JPH11152505A - 扁平な形状のニッケル粉末およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高積層セラミックコンデンサ内部電極用ペー
スト材に適した扁平なニッケル粉末を提供する。 【解決課題】 アルカリ土類金属の酸化物、炭酸塩また
は水酸化物と、水酸化ニッケルとを混合し、８００℃以
上１３００℃以下の温度で水素還元を行い、水素還元後
に前記アルカリ土類金属の酸化物などを酸で溶解して、
粒子の最大投影直径が０．５μｍ〜３μｍで厚みが０．
０５μｍ〜０．９μｍの扁平な形状のニッケル粉末を製
造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高積層セラミック
コンデンサ内部電極用ペースト材に適した扁平なニッケ
ル粉末の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ニッケル粉末を製造する方法とし
ては、溶融状態の金属ニッケルをノズルなどから吹き出
してアルゴンガスなどの不活性ガスで急冷するガスアト
マイズ法もしくは、水溶性のニッケル塩を有機酸やアン
モニアなどの錯形成剤の存在下で水溶液中還元を行う方
法がとられていた。

【０００３】しかし、ガスアトマイズ法は、１０μｍ以
下の粒径の球形粒子を均一に製造することが困難であ
り、主として１０μｍ以下の粒子からなるニッケル粉末
を製造するには、分級により１０μｍ以上の粒子を除く
ことで製造しているが、１０μｍ以下の粒子の歩留まり
が悪く非常に高価になる。

【０００４】水溶液中還元法においては、一般に還元反
応が急速に進行し、粒径を大きくすることが困難であ
り、粒径を大きくするためには、前記錯形成剤を添加し
て還元反応をコントロールしている。

【０００５】しかし、一般にこのような錯形成剤など
は、廃液の処理が困難で処理コストが高くなり、従って
湿式法で製造したニッケル粉末の価格は高価である。

【０００６】また、上記の方法などで製造されたニッケ
ル粉末は、球状をしており、鱗片状や扁平な形状とする
には、物理的な圧縮工程が必要で、特に微粒のものにつ
いては製造されていない。そして、この圧縮工程の追加
によってさらに価格は高くなる。

【０００７】近年、積層セラミックコンデンサは、小型
化とは裏腹に、高容量化のため高積層化してきている。
このような積層セラミックコンデンサは、内部電極材料
として、微粒で球状のニッケル粉を使用している。しか
し、球状ニッケル粉末は、ペーストとして塗布された場
合、ニッケル粉末の粒子径以下の厚みの電極を形成する
ことはできず、高積層セラミックコンデンサ内部電極用
に使用することが困難である。しかも、球状のニッケル
粉末であった場合、薄く塗布されたペースト内でニッケ
ル粉末同士の接触点が少ないうえ、隠蔽度が少なく一粒
子の被覆面積も狭いため、焼成後の電極切れの可能性が
ある。

【０００８】また、従来製造されている鱗片状ニッケル
粉末は、ニッケル粉末を物理的に変形させて得られるも
のであるため、粒径の大きなものしか得られず、また、
粒子の厚みが厚く、薄膜を形成するように塗布すること
が困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高積
層セラミックコンデンサ内部電極用ペースト材に適し
た、最大投影直径が０．５μｍ〜３μｍで、厚みが０．
０５μｍ〜０．９μｍの扁平なニッケル粉末およびその
製法を提供することである。

【００１０】また、本発明の目的は、高積層セラミック
コンデンサ内部電極用電極材として、扁平な形状のニッ
ケル粉末を使用することによって、ニッケル粉末同士の
接触点を増加し、一粒子あたりの隠蔽面積を拡大するこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のニッケル粉末の
製造方法は、アルカリ土類金属の酸化物、炭酸塩および
水酸化物からなる群より選ばれた少なくとも１つのアル
カリ土類金属塩と、水酸化ニッケルとを混合し、８００
℃以上１３００℃以下の温度で水素還元を行い、水素還
元後に前記アルカリ土類金属塩を酸で溶解することから
なる。これにより、１粒子の最大投影直径が０．５μｍ
〜３μｍで、厚みが０．０５μｍ〜０．９μｍのニッケ
ル粉末が生成される。

【００１２】アルカリ土類金属の酸化物が酸化マグネシ
ウムおよび／または酸化カルシウムであり、アルカリ土
類金属の炭酸塩が炭酸マグネシウムおよび／または炭酸
カルシウムであり、アルカリ土類金属の水酸化物が水酸
化マグネシウムおよび／または水酸化カルシウムである
ことが好ましい。

【００１３】アルカリ土類金属塩と水酸化ニッケルを混
合するには、それぞれ固体同士で行うか、水酸化ニッケ
ルをアルカリ土類金属の水溶性塩溶液に懸濁させ、炭酸
アルカリもしくは苛性アルカリで沈澱物を生成させる
か、あるいはアルカリ土類金属の水溶性塩溶液とニッケ
ルの水溶性塩溶液を混合し、苛性アルカリで沈澱物を生
成するのが好ましい。

【００１４】アルカリ土類金属塩の量は、水酸化ニッケ
ルの金属ニッケル換算量に対し重量比で０．１倍以上３
倍以下とすることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に用いるアルカリ土類金属
の酸化物、炭酸塩、水酸化物は、それぞれ酸化マグネシ
ウムおよび酸化カルシウム、炭酸マグネシウムおよび炭
酸カルシウム、水酸化マグネシウムおよび水酸化カルシ
ウムの単独あるいは混合物である。以上のアルカリ土類
金属の酸化物、炭酸塩、水酸化物を総称して、アルカリ
土類金属塩と呼ぶこととする。

【００１６】本発明では、アルカリ土類金属塩、すなわ
ちアルカリ土類金属の酸化物、炭酸塩および／または水
酸化物と、水酸化ニッケルとを混合し、８００℃以上１
３００℃以下の温度で水素還元を行った後、前記アルカ
リ土類金属塩を酸洗除去することにより、扁平な形状を
有するニッケル粉末を製造する。なお、アルカリ土類金
属の炭酸塩および水酸化物は、前記温度において酸化物
になる。アルカリ土類金属塩は、ニッケル塩の還元時に
生成した金属ニッケルの相互拡散の障壁として働きニッ
ケル粒子の粗大化を防止する以下に本発明について詳細
に説明する。

【００１７】本発明で使用するアルカリ土類金属塩は、
ニッケル塩すなわち水酸化ニッケルの還元中に固体とし
て存在することで、ニッケル塩が還元されることにより
生成した金属ニッケルの相互拡散の障壁として働き、生
成されるニッケル粒子の粗大化を防止する。金属ニッケ
ルの相互拡散防止効果、還元後の酸洗除去の容易さの点
で、前述のアルカリ土類金属塩が最も有効である。これ
らのアルカリ土類金属塩が、金属ニッケルの相互拡散防
止効果が強い理由としては、金属ニッケルとの濡れ性の
悪さが考えられる。

【００１８】本発明では、水酸化ニッケルとアルカリ土
類金属塩との混合は重要である。

【００１９】すなわち、水酸化ニッケルの還元時に金属
ニッケルの相互拡散の障壁として働くアルカリ土類金属
塩が固体状態で機能を発揮でき、また還元前に水酸化ニ
ッケルの分解によって生成する酸化ニッケルとアルカリ
土類金属塩の複合酸化物が粒子表面に薄い酸化膜を形成
し、水酸化ニッケル粒子の結晶形状を保持させる。

【００２０】混合方法としては、アルカリ土類金属塩と
水酸化ニッケルの混合をそれぞれ固体同士で行う方法、
アルカリ土類金属塩の水溶性塩溶液に水酸化ニッケルを
懸濁させ、炭酸アルカリもしくは苛性アルカリで水溶性
塩溶液に沈澱物を生成させることで混合する方法、アル
カリ土類金属塩と水酸化ニッケルの水溶性塩溶液を混合
し苛性アルカリで水酸化物の沈澱物を生成させることで
混合する方法がある。

【００２１】いずれの方法においても、水酸化ニッケル
とアルカリ土類金属塩の混合は、できる限り均一である
ことが望ましい。

【００２２】アルカリ土類金属塩の量は、ニッケル塩す
なわち水酸化ニッケルの金属ニッケル換算量に対し重量
比で０．１倍以上３倍以下とする。

【００２３】前記混合比が０．１倍以下では、アルカリ
土類金属塩の相互拡散防止効果が十分発揮されず還元後
のニッケル粉末が粗大となる。

【００２４】また、前記混合比を３倍以上としてもアル
カリ土類金属塩の相互拡散防止効果は変わらず、還元後
の酸溶解に必要な酸の使用量が増加するだけである。

【００２５】水酸化ニッケルの水素還元温度は、８００
℃以上１３００℃以下とする。この温度範囲で水素還元
を行うことにより、水素還元前に水酸化ニッケルの分解
によって生成する酸化ニッケルとアルカリ土類金属塩の
分解によって生成するアルカリ土類金属酸化物とからな
る複合酸化物が粒子表面に薄い酸化膜を形成し、水酸化
ニッケル粒子の結晶形状を保持させるため、生成した金
属ニッケルが相互拡散せず、ニッケル粒子が球状化する
ことなく扁平な形状を有するニッケル粉末が得られる。

【００２６】還元温度が８００℃より低いと、ニッケル
粉末が微小で粒子形状が様々であり、薄く塗布する使用
方法に適さない。

【００２７】還元温度が１３００℃より高いと、水素還
元された金属ニッケルが溶融し、融着したニッケル粉末
が生成する。このニッケル粉末は粗大な多角形か焼結体
であり、薄く塗布することが困難であるほか、塗布後の
焼成工程において溶融したとき充填密度が低く、電極切
れや容量抜けを起こし、製造した積層セラミックコンデ
ンサの容量が出ないことがある。また、アルカリ土類金
属塩の分解で生成したアルカリ土類金属酸化物と、水酸
化ニッケルの分解で生成した酸化ニッケルとで生じる複
合酸化物の量が、１３００℃より高い温度では多くな
る。この複合酸化物は水素還元できず、ニッケル粉末の
回収量が減少する。

【００２８】水素還元終了後にアルカリ土類金属塩およ
びニッケル粒子上の酸化膜は、酸洗により除去する。こ
こで使用する酸は、アルカリ土類金属塩およびニッケル
粒子上の酸化膜を溶融する酸ならどのようなものでも使
用可能である。しかし、添加量によっては、生成したニ
ッケル粉末が溶解してしまうので、アルカリ土類金属塩
の溶解に必要な酸当量の１．０〜１．１倍量が望まし
い。

【００２９】

【実施例】［実施例１］和光純薬株式会社製の試薬水酸
化ニッケル１００ｇと和光純薬株式会社製の試薬１級水
酸化マグネシウム３０ｇを純水１リットルに懸濁させ、
攪拌機で３０分間攪拌し、吸引ろ過で残渣と水を分離し
た後、８０℃の温度で１２時間の大気乾燥を行った。得
られた乾燥物を乳鉢で塊砕し、水素気流中にて１０００
℃の温度で１時間の還元を行った。

【００３０】還元後に得られた還元物を１リットルの純
水中に懸濁させ、５５ｇの試薬１級硫酸を添加して３０
分間攪拌し、酸化マグネシウムやニッケル粒子上の酸化
膜を溶解した。酸化マグネシウム等の溶解後、吸引ろ過
した。ろ過したニッケル粉末は、１リットルの純水で２
回水洗し、６０℃の温度で１２時間の乾燥を行った。以
上の操作で５４ｇのニッケル粉末を得た。

【００３１】得られたニッケル粉末を走査電子顕微鏡で
観察したところ、最大投影直径が０．７μｍで、厚みが
０．０８μｍの扁平なニッケル粉末であった。

【００３２】得られたニッケル粉末をペースト状にし、
アルミナ基板状に厚み８μｍで塗布し、１０００℃の温
度で焼成試験を行った。これにより得られた焼成基板を
走査電子顕微鏡で観察した結果、約３μｍの平滑なニッ
ケル薄膜を形成し、膜切れなどは、観察されなかった。

【００３３】［実施例２］和光純薬株式会社製の試薬水
酸化ニッケル６０ｇと和光純薬株式会社製の試薬１級水
酸化マグネシウム１００ｇを純水５００ｍｌに懸濁させ
攪拌機で３０分間攪拌し、吸引ろ過で残渣と水を分離し
た後、８０℃の温度で１２時間の大気乾燥を行った。得
られた乾燥物を乳鉢で塊砕し、水素気流中にて８００度
の温度で１時間還元した。還元後に得られた還元物を５
００ｍｌの純水中に懸濁させ、９６．２ｇの試薬１級硫
酸を添加し、３０分間攪拌し、酸化マグネシウムやニッ
ケル粒子上の酸化膜を溶解した。酸化マグネシウムなど
が溶解した後、吸引ろ過した。ろ過したニッケル粉末
は、１リットルの純水で２回水洗し、６０℃の温度で１
２時間の乾燥を行った。

【００３４】以上の操作で３４ｇのニッケル粉末を得
た。得られたニッケル粉末を走査電子顕微鏡で観察した
ところ、最大投影直径が０．６μｍで、厚みが０．０５
μｍの扁平なニッケル粉末であった。

【００３５】実施例１と同様に焼成試験を行ったところ
２．５μｍのニッケル薄膜を形成した。

【００３６】［実施例３］和光純薬株式会社製の試薬水
酸化ニッケル５０ｇを純水５００ｍｌに、和光純薬株式
会社製の試薬１級塩化カルシウム２水和物３１ｇを溶解
した溶液に懸濁させた。そこに和光純薬株式会社製の試
薬１級無水炭酸ナトリウム２５ｇを純水１００ｍｌに溶
解した溶液を添加し、室温で３０分間攪拌した。得られ
た沈澱物は、１リットル純水で２回水洗ろ過を行い、８
０℃の温度で１２時間の大気乾燥を行った。得られた乾
燥物を乳鉢で塊砕し、水素気流中１１００℃の温度で１
時間還元した。還元後に得られた還元物を５００ｍｌの
純水中に懸濁させ、３９ｍｌの試薬１級３６％塩酸を添
加し、３０分間攪拌し、酸化カルシウムやニッケル粒子
上の酸化膜を溶解した。酸化カルシウムなどを溶解した
後吸引ろ過した。ろ過したニッケル粉末は、１リットル
の純水で２回水洗し、６０℃の温度で１２時間の乾燥を
行った。

【００３７】以上の操作で２６ｇのニッケル粉末を得
た。得られたニッケル粉末を走査電子顕微鏡で観察した
ところ、最大投影直径が２．８μｍで、厚みが０．９μ
ｍの扁平なニッケル粉末であった。

【００３８】実施例１と同様の焼成試験を行ったところ
４μｍのニッケル薄膜を形成した。

【００３９】［実施例４］攪拌下で温度８０℃に加温さ
れた反応系に滞留時間が２時間の範囲になるよう、塩化
ニッケルの水溶液を一定流量で反応系に供給し、反応系
のｐＨを９．０に保持するため、水酸化ナトリウム水溶
液を添加速度調整のもとに添加し、反応を進行させ約１
０時間で反応系が安定化してから、オーバーフロー等に
より連続的に均一な水酸化ニッケルを取り出し、ろ過、
水洗、乾燥して得た水酸化ニッケル１００ｇと工業用水
酸化マグネシウム１００ｇをミルにて粉砕混合して得ら
れた混合粉末を水素気流中において１１００℃の温度で
２時間保持し還元した。得られた還元物を１リットルの
純水中に懸濁させ１００ｇの試薬１級硫酸を添加し、３
０分間攪拌し、酸化マグネシウムやニッケル粒子上の酸
化膜を溶解した。酸化マグネシウムなどを溶解した後に
吸引ろ過した。ろ過したニッケル粉末は、１リットルの
純水で２回水洗し、６０℃の温度で１２時間乾燥を行っ
た。

【００４０】以上の操作で５３ｇのニッケル粉末を得
た。このニッケル粉末を操作電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、最大投影直径が１．２μｍで、厚みが０．４μｍの
扁平なニッケル粉末であった。 実施例１と同様の焼成
試験を行ったところ２μｍのニッケル薄膜を形成した。

【００４１】［実施例５］攪拌下で温度６０℃に加温さ
れた反応系に滞留時間１０時間になるよう、１２９．７
ｇ／ｌの塩化ニッケルと６０ｇ／ｌの塩化マグネシウム
の水溶液を一定流量で反応系に供給し、水酸化ナトリウ
ム水溶液を反応系のｐＨを１１．５で一定値に保持する
ため、添加速度を適宜調整しながら添加し、反応を進行
させ、約５０時間後、反応系が安定化してから、オーバ
ーフローにより連続的に均一な水酸化物を取り出し、ろ
過、水洗、乾燥し、水酸化ニッケルと水酸化マグネシウ
ム混合物を得た。

【００４２】得られた水酸化ニッケルと水酸化マグネシ
ウムの混合物１００ｇを水素気流中において１０００℃
の温度で２時間保持して還元した。得られた還元物を１
リットルの純水中に懸濁させ、３７ｇの試薬１級硫酸を
添加し、３０分間攪拌し、酸化マグネシウムやニッケル
粒子上の酸化膜を溶解した。酸化マグネシウムなどの溶
解後、吸引ろ過した。ろ過したニッケル粉末は、１リッ
トルの純水で２回水洗し、６０℃１２時間乾燥を行っ
た。

【００４３】以上の操作で２８ｇのニッケル粉末を得
た。得られたニッケル粉末を操作電子顕微鏡で観察した
ところ、最大投影直径が０．８μｍで、厚みが０．３μ
ｍの扁平なニッケル粉末であった。

【００４４】実施例１と同様の焼成試験を行ったところ
１．８μｍのニッケル薄膜を形成した。

【００４５】［比較例１］同様な方法で、湿式法で製造
した平均粒径２μｍの球状ニッケル粉末を用い実施例１
と同様の焼成試験を行い、顕微鏡観察を行った結果、基
盤上で収縮し、平滑な膜を形成していないうえ、膜切れ
を起こしたところが多数見られた。

【００４６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、高積層セラミックコンデンサ内部電極用ペースト材
に適した最大投影直径が０．０５μｍ〜０．９μｍの扁
平なニッケル粉末を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例４にて製造したニッケル粉の操作電子
顕微鏡写真である（５千倍）。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １粒子の最大投影直径が０．５μｍ〜３
   μｍで、厚みが０．０５μｍ〜０．９μｍのニッケル粉
   末。
2. 【請求項２】 アルカリ土類金属の酸化物、炭酸塩およ
   び水酸化物からなる群より選ばれた少なくとも１つのア
   ルカリ土類金属塩と、水酸化ニッケルとを混合し、８０
   ０℃以上１３００℃以下の温度で水素還元を行い、水素
   還元後に前記アルカリ土類金属塩を酸で溶解することか
   らなる扁平な形状のニッケル粉末の製造方法。
3. 【請求項３】 アルカリ土類金属の酸化物が酸化マグネ
   シウムおよび／または酸化カルシウムであり、アルカリ
   土類金属の炭酸塩が炭酸マグネシウムおよび／または炭
   酸カルシウムであり、アルカリ土類金属の水酸化物が水
   酸化マグネシウムおよび／または水酸化カルシウムであ
   る請求項２記載のニッケル粉末の製造方法。
4. 【請求項４】 アルカリ土類金属塩と水酸化ニッケルの
   混合をそれぞれ固体同士で行う請求項２または３に記載
   のニッケル粉末の製造方法。
5. 【請求項５】 水酸化ニッケルをアルカリ土類金属の水
   溶性塩溶液に懸濁させ、炭酸アルカリもしくは苛性アル
   カリで沈澱物を生成させることにより混合を行う請求項
   ２または３に記載のニッケル粉末の製造方法。
6. 【請求項６】 アルカリ土類金属の水溶性塩溶液とニッ
   ケルの水溶性塩溶液を混合し、苛性アルカリで沈澱物を
   生成することにより混合を行う請求項２または３に記載
   のニッケル粉末の製造方法。
7. 【請求項７】 アルカリ土類金属塩の量が、水酸化ニッ
   ケルの金属ニッケル換算量に対し重量比で０．１倍以上
   ３倍以下とする請求項２〜６に記載のニッケル粉末の製
   造方法。