JPH04365806A - 球状ニッケル超微粉の製造方法 - Google Patents
球状ニッケル超微粉の製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
る導電ペーストフィラー等に適した球状ニッケル超微粉
の製造方法に関するものである。
数μmの範囲にあり、粒子が球状の金属超微粉は、ペー
スト性状が良好でかつ電子回路の導体形成に用いたとき
、導体部の微細パターン化あるいは薄層化が可能である
ことから、近年このような粉末が益々要望されている。
ラミックス誘電体と内部電極とを交互に層状に重ねて圧
着しこれを焼成して一体化させて作られるが、この場合
内部電極の材質として誘電体セラミックスが焼結する温
度で溶融せず、かつ誘電体セラミックスを分解あるいは
還元しない高い酸素分圧の雰囲気で焼成しても酸化され
ないPt、Pdなど高価な貴金属を用いる必要があり、
したがって製造されるコンデンサの大容量化及び低価格
化の妨げになっていた。
に用いるべく、低酸素分圧あるいは還元雰囲気で焼成し
ても半導体化せず、コンデンサ用の誘電体としても十分
な比抵抗と優れた誘電特性を有するセラミックスが開発
された。しかし、また、一方では部品の小型・大容量化
が進み内部電極の薄層化・低抵抗化の必要が生じてきた
。
中のフィラーの粒径に制限される。すなわち、粒径より
薄くすることはできない。したがって、粒径の小さなフ
ィラー粉末を使用すればよいが、平均粒径が1μmより
小さな粉末でも、内部電極ペースト印刷時のフィラーの
充填が十分でなく密度が低いため焼成後ボイドが多くな
り、電気抵抗が高くなるという問題があり、また、焼成
時にデラミネーションが発生することが多かった。
する球状のニッケル超微粉を、安価で大量に製造できな
かった。従来のニッケル超微粉の製造方法としては、特
公昭59−7765号公報に開示されている如く、金属
ハロゲン化物蒸気ガス流と還元ガス流とに速度差を与え
るとともに、ガス間の比重差を利用して界面不安定領域
で生ずる核の成長により、金属の超微粉を製造する方法
が知られている。
立方体状などの晶癖を有する粒子が生成され、ペースト
フィラーとした時に充填性の問題が生じていた。また他
にニッケル微粉の製造法として、特公平2−49364
号公報に開示されている如く、ニッケルイオンを含有す
る水溶液に水素化ホウ素ナトリウム等の還元剤を加え、
還元析出させる方法が知られている。
業条件が複雑化する。また、いわゆる還元析出法はバッ
チ式であり、製造の連続化が困難であった。その他、ニ
ッケル、鉄微粉の製造方法としては、カルボニル法があ
るが、この方法で得られた粉末は粒度が大きく、導体部
の微細パターン化あるいは薄層化の要望を満足できない
。
よび特開昭62−188709 号公報に示されている
気相化学反応法が開発された。この方法は、金属ハロゲ
ン化物を気化させ、これをそれ自身の蒸気圧によるかま
たは不活性ガスをキャリアとして反応部に送り、反応部
において金属ハロゲン化物蒸気と還元性ガス(水素等)
を接触・混合させると、ただちに、ガス中に金属粉末が
還元・析出し、その後ガスとともに出口から放出される
。従って原料である金属ハロゲン化物を連続的に供給し
、生成粉末は連続的に回収することができる。
公報における銅粉や、特開昭62−188709号公報
における銀粉の場合と異なり、ニッケル粉の場合には立
方体や八面体などの晶癖を有する粒子が生成し、ペース
トフィラーとした時の充填性等に問題があった。
術に鑑みて、本発明は、平均粒径が 0.1〜数μmの
範囲にある球状のニッケル超微粉の安価な製造方法を提
供することを目的とするものである。
蒸気と水素との化学反応によりニッケル微粉を製造する
方法において、蒸発部での塩化ニッケル蒸気濃度(分圧
)を0.05〜0.3 とし、かつ1004℃(127
7K)〜1453℃(1726K)の温度で化学反応さ
せることを特徴とする球状ニッケル超微粉の製造方法で
ある。
である。この方法は、図1に示すような反応器1を用い
て、蒸発部2の石英ボート3に原料の塩化ニッケルを入
れた後蒸発させ、アルゴンガス4とともに反応部5へ輸
送し、反応器中央ノズル6から供給される水素7と接触
・混合させて反応を起こさせる。反応部の温度は石英管
で保護された熱電対8によって測定する。そして、発生
したニッケル微粉はガスと共に冷却部9を通過した後、
円筒濾紙で回収される。
のように考えられる〔粉体工学会誌Vol. 21,
759−767 (1984)〕。金属ハロゲン化物蒸
気と還元ガスとが接触した瞬間に金属原子またはクラス
ターのモノマーが生成し、モノマーの衝突凝集によって
超微粒子が生成される。さらに、衝突・合体によって粒
子成長が起こる。
の場合は多面体であることが多い。特に粒子が比較的粗
い領域になると表面エネルギーの割合も減少し、晶癖を
有する粉になることが多くなる。特にニッケルでは粒径
が 0.1μm程度より大きくなると立方体、8面体の
明瞭な晶癖粒子になりやすい。そこで、本発明者は、ニ
ッケル微粉の反応生成を詳細に調べた結果、塩化ニッケ
ル蒸気濃度(水素を除いた供給ガス中の分圧)を0.0
5以上とし、かつ反応・粉末生成温度を絶対温度におい
てニッケル融点(1726K)の0.74倍以上、すな
わち1004℃(1277K)以上にすれば球状粉が得
られることを見出し、本発明に至ったものである。
属原子またはクラスターのモノマーの生成速度が温度に
影響されることと関連あると推測される。言い換えれば
、粒子の成長速度が形状に影響を及ぼしているものと考
えられる。また温度が高いほど粒子の成長に異方性がな
くなるため粒子は球状に成長し易くなると解釈される。 形状の濃度依存性は、均一核生成速度が濃度に影響され
ることと関連あると考えられる。この場合も温度と同様
に粒子の成長速度に依存していると理解される。
こさせる場合、この反応は発熱反応であるので、その電
気炉設定温度は上記指定温度よりも低くても発熱反応で
補える範囲であれば、球状化の目的を達成することがで
きる。すなわち、気相化学反応法では、反応による金属
のモノマーの形成、衝突・合体による粒子成長が起こる
温度を制御することが重要である。
℃(1726K)以下に限定される。これは融点以上で
は、生成粒子が液滴で存在するため、異常に巨大に成長
した粒子が発生することがあり、粒度分布が広がり、ま
た反応器の壁への付着が増大するからである。また蒸発
部での塩化ニッケル蒸気濃度(分圧)の上限は、 0.
3に限定される。濃度が 0.3超では、粒径が粗大化
し、所望の粒径が得られない。また、粗大化すると晶癖
が発生しやすくなる。
は、0.05に限定される。濃度が0.05未満では、
粒成長が遅く、晶癖が発生しやすくなる。次に実施例に
基づいて本発明をより詳細に説明する。
ト3に原料の塩化ニッケルを10g入れ、2l/分のア
ルゴンガス4中に濃度(分圧)が 5.0×10−2に
なるよう蒸発させた。この原料混合ガスを1030℃(
絶対温度でニッケル融点の 0.755倍)に設定した
反応部5へ輸送し、反応中央ノズル6から1l/分の割
合で供給される水素と接触・混合させ反応を起こさせた
。反応部の温度を石英管で保護された熱電対8によって
測定したところ1065℃(同 0.775倍)まで上
昇した。発生したニッケル粉はガスと共に冷却部9を通
過した後、円筒濾紙で回収した。 この生成粉の比表面積は 3.2m2/gであり、電子
顕微鏡観察によれば、平均粒径0.21μmの球状粉で
あった。図2は本実施例により得られたニッケル粉の電
子顕微鏡写真を示す。ニッケル粉の形状が完全に近い球
状であることがわかる。
ニッケル融点の 0.714倍)とした以外は同じ条件
でニッケル粉を製造した。熱電対8によって測定したと
ころ1004℃(同0.74倍)まで上昇した。発生し
たニッケル粉の比表面積は 3.7m2/gであり、電
子顕微鏡観察によれば、平均粒径0.18μmの球状粉
であった。図3にその電子顕微鏡写真を示す。
ニッケル融点の 0.714倍)、濃度(分圧)を 8
.0×10−2とした以外は同じ条件でニッケル粉を製
造した。熱電対8によって測定したところ1006℃(
同0.74倍)まで上昇した。発生したニッケル粉の比
表面積は 3.0m2/gであり、電子顕微鏡観察によ
れば、平均粒径0.22μmの球状粉であった。
ニッケル融点の0.74倍)、濃度(分圧)を 8.5
×10−2とした以外は同じ条件でニッケル粉を製造し
た。熱電対8によって測定したところ1053℃(同0
.77倍)まで上昇した。 発生したニッケル粉の比表面積は 2.9m2/gであ
り、電子顕微鏡観察によれば、平均粒径0.23μmの
球状粉であった。
ニッケル融点の 0.767倍)、濃度(分圧)を 3
.0×10−1とした以外は同じ条件でニッケル粉を製
造した。熱電対8によって測定したところ1120℃(
同0.81倍)まで上昇した。発生したニッケル粉の比
表面積は 0.9m2/gであり、電子顕微鏡観察によ
れば、平均粒径 0.8μmの球状粉であった。
ニッケル融点の0.71倍)、濃度(分圧) 4.5×
10−2とした以外は同じ条件でニッケル粉を製造した
。熱電対8によって測定したところ 995℃(同0.
73倍)まで上昇した。発生したニッケル粉の比表面積
は 3.6m2/gであり、電子顕微鏡観察によれば、
平均粒径 0.2μmの立方体、八面体等の晶癖を有す
る粉末であった。図4にその電子顕微鏡写真を示す。
ニッケル融点の0.71倍)、濃度(分圧) 8.0×
10−2とした以外は同じ条件でニッケル粉を製造した
。熱電対8によって測定したところ 998℃(同0.
78倍)まで上昇した。発生したニッケル粉の比表面積
は 3.4m2/gであり、電子顕微鏡観察によれば、
平均粒径 0.2μmの立方体、八面体等の晶癖を有す
る粉末であった。
ニッケル融点の0.74倍)、濃度(分圧) 4.5×
10−2とした以外は同じ条件でニッケル粉を製造した
。熱電対8によって測定したところ1042℃(同0.
76倍)まで上昇した。発生したニッケル粉の比表面積
は 3.4m2/gであり、電子顕微鏡観察によれば、
平均粒径 0.2μmの立方体、八面体等の晶癖を有す
る粉末であった。
ニッケル融点の 0.795倍)、濃度(分圧) 3.
6×10−1とした以外は同じ条件でニッケル粉を製造
した。熱電対8によって測定したところ1160℃(同
0.83倍)まで上昇した。 発生したニッケル粉の比表面積は 1.0m2/gであ
り、電子顕微鏡観察によれば、平均粒径 0.8μmの
立方体、八面体等の晶癖を有する粉末であった。
として優れた性能を持ち、電子部品の導体部の微細パタ
ーン化、薄層化が可能な球状で粒径の揃った、平均粒径
が0.05〜3μmの範囲のニッケル超微粉を安価に製
造することができる。
器の概略図である。
ケル超微粉の粒子構造を示す顕微鏡写真である。
ケル微粉の粒子の組織を示す顕微鏡写真である。
組織を示す顕微鏡写真である。
濃度の関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 塩化ニッケル蒸気と水素との化学反応
によりニッケル微粉を製造する方法において、塩化ニッ
ケル蒸気濃度(分圧)を0.05〜0.3 とし、かつ
1004℃(1277K)〜1453℃(1726K)
の温度で化学反応させることを特徴とする球状ニッケル
超微粉の製造方法。
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