cheaper than copper chloride, can be used, but also can stabilize the supply amount of copper chloride gas. As a specific method for producing copper chloride gas, copper chloride gas can be produced by reacting metallic copper with chlorine gas at a melting point or lower (for example, 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower). The chlorine gas may be a gas containing substantially only chlorine, or may be a mixed gas of chlorine containing an inert gas for dilution and an inert gas for dilution. By using a mixed gas, it is possible to easily and precisely control the amount of chlorine that reacts with metallic copper. The specific shape and installation method of metallic copper will be described in detail later.

1−2.塩化銅の還元
生成した塩化銅ガスを還元性ガスと反応させて銅粉体を生成させる。還元性ガスとしては、例えば水素やヒドラジン、アンモニア、メタンなどを用いることができる。還元性ガスは、塩化銅ガスに対して化学量論量以上用いることができる。例えば、塩化銅ガスがすべて一価の銅の塩化物からなり、還元性ガスが水素の場合、還元性ガスの導入量は塩化銅ガスに対して50モル%以上10000モル%以下、500モル%以上10000モル%以下、あるいは1000モル%以上10000モル%以下とすることができる。この反応によって、塩化銅は還元されて銅になり、銅元素は銅粒子に成長して、集合体としての銅粉体となる。
1-2. Reduction of Copper Chloride The produced copper chloride gas is reacted with the reducing gas to produce copper powder. As the reducing gas, for example, hydrogen, hydrazine, ammonia, methane and the like can be used. The reducing gas can be used in a stoichiometric amount or more with respect to the copper chloride gas. For example, when the copper chloride gas is entirely composed of monovalent copper chloride and the reducing gas is hydrogen, the amount of the reducing gas introduced is 50 mol% or more and 10000 mol% or less, 500 mol% with respect to the copper chloride gas. It can be 10000 mol% or more, or 1000 mol% or more and 10000 mol% or less. By this reaction, copper chloride is reduced to copper, and the copper element grows into copper particles to become copper powder as an aggregate.

1−3.塩素成分の低減
上記の製造方法によって得られた銅粉体に対して、銅粉体が含有する塩素成分を低減するために、塩基の水溶液あるいは懸濁液で処理することで、塩素成分の除去を行っても良い。
1-3. Reduction of chlorine component In order to reduce the chlorine component contained in the copper powder, the copper powder obtained by the above production method is treated with an aqueous solution or suspension of a base to remove the chlorine component. May be done.

1−4.酸素成分の低減
上記の製造方法によって得られた銅粉体に対して、酸素成分の低減のために、アスコルビン酸やヒドラジン、クエン酸などを含む溶液、または懸濁液を洗浄液として用いて処理した後、水で洗浄し、ろ過、乾燥を行っても良い。
1-4. Reduction of oxygen component The copper powder obtained by the above production method was treated with a solution or suspension containing ascorbic acid, hydrazine, citric acid, etc. as a cleaning solution in order to reduce the oxygen component. After that, it may be washed with water, filtered, and dried.

1−5.表面処理
上記の製造方法によって得られた銅粉体に対して、所定の表面処理を行っても良い。表面処理材としては、ベンゾトリアゾールとその誘導体、トリアゾールとその誘導体、チアゾールとその誘導体、ベンゾチアゾールとその誘導体、イミダゾールとその誘導体、およびベンズイミダゾールとその誘導体などの含窒素ヘテロ芳香族化合物に例示される材料を使用することができる。
1-5. Surface treatment A predetermined surface treatment may be applied to the copper powder obtained by the above production method. Examples of the surface treatment material include nitrogen-containing heteroaromatic compounds such as benzotriazole and its derivatives, triazole and its derivatives, thiazole and its derivatives, benzothiazole and its derivatives, imidazole and its derivatives, and benzimidazole and its derivatives. Materials can be used.

1−6.その他の処理
上記の製造方法によって得られた銅粉体に対して、乾燥、分級、解砕、篩別などの処理を行ってもよい。分級は乾式分級でも湿式分級でも良く、乾式分級では、気流分級、重力場分級、慣性力場分級、遠心力場分級など、任意の方式を採用できる。湿式分級においても同様に、重力場分級や遠心力場分級などの方式を採用することができる。解砕は、例えばジェットミルを用いて行うことができる。篩別は、所望のメッシュサイズを有する篩を振動させ、これに銅粉体を通過させることで行うことができる。分級、解砕、篩別処理を行うことで、銅粉体の粒子径分布をより小さくすることが可能である。
1-6. Other Treatments The copper powder obtained by the above production method may be subjected to treatments such as drying, classification, crushing, and sieving. The classification may be dry classification or wet classification, and in the dry classification, any method such as air flow classification, gravitational field classification, inertial force field classification, and centrifugal force field classification can be adopted. Similarly, in wet classification, methods such as gravitational field classification and centrifugal force field classification can be adopted. Crushing can be performed using, for example, a jet mill. Sieve separation can be performed by vibrating a sieve having a desired mesh size and passing copper powder through the sieve. It is possible to reduce the particle size distribution of copper powder by performing classification, crushing, and sieving.

2.銅粉体の特性
2−1.平均粒子径
以上の工程により製造される銅粉体は、気相成長法によって一次粉体が生成されることに起因して平均粒子径が小さく、その分布も狭い。ここで銅粉体の平均粒子径とは、銅粉体の体積基準の粒子径ヒストグラムにおける累積頻度が50%になるときの粒子径のことをいう。銅粉体の体積基準の粒子径とは、銅粉体に含まれる各粒子の体積で重みづけられた粒子径である。以下の式で表されるように、粒子径di(iは1からkの自然数、i≦k)を有する粒子の総体積を粉体に含まれる全粒子の総体積で除すことで、粒子径diを有する粒子の頻度Fが得られる。この頻度Fを累積し、50%となるときの粒子径がメジアン径D50である。ここでは、平均粒子径もD50として表記する。
2. Characteristics of copper powder 2-1. Copper powder produced by a process having an average particle size or larger has a small average particle size and a narrow distribution due to the production of primary powder by the vapor phase growth method. Here, the average particle size of the copper powder means the particle size when the cumulative frequency in the volume-based particle size histogram of the copper powder becomes 50%. The volume-based particle size of the copper powder is a particle size weighted by the volume of each particle contained in the copper powder. As expressed by the following formula, the particles are obtained by dividing the total volume of particles having a particle diameter di (i is a natural number from 1 to k, i ≦ k) by the total volume of all particles contained in the powder. The frequency F of the particles having a diameter di is obtained. The particle diameter when the frequency F is accumulated and reaches 50% is the median diameter D 50 . Here, the average particle size is also expressed as D 50 .

Figure 0006771636
ここでViは、粒子径diを有する銅粒子の体積であり、niは粒子径diを有する銅粒子の個数である。
Figure 0006771636
Here, Vi is the volume of copper particles having a particle diameter di, and ni is the number of copper particles having a particle diameter di.

以下に、体積Viおよび粒子径diの算出方法について説明する。銅粉体を光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察した顕微鏡写真において、輪郭が確認された銅粒子(例えば100個から10000個、典型的には500個)を目視観察する。次いで、目視観察された銅粒子の表面積Siから、その表面積と同じ面積を有する想定円の直径としてその銅粒子の粒子径を算出する。具体的には、下式により、粒子径diを算出する。
Si=π(di)
The method of calculating the volume Vi and the particle diameter di will be described below. In a micrograph of copper powder observed with an optical microscope or an electron microscope, copper particles having confirmed contours (for example, 100 to 10,000, typically 500) are visually observed. Next, the particle diameter of the copper particles is calculated from the surface area Si of the copper particles visually observed as the diameter of an assumed circle having the same area as the surface area. Specifically, the particle size di is calculated by the following formula.
Si = π (di) 2

次いで、算出された粒子径diから、下式により、銅粒子の体積Viを算出する。
Vi=4π(di/2)/3
Next, the volume Vi of the copper particles is calculated from the calculated particle diameter di by the following formula.
Vi = 4π (di / 2) 3/3

本発明の一実施形態に係る銅粉体の製造方法により作製された銅粉体は、平均粒子径D50が、100nm以上500nm以下、具体的には100nm以上300nm以下であり、粗粉の割合が極めて少ないものが得られている。この範囲を満たす本銅粉体を焼結することで、厚さの小さい金属膜を与えることができるため、例えばMLCCの電極の薄膜化、LTCC基板などの電子部品の配線や端子の微細化などに寄与することができる。上記のような平均粒子径D50を有する銅粉体は、第3節に示す銅粉体の製造装置、及び第4節で述べる塩化炉における塩素ガスと金属原料の配置によって得ることができる。 The copper powder produced by the method for producing a copper powder according to an embodiment of the present invention has an average particle diameter D 50 of 100 nm or more and 500 nm or less, specifically 100 nm or more and 300 nm or less, and the proportion of coarse powder. Very few are obtained. By sintering this copper powder that satisfies this range, a metal film with a small thickness can be provided. Therefore, for example, thinning of MLCC electrodes, miniaturization of wiring and terminals of electronic components such as LTCC substrates, etc. Can contribute to. The copper powder having an average particle size D 50 as described above can be obtained by the arrangement of the chlorine gas and the metal raw material in the copper powder production apparatus shown in Section 3 and the chloride furnace described in Section 4.

2−2.粗粉
本発明の一実施形態において、平均粒子径D50の2倍以上の粒径を有する銅粒子を粗粉と定義する。例えば、銅粉体の平均粒子径D50が300nmである場合、600nm以上の粒子径を有する銅粒子は粗粉に分類される。
2-2. In one embodiment of the coarse powder present invention, it defines the copper particles having a particle size of more than 2 times the average particle diameter D 50 and coarse powder. For example, when the average particle diameter D 50 of the copper powder is 300 nm, the copper particles having a particle diameter of 600 nm or more are classified as coarse powder.

3.銅粉体の製造装置
図1に銅粉体の製造装置100の概要を示す。製造装置100は主な構成として、金属塩化物生成装置110と還元装置150を備える。金属塩化物生成装置110と還元装置150はそれぞれ塩化炉112と還元炉152を有する。図示しないが、製造装置100はさらに、還元炉152に接続される分離装置や、還元炉152または分離装置に接続されるバグフィルターなどの回収装置を備えてもよい。塩化炉112と還元炉152は第1の輸送管120によって連結され、還元炉152と分離装置またはバグフィルターは第2の輸送管156によって連結される。
3. 3. Copper powder manufacturing apparatus FIG. 1 shows an outline of the copper powder manufacturing apparatus 100. The manufacturing apparatus 100 includes a metal chloride generating apparatus 110 and a reducing apparatus 150 as a main configuration. The metal chloride generator 110 and the reduction apparatus 150 have a chloride furnace 112 and a reduction furnace 152, respectively. Although not shown, the manufacturing apparatus 100 may further include a separation device connected to the reduction furnace 152 and a recovery device such as a reduction furnace 152 or a bag filter connected to the separation device. The chlorination furnace 112 and the reduction furnace 152 are connected by a first transport pipe 120, and the reduction furnace 152 and the separator or bag filter are connected by a second transport pipe 156.

塩化炉112は、金属(0価の金属)と塩素(Cl)ガスの反応によって金属塩化物を生成することを機能の一つとして有する。金属原料としては、金属銅が用いられるが、その他に銀、ニッケルなどを用いることができる。金属原料の形状に制限は無く、例えば粒状、ペレット状、ワイヤー状、プレート状の金属を使用することができる。本実施形態では、金属原料として、好適には、球状のものを用いる。 One of the functions of the chlorination furnace 112 is to produce a metal chloride by the reaction of a metal (zero-valent metal) and chlorine (Cl 2 ) gas. As the metal raw material, metallic copper is used, but silver, nickel and the like can also be used. The shape of the metal raw material is not limited, and for example, granular, pellet-shaped, wire-shaped, and plate-shaped metals can be used. In the present embodiment, as the metal raw material, preferably a spherical one is used.

金属塩化物生成装置110は、塩化炉112を加熱するためのヒータ114を有し、加熱された塩化炉112内で金属原料と塩素ガスが反応して金属塩化物を生成する。塩化炉112は、一方の端に塩素ガスを導入するためのガス導入管122を有し、他方に金属塩化物を還元炉152へ輸送する第1の輸送艦120を有する。ガス導入管126から供給された塩素ガスは、塩化炉112内に充満し、自然流によって第1の輸送管120の方向に流れる。塩化炉112にはさらに、金属原料を投入するための開口116が設けられる。 The metal chloride generator 110 has a heater 114 for heating the chloride furnace 112, and the metal raw material reacts with chlorine gas in the heated chloride furnace 112 to generate metal chloride. The chlorination furnace 112 has a gas introduction pipe 122 for introducing chlorine gas at one end, and a first transport ship 120 for transporting metal chloride to the reduction furnace 152 at the other end. The chlorine gas supplied from the gas introduction pipe 126 fills the chlorination furnace 112 and flows in the direction of the first transport pipe 120 by a natural flow. The chlorination furnace 112 is further provided with an opening 116 for charging a metal raw material.

生成する金属塩化物は塩化炉112内で気体(ガス)、あるいは液体として存在し、金属塩化物のガスは第1の輸送管120を通して還元炉152に導入される。還元炉152は、金属塩化物を還元するための還元性ガスである水素やヒドラジン、アンモニア、メタンなどを導入するためのガス導入管158を備える。還元装置150は還元炉152を加熱するためのヒータ154を有し、加熱された還元炉152内で金属塩化物が還元され、これによって金属粉末が生成する。還元炉152には外部から図示しないガス導入管を介して窒素ガスなどの不活性ガスが導入され、これによって生成した金属粉体が冷却されるとともに第2の輸送管156を通して分離装置や回収装置へ輸送される。 The generated metal chloride exists as a gas or liquid in the chlorination furnace 112, and the metal chloride gas is introduced into the reduction furnace 152 through the first transport pipe 120. The reduction furnace 152 includes a gas introduction pipe 158 for introducing hydrogen, hydrazine, ammonia, methane, and the like, which are reducing gases for reducing metal chloride. The reduction device 150 has a heater 154 for heating the reduction furnace 152, and the metal chloride is reduced in the heated reduction furnace 152, whereby a metal powder is produced. An inert gas such as nitrogen gas is introduced into the reduction furnace 152 from the outside through a gas introduction pipe (not shown), the metal powder produced thereby is cooled, and a separation device or a recovery device is introduced through the second transport pipe 156. Will be transported to.

図1は、金属塩化物生成装置110が還元装置150の上に位置するように描かれているが、これらの位置関係には制限はなく、例えば金属塩化物生成装置110と還元装置150を水平に配置してもよい。 In FIG. 1, the metal chloride generator 110 is drawn so as to be located above the reduction apparatus 150, but there is no limitation on the positional relationship between them. For example, the metal chloride generator 110 and the reduction apparatus 150 are horizontally arranged. It may be placed in.

詳細な説明は割愛するが、分離装置は、金属粉体に含まれる凝集物や、還元炉152内で副生する金属の焼結物を除去することで金属粉体を精製する機能を有する。回収装置は、精製された金属粉体を窒素ガスから単離するために設けられる。 Although detailed description is omitted, the separation device has a function of purifying the metal powder by removing the agglomerates contained in the metal powder and the sintered metal produced as a by-product in the reduction furnace 152. A recovery device is provided to isolate the purified metal powder from nitrogen gas.

4.塩化炉における塩素ガスと金属原料
塩化炉における塩素ガスの詳細について、以下に説明する。
4. Chlorine gas and metal raw materials in the chlorination furnace The details of chlorine gas in the chlorination furnace will be described below.

4−1.塩素ガスについて
本発明の一実施形態において、塩素ガスの進行方向とは、塩化炉内での局所的な塩素ガスの進行方向によらず、全体として塩化炉内で塩素ガスが進行していく方向を意味する。従って、金属原料の配置によって、微視的に見ると塩素ガスは様々な方向に進むこともあるが、全体としては、塩化炉の構造に対応した方向に進むのであり、塩素ガスの進行方向とは、その様な方向を意味している。
4-1. Chlorine gas In one embodiment of the present invention, the traveling direction of chlorine gas is the direction in which chlorine gas travels in the chlorination furnace as a whole, regardless of the local direction of chlorine gas in the chlorination furnace. Means. Therefore, depending on the arrangement of the metal raw materials, chlorine gas may travel in various directions microscopically, but as a whole, it travels in the direction corresponding to the structure of the chlorination furnace, which is the direction of chlorine gas travel. Means such a direction.

例えば、図1に示すように、塩化炉112が縦型であり、塩化炉112の上部のガス導入管122から塩素ガスを導入され、金属原料と塩素ガスとの反応の結果生成された金属塩化物ガスが塩化炉112の下部に設けられた第1の輸送管120から排出される構造の場合、塩素ガスの進行方向Fとは、図1中に矢印で示すように垂直下向きである。 For example, as shown in FIG. 1, the chloride furnace 112 is a vertical type, chlorine gas is introduced from a gas introduction pipe 122 above the chloride furnace 112, and metal chloride produced as a result of a reaction between a metal raw material and chlorine gas. In the case of a structure in which the physical gas is discharged from the first transport pipe 120 provided in the lower part of the chlorination furnace 112, the traveling direction F of the chlorine gas is vertically downward as shown by an arrow in FIG.

塩素ガスの進行方向Fに垂直な断面における該塩化炉の断面積とは、上記で定義された塩素ガスの進行方向に垂直な断面で塩化炉を切断した際の、仮想切断面の面積のことをいう。例えば、図1に示す塩化炉112において、点線に沿って切断された断面から求められる仮想断面積を塩化炉の断面積というものとする。塩化炉が円筒形状である場合は、切断断面は円となる。 The cross-sectional area of the chloride furnace in the cross section perpendicular to the traveling direction F of chlorine gas is the area of the virtual cut surface when the chloride furnace is cut in the cross section perpendicular to the traveling direction of chlorine gas defined above. To say. For example, in the chloride furnace 112 shown in FIG. 1, the virtual cross-sectional area obtained from the cross section cut along the dotted line is referred to as the cross-sectional area of the chloride furnace. If the chlorination furnace has a cylindrical shape, the cut cross section will be circular.

4−2.金属原料について
塩素ガスの進行方向に垂直な断面における金属原料の断面積とは、上記と同様に、塩素ガスの進行方向に垂直な断面で、塩化炉の金属原料が充填されている領域(以下、充填層と称する)の任意の場所を切断した際の、仮想切断面の面積のことをいう。充填層は塩化炉に対して小さな金属原料から構成されている場合が殆どであるので、金属原料の個々の粒子(又はペレットなど)の隙間の部分は当該面積には含まれない。
4-2. Metal raw material The cross-sectional area of the metal raw material in the cross section perpendicular to the traveling direction of chlorine gas is the cross section perpendicular to the traveling direction of chlorine gas and is the region filled with the metal raw material of the chloride furnace (hereinafter referred to as the above). , Refers to the area of the virtual cut surface when cutting an arbitrary place of the packed layer). Since the packed bed is mostly composed of a small metal raw material with respect to the chlorination furnace, the gap portion of the individual particles (or pellets, etc.) of the metal raw material is not included in the area.

例えば、図2に示すように、塩化炉112が筒型であり塩素ガスが塩化炉112の進行方向Fがその長手方向と平行である場合、その進行方向Fと垂直な断面積Sは塩化炉112の内径の断面積と等しくなる。塩化炉112には金属原料102が複数個充填された充填104を有する。充填104は、塩化炉112のある位置で、塩素ガスの進行方向Fにおける垂直な断面における個々の金属原料102の断面s11、s12、s13、・・・、s1nの合計の断面積s(s=s11+s12+s13+・・・+s1n)を有する。
For example, as shown in FIG. 2, when the chlorination furnace 112 is tubular and the traveling direction F of the chlorination furnace 112 is parallel to the longitudinal direction of the chlorine gas, the cross-sectional area S perpendicular to the traveling direction F is the chlorination furnace. It is equal to the cross-sectional area of the inner diameter of 112. The chlorination furnace 112 has a packing layer 104 filled with a plurality of metal raw materials 102. The packed bed 104 is the total cross-sectional area s (s) of the cross sections s11, s12, s13, ..., S1n of the individual metal raw materials 102 in the vertical cross section in the traveling direction F of the chlorine gas at a position of the chlorination furnace 112. = S11 + s12 + s13 + ... + s1n).

塩化炉の断面積Sと、金属原料の断面積sとの比、s/Sは充填層の断面における充填率に相当する指標である。ここで、s/Sが0.5未満であると、金属原料間の隙間が大きすぎるために、反応の進行に伴って、反応が偏って進行して、金属原料の一部分のみが過度に消費されて減少してしまい、未反応の塩素の発生が生じやすい。一方、s/Sが0.95を超えると、金属原料間の隙間が少なすぎるために、金属原料と塩素ガスとの反応が不充分となり、反応の進行に伴って、反応が偏って進行して、金属原料の一部分のみが過度に消費されて減少してしまい、未反応塩素の発生が生じやすい。 The ratio of the cross-sectional area S of the chlorination furnace to the cross-sectional area s of the metal raw material, s / S, is an index corresponding to the filling rate in the cross section of the packed bed. Here, if the s / S is less than 0.5, the gap between the metal raw materials is too large, so that the reaction proceeds unevenly as the reaction progresses, and only a part of the metal raw materials is excessively consumed. It is likely that unreacted chlorine will be generated. On the other hand, when the s / S exceeds 0.95, the gap between the metal raw materials is too small, so that the reaction between the metal raw material and the chlorine gas becomes insufficient, and the reaction proceeds unevenly as the reaction progresses. As a result, only a part of the metal raw material is excessively consumed and reduced, and unreacted chlorine is likely to be generated.

金属原料は粒状のものが用いられ、短径に対する長径の比で定義される球形度(短径/長径)が、0.8以上であることが好ましい。球形度は短径/長径で定義される値であるので、最大値は1であり、そのときは完全な球となり、それが球形度の上限である。金属原料の形状は基本的には任意であるが、全くばらばらであったり、立方体形状であったりすると、上記の充填率の要件を満たすように充填層を形成することが容易でない。従って、本発明の一実施形態において、金属原料は球形に近い方が望ましい。 Granular metal raw materials are used, and the sphericality (minor axis / major axis) defined by the ratio of the major axis to the minor axis is preferably 0.8 or more. Since the sphericity is a value defined by the minor axis / major axis, the maximum value is 1, which is a perfect sphere, which is the upper limit of the sphericity. The shape of the metal raw material is basically arbitrary, but if it is completely disjointed or has a cubic shape, it is not easy to form a packed layer so as to satisfy the above filling rate requirements. Therefore, in one embodiment of the present invention, it is desirable that the metal raw material is close to a sphere.

本発明の一実施形態において、金属原料の直径とは、金属原料の球形度が0.8以上であるときに、長径と短径の平均値として定義する。また、金属原料の平均直径とは、原料として使用する金属原料の直径の平均値として定義する。塩化炉の塩素ガスの進行方向に垂直な断面の直径(D)に対し、金属原料の垂直な断面と平行な断面の平均直径(d)の比(d/D)が、0.03以上0.2以下であることが好ましい。この比(d/D)が0.03未満であると、塩化炉の断面積と比較して、金属原料の平均直径が非常に小さくなり、多くの小さな金属原料を設置することになるが、その様な場合は、上記の充填率の要件を充足しにくくなる。一方、比(d/D)が0.2を超えると、塩化炉の断面積と比較して、金属原料の平均直径が比較的多いものとなり、少数の大きな金属原料を設置することになるが、その様な場合は、請求項1の要件を充足しにくくなる。 In one embodiment of the present invention, the diameter of the metal raw material is defined as the average value of the major axis and the minor axis when the sphericity of the metal raw material is 0.8 or more. The average diameter of the metal raw material is defined as the average diameter of the metal raw material used as the raw material. The ratio (d / D) of the average diameter (d / D) of the cross section perpendicular to the vertical cross section and the cross section parallel to the vertical cross section of the metal raw material is 0.03 or more and 0 to the diameter (D) of the cross section perpendicular to the traveling direction of chlorine gas in the chloride furnace. It is preferably 2 or less. If this ratio (d / D) is less than 0.03, the average diameter of the metal raw material becomes very small compared to the cross-sectional area of the chlorination furnace, and many small metal raw materials are installed. In such a case, it becomes difficult to satisfy the above-mentioned filling rate requirement. On the other hand, when the ratio (d / D) exceeds 0.2, the average diameter of the metal raw material becomes relatively large compared to the cross-sectional area of the chlorination furnace, and a small number of large metal raw materials are installed. In such a case, it becomes difficult to satisfy the requirement of claim 1.

本発明の一実施形態において、金属原料の球形度が0.8以上であり、金属原料の平均直径(d)が6mm以上30mm以下であることが好ましく、11mm以上27mm以下であることがさらに好ましい。塩化炉の断面積はあまりに小さいと生産性が劣り、逆に、余りに大きいと均一な反応が困難になる。従って、塩化炉の断面積は150cm以上250cm以下であることが好ましいので、金属原料の平均直径(d)が6mm以上30mm以下であることが好ましい。この範囲外であると、上記と同様に充填率の要件を充足しにくくなる。 In one embodiment of the present invention, the sphericity of the metal raw material is preferably 0.8 or more, the average diameter (d) of the metal raw material is preferably 6 mm or more and 30 mm or less, and more preferably 11 mm or more and 27 mm or less. .. If the cross-sectional area of the chlorination furnace is too small, the productivity will be poor, and conversely, if it is too large, a uniform reaction will be difficult. Therefore, since the cross-sectional area of the chlorination furnace is preferably 150 cm 2 or more and 250 cm 2 or less, the average diameter (d) of the metal raw material is preferably 6 mm or more and 30 mm or less. If it is out of this range, it becomes difficult to satisfy the filling rate requirement as described above.

本発明の一実施形態において、塩素ガスの進行方向に垂直な任意の2箇所の断面における該金属原料の断面積(s1及びs2、但し、s2≧s1とする)の比(s1/s2)が、0.6以上であることが好ましい。塩素ガスの進行方向に垂直な断面における該金属原料の断面積が充填率の範囲内であっても、その値が大きく異なる場合は、未反応塩素の発生が生じやすくなる。 In one embodiment of the present invention, the ratio (s1 / s2) of the cross-sectional areas (s1 and s2, where s2 ≧ s1) of the metal raw material is in any two cross sections perpendicular to the traveling direction of chlorine gas. , 0.6 or more is preferable. Even if the cross-sectional area of the metal raw material in the cross section perpendicular to the traveling direction of chlorine gas is within the range of the filling rate, if the values are significantly different, unreacted chlorine is likely to be generated.

以下に実施例をあげて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to Examples below, but the present invention is not limited to the Examples.

[実施例1]
塩化炉に金属原料となる金属銅を設置して、塩化炉の温度を900℃とした。塩化炉の上部の塩素導入管から導入される塩素ガスの体積と塩化炉の下部の塩素導入管から導入される塩素ガスの体積比が1:0.17、塩化炉の上部の塩素導入管から導入される塩素ガスの体積と窒素ガスの体積比が29:61、塩化炉の下部の塩素導入管から導入される塩素ガスの体積と窒素ガスの体積比が2:98となる様に塩化炉に塩素ガス及び窒素ガスを導入して金属銅と塩素ガスを反応させて、塩化銅ガスを生成させた。このときの塩化炉の断面積S、金属原料の断面積s、塩化炉の断面積と金属原料の断面積の比(s/S)、塩化炉の断面の直径D、金属原料の平均直径d、塩素ガスの進行方向に垂直な断面における、塩化炉の断面の直径Dと金属原料の平均直径dとの比(d/D)、金属原料の球形度、塩素ガスの進行方向に垂直な任意の2箇所の断面における該金属原料の断面積の比(s1/s2)等は表1の通りである。
[Example 1]
Metallic copper as a metal raw material was installed in the chlorination furnace, and the temperature of the chlorination furnace was set to 900 ° C. The volume ratio of chlorine gas introduced from the chlorine introduction pipe at the top of the chlorination furnace to the volume ratio of chlorine gas introduced from the chlorine introduction pipe at the bottom of the chlorination furnace is 1: 0.17, from the chlorine introduction pipe at the top of the chlorination furnace. Chlorine furnace so that the volume ratio of chlorine gas to be introduced is 29:61 and the volume ratio of chlorine gas to nitrogen gas introduced from the chlorine introduction pipe at the bottom of the chlorine gas is 2:98. Chlorine gas and nitrogen gas were introduced into the mixture to react metallic copper with chlorine gas to generate copper chloride gas. At this time, the cross-sectional area S of the chloride furnace, the cross-sectional area s of the metal raw material, the ratio of the cross-sectional area of the chloride furnace to the cross-sectional area of the metal raw material (s / S), the diameter D of the cross section of the chloride furnace, and the average diameter d of the metal raw material , The ratio (d / D) of the cross section diameter D of the chloride furnace to the average diameter d of the metal raw material in the cross section perpendicular to the traveling direction of the chlorine gas, the sphericality of the metal raw material, and any arbitrary perpendicular to the traveling direction of the chlorine gas. Table 1 shows the ratio (s1 / s2) of the cross-sectional area of the metal raw material to the two cross sections of.

生成させた塩化銅ガスを1150℃に加熱した還元炉に導き、塩化銅ガスに対して水素ガスを4600モル%、塩化銅ガスに対して窒素ガスを24600モル%となる様に、水素ガス及び窒素ガスを還元炉に導入させて、塩化銅を還元させて銅を生成させ、生成させた銅を窒素ガスで冷却させて個々の銅粒子を得て、銅粒子の集合体として銅粉体を得た。 The generated copper chloride gas is guided to a reduction furnace heated to 1150 ° C., and the hydrogen gas and the hydrogen gas and the nitrogen gas are 24600 mol% with respect to the copper chloride gas so that the hydrogen gas is 4600 mol% with respect to the copper chloride gas. Nitrogen gas is introduced into a reduction furnace to reduce copper chloride to produce copper, and the produced copper is cooled with nitrogen gas to obtain individual copper particles, and copper powder is produced as an aggregate of copper particles. Obtained.

得られた銅粉体を走査型電子顕微鏡(SEM:株式会社日立ハイテクノロジーズ製、SU5000)を用いて、倍率15000倍におけるSEM像の一つの視野中に存在する500個の銅粒子を画像解析ソフト(株式会社マウンテック製Macview4.0)を用いて解析した結果、平均粒子径D50は246nmであった。 Using a scanning electron microscope (SEM: Hitachi High-Technologies Co., Ltd., SU5000), the obtained copper powder is image-analyzed software for 500 copper particles existing in one field of view of an SEM image at a magnification of 15,000. As a result of analysis using (Macview 4.0 manufactured by Mountech Co., Ltd.), the average particle size D 50 was 246 nm.

平均粒子径D50の2倍以上の粒径を有する銅粒子を粗粉と定義して、全銅粉体(上述した倍率15000倍におけるSEM像の一つの視野中に存在する500個の銅粒子)に対する粗粉の存在比率(%)を評価したところ、粗粉の存在比率は0.6%であった。 Define the copper particles having a particle size of more than 2 times the average particle diameter D 50 and coarse powder, 500 copper particles present in one of the field of view of the SEM image in Zendokotai (magnification 15000 times described above ), The abundance ratio (%) of the crude powder was evaluated, and the abundance ratio of the crude powder was 0.6%.

なお、粗粉の存在比率が、1.0%以下を◎、1.0%超2.5%以下を〇、2.5%超3.0%以下を△、3.0%超を×と評価し、この基準に基づく評価結果を表1に併記した。実施例1では粗粉の存在比率が0.6%であるため非常に良好な結果が得られた。
以上の結果を表1に示す。
The abundance ratio of coarse powder is ⊚ for 1.0% or less, 〇 for more than 1.0% and 2.5% or less, Δ for more than 2.5% and 3.0% or less, and × for more than 3.0%. The evaluation results based on this standard are also shown in Table 1. In Example 1, since the abundance ratio of the crude powder was 0.6%, very good results were obtained.
The above results are shown in Table 1.

[実施例2]
塩化炉の断面積Sと、金属原料の断面積sとの比、s/Sを0.75とした以外は、実施例1と同様の条件で銅粉体の作製を行った。
[Example 2]
Copper powder was produced under the same conditions as in Example 1 except that the ratio of the cross-sectional area S of the chlorination furnace to the cross-sectional area s of the metal raw material and the s / S were 0.75.

得られた銅粉体を、実施例1と同様の方法で評価した結果、平均粒子径D50は249nm、粗粉の存在比率は0.8%であり非常に良好な結果が得られた。
以上の結果を表1に示す。
The obtained copper powder, as a result of evaluating in the same manner as in Example 1, the average particle diameter D 50 is 249 nm, the abundance ratio is 0.8% very good results of the coarse powder was obtained.
The above results are shown in Table 1.

[実施例3]
塩化炉の断面積Sと、金属原料の断面積sとの比、s/Sを0.90とした以外は、実施例1と同様の条件で銅粉体の作製を行った。
[Example 3]
Copper powder was produced under the same conditions as in Example 1 except that the ratio of the cross-sectional area S of the chlorination furnace to the cross-sectional area s of the metal raw material and the s / S were set to 0.90.

得られた銅粉体を、実施例1と同様の方法で評価した結果、平均粒子径D50は251nm、粗粉の存在比率は0.7%であり非常に良好な結果が得られた。
以上の結果を表1に示す。
As a result of evaluating the obtained copper powder by the same method as in Example 1, the average particle size D 50 was 251 nm and the abundance ratio of the coarse powder was 0.7%, and very good results were obtained.
The above results are shown in Table 1.

[実施例4]
金属原料の平均直径dを1.52mm、塩化炉の塩素ガスの進行方向に垂直な断面の直径(D)に対し、金属原料の垂直な断面と平行な断面の平均直径(d)の比(d/D)を0.01とした以外は、実施例2と同様の条件で銅粉体の作製を行った。
[Example 4]
The average diameter d of the metal raw material is 1.52 mm, and the ratio of the average diameter (d) of the cross section perpendicular to the vertical cross section and the parallel cross section of the metal raw material to the diameter (D) of the cross section perpendicular to the traveling direction of the chlorine gas of the chloride furnace ( A copper powder was produced under the same conditions as in Example 2 except that d / D) was set to 0.01.

得られた銅粉体を、実施例1と同様の方法で評価した結果、平均粒子径D50は245nm、粗粉の存在比率は1.5%であり良好な結果が得られた。
以上の結果を表1に示す。
As a result of evaluating the obtained copper powder by the same method as in Example 1, the average particle size D 50 was 245 nm and the abundance ratio of the coarse powder was 1.5%, and good results were obtained.
The above results are shown in Table 1.

[実施例5]
金属原料として球形のものに代えて立方体のものを用いたこと以外は、実施例2と同様の条件で銅粉体の作製を行った。
[Example 5]
Copper powder was produced under the same conditions as in Example 2 except that a cubic metal material was used instead of the spherical metal material.

得られた銅粉体を、実施例1と同様の方法で評価した結果、平均粒子径D50は263nm、粗粉の存在比率は2.7%であり許容可能な結果が得られた。
以上の結果を表1に示す。
The obtained copper powder, as a result of evaluating in the same manner as in Example 1, the average particle diameter D 50 is 263 nm, the abundance ratio is 2.7% acceptable results of the coarse powder was obtained.
The above results are shown in Table 1.

[実施例6]
塩素ガスの進行方向に垂直な任意の2箇所の断面における該金属原料の断面積(s1及びs2、但し、s2≧s1とする)の比(s1/s2)を0.50とした以外は、実施例2と同様の条件で銅粉体の作製を行った。
[Example 6]
Except that the ratio (s1 / s2) of the cross-sectional area (s1 and s2, where s2 ≧ s1) of the metal raw material in any two cross sections perpendicular to the traveling direction of chlorine gas was set to 0.50. A copper powder was prepared under the same conditions as in Example 2.

得られた銅粉体を、実施例1と同様の方法で評価した結果、平均粒子径D50は252nm、粗粉の存在比率は3.0%であり許容可能な結果が得られた。
以上の結果を表1に示す。
As a result of evaluating the obtained copper powder by the same method as in Example 1, the average particle size D 50 was 252 nm and the abundance ratio of the coarse powder was 3.0%, and acceptable results were obtained.
The above results are shown in Table 1.

[比較例]
比較例として、塩化炉の断面積Sと、金属原料の断面積sとの比、s/Sを0.99としたとき(比較例1)、及び0.30としたとき(比較例2)について作製された銅粉体の評価を行った。
[Comparison example]
As a comparative example, when the ratio of the cross-sectional area S of the chlorination furnace to the cross-sectional area s of the metal raw material, s / S is 0.99 (Comparative Example 1), and 0.30 (Comparative Example 2). The copper powder produced in the above was evaluated.

得られた銅粉体を、実施例1と同様の方法で評価した結果、比較例1の平均粒子径D50は332nm、粗粉の存在比率は3.9%、及び比較例2の平均粒子径D50は325nm、粗粉の存在比率は4.2%であった。
以上の結果を表1に示す。
As a result of evaluating the obtained copper powder by the same method as in Example 1, the average particle diameter D 50 of Comparative Example 1 was 332 nm, the abundance ratio of the crude powder was 3.9%, and the average particles of Comparative Example 2 were obtained. The diameter D 50 was 325 nm, and the abundance ratio of the coarse powder was 4.2%.
The above results are shown in Table 1.

Figure 0006771636
Figure 0006771636

本発明によれば、塩化炉における金属原料と塩素ガスとの反応を適切に行うことができ、反応が進行しても反応の適切性が維持されることができるので、未反応塩素ガスが還元炉へ供給されることが抑制でき、粗粉の生成を抑制することができる。本発明は産業上有用な発明である。 According to the present invention, the reaction between the metal raw material and chlorine gas in the chlorination furnace can be appropriately performed, and the appropriateness of the reaction can be maintained even if the reaction proceeds, so that the unreacted chlorine gas is reduced. The supply to the furnace can be suppressed, and the production of coarse powder can be suppressed. The present invention is an industrially useful invention.

100・・・製造装置、102・・・金属原料、104・・・充填、110・・・金属塩化物生成装置、112・・・塩化炉、114・・・ヒータ、116・・・開口、120・・・第1の輸送管、122・・・第1のガス導入管、150・・・還元装置、152・・・還元炉、154・・・ヒータ、156・・・第2の輸送管、158・・・第3のガス導入管 100 ... Manufacturing equipment, 102 ... Metal raw material, 104 ... Filling layer , 110 ... Metal chloride generator, 112 ... Chloride furnace, 114 ... Heater, 116 ... Opening, 120 ... 1st transport pipe, 122 ... 1st gas introduction pipe, 150 ... reduction device, 152 ... reduction furnace, 154 ... heater, 156 ... second transport pipe 158 ... Third gas introduction pipe

Claims (4)

塩化炉内で金属原料である球状の金属銅と塩素ガスとを反応させて塩化銅ガスを得て、前記塩化銅ガスを還元性ガスと反応させて銅粉体を生成する金属粉体の製造方法において、
前記塩化炉が円筒形状であり、
前記塩素ガスの進行方向に垂直な断面における前記塩化炉の断面積(S)に対し、前記塩素ガスの進行方向に垂直な断面における前記球状の金属銅の最大合計断面積(s)の比(s/S)が、前記塩化炉の前記金属原料が充填された領域の全範囲において0.60以上0.90以下であり、
前記球状の金属銅の平均直径(d)と、前記塩素ガスの進行方向に垂直な断面における、前記塩化炉の断面の直径(D)との比(d/D)が、0.03以上0.2以下であることを特徴とする銅粉体の製造方法。
Production of metal powder that produces copper powder by reacting spherical metallic copper, which is a metal raw material, with chlorine gas in a chloride furnace to obtain copper chloride gas, and then reacting the copper chloride gas with a reducing gas. In the method
The chloride furnace has a cylindrical shape
The ratio of the maximum total cross-sectional area (s) of the spherical metallic copper in the cross section perpendicular to the traveling direction of the chlorine gas to the cross-sectional area (S) of the chloride furnace in the cross section perpendicular to the traveling direction of the chlorine gas. s / S) is 0.60 or more and 0.90 or less in the entire area of the chlorination furnace filled with the metal raw material .
The ratio (d / D) of the average diameter (d) of the spherical metallic copper to the diameter (d / D) of the cross section of the chlorination furnace in the cross section perpendicular to the traveling direction of the chlorine gas is 0.03 or more and 0. .. A method for producing a copper powder, which is characterized by being 2 or less.
前記金属銅の短径に対する長径の比で定義される球形度(短径/長径)が、0.8以上であることを特徴とする請求項1に記載の銅粉体の製造方法。 The method for producing copper powder according to claim 1, wherein the sphericity (minor axis / major axis) defined by the ratio of the major axis to the minor axis of the metallic copper is 0.8 or more. 前記球状の金属銅の平均直径(d)が6mm以上30mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の銅粉体の製造方法。 The method for producing copper powder according to claim 1 or 2, wherein the average diameter (d) of the spherical metallic copper is 6 mm or more and 30 mm or less. 前記塩素ガスの進行方向に垂直な任意の2箇所の断面における該球状の金属銅の断面積(s1及びs2、但し、s2≧s1とする)の比(s1/s2)が、0.6以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の銅粉体の製造方法。 The ratio (s1 / s2) of the cross-sectional area (s1 and s2, where s2 ≧ s1) of the spherical metallic copper in any two cross sections perpendicular to the traveling direction of the chlorine gas is 0.6 or more. The method for producing a copper powder according to any one of claims 1 to 3, wherein the copper powder is produced.
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JP2000351621A (en) * 1999-06-09 2000-12-19 Toho Titanium Co Ltd Method and apparatus for producing metal chloride gas
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