JPH11140514A

JPH11140514A - ニッケル粉の製造方法

Info

Publication number: JPH11140514A
Application number: JP32707997A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Asai; 剛浅井; Wataru Kagohashi; 亘籠橋; Hideo Takatori; 英男高取
Original assignee: Toho Titanium Co Ltd
Current assignee: Toho Titanium Co Ltd
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】塩素ならびに酸素の含有量が低いニッケル粉
を安価で製造する。【解決手段】塩化ニッケルを還元してニッケル粉素材
を得てから、洗浄水の温度を０〜５０℃に設定して水洗
し、この後、真空中において乾燥温度０〜７０℃で乾燥
してニッケル粉を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品に用いら
れる導電ペーストフィラー等に用いられて好適なニッケ
ル粉の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等の導電性を有する金
属粉末は、ペースト性状が良好で、しかも導体部分の微
細なパターン化や薄層化が可能であることから、電子回
路の導体形成用として需要が急速に高まりつつある。例
えば、積層セラミックスコンデンサは、セラミックス誘
電体と内部電極とを交互に層状に重ねて圧着し、これを
焼成して一体化して製造される。特に最近では、低酸素
分圧あるいは酸素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
特性を有するニッケルを内部電極に用いたセラミックス
コンデンサが開発されている。

【０００３】一方、部品の小型化・大容量化の要請に伴
い、内部電極の薄層化・低抵抗化等の要求が高く、ニッ
ケル粉の改善が望まれている。すなわち、内部電極の厚
さはペーストフィラーに含まれているニッケル粉の粒径
に支配されるため、粒径の極めて小さな超微粉が強く要
望されているのである。内部電極の薄層化を実現するに
は、粒径が１μｍ程度の粉末ではフィラーの充填が十分
ではなく、その結果、焼成後に多数のボイドが残ってし
まったり、焼成時に内部電極が基体から剥離してしまう
という問題が生じる。このため、従来より１μｍ以下の
粒径を有するニッケル粉の製造方法が種々提案され、か
つ実用化されているが、その中の１つに、塩化ニッケル
の蒸気に水素等の還元性ガスを接触させることによりニ
ッケル粉が還元・析出して生成される気相還元法があ
る。ところで、気相還元されたままのニッケル粉には、
塩化物等のハロゲン化物が残留することが経験的に知ら
れている。この残留ハロゲン化物は、ニッケル粉の錆び
を誘発するのみならず、導電ペーストに使用した場合に
電気分解によるイオンの移動を引き起こすなどの原因に
なるので、残留ハロゲン化物を低減することが必要とな
ってくる。そこで、得られたニッケル粉を水洗すること
により、その残留ハロゲン化物を除去している。また、
例えば特開平１−３１９６１０号公報には、気相還元法
で得られた金属粉末をアンモニア水で洗浄し、残留ハロ
ゲン化物である塩化物の低減を図る方法が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者に
よれば、塩化ニッケルを気相還元して得られた後のニッ
ケル粉を水洗・乾燥した場合、ある条件下において、乾
燥後のニッケル粉の表面に異物が析出もしくは付着する
現象が確認された。この異物は、水中に浮遊する酸化物
もしくは水酸化物が付着したものと推測され、したがっ
て、水洗・乾燥工程を増やす必要が生じ、製造時間の延
長を招くことになる。また、上記公報では、アンモニア
水で洗浄することにより残留塩素の低減は図れたもの
の、残留酸素の低減もしくは工程中における酸化に関し
ての具体的な言及はなされていない。酸化を回避するに
は、金属粉をアンモニア水で洗浄する際の雰囲気を不活
性もしくは還元性に保持するなどの配慮が必要となるの
で、コスト的に不利になり、しかも、アンモニア水を用
いることはコストアップを助長するものである。したが
って本発明は、酸化物もしくは水酸化物と予測される異
物の析出もしくは付着が防止されるとともに、塩素なら
びに酸素の含有量を実用レベルまで低減させることがで
き、さらにコストの上昇が抑えられるニッケル粉の製造
方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、気相還元後
のニッケル粉の洗浄・乾燥の条件を種々設定して実験し
たところ、洗浄水に水を用いて水洗した後、乾燥を大気
中ではなく真空中で行った場合に、表面に異物がみられ
ず、かつ塩素ならびに酸素の含有量が低減したニッケル
粉を得ることができることを発見した。よって本発明は
このような知見に基づいてなされたもので、塩化ニッケ
ルを還元してニッケル粉素材を得る還元工程と、この還
元工程で生成された前記ニッケル粉素材を洗浄水によっ
て水洗する水洗工程と、この水洗工程で水洗された前記
ニッケル粉素材を真空乾燥する真空乾燥工程とを備えた
ことを特徴としている。

【０００６】ニッケル粉を水洗する場合、一般に、ニッ
ケル粉に付着している塩化物が水分と反応して発熱する
ので洗浄水の温度が上昇する傾向にある。本発明者が水
温の制御を行って実験を行った結果、水温が５０℃を超
えた場合に総じて異物の発生が確認された。したがっ
て、洗浄水の温度が５０℃を超えないようにする配慮が
必要であり、２０〜３０℃の範囲に設定すればより好ま
しい。なお、水洗は、回数が多ければ多いほど洗浄効果
は上がるが、実質的には２〜３回程度の繰り返しで十分
な洗浄効果を得ることができる。また、真空乾燥時の温
度を種々設定して実験を行った結果、温度が７０℃を超
えた場合に総じて異物の発生が確認された。したがっ
て、真空乾燥時の温度は０〜７０℃以下が好ましく、さ
らにこの範囲において５０℃以下に保持すればより好ま
しい。また、水洗工程終了後のニッケル粉素材を、乾燥
工程直前まで０〜５０℃の範囲に保持した洗浄水中にそ
のまま浸漬しておくと、真空乾燥後の異物発生が抑制さ
れることが確認された。したがって、水洗工程後のニッ
ケル粉素材を、乾燥工程直前まで０〜５０℃に保持した
洗浄水中に浸漬しておくと好ましく、さらにこの範囲に
おいて３０℃以下に保持しておくと、より好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のより好ましい実施
の形態を説明する。Ａ．還元工程まず、出発原料としてのニッケルは市販品を用い、この
ニッケルを脱水・乾燥後、加熱・蒸発させて窒素ガスま
たはアルゴンガス等のパージガスとともに蒸気として還
元炉に供給する。あるいは、粗金属ニッケルを塩素ガス
で塩化して生成した塩化ニッケル蒸気を、還元炉に供給
してもよい。還元炉内は、電熱ヒータ等を加熱手段とし
て還元反応に十分な温度（８００〜１１００℃）に維持
する。還元炉内の雰囲気ガスである還元性ガスについて
は、生成するニッケル粉への影響の心配のない水素ガス
がもっとも適している。ただし、この他には、硫化水素
ガス等の還元性ガスを使用することも可能である。ま
た、還元炉内の水素ガス濃度を一定に保つために、水素
ガスを連続的に供給する。このような還元炉内の還元性
ガス中に、塩化ニッケルの蒸気が連続的に供給され、水
素ガスと接触して還元反応が行われる。この還元反応に
より、ニッケル粉が生成される。ニッケル粉の粒径は、
塩化ニッケルの蒸気に混合する不活性ガスの希釈率や還
元工程での温度を適宜に調整することにより、０．１〜
１μｍの間で制御可能である。

【０００８】Ｂ．回収工程還元反応によって生成されたニッケル粉は、同時に生成
されたＨＣｌガス、未反応水素ガス、不活性ガスの混合
物に同伴して還元炉の下流側へと移動する。そして、そ
こで窒素等の不活性ガスにより例えば室温程度まで冷却
された後、ニッケル粉素材として回収される。回収に
は、バグフィルタ、水中捕集分離装置、油中捕集分離装
置および磁気分離装置のうちの１種または２種以上の組
み合わせが好適である。

【０００９】Ｃ．水洗工程次に、回収したニッケル粉素材を、純水を洗浄水として
用い水洗する。水洗にあたっては、水槽等に貯めた洗浄
水中に生成したニッケル粉素材を投入し、攪拌洗浄もし
くは超音波洗浄する。洗浄水の温度は、塩化物が水分と
反応して発熱しても５０℃を超えないように制御し、２
０〜３０℃の範囲に設定すればより好ましい。洗浄時間
は、濃度と量に応じて１回につき１５〜６０分とし、こ
れを２〜３回程度繰り返す。水洗後は、次の乾燥工程直
前まで洗浄水中に浸漬しておき、その洗浄水の温度を、
０〜５０℃、好ましくは３０℃以下に保持しておく。

【００１０】Ｄ．乾燥工程次に、水洗したニッケル粉素材を吸引ろ過してから、真
空乾燥する。真空乾燥にあたっては乾燥炉を用い、この
乾燥炉内にニッケル粉素材を入れ、真空引きして乾燥す
る。乾燥炉内の温度は０〜７０℃の範囲になるよう制御
し、さらにこの範囲において５０℃以下に保持すればよ
り好ましい。

【００１１】

【実施例】［実施例１：水洗の回数の違い］上記回収工
程を経て得られたニッケル粉素材を、水洗を行わない未
洗浄のものと、超音波洗浄による水洗の回数を１回、３
回、５回のものとに分け、それぞれを真空中で乾燥させ
てサンプルを得た。水洗は、ニッケル粉：水＝１０：９
０（重量比）で行った。そして、これらサンプルの塩素
および酸素の含有量を測定した。水洗条件は、洗浄水の
温度が４０℃、１回の水洗時間は１５分とした。その結
果を、表１に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】［実施例２：洗浄水の温度の違い］上記回
収工程を経て得られたニッケル粉素材を超音波洗浄する
にあたって、洗浄水の温度を２０℃、３０℃および６０
℃とし、それぞれ１回につき１５分の超音波洗浄を３回
行ってサンプルを得た。これらのサンプルを電子顕微鏡
で観察し、異物の付着について評価を行った。その結果
を、表２に示す。

【００１４】

【表２】評価 ×：不良（異物付着）、○：良好（異物付着なし）

【００１５】［実施例３：洗浄水の保持温度の違い］上
記還元工程から回収工程を経て、粒径の異なるニッケル
粉サンプルＡ，Ｂを得た。平均粒径は、サンプルＡが
０．４５μｍ、サンプルＢが０．９６μｍである。サン
プルＡ，Ｂを、２０℃、３０℃および６０℃に保持した
純水中に２０ｇずつ投入し、それぞれにつき、１回１５
分の超音波洗浄を３回行った。次いで、洗浄直後（０
分）と、洗浄水温度を洗浄温度のままにそれぞれ保持し
て３０分後、１時間後、２時間後、１日後にサンプル
Ａ，Ｂを抜き取って真空乾燥した。このように、乾燥工
程直前までの洗浄水中への浸漬時間を異ならせたサンプ
ルを電子顕微鏡で観察し、異物の付着について評価を行
った。その結果を、表３、表４に示す。評価の○、×
は、上記表２と同様である。

【００１６】

【表３】

【００１７】

【表４】

【００１８】［実施例４：真空乾燥温度の違い］上記回
収工程を経て得られたニッケル粉素材を、超音波洗浄に
よって３回水洗（洗浄水の温度：４０℃、１回の水洗時
間：１５分）したものに対し乾燥前の酸素含有量を測定
した後、真空乾燥の温度を５０℃、６０℃および１００
℃に分けて乾燥してサンプルを得た。そして、これらサ
ンプルの酸素含有量を測定した。その結果を、表５に示
す。

【００１９】

【表５】

【００２０】［実施例５：真空乾燥と大気乾燥の違い］
上記回収工程を経て得られたニッケル粉素材を、超音波
洗浄による水洗（洗浄水の温度：４０℃、１回の水洗時
間：１５分）の回数を１回、３回、５回とし、それぞれ
を５０℃で真空乾燥したものと１００℃で大気乾燥した
ものとをサンプルとして得た。これらサンプルの表面を
観察して、異物の付着を観察した。その結果を、表６に
示す。

【００２１】

【表６】評価 ×：不良（異物付着）、△：やや不良（異物が若干付着）、 ○：良好（異物付着なし）

【００２２】表１に示す結果から判るように、未洗浄の
ニッケル粉（ニッケル粉素材）の塩素含有量が０．２５
ｗｔ％に対し、水洗後のニッケル粉の塩素含有量はいず
れも０．０１ｗｔ％未満と大幅に減少している。また、
水洗を行うことにより、ニッケル粉の酸素含有量は０．
２５ｗｔ％から０．２０ｗｔ％ないし０．２１ｗｔ％に
減少している。また、表２で明らかなように、洗浄水の
温度が２０℃および３０℃の場合にはニッケル粉の表面
に酸化物もしくは水酸化物とみられる異物の付着もしく
は析出は現れなかったが、洗浄水の温度が６０℃の場合
には異物がみられた。また、表３によれば、乾燥直前ま
でニッケル粉を洗浄水中に浸漬しておいた場合、洗浄水
の温度を３０℃以下で保持すると異物発生の可能性はな
いが、６０℃に達すると１時間以上経過で異物発生がみ
られた。また、表３と表４を比較すると、粒径が小さい
ほど異物発生が生じやすいことが判明した。これは、粒
径が小さいほど表面の活性が高く、酸化等に起因して異
物が生じたものと推測される。また、表５によれば、真
空乾燥の温度が５０℃および６０℃の場合は、乾燥前と
比べて酸素含有量が増大することはないが、１００℃で
乾燥すると酸素含有量が大幅に増えることが判る。さら
に、表６から明らかなように、真空乾燥した場合には、
たとえ洗浄回数が１回であろうとニッケル粉の表面に異
物が付着もしくは析出しないが、大気乾燥した場合に
は、３回の洗浄を行ったものでないと実用上問題があ
る。

【００２３】以上の各実施例から総合的に判断を下す
と、還元反応によって得られたニッケル粉素材を、５０
℃以下の温度の洗浄水によって水洗した後、７０℃以下
の真空中において乾燥することにより、酸化物もしくは
水酸化物とみられる異物の析出もしくは付着が防止され
るとともに、塩素ならびに酸素の含有量をニッケル粉素
材の状態から低減させることができる。また、洗浄は水
で行うことに加え、乾燥に際しては不活性ガスを使用す
ることもなく単に真空中で行うので、コストの上昇が抑
えられる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のニッケル
粉の製造方法によれば、塩化ニッケルを還元してニッケ
ル粉素材に対し、洗浄水によって水洗した後に真空乾燥
してニッケル粉を得ることを特徴とするから、塩素なら
びに酸素の含有量の低いニッケル粉を安価で製造でき
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩化ニッケルを還元してニッケル粉素材
を得る還元工程と、この還元工程で生成された前記ニッ
ケル粉素材を洗浄水によって水洗する水洗工程と、この
水洗工程で水洗された前記ニッケル粉素材を真空乾燥す
る真空乾燥工程とを備えたことを特徴とするニッケル粉
の製造方法。
【請求項２】前記水洗工程における前記洗浄水の温度
が、０〜５０℃であることを特徴とする請求項１に記載
のニッケル粉の製造方法。
【請求項３】前記真空乾燥工程における乾燥温度が、
０〜７０℃であることを特徴とする請求項１に記載のニ
ッケル粉の製造方法。
【請求項４】前記水洗工程後のニッケル粉素材を、前
記乾燥工程直前まで０〜５０℃に保持した前記洗浄水中
に浸漬しておくことを特徴とする請求項１に記載のニッ
ケル粉の製造方法。