JP7292578B2 - ニッケル粉末の製造方法 - Google Patents
ニッケル粉末の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7292578B2 JP7292578B2 JP2019047119A JP2019047119A JP7292578B2 JP 7292578 B2 JP7292578 B2 JP 7292578B2 JP 2019047119 A JP2019047119 A JP 2019047119A JP 2019047119 A JP2019047119 A JP 2019047119A JP 7292578 B2 JP7292578 B2 JP 7292578B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- powder
- nickel powder
- crystallized
- hydrazine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
2.湿式法を用いたニッケル粉末の製造方法
2-1.晶析工程
2-1-1.晶析工程で用いる薬剤
2-1-2.晶析手順
2-1-3.還元反応
2-1-4.反応開始温度
2-2.洗浄・ろ過工程
2-3.乾燥工程
2-4.徐酸化工程
2-5.解砕工程(後処理工程)
本発明のニッケル粉末は、数平均粒径が0.03μm~0.4μmであり、水酸化ニッケルを主成分とする平均粒径0.8μmを超える粗大粒子の含有量が非常に少なく、ニッケルペーストを乾燥させた乾燥膜において高い平坦性を実現できる。そのため、内部電極層と誘電体層からなる積層体における電極間ショート(短絡)を効果的に防止することが可能となり、積層セラミックコンデンサの内部電極の用途に好適である。
次に、本発明の一実施形態に係る湿式法を用いたニッケル粉末の製造方法について説明する。本発明の一実施形態に係る湿式法を用いたニッケル粉末の製造方法は、すくなくとも水溶性ニッケル塩、ニッケルよりも貴な金属の塩、還元剤(例えばヒドラジン)、pH調整剤としての水酸化アルカリと水を混合して得た強アルカリ性反応液中において、ヒドラジン等による還元反応でニッケルを晶析させてニッケル晶析粉を含む反応終液である強アルカリ性のニッケル粉スラリーを得る晶析工程、該ニッケル粉スラリーを洗浄しながらニッケル晶析粉を分離してニッケル粉ケーキを得る洗浄・ろ過工程、該ニッケル粉ケーキを乾燥してニッケル晶析粉(ニッケル粉末)を得る乾燥工程、該ニッケル晶析粉(ニッケル粉末)の粒子表面部を、酸素を含むガスを流動させた雰囲気中で酸化する徐酸化工程を含む。また、必要に応じて、反応液中に、アミン化合物や硫黄含有化合物を配合し、これらをヒドラジンの自己分解抑制剤(アミン化合物、硫黄含有化合物)および還元反応促進剤(錯化剤)(アミン化合物)として作用させてもよい。
晶析工程では、少なくとも水溶性ニッケル塩、ニッケルよりも貴な金属の塩、還元剤、水酸化アルカリ、および水を混合した反応液中でニッケル塩(正確には、ニッケルイオン、またはニッケル錯イオン)を、例えばヒドラジン等の還元剤を用いた還元反応により還元することができる。本発明では、ヒドラジンを用いる場合には、この反応液に、必要に応じてアミン化合物や硫黄含有化合物を混合させ、アミン化合物や硫黄含有化合物の存在下で、還元剤としてのヒドラジンを分解抑制しながら、ニッケル塩を還元することもできる。
本発明の晶析工程では、ニッケル塩、ニッケルよりも貴な金属の塩、還元剤、水酸化アルカリ、必要に応じてアミン化合物や硫黄含有化合物等の各種薬剤と水を含む反応液が用いられている。溶媒としての水は、得られるニッケル粉末中の不純物量を低減させる観点から、超純水(導電率:≦0.06μS/cm(マイクロジーメンス・パー・センチメートル)、または純水(導電率:≦1μS/cm)のように、高純度のものが良く、中でも安価で入手が容易な純水を用いることが好ましい。以下、上記各種薬剤について、それぞれ詳述する。
本発明に用いるニッケル塩は、水に易溶であるニッケル塩であれば、特に限定されるものではなく、例えば、塩化ニッケル(NiCl2)、硫酸ニッケル(NiSO4)、硝酸ニッケル(Ni(NO3)2)から選ばれる1種以上を用いることができる。これらのニッケル塩の中では、塩化ニッケル、硫酸ニッケルあるいはこれらの混合物を用いることがより好ましい。
ニッケルよりも貴な金属の塩は、ニッケルよりもイオン化傾向が低いことにより、ニッケルを還元析出させる際にニッケルよりも先に還元される。したがって、ニッケルよりも貴な金属の塩は、ニッケル塩溶液に含有させると、ニッケルを還元析出させる際に、ニッケルよりも貴な金属が先に還元されて初期核となる核剤として作用する。そのため、この初期核が粒子成長して得られるニッケル晶析粉(ニッケル粉末)において、ニッケル粉末の粒径制御や微細化を容易に行なうことができるようになる。
本発明の晶析工程に用いる還元剤は、特に限定されるものではないが、例えばヒドラジン(N2H4、分子量:32.05)が挙げられる。なお、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、分子量:50.06)があるが、どちらを用いてもかまわない。ヒドラジンの還元反応は、後述する式(2)に示す通りであるが、特にアルカリ性で還元力が高いこと、還元反応の副生成物が窒素ガスと水であるために、還元反応による不純物成分が反応液中に生じないこと、ヒドラジン中の不純物がそもそも少ないこと、および入手が容易なこと、という特徴を有している。そのため、ヒドラジンは還元剤に好適であり、例えば、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。
ヒドラジンの還元力は、後述する式(2)に示すように、反応液のアルカリ性が強い程大きくなるため、本発明では、晶析工程において、水酸化アルカリはアルカリ性を高めるpH調整剤として用いることができる。水酸化アルカリとしては、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好ましい。具体的には、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)から選ばれる1種以上を用いることがより好ましい。
アミン化合物は、前述のようにヒドラジンの自己分解抑制剤、還元反応促進剤、さらにはニッケル粒子同士の連結抑制剤の作用を有しているため、必要に応じて反応液に添加するとよい。上記アミン化合物としては、分子内に第1級アミノ基(-NH2)または第2級アミノ基(-NH-)から選ばれる官能基のいずれかを合わせて2個以上含有する化合物であって、例えば、アルキレンアミンまたはアルキレンアミン誘導体の少なくともいずれかを用いることができる。一例としては、分子内のアミノ基の窒素原子が炭素数2の炭素鎖を介して結合した下記式Aの構造を少なくとも有しているアミン化合物を用いることが好ましい。
硫黄含有化合物は、ニッケルめっきの光沢剤やめっき浴の安定剤に適用される化合物であって、上記アミン化合物と異なり、単独で用いた場合にはヒドラジンの自己分解抑制作用はそれ程大きくない。ただし、ニッケル粒子表面と吸着等の相互作用を有しており、上記アミン化合物と併用すると、ヒドラジンの自己分解抑制作用を大幅に強めることができるヒドラジンの自己分解抑制補助剤の作用を有している。そのため、必要に応じて、反応液に添加するとよい。そして上記硫黄含有化合物は、分子内に、スルフィド基(-S-)、スルホニル基(-S(=O)2-)、スルホン酸基(-S(=O)2-OH)、チオケトン基(-C(=S)-)のいずれかを少なくとも1個以上含有する化合物である。さらに、上記硫黄含有化合物は、ヒドラジンの自己分解抑制補助剤の作用に加えて、ニッケル粒子同士の連結抑制剤としての作用も有しており、上記アミン化合物と併用すると、ニッケル粒子同士が互いに連結した粗大粒子の生成量をより効果的に低減することもできる。
晶析工程の反応液中には、上述のニッケル塩、ニッケルよりも貴な金属の塩、還元剤(例えばヒドラジン)、水酸化アルカリ、アミン化合物に加え、分散剤、錯化剤、消泡剤等の各種添加剤を少量含有させてもよい。例えば、分散剤や錯化剤は、適切なものを適正量用いれば、ニッケル晶析粉の粒状性(球状性)や表面平滑性を改善することができる他、粗大粒子を低減することができる場合がある。また、消泡剤も、適切なものを適正量用いれば、晶析反応で生じる窒素ガス(後述の式(2)~式(4)参照)に起因する晶析工程での発泡を抑制することで、例えば水溶液が容器からあふれてしまうことを防止することができる。分散剤としては、公知の物質を用いることができ、例えば、アラニン(CH3CH(COOH)NH2)、グリシン(H2NCH2COOH)、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)等が挙げられる。また、錯化剤としては、公知の物質を用いることができ、ヒドロキシカルボン酸、カルボン酸(少なくとも一つのカルボキシ基を含む有機酸)、ヒドロキシカルボン酸塩やヒドロキシカルボン酸誘導体、カルボン酸塩やカルボン酸誘導体、具体的には、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸、蟻酸、酢酸、ピルビン酸、およびそれらの塩や誘導体等が挙げられる。さらに、消泡剤としては、アルカリ性条件下において破泡性に優れたものであれば、特に限定されず、オイル型や溶剤型のシリコーン系またはノンシリコーン系の消泡剤を用いることができる。
晶析工程では、少なくとも水溶性ニッケル塩とニッケルよりも貴な金属の塩を水に溶解させたニッケル塩溶液と、還元剤(例えばヒドラジン)を水に溶解させた還元剤溶液と、水酸化アルカリを水に溶解させた水酸化アルカリ溶液を用意し、これらを添加混合させて反応液を調合する。そして、還元反応により、この反応液中でニッケル粒子を晶析させてニッケル晶析粉を得る晶析反応を行う。なお、必要に応じて添加するアミン化合物や硫黄含有化合物は、反応液を調合する前に上記いずれかの溶液またはそれらを混合させた液に添加混合させるか、反応液を調合してから反応液に添加混合させることができる。なお、室温環境下では、反応液が調合された時点で還元反応が開始される。
晶析工程では、反応液中において、水酸化アルカリとニッケルよりも貴な金属の塩の共存下でニッケル塩をヒドラジンで還元することにより、ニッケル晶析粉を得ている。また、必要に応じて、ごく微量の特定のアミン化合物や硫黄含有化合物の作用で、ヒドラジンの自己分解を大幅に抑制して、還元反応させることができる。
Ni2++2e-→Ni↓ (2電子反応) ・・・(1)
N2H4→N2↑+4H++4e- (4電子反応) ・・・(2)
2NiCl2+N2H4+4NaOH
→2Ni(OH)2+N2H4+4NaCl
→2Ni↓+N2↑+4NaCl+4H2O ・・・(3)
3N2H4→N2↑+4NH3 ・・・(4)
晶析工程の晶析反応は、例えば、少なくとも水溶性ニッケル塩、ニッケルよりも貴な金属の塩を含む溶液(ニッケル塩溶液)に、還元剤(例えばヒドラジン)と水酸化アルカリを含む溶液(還元剤・水酸化アルカリ溶液)を添加混合させた反応液において開始する。この場合において、晶析反応の反応開始温度が、40℃~95℃とすることが好ましく、50℃~80℃とすることがより好ましく、60℃~70℃とすることがさらに好ましい。なお、上記ニッケル塩溶液と還元剤・水酸化アルカリ溶液のそれぞれの温度は、それらを予備混合して得られる混合液の温度、すなわち反応開始温度が上記温度範囲になれば特に制約はなく、自由に設定することができる。
上記のような湿式法を用いたニッケル粉末の製造方法においては、還元剤としてヒドラジンがよく用いられるため、反応液は強アルカリ性(例えばpH14程度)となることが一般的である。図1に示すとおり、晶析工程では、ヒドラジンの還元反応により、この強アルカリ性反応液中にニッケル粉末(ニッケル晶析粉)が生成してニッケル粉スラリーが得られ、このニッケル粉スラリーを純水で洗浄しながらろ別回収してニッケル粉ケーキを得る洗浄・ろ過工程が引続いて実施される。
Ni2++2OH-→Ni(OH)2 ・・・(5)
上記ニッケル粉ケーキは、大気乾燥機、熱風乾燥機、不活性ガス雰囲気乾燥機および真空乾燥機等の汎用の乾燥装置を用いて50℃~300℃、好ましくは、80℃~150℃で乾燥し、ニッケル粉末を得ることができる。必要に応じて、ニッケル粉ケーキ中の付着水をエタノール等の低温揮発性の有機溶剤に置換した後、上記不活性ガス雰囲気乾燥機や真空乾燥機で乾燥して、水の大きな表面張力に起因して乾燥中に生じるニッケル粒子間の乾燥凝集を弱めることも可能である。
本工程は、真空雰囲気中の未酸化ニッケル晶析粉(酸化していないニッケル晶析粉)に酸素を供給して、未酸化ニッケル晶析粉の表面に酸化被膜を形成する工程である。乾燥工程後の未酸化ニッケル晶析粉は、その粒子表面に酸化膜による被覆層がほとんど存在していない。そのため、そのままでは酸化に対して活性な状態であり、空気中の酸素に接触すると急激な酸化が起こり、異常発熱による発火のおそれがある。これを防止するために、乾燥工程に続いて、ニッケル晶析粉を大気に触れさせることなく乾燥装置内に酸素を含むガスを供給することでニッケル粒子表面に所定の酸化被膜を形成させることができる。
晶析工程、洗浄・ろ過工程、乾燥工程、徐酸化工程を経て得られたニッケル粒子は、前述の通り、必要に応じてアミン化合物や硫黄含有化合物が添加された場合には、それらがニッケルの晶析中においてニッケル粒子の連結抑制剤として作用する。そのため、ニッケル粒子が還元析出の過程で互いに連結して形成される粗大粒子の含有割合はそもそもそれ程大きくない。ただし、晶析手順や晶析条件によっては、連結した粗大粒子の含有割合が幾分大きくなって問題になる場合もある。この場合には、徐酸化工程後に引き続いて解砕工程を設け、ニッケル粒子が連結した粗大粒子をその連結部で分断して連結した粗大粒子の低減を図ることができる。解砕処理工程では、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等の乾式解砕方法や、高圧流体衝突解砕処理等の湿式解砕方法、その他の汎用の解砕方法を適用することが可能である。
本発明で得られるニッケル粉末は略球状の粒子形状を有しているが、その平均粒径は、ニッケル粉末の走査型電子顕微鏡(SEM、JEOL Ltd.製、JSM-7100F)を用いた観察像(SEM像)の画像解析の結果から求めた粒径を基にした数平均の粒径である。
得られたニッケル粉末について、酸素含有量、ニッケル原料である塩化ニッケル起因と考えられる不純物として、水酸化ナトリウム起因である不純物のナトリウムの含有量を測定した。それぞれ、酸素は不活性ガス溶融法による酸素分析装置(LECO Corporation製、TC436)、ナトリウムは原子吸光分析装置(株式会社日立ハイテクサイエンス製、Z-5310)を用いて測定した。
得られたニッケル粉末について、ヒドラジンの自己分解抑制補助剤である硫黄含有化合物起因と考えられる硫黄の含有量は、燃焼法による硫黄分析装置(LECO Corporation社製、CS600)を用いて測定した。
得られたニッケル粉末について、酸化被膜中の表面組成(ニッケルメタル、酸化ニッケル、および水酸化ニッケルの比率)は、X線光電分光法(XPS)(アルバック・ファイ社製、Versa ProbeII)を用いて、ニッケルの結合状態を示すNi2pスペクトルからピークフィッティング法による波形分離を行うことで求めた。
[ニッケル塩およびニッケルよりも貴な金属の塩の溶液の調製]
ニッケル塩として塩化ニッケル6水和物(NiCl2・6H2O、分子量:237.69)405g、ヒドラジンの自己分解抑制補助剤としての硫黄含有化合物として分子内にスルフィド基(-S-)を1個含有するL-メチオニン(CH3SC2H4CH(NH2)COOH、分子量:149.21)1.271g、ニッケルよりも貴な金属の塩として塩化パラジウム(II)アンモニウム(別名:テトラクロロパラジウム(II)酸アンモニウム)((NH4)2PdCl4、分子量:284.31)0.134mgを、純水1880mLに溶解して、主成分としてニッケル塩と、硫黄含有化合物と、ニッケルより貴な金属の塩である核剤とを含有する水溶液であるニッケル塩溶液を調製した。ここで、ニッケル塩溶液において、スルフィド化合物であるL-メチオニンはニッケルに対し0.5モル%(モル比で0.005)と微量で、パラジウムはニッケルに対し0.28モルppm(0.50質量ppm)である。
還元剤として抱水ヒドラジン(N2H4・H2O、分子量:50.06)を純水で1.67倍に希釈した市販の工業グレードの60質量%抱水ヒドラジン(エムジーシー大塚ケミカル株式会社製)を207g秤量し、水酸化アルカリを含まず、主成分としてのヒドラジンを含有する水溶液である還元剤溶液を調製した。還元剤溶液に含まれるヒドラジンは、ニッケル塩溶液中のニッケルに対するモル比が1.46となるように調整した。
水酸化アルカリとして、水酸化ナトリウム(NaOH、分子量:40.0)230gを、純水672mLに溶解して、主成分としての水酸化ナトリウムを含有する水溶液である水酸化アルカリ溶液を用意した。水酸化アルカリ溶液に含まれる水酸化ナトリウムは、ニッケル塩溶液中のニッケルに対するモル比が5.75となるように調整した。
ヒドラジンの自己分解抑制剤および還元反応促進剤(錯化剤)としてのアミン化合物として、分子内に第1級アミノ基(-NH2)を2個含有するアルキレンアミンであるエチレンジアミン(略称:EDA)(H2NC2H4NH2、分子量:60.1)1.024gを、純水19mLに溶解して、主成分としてのエチレンジアミンを含有する水溶液であるアミン化合物溶液を用意した。アミン化合物溶液に含まれるエチレンジアミンは、ニッケル塩溶液中のニッケルに対し1.0モル%(モル比で0.01)と微量であった。
塩化ニッケルとパラジウム塩を純水に溶解したニッケル塩溶液を、撹拌羽根付テフロン(登録商標)被覆ステンレス容器内に入れ、液温85℃になるように撹拌しながら加熱した後、液温25℃のヒドラジンと水を含む上記還元剤溶液を混合時間20秒で添加混合してニッケル塩・還元剤含有液とした。このニッケル塩・還元剤含有液に、液温25℃の水酸化アルカリと水を含む上記水酸化アルカリ溶液を混合時間80秒で添加混合し、液温70℃の反応液(塩化ニッケル+パラジウム塩+ヒドラジン+水酸化ナトリウム)を調合し、還元反応(晶析反応)を開始した。反応開始温度は63℃であった。反応開始後、8分後から18分後までの10分間にかけて、上記アミン化合物溶液を上記反応液に滴下混合し、ヒドラジンの自己分解を抑制しながら還元反応を進めて、ニッケル晶析粉を反応液中に晶析させた。反応開始から60分以内には、前述の式(3)の還元反応は完了し、反応液の上澄み液は透明で、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。
晶析工程では、ニッケル晶析粉を含む反応終液として、スラリー状の強アルカリ性(pH:14.1)のニッケル粉スラリーが得られるが、このニッケル粉スラリーにメルカプト酢酸(チオグリコール酸)(HSCH2COOH、分子量:92.12)の水溶液を加えて、ニッケル晶析粉の表面処理(硫黄コート処理)を施した。この後、静置してニッケル晶析粉を沈降させ、上澄み液を反応液の約50質量%程度除去(デカンテーション)した。導電率が1μS/cmの純水を除去した上澄み液と同量程度加えて希釈(pH:13.8)した後、20%H2SO4水溶液を加えて中和し液のpHを8.0とした。この後、上記純水を用い、表面処理が施されたニッケル晶析粉を含有するスラリーからろ過したろ液の導電率が100μS/cmになるまでブフナー漏斗(ろ紙:5C)を用いて吸引ろ過洗浄し、固液分離してニッケル粉ケーキを得た。
上記ニッケル粉ケーキを、130℃の温度に設定した真空雰囲気の乾燥機中で1時間乾燥して、未酸化ニッケル晶析粉を得た。
乾燥工程を経て得られた未酸化ニッケル晶析粉を乾燥機から取り出すことなく、真空雰囲気と130℃の温度設定を維持した状態で乾燥機内に130℃の酸素を含むガスを供給して徐酸化させた。すなわち、乾燥工程から連続してそのまま徐酸化工程へ移行させて、ニッケル粒子表面全体に酸化被膜を形成させて、ニッケル晶析粉(ニッケル粉末)を得た。このときの酸素の供給速度は、未酸化ニッケル晶析粉1g当り酸素4.2×10-3L/分であり、酸素は1時間供給した。なお、酸素を含むガスとしては、アルゴンと酸素の混合ガスを使用した。
晶析工程、洗浄・ろ過工程、乾燥工程、徐酸化工程に引き続いて、解砕工程を実施し、ニッケル粉末中の主にニッケル粒子が連結して形成された粗大粒子の低減を図った。具体的には、徐酸化工程で得られた上記ニッケル晶析粉(ニッケル粉末)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た。以上の工程により、湿式法を用いて作製された、実施例1に係るニッケル粉末を得た。図3に、SEMによって観察した実施例1のニッケル粒子の写真を示す。この写真に示す通り、実施例1に係るニッケル粉末は、略球状の粒子形状であった。
得られたニッケル粉末の数平均粒径は0.2μmであった。ニッケル粉末中の含有量は、酸素が1.0質量%、硫黄が0.21質量%であった。酸化被膜中の表面組成は、ニッケルメタル:酸化ニッケル:水酸化ニッケル=25:46:29であり、酸化ニッケル/水酸化ニッケル=1.59(すなわち、酸化ニッケルと水酸化ニッケルの組成比が1.59:1)であった。
実施例1と同様に、晶析工程、洗浄・ろ過工程を経て、ニッケル粉ケーキを得た。
上記ニッケル粉ケーキを、150℃の温度に設定した真空雰囲気の乾燥機中で1時間乾燥して、未酸化ニッケル晶析粉を得た。
乾燥工程を経て得られた未酸化ニッケル晶析粉を、乾燥機から取り出すことなく、真空雰囲気と150℃の温度設定を維持した状態で乾燥機内に150℃の酸素を含むガスを供給して徐酸化させた。すなわち、乾燥工程から連続してそのまま徐酸化工程へ移行させて、ニッケル粒子表面全体に酸化被膜を形成させて、ニッケル晶析粉(ニッケル粉末)を得た。このときの酸素の供給速度は、未酸化ニッケル晶析粉1g当り酸素4.2×10-3L/分であり、酸素は1時間供給した。なお、酸素を含むガスとしては、アルゴンと酸素の混合ガスを使用した。
得られたニッケル粉末の数平均粒径は0.2μmであった。ニッケル粉末中の含有量は、酸素が1.1質量%、硫黄が0.20質量%であった。酸化被膜中の表面組成は、ニッケルメタル:酸化ニッケル:水酸化ニッケル=25:63:17であり、酸化ニッケル/水酸化ニッケル=3.71(すなわち、酸化ニッケルと水酸化ニッケルの組成比が3.71:1)であった。
実施例1と同様に、晶析工程を行い、強アルカリ性(pH:14.1)のニッケル粉スラリーを得た。
上記ニッケル粉スラリーに表面処理(硫黄コート処理)を施すことなく、静置してニッケル晶析粉を沈降させ、上澄み液を反応液の約50質量%程度除去(デカンテーション)した。導電率が1μS/cmの純水を除去した上澄み液と同量程度加えて希釈(pH:13.8)した後、20%H2SO4水溶液を加えて中和し、液のpHを8.0とした。この後、上記純水を用い、表面処理が施されたニッケル晶析粉を含有するスラリーからろ過したろ液の導電率が100μS/cmになるまでブフナー漏斗(ろ紙:5C)を用いて吸引ろ過洗浄し、固液分離してニッケル粉ケーキを得た。
上記ニッケル粉ケーキを、150℃の温度に設定した真空雰囲気の乾燥機中で1時間乾燥して、未酸化ニッケル晶析粉を得た。
乾燥工程を経て得られた未酸化ニッケル晶析粉を、乾燥機から取り出すことなく、真空雰囲気と150℃の温度設定を維持した状態で乾燥機内に150℃の酸素を含むガスを供給して徐酸化させた。すなわち、乾燥工程から連続してそのまま徐酸化工程へ移行させて、ニッケル粒子表面全体に酸化被膜を形成させて、ニッケル晶析粉(ニッケル粉末)を得た。このときの酸素の供給速度は、未酸化ニッケル晶析粉1g当り酸素4.2×10-3L/分であり、酸素は1時間供給した。なお、酸素を含むガスとしては、アルゴンと酸素の混合ガスを使用した。
得られたニッケル粉末の数平均粒径は0.2μmであった。ニッケル粉末中の含有量は、酸素が1.2質量%、硫黄が0.10質量%であった。酸化被膜中の表面組成は、ニッケルメタル:酸化ニッケル:水酸化ニッケル=14:75:11であり、酸化ニッケル/水酸化ニッケル=6.82(すなわち、酸化ニッケルと水酸化ニッケルの組成比が6.82:1)であった。
実施例1と同様に、晶析工程、洗浄・ろ過工程を経て、ニッケル粉ケーキを得た。
上記ニッケル粉ケーキを、130℃の温度に設定した真空雰囲気の乾燥機中で2時間乾燥して、未酸化ニッケル晶析粉を得た。
乾燥工程を経て得られた未酸化ニッケル晶析粉を、乾燥機から取り出すことなく、温度設定を40℃に変更して真空雰囲気の乾燥機内に40℃の酸素を含むガスを供給して徐酸化させた。すなわち、乾燥工程から連続してそのまま徐酸化工程へ移行させて、ニッケル粒子表面全体に酸化被膜を形成させて、ニッケル晶析粉(ニッケル粉末)を得た。このときの酸素の供給速度は、未酸化ニッケル晶析粉1g当り酸素1.3×10-3L/分であり、酸素は1時間供給した。なお、酸素を含むガスとしては、アルゴンと酸素の混合ガスを使用した。
得られたニッケル粉末の数平均粒径は0.2μmであった。ニッケル粉末中の含有量は、酸素が0.8質量%、硫黄が0.21質量%であった。酸化被膜中の表面組成は、ニッケルメタル:酸化ニッケル:水酸化ニッケル=39:12:49であり、酸化ニッケル/水酸化ニッケル=0.24(すなわち、酸化ニッケルと水酸化ニッケルの組成比が0.24:1)であった。
実施例1と同様に、晶析工程、洗浄・ろ過工程を経て、ニッケル粉ケーキを得た。
上記ニッケル粉ケーキを、150℃の温度に設定した真空雰囲気の乾燥機中で2時間乾燥して、未酸化ニッケル晶析粉を得た。
乾燥工程を経て得られた未酸化ニッケル晶析粉を、乾燥機から取り出すことなく、温度設定を40℃に変更して真空雰囲気の乾燥機内に40℃の酸素を含むガスを供給して徐酸化させた。すなわち、乾燥工程から連続してそのまま徐酸化工程へ移行させて、ニッケル粒子表面全体に酸化被膜を形成させて、ニッケル晶析粉(ニッケル粉末)を得た。このときの酸素の供給速度は、未酸化ニッケル晶析粉1g当り酸素1.3×10-3L/分であり、酸素は1時間供給した。なお、酸素を含むガスとしては、アルゴンと酸素の混合ガスを使用した。
得られたニッケル粉末の数平均粒径は0.2μmであった。ニッケル粉末中の含有量は、酸素が0.7質量%、硫黄が0.20質量%であった。酸化被膜中の表面組成は、ニッケルメタル:酸化ニッケル:水酸化ニッケル=34:23:43であり、酸化ニッケル/水酸化ニッケル=0.53(すなわち、酸化ニッケルと水酸化ニッケルの組成比が0.53:1)であった。
実施例1と同様に、晶析工程、洗浄・ろ過工程を経て、ニッケル粉ケーキを得た。
上記ニッケル粉ケーキを、150℃の温度に設定した真空雰囲気の乾燥機中で1時間乾燥して、未酸化ニッケル晶析粉を得た。
乾燥工程を経て得られた未酸化ニッケル晶析粉を、乾燥機から取り出すことなく、真空雰囲気と150℃の温度設定を維持した状態で乾燥機内に150℃の酸素を含むガスを供給して徐酸化させた。すなわち、乾燥工程から連続してそのまま徐酸化工程へ移行させて、ニッケル粒子表面全体に酸化被膜を形成させるための処理を行い、ニッケル晶析粉(ニッケル粉末)を得た。このときの酸素の供給速度は、未酸化ニッケル晶析粉1g当り酸素8.4×10-2L/分であり、酸素は1時間供給した。なお、酸素を含むガスとしては、アルゴンと酸素の混合ガスを使用した。
得られたニッケル粉末の平均粒径は0.2μmであった。なお、酸素、硫黄の含有量や酸化被膜の形成の状態、および酸化被膜中の表面組成は、ニッケル粉末の表面の焦げによって測定できなかった。
表1より、実施例1~3のニッケル粉末は、数平均粒径が0.2μmであり、積層セラミックコンデンサの内部電極の用途に好適な粒径であった。次に、表面を被覆する酸化被膜の表面組成において、水酸化ニッケルが35at%以下であったことから、積層セラミックコンデンサの製造過程における脱バインダー処理等の加熱によって発生するガスによる、積層構造のデラミネーションが生じることを防止することができるニッケル粉末であることを確認した。そして、酸化被膜の表面組成において、酸化ニッケルが40at%以上であったことから、ニッケル粉末の粒子表面が不活性な状態となって、粒子表面の急激な酸化を、より効果的に防止することができるニッケル粉末であることを確認した。また、酸化被膜の表面組成において、酸化ニッケルと水酸化ニッケルの組成比が1.5~7.0:1であったことから、積層構造のデラミネーションが生じること、およびニッケル粉末の粒子表面の急激な酸化をより効果的に防止することができるニッケル粉末であることを確認した。さらに、酸素含有量が1.5質量%以下であることから、水酸化ニッケルに起因する粗大粒子の形成を著しく抑制することができるニッケル粉末であることを確認した。
表1より、比較例1、2のニッケル粉末は、表面を被覆する酸化被膜の表面組成において、水酸化ニッケルが40at%以上であったことから、積層セラミックコンデンサの製造過程における脱バインダー処理等の加熱によって発生するガスによる、積層構造のデラミネーションが生じるおそれのあるニッケル粉末であることを確認した。そして、酸化被膜の表面組成において、酸化ニッケルが25at%以下であったことから、ニッケル粉末の粒子表面が不活性な状態となって、粒子表面の急激な酸化が生じるおそれのあるニッケル粉末であることを確認した。また、酸化被膜の表面組成において、酸化ニッケルと水酸化ニッケルの組成比が0.24~0.53:1であり、水酸化ニッケルの方が多い結果となったことから、積層構造のデラミネーションおよびニッケル粉末の粒子表面の急激な酸化が生じる可能性の高いニッケル粉末であることを確認した。また、比較例3のニッケル粉末は、急激な酸化により燃焼したとみられる焦げが確認されたものであり、積層セラミックコンデンサ等の材料には適さないことを確認した。
以上のように、本発明のニッケル粉末であれば、例えば積層セラミックコンデンサの製造時の脱バインダー処理において、加熱による水酸化ニッケルの分解に伴うガスの発生を抑えられ、ガスによる積層構造のデラミネーションを防止することができる。そして、本発明のニッケル粉末の製造方法であれば、このようなニッケル粉末を、湿式法によって簡便かつ容易に作成することができる。
Claims (5)
- 水溶性ニッケル塩、ニッケルよりも貴な金属の塩、還元剤、水酸化アルカリおよび水を混合した強アルカリ性反応液中において、還元反応を行ってニッケル晶析粉を含む反応終液である強アルカリ性のニッケル粉スラリーを得る晶析工程と、
前記ニッケル粉スラリー中のニッケル晶析粉を反応液から洗浄しながらろ別してニッケル粉ケーキを得る洗浄・ろ過工程と、
前記ニッケル粉ケーキを真空乾燥して真空雰囲気中に未酸化ニッケル晶析粉を得る乾燥工程と、
真空雰囲気中の前記未酸化ニッケル晶析粉に酸素を供給して、当該未酸化ニッケル晶析粉の表面に酸化被膜を形成する徐酸化工程と、を含み、
前記徐酸化工程において、真空雰囲気中の前記未酸化ニッケル晶析粉を130℃~200℃に加熱した状態で、真空雰囲気中に供給温度が130℃~200℃の酸素を含むガスを未酸化ニッケル晶析粉1g当りの酸素の供給速度が4×10-5L/分~5×10-2L/分となる範囲で供給する、ニッケル粉末の製造方法。 - 前記水溶性ニッケル塩が、塩化ニッケル(NiCl2)、硫酸ニッケル(NiSO4)、硝酸ニッケル(Ni(NO3)2)から選ばれる1種以上である、請求項1に記載のニッケル粉末の製造方法。
- 前記ニッケルよりも貴な金属の塩が、銅塩、金塩、銀塩、白金塩、パラジウム塩、ロジウム塩、イリジウム塩から選ばれる1種以上である、請求項1または2に記載のニッケル粉末の製造方法。
- 前記還元剤が、ヒドラジン(N2H4)である、請求項1~3のいずれかに記載のニッケル粉末の製造方法。
- 前記水酸化アルカリが、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)から選ばれる1種以上である、請求項1~4のいずれかに記載のニッケル粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019047119A JP7292578B2 (ja) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | ニッケル粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019047119A JP7292578B2 (ja) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | ニッケル粉末の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020147802A JP2020147802A (ja) | 2020-09-17 |
JP7292578B2 true JP7292578B2 (ja) | 2023-06-19 |
Family
ID=72430345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019047119A Active JP7292578B2 (ja) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | ニッケル粉末の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7292578B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014173105A (ja) | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd | ニッケルナノ粒子の表面改質方法 |
JP2014189884A (ja) | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ニッケル粉末の製造方法 |
-
2019
- 2019-03-14 JP JP2019047119A patent/JP7292578B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014173105A (ja) | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd | ニッケルナノ粒子の表面改質方法 |
JP2014189884A (ja) | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ニッケル粉末の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020147802A (ja) | 2020-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102091143B1 (ko) | 니켈 분말의 제조 방법 | |
JP2018104819A (ja) | ニッケル粉末とその製造方法、およびニッケル粉末の表面処理方法 | |
KR102253292B1 (ko) | 니켈 분말의 제조 방법 | |
CN114206527B (zh) | 镍粉末、镍粉末的制造方法 | |
JP7314507B2 (ja) | ニッケル粉末およびその製造方法 | |
JP7292578B2 (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP7183504B2 (ja) | 湿式ニッケル粉末の粗大粒子低減方法 | |
JP6926620B2 (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP2023001435A (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP6855830B2 (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP6805873B2 (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP7006337B2 (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP7212256B2 (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP2018178256A (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP2023079720A (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP2023079721A (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP6973155B2 (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP7336649B2 (ja) | ニッケル粉スラリーの製造方法 | |
JP7293591B2 (ja) | ニッケル粉末およびニッケル粉末の製造方法 | |
JP2024146129A (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP7322655B2 (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP2023001434A (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
JP2024086335A (ja) | ニッケル粉末およびニッケル粉末の製造方法 | |
JP2022152785A (ja) | ニッケル粉末及びニッケル粉末の製造方法 | |
JP2024086334A (ja) | ニッケル粉末の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211201 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230425 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230508 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7292578 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |