JPH11172306A - ニッケル微粉末及びその製造方法 - Google Patents
ニッケル微粉末及びその製造方法Info
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Abstract
て用いるのに適したニッケル微粉末及びその製造方法を
提供すること。 【解決手段】ニッケル中にマグネシウム0.02〜1.
0重量%又はカルシウム0.02〜0.1重量%を含有
しているニッケル微粉末、並びにマグネシウム塩又はカ
ルシウム塩とニッケル塩とを含有する水溶液と、水酸化
ナトリウム水溶液とを混合し、生成した水酸化物をヒド
ラジン系還元剤を用いて還元し、還元生成物を回収する
ことからなるニッケル微粉末の製造方法。
Description
のマグネシウム又はカルシウムを含有しているニッケル
微粉末及びその製造方法に関し、より詳しくは、主とし
て積層セラミックコンデンサの内部電極材料等として用
いるのに適しており、熱収縮特性に優れているニッケル
微粉末及びその製造方法に関する。
ク誘電体と内部電極とを交互に層状に重ねて圧着、焼
成、一体化したものである。この内部電極材料として従
来用いられていた白金、パラジウム等の貴金属の代わり
にニッケル等の卑金属を用いる技術が開発され、進歩し
てきている。
として、今までにも様々な提案がなされている。その代
表的な製法としては、ニッケル塩蒸気の気相水素還元法
の如き乾式法も挙げられるが、ニッケル塩を含む水溶液
を特定条件の下、還元剤にて還元処理してニッケルを析
出させる湿式法には、エネルギーコスト面での経済性等
も含めて有利な点が多い。この湿式法の代表例として
は、特開平7−207307号公報、特開平7−278
619号公報等に開示されている方法が挙げられる。し
かしながら、いかなる製造方法を用いても、得られるニ
ッケル微粉末の熱収縮特性はセラミック基材の熱収縮特
性とは相違しており、ニッケル微粉末の粒径にも依存す
るが、熱収縮は、一次粒径が0.2μm程度である場合
には400℃近傍より、また一次粒径が0.5μm程度
である場合には500℃近傍より急激に発生する。
社、1978年版)135〜137頁の記載によれば、
セラミック基材は材料により、 昇温時に一旦膨張を示した後、熱収縮が進み焼結す
るもの、 単調に熱収縮が進み焼結するもの、 熱収縮が単調でなく、途中で階段的に変化するもの に分別される。しかし、何れの種類にせよ、熱収縮は7
00℃以上で起きることが示されており、この温度以下
では膨張を示すものもある。
成する際には、内部電極材料であるニッケル微粉末をペ
ースト化し、該ペーストをセラミック基材上に印刷し、
該印刷した基材を複数枚重ねて加熱圧着して一体化した
後、還元性雰囲気中で加熱焼成を行うのが一般的であ
る。
のニッケル微粉末が400〜500℃付近より急激に熱
収縮を起こす場合には、セラミック基材と内部電極材料
のニッケル微粉末とは熱収縮特性が相違しているので、
焼成の際に層間剥離やクラック等の欠陥が発生し易く、
このことが問題視されている。これらの欠陥を防止する
ために、 粒径が0.1〜1μm程度の結晶性が高く熱収縮の
少ないニッケル微粉末を用いる、 焼結遅延剤を添加する等の方策が講じられている
が、その改善の程度には自ずと限界があった。
のいかなる製造方法を用いても、得られるニッケル微粉
末の熱収縮特性はセラミック基材の熱収縮特性とは相違
しているため内部電極材料として用いるニッケル微粉末
自体の熱収縮特性をセラミック基材の熱収縮特性に近づ
ける改善が必要となってきている。
部電極材料として用いるのに適したニッケル微粉末、即
ち、セラミック基材の熱収縮特性に近い熱収縮特性を有
するニッケル微粉末、具体的には、熱収縮開始温度が6
00〜700℃近傍であり、TMA曲線がセラミック基
材のTMA曲線に近いニッケル微粉末を提供すること及
びその製造方法を提供することを課題としている。
達成するために鋭意研究を重ねた結果、ニッケル中に特
定量のマグネシウム及びカルシウムの何れか一方又は両
方を含有していることにより目的とする所望の熱収縮特
性を有するニッケル微粉末が得られること、またこのよ
うなニッケル微粉末はマグネシウム塩及びカルシウム塩
の何れか一方又は両方とニッケル塩とを含有する水溶液
と、水酸化ナトリウム水溶液とを混合することにより得
られることを見出し、本発明を完成した。
ル中にマグネシウム0.02〜1.0重量%及びカルシ
ウム0.02〜0.1重量%の何れか一方又は両方を含
有していることを特徴とする。また、本発明のニッケル
微粉末の製造方法は、最終生成物の組成が上記のニッケ
ル微粉末の組成となる比率でマグネシウム塩及びカルシ
ウム塩の何れか一方又は両方とニッケル塩とを含有する
水溶液と、水酸化ナトリウム水溶液とを混合し、生成し
た水酸化物をヒドラジン系還元剤を用いて還元し、還元
生成物を回収することを特徴とする。
は、ニッケル中にマグネシウム及びカルシウムの何れか
一方又は両方を含有していて、これらのマグネシウム又
はカルシウムがニッケル微粉末の熱収縮特性を改善す
る。熱収縮特性を改善するマグネシウムの含有量は0.
02〜1.0重量%、好ましくは0.1〜0.8重量
%、より好ましくは0.2〜0.6重量%であり、カル
シウムの含有量は0.02〜0.1重量%、好ましくは
0.02〜0.08重量%、より好ましくは0.04〜
0.06重量%である。
であり且つカルシウム含有量が0.02重量%未満であ
る場合(何れか一方が含まれない場合も包含する)に
は、ニッケル微粉末の熱収縮特性の改善が不十分であ
る。一方、ニッケル中にマグネシウム及びカルシウムの
何れか一方又は両方を含有しているニッケル微粉末を製
造する際に、最終生成物中のマグネシウム含有量が1.
0重量%を超えるか又はカルシウム含有量が0.1重量
%を超える組成となる比率でマグネシウム塩及びカルシ
ウム塩の何れか一方又は両方とニッケル塩とを含有する
水溶液を用いる場合には、ニッケル水酸化物の還元反応
を阻害する傾向があるので好ましくない。
ては硫酸ニッケル、ハロゲン化ニッケル、硝酸ニッケル
等を挙げることができ、マグネシウム塩としては硫酸マ
グネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム等を
挙げることができ、カルシウム塩としては塩化カルシウ
ム、臭化カルシウム、硝酸カルシウム等を挙げることが
できる。本発明の製造方法で用いるこれらの塩並びに水
酸化ナトリウムは高純度品、例えば特級品又は1級品で
あることが好ましい。グレードの低い原料化合物を用い
ると、原料化合物に含まれる不純物の影響により、生成
するニッケル微粉末の粒径が大きくなったり、粒度分布
にバラツキが生じたりする傾向があるので好ましくな
い。
ム塩及びカルシウム塩の何れか一方又は両方とニッケル
塩とを含有する水溶液を用いるのであるが、このような
水溶液は、最終生成物の組成がニッケル中にマグネシウ
ム0.02〜1.0重量%及びカルシウム0.02〜
0.1重量%の何れか一方又は両方を含有している組成
となる比率でそれらの塩を含有しているものであり、ま
た、このような水溶液の調製法としては、水中に所定量
のそれらの塩を同時に又は順次添加、溶解させるか、そ
れらの個々の塩の水溶液を準備しておき、所定量のそれ
らの水溶液を順次混合するか、それらの何れかの塩の水
溶液に所定量の残りの塩を同時に又は順次添加、溶解さ
せる等の方法を採用することができる。
ム塩及びカルシウム塩の何れか一方又は両方とニッケル
塩とを含有する水溶液と、水酸化ナトリウム水溶液とを
混合する際には、両水溶液を一気に混合することも可能
であるが、何れか一方の水溶液を他方の水溶液に徐々に
添加することが好ましく、例えば、マグネシウム塩及び
カルシウム塩の何れか一方又は両方とニッケル塩とを含
有する水溶液を5〜60分間にわたって水酸化ナトリウ
ム水溶液に添加、混合して水酸化物を生成させることが
好ましい。添加速度が速い、即ち、5分未満に添加を終
了させる場合には、反応生成液の粘度が上昇して次工程
の還元反応に支障をきたす傾向がある。逆に、添加速度
が遅い、即ち、60分を超えて添加を継続する場合に
は、反応生成物、反応生成液に与える弊害は無いが、添
加に時間を要する分、生産上非効率である。
の所望の粒径に応じてヒドラジン系還元剤を、反応系の
温度を55〜80℃に維持しながら一時に又は徐々に添
加してその生成した水酸化物を還元し、還元生成物を回
収する。即ち、本発明の製造方法においては、ニッケル
中にマグネシウム及びカルシウムの何れか一方又は両方
を含有しているニッケル微粉末の粒径はヒドラジン系還
元剤の添加速度に応じて変化する。例えば、ヒドラジン
系還元剤を一度に添加すれば粒径は約0.2μm程度に
なり、20分間にわたって連続添加すれば粒径は約0.
5μm程度になる。また、還元反応において温度が55
℃未満の場合には、反応の進行に支障をきたして、1次
粒子径のバラツキが大きくなったりする傾向がある。逆
に、該温度が80℃を超える場合には、増加する加熱コ
ストに見合った効果が得られないので不経済である。
具体的に説明するが、本発明はかかる事例に限定される
ものではない。 実施例1 固形1級水酸化ナトリウム244gを純水に溶解し、総
量が430mlとなるように純水で調整した。一方、硫
酸ニッケル(NiSO4 ・6H2 O品位22.2重量%
品)448gを純水に溶解し(より速く完全に溶解する
ように温水を用いた)、総量が1000mlとなるよう
に純水で調整し、その後1級硫酸マグネシウム七水和物
2.38g及び1級無水塩化カルシウム0.78gを添
加し、攪拌して溶解させた。
び塩化カルシウムを含有する水溶液を、上記の水酸化ナ
トリウム水溶液に20ml/minの添加速度で50分
間連続添加した。このようにして得られた水酸化物含有
スラリーを60℃に昇温した後、ヒドラジン一水和物4
20gを20分間にわたって添加し、水酸化物を還元し
た。このようにして得られた、ニッケル中にマグネシウ
ム及びカルシウムを含有しているニッケル微粒子を純水
を用いて洗浄し、洗浄液のpHが10以下になるまで洗
浄を続け、その後、常法に従って濾過、乾燥を実施して
ニッケル微粉末を得た。
中のマグネシウム含量及びカルシウム含量を求め、電子
顕微鏡写真によりフィレ径(1次粒子の平均粒径)を求
め、また、熱機械分析装置(理学電機製TAS−10
0)を用いて、窒素ガス雰囲気中、昇温速度10℃/m
inでTMA曲線を測定した。それらの測定結果は第1
表に示す通りであった。なお、TMA曲線の測定結果を
グラフに示すと第1図に示す通りであった。
し、1級無水塩化カルシウムを添加しなかった以外は実
施例1と同様の操作を実施してニッケル微粉末を得た。
得られたニッケル微粉末の平均粒径、元素含量、及びT
MA曲線を実施例1と同様にして測定した結果は第1表
に示す通りであった。
し、1級無水塩化カルシウムを添加しなかった以外は実
施例1と同様の操作を実施してニッケル微粉末を得た。
得られたニッケル微粉末の平均粒径、元素含量、及びT
MA曲線を実施例1と同様にして測定した結果は第1表
に示す通りであった。
級硫酸マグネシウム七水和物を添加しなかった以外は実
施例1と同様の操作を実施してニッケル微粉末を得た。
得られたニッケル微粉末の平均粒径、元素含量、及びT
MA曲線を実施例1と同様にして測定した結果は第1表
に示す通りであった。
級硫酸マグネシウム七水和物を添加しなかった以外は実
施例1と同様の操作を実施してニッケル微粉末を得た。
得られたニッケル微粉末の平均粒径、元素含量、及びT
MA曲線を実施例1と同様にして測定した結果は第1表
に示す通りであった。
ウムも添加しなかった以外は実施例1と同様の操作を実
施してニッケル微粉末を得た。得られたニッケル微粉末
の平均粒径、元素含量、及びTMA曲線を実施例1と同
様にして測定した結果は第1表に示す通りであった。な
お、TMA曲線の測定結果をグラフに示すと第1図に示
す通りであった。
し、1級無水塩化カルシウムを添加しなかった以外は実
施例1と同様の操作を実施してニッケル微粉末を得た。
得られたニッケル微粉末の平均粒径、元素含量、及びT
MA曲線を実施例1と同様にして測定した結果は第1表
に示す通りであった。
に、比較例1及び2で得られたニッケル微粉末は600
℃から800℃の間で線膨張率が平均で約−6%から約
−15%へと急激に変化(収縮)しているのに対して、
実施例1〜5で得られた本発明のニッケル微粉末は60
0℃から800℃の間で線膨張率が平均で約−2%から
約−7%に変化しているに過ぎず、即ち、熱収縮が緩や
かに進んでいることがわかる。
で得られたニッケル微粉末では、線膨張率が500℃近
傍から急激に変化(収縮)しているが、これに対してセ
ラミック基材ではこの近傍では余り熱収縮せず、熱膨張
を起こすことすらあるので、比較例1で得られたニッケ
ル微粉末を積層セラミックコンデンサの内部電極材料と
して用いた場合には、層間剥離やクラックが生じやす
い。一方、実施例1で得られた本発明のニッケル微粉末
では、700℃を超えた時点から熱収縮が起こってお
り、この温度はセラミック基材の熱収縮開始温度に近い
ので、実施例1で得られたニッケル微粉末を積層セラミ
ックコンデンサの内部電極材料として用いた場合でも、
層間剥離やクラックが生じにくい。
ケル微粉末で生じていた400〜500℃近傍での急激
な熱収縮が防止され且つ熱収縮開始温度が600〜70
0℃近傍の高温側にシフトしてセラミック基材のTMA
曲線に近づいているので、積層セラミックコンデンサの
内部電極材料として用いるのに適している。
例1で得られたニッケル微粉末のTMA曲線を示すグラ
フである。
Claims (4)
- 【請求項1】ニッケル中にマグネシウム0.02〜1.
0重量%及びカルシウム0.02〜0.1重量%の何れ
か一方又は両方を含有していることを特徴とするニッケ
ル微粉末。 - 【請求項2】ニッケル中にマグネシウム0.2〜0.6
重量%及びカルシウム0.04〜0.06重量%の何れ
か一方又は両方を含有していることを特徴とするニッケ
ル微粉末。 - 【請求項3】請求項1又は2記載のニッケル微粉末の製
造方法において、最終生成物の組成が請求項1又は2記
載の組成となる比率でマグネシウム塩及びカルシウム塩
の何れか一方又は両方とニッケル塩とを含有する水溶液
と、水酸化ナトリウム水溶液とを混合し、生成した水酸
化物をヒドラジン系還元剤を用いて還元し、還元生成物
を回収することを特徴とするニッケル微粉末の製造方
法。 - 【請求項4】請求項1又は2記載のニッケル微粉末の製
造方法において、最終生成物の組成が請求項1又は2記
載の組成となる比率で高純度マグネシウム塩及び高純度
カルシウム塩の何れか一方又は両方と高純度ニッケル塩
とを含有する水溶液を5〜60分間にわたって水酸化ナ
トリウム水溶液に添加、混合して水酸化物を生成させ、
最終生成物の所望の粒径に応じてヒドラジン系還元剤
を、反応系の温度を55〜80℃に維持しながら一時に
又は徐々に添加してその生成した水酸化物を還元し、還
元生成物を回収することを特徴とするニッケル微粉末の
製造方法。
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