JPH01136910A - 粒状微細金属粉末の製造方法 - Google Patents

粒状微細金属粉末の製造方法

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JPH01136910A
JPH01136910A JP62293144A JP29314487A JPH01136910A JP H01136910 A JPH01136910 A JP H01136910A JP 62293144 A JP62293144 A JP 62293144A JP 29314487 A JP29314487 A JP 29314487A JP H01136910 A JPH01136910 A JP H01136910A
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Eiki Takeshima
鋭機 竹島
Masaki Sato
正樹 佐藤
Yoshihisa Ieguchi
家口 佳久
Akira Sakakura
坂倉 昭
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Nisshin Steel Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、安価で、かつ不純物および酸化膜の少ない3
.0μm以下のニッケル、錫、鉛、コバルト、銅または
銀の粒状微細粉末の製造方法に関する。
〔従来の技術とその問題点〕
微細金属粉の製造方法には古乏から電解法、ガス還元法
、噴霧法および機械粉砕法等が知られtいる。これらの
方法によって製造された金属粉は各種の粉末冶金用ある
いは着色顔料用には適している。しかし、近年需要の増
大が見込まれている導電ペースト、導電接着剤、低温焼
結材、多孔質電極板、金属粉射出成形材用等にはより微
粒子で不純物および酸化皮膜の少ない球に近い粒状金属
粉が望まれる関係上、必ずしも適合しない場合が多い。
これらの新用途に適合する金属粉の製造方法としては、
各種金属の塩水溶液の還元法、有機金属塩の分解法、気
相析出法などがある。しかし一般に一次粒子径が3,0
μm以下の超微粉のものは極めて得がたく、これを製造
するには設備費および製造費も高価となり且つ表面酸化
を起こしやすく、製品歩留りも悪くなる等の問題があっ
た。
一方、数10人から0.5μm径の超微粉末が「水素−
プラズマ法」や「真空蒸発法Jで得られるようになって
いるが、高価な上、あまりにも微粉末のため非常に活性
で、空気中で発火しやすいなど実用上は問題点が多い。
本発明はこのような問題のない微粉の製造法の提供を目
的としたもので1粒子形状が実質上粒状の不純物および
酸化膜の少ない3.0μm以下のエンケル。錫、鉛、コ
バルト、銅または銀の粉末を安価に提供しようとするも
のである。
〔発明の構成〕
前記の目的を達成せんとする本発明の要旨とするところ
は、酸化鉄粉、硫酸鉄粉または塩化鉄粉をガス還元して
粒子径が0.1μIから3.0μmの範囲の鉄粉を製造
し、ニッケル、錫、鉛、コバルト。
銅または銀の酸性塩水溶液と前記鉄粉を接触させること
により粒子径が0.1μ清から3.0μmの範囲のニッ
ケル、錫、鉛、コバルト、F4または銀の粉末を置換析
出させることからなる粒状微細金属粉末の製造方法にあ
る。
〔発明の詳細な 説明・は、従来の粉末製造法とは異なり9機械的粉砕を
一切行なわないで1 イオン化傾向を利用した湿式反応
のみで、−次粒子径が0.1μmから3.0μmのニッ
ケル、錫、鉛、コバルト、銅または銀の金属粉末を得る
方法である。本発明者らは安価でかつ不純物および酸化
膜の少ない3.0μm以下の微細粒状金属粉の製造方法
の研究を重ねた結果、酸化鉄粉および塩化鉄粉をガス還
元して得た一次粒子径が0.1μmから3.0μmの範
囲の鉄粉を。
鉄イオンよりも電位が貴であるニッケル、錫、鉛。
コバルト、銅、および銀の酸性塩水溶液中に添加すると
、−次粒子径が鉄粉とほぼ同じ0.1μmから3.0 
p reの範囲のニッケル、錫、鉛、コバルト。
銅および銀の粉末を、迅速かつ容易に置換析出できるこ
とを見い出した。
本発明で使用する鉄粉は、塩化鉄、硫酸鉄又は酸化鉄を
水素又は−酸化炭素などで還元した一次粒子径が0.1
μmから3.0μmの微細鉄粉である。
これらの還元鉄粉は、電解鉄粉、ミルスケール還元鉄粉
1鉱石還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、鉄カルボニルの熱分
解鉄粉などよりも、置換析出させる微細金属粉の粒子形
態、純度および粒径について好ましい結果を与えること
が判明しまた価格や純度の点からも好ましい。
ニッケル、錫、鉛、コバルト、銅および銀の酸性塩水溶
液としては、これらの金属の塩化物、硫酸塩、硝酸塩が
一般に使用できるが塩化物が最も好ましい。なお、これ
らの酸性塩水溶液の作成にあたっては「市販の塩化物を
そのまま水に溶解する方法」 「酸化物を塩酸などと反
応させて溶解する方法」および「塩酸などの水溶液中で
陽極電解して溶解する方法」などが可能である。またこ
れらの酸性塩水溶液中に、上記の還元鉄粉を1例えば、
水を溶媒としてアトライターやサンドミルでスラリー状
に分散して添加した場合、微細粒状金属粉が生成沈澱す
ると共に、溶液は塩化第一鉄水溶液となる。これは、鉄
鋼メーカーに常設されている塩酸回収装置を利用して廃
液処理することができることを意味しており、コスト的
には極めて有利となる。実際には1 この塩酸回収装置
より副生ずる酸化鉄粉をガス還元したものを再利用でき
るので、鉄のリサイクルとしても効果的である。
前記の金属酸性塩水溶液からの鉄粉添加による金属粉末
の置換析出反応においては、該溶液の浴温か高いほど、
酸性塩の濃度かうすいほど、鉄粉の添加速度が早いほど
、そして撹拌が強いほど。
より微細な金属粉が置換析出する傾向がある。ただし使
用する鉄粉の一次粒子径が大きいほど置換析出する金属
粉の粒径が大きくなり、置換析出する速度も遅くなる。
この理由としては、原理的には溶解する鉄イオンと同等
のモル数の各種金属粉が生成すること、鉄粉の表面にニ
ッケルや銅などが析出すればするほど逆に鉄の溶解速度
が低下しやすいことなどが考えられる。また還元鉄粉の
表面を覆う薄い酸化膜の存在の影響も考えられる。
例えばロータリーキルンなどを用いて水素ガス中テ38
0°Cから700°Cで還元した。還元率が50〜90
%の還元鉄粉は空気中で取扱うことがら表面は通常うす
い酸化膜でおおわれており、溶解反応の開始時期の遅速
に対しては残留C1,SO,などの酸性基の影響が大き
い。このため金属酸性塩水溶液中への塩酸、硫酸および
硝酸の微量添加は反応速度を早める点で有効である。
析出する微細金属粉は基本的に還元鉄粉の形態に左右さ
れる。還元鉄粉が一粒づつに単分散していれば生成する
微細金属粉末も単分散粒子となり。
クラスター状に焼結していればクラスター状のものとな
る。さらに、還元鉄粉の粒子の外形と粒径の形骸が析出
する金属粉末に移る。例えば鉄粉が丸形であればほぼ丸
形に、針状であればほぼ針状に金属粉末が析出する。し
たがって1粒状の微細な還元鉄粉を使用することによっ
て粒状の微細な金属粉末を得ることができる。またこの
ようにして得られた微細金属粉末は通常5〜10m”/
gの非常に大きい比表面積を有することから9例えばN
i粉末などは、Ni−Cd電池の電極材料や燃料電池用
カソードおよびアノード材料または金属フィルター材料
などに最適である。本発明法に従ってクラスター状の金
属微細粉末を得た場合には、これを流体エネルギーミル
(ジェットミルとして市販)等によって粉末同志を衝突
解砕することによって一次粒子に粉砕するのが望ましい
。クラッシャー。
ギールミル、振動ミル、アジテータ−ミル等では凝集あ
るいはリン片状化しやすく微細粒状金属粉となりにくい
以下に本発明の実施例を示す。
〔実施例1〕 帯鋼の酸洗装置より回収して得られた高純度酸化鉄粉(
Fe203分として99.9%以上1粒径0.1μm〜
1.0μm)を、電熱方式のロータリーキルンを用いて
600°Cで5時間、水素ガス還元を行い、還元率99
%9粒径0.5〜2.0μmの微細な還元鉄粉を得た。
この還元鉄粉56gと水100ccとを三井三池化工機
■製のアトライターで30Orpmで2時間分散処理を
行い7スラリー化した。このスラリーを80〜90°C
に昇温保持し、プロペラ撹拌機にて強力に撹拌しつつ塩
化ニッケル水溶液1j2(NiCffiz・6 H,O
を280g/ l含有)を5回に分けて(−挙)に添加
し。
添加後、30分間加熱・撹拌保持した。その後、撹拌を
やめ、静置して、生成したニッケル粉を沈澱させ、上澄
み液を除去した。次いで、水洗〜静置〜分離の作業を5
回くり返し行い、その後、濾過し、80°Cで1時間減
圧乾燥して純度99%以上1粒径0.5〜2.5μmの
ニッケル微粉末を得た。
〔実施例2) 塩化第一鉄の粉末を用い、実施例1と同様の電熱方式の
ロータリーキルンを用いて380°Cで20時間、水素
ガス還元を行い、還元率90%1粒径0.1〜0.5μ
mの微細な還元鉄粉を得た。この還元鉄粉56gと水1
00ccとを実施例1と同様の方法でアトライターによ
ってスラリー化した。このスラリーを80〜90’Cに
昇温保持し、撹拌機にて強力撹拌しツツ硫酸第一錫水溶
11 E (SnSO4・2HzOを220g/ l含
有)を5回に分けて添加し、添加後。
30分間加熱・保持した。その後、 1/ION希塩酸
で未反応の酸化鉄を溶解除去した後、実施例1と同様に
水洗、静置1分離、濾過および減圧乾燥を行って純度9
9%以上1粒径0.1〜1.0μmの錫微粉末を得た。
〔実施例3〕 硫酸第一鉄の粉末を用い、実施例1と同様の電熱方式の
ロータリーキルンを用いて500°Cで15時間、水素
ガス還元を行い、還元率98%1粒径1.0〜3.0μ
mの微細な還元鉄粉を得た。この還元鉄粉56gと水1
00ccとを実施例1と同様の方法でスラリー化した。
このスラリーを昇温・保持し1撹拌機にて強力に撹拌し
つつ硝酸鉛水溶液11 (Pb(NOs)zを350g
/ l含有)を5回に分けて添加した後、実施例1と同
様に生成した鉛の粉末を水洗、静置。
分離、が過および減圧乾燥を行って純度99%以上。
粒径1.5〜3.0μmの鉛微粉末を得た。
(実施例4) 実施例1と同様に酸化鉄粉を水素ガス還元し。
さらにアトライターによってスラリー化した。この還元
鉄粉56gを含むスラリーを昇温保持し撹拌機にて強力
撹拌しつつ塩化コバルト水溶液l!(CoCE□・6H
!0を250g/ ffi含有)を5回に分けて添加し
た後、実施例1と同様に生成したコバルトの粉末を水洗
、静置5分離、シ濾過および減圧乾燥を行って、純度9
9%以上1粒径0.5〜2.5μmのコバルト微粉末を
得た。
〔実施例5〕 実施例2と同様に塩化第一鉄の粉末を水素還元して還元
率90%1粒径0.1〜0.5μmの微細な還元鉄粉を
得た。次いで、アトライターによってこの還元鉄粉56
gを含むスラリーを作成した後1昇温保持し1強力に撹
拌しつつ、塩化第二銅水溶液1jl! (CuC1□・
2 Hz○を180g/ Q含有)を添加した。生成し
た沈澱を希塩酸で洗浄して未反応の酸化鉄を除去した後
、水洗、静置1分離、I過および減圧乾燥を行って、純
度99%以上9粒径0.1〜1.0μmの銅微粉末を得
た。
〔実施例6〕 実施例3と同様、硫酸第一鉄の粉末を水素還元して、還
元率98%1粒径1.5〜3.0μmの微細な還元鉄粉
を得た。次いでアトライターによってこの還元鉄FA 
56 gを含むスラリーを作成した後、昇温保持し3強
力に撹拌しつつ塩化銀水溶液1ffi(AgCjl!を
150g/ EとN H,Clを200g/ IV、含
有)を添加した。
生成した沈澱を水洗、静置1分離、 ′/′p過および
減圧乾燥を行って1 純度99%以上3粒径1.5〜3
.0μmの銀微粉末を得た。
〔発明の効果〕
以上、説明したように本発明の製造方法にょれば1粒径
が0.1μmから3.0μmで1 はぼ丸形をしたニッ
ケル1錫、鉛、コバルト、w4または銀の微細粒粉末を
ボールミルなどの粉砕機を用いないで比較的前車な装置
で安価に製造できる。また本発明法は高温での作業を伴
わないことから比較的酸化膜も少ないし2例えば電解銅
粉の場合のボールミル粉砕などのような粉砕工程が不要
であるから不純物の混入なども極めて少ない。従って、
酸化膜の少ないことが要求される導電ペースト、導電接
着剤、低温焼結材、多孔質電極板、金属粉射出成形材用
に適した高品質のニッケル、錫、鉛、コバルト、銅また
は銀の微細粒粉末を安価に提供できる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酸化鉄粉、硫酸鉄粉または塩化鉄粉をガス還元して粒子
    径が0.1μmから3.0μmの範囲の鉄粉を製造し、
    ニッケル、錫、鉛、コバルト、銅または銀、の酸性塩水
    溶液と前記鉄粉を接触させることにより粒子径が0.1
    μmから3.0μmの範囲のニッケル、錫、鉛、コバル
    ト、銅または銀の粉末を置換析出させることからなる粒
    状微細金属粉末の製造方法。
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