JPS5943962B2 - Method for producing ultrafine metal powder - Google Patents

Method for producing ultrafine metal powder

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JPS5943962B2
JPS5943962B2 JP53068554A JP6855478A JPS5943962B2 JP S5943962 B2 JPS5943962 B2 JP S5943962B2 JP 53068554 A JP53068554 A JP 53068554A JP 6855478 A JP6855478 A JP 6855478A JP S5943962 B2 JPS5943962 B2 JP S5943962B2
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JP
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powder
metal powder
metal
vinyl compound
wet
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憲一 勝野
辰彦 静木
康夫 加藤
秀幸 三田村
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属超微粉体の製造方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for producing ultrafine metal powder.

更に詳しくはことに粉砕時における粉体表面の酸化を抑
制し、酸化物の生成が少ない金属超微粉体を製造する方
法に関する。
More specifically, the present invention relates to a method for producing ultrafine metal powder that suppresses oxidation of the powder surface during pulverization and produces less oxides.

金属超微粉体は各種用途において注目され、その製造方
法に関しても種々検討されている。
Ultrafine metal powders have attracted attention for various uses, and various methods for producing them have been studied.

例えば、化学反応による方法、蒸発法、ジェットミル等
のような乾式粉砕法、湿式粉砕法等が知られているが、
いずれの方法も均一かつ超微細な粉体を得ることが困難
であったり、また粉砕中表面が酸化を受は易い等の欠点
を有していた。
For example, methods using chemical reactions, evaporation methods, dry pulverization methods such as jet mills, wet pulverization methods, etc. are known.
Both methods have drawbacks such as difficulty in obtaining uniform and ultrafine powder, and the surface being susceptible to oxidation during grinding.

本発明者等は安定かつ収率よく金属超微粉体を得る方法
につき種々検討の結果、湿式粉砕法が容易に微粉体を得
られることから有利なことを知見した。
As a result of various studies on methods for obtaining ultrafine metal powder stably and with good yield, the present inventors found that a wet pulverization method is advantageous because it can easily obtain a fine powder.

しかし、他の粉砕方法と同様、金属の新砂断面の酸化に
よる酸化物の生成を抑制することはできない。
However, like other crushing methods, it is not possible to suppress the formation of oxides due to oxidation of the new metal sand cross section.

また不活性ガス、不活性溶媒中で粉砕したとしても破断
面の活性が残り、空気や活性な溶媒に触れた場合爆発的
に反応する危険性を有している。
Furthermore, even if crushed in an inert gas or inert solvent, the fractured surface remains active, and there is a risk of an explosive reaction if it comes into contact with air or an active solvent.

そこで更に湿式粉砕における酸化物生成を抑成し、しか
も安定かつ高収率で金属超微粉体を得るべく鋭意研究の
結果、本発明の方法に到達した。
Therefore, as a result of intensive research in order to further suppress the oxide formation during wet grinding and obtain ultrafine metal powder in a stable and high yield, the method of the present invention was arrived at.

すなわち、本発明は金属粗粉体を湿式粉砕法により粉砕
して金属微粉体を製造するに際し、該金属粗粉体に対し
0.1〜100重量%のビニル化合物を添加して湿式粉
砕することを特徴とする。
That is, the present invention involves adding 0.1 to 100% by weight of a vinyl compound to the coarse metal powder and performing wet pulverization when producing fine metal powder by pulverizing coarse metal powder by a wet pulverization method. It is characterized by

本発明の方法によるときは粉体表面の酸化が抑制されて
金属酸化物含量の小さい、しかも空気等に対し非常に安
定な超微粉体を得ることができる。
When the method of the present invention is used, oxidation of the powder surface is suppressed, and ultrafine powder can be obtained which has a small metal oxide content and is extremely stable against air and the like.

また、超微粉体は超微粉体を分散したポリアクリロニト
リルのドープから紡糸して得た金属炭化物前駆体を焼成
して優れた性能を持つ金属炭化物繊維の原料として、あ
るいは炭素と混合、焼成、粉砕することにより金属炭化
物超微粉体の製造用の原料として優れた効果を発揮する
In addition, ultrafine powder can be used as a raw material for metal carbide fibers with excellent performance by firing a metal carbide precursor obtained by spinning a polyacrylonitrile dope in which ultrafine powder is dispersed, or by mixing it with carbon and firing it. When pulverized, it exhibits excellent effects as a raw material for producing ultrafine metal carbide powder.

本発明において用いられる金属粗粉体としては、特に後
述する用途面をも考慮してTi、 Si、 Zr、 B
The metal coarse powder used in the present invention includes Ti, Si, Zr, and B, especially in consideration of the uses described later.
.

Fe、V、W、 Taが好ましく、特にTi、 Si、
Zr、 Bを主成分としたものが好適である。
Fe, V, W, Ta are preferred, especially Ti, Si,
Those containing Zr and B as main components are preferable.

金属粗粉体は単独または2種以上の併用で用いられる。Coarse metal powder may be used alone or in combination of two or more.

通常AAのような延性を示す金属は微粉砕が困難となる
Normally, ductile metals such as AA are difficult to pulverize.

また、本発明において用いられるビニル化合物としては
、特に制限はなく、本発明により得られた超微粉体の用
途に対し、超微粉体に混合するビニル化合物の重合体が
障害にならないものを選べばよい。
Furthermore, there are no particular limitations on the vinyl compound used in the present invention, and the vinyl compound polymer to be mixed into the ultrafine powder does not pose an obstacle to the use of the ultrafine powder obtained by the present invention. All you have to do is choose.

たとえば金属炭化物合成用に用いる場合はアクリロニト
リル、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類
を主体としたビニル化合物が特に好適である。
For example, when used for metal carbide synthesis, vinyl compounds mainly composed of acrylonitrile, acrylic esters, and methacrylic esters are particularly suitable.

アクリル酸エステルとしてはアクリル酸メチル、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸ブチル等、またメタクリル酸エ
ステルとしてはメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸ブチル等を挙げることができる。
Examples of acrylic esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, and butyl acrylate, and examples of methacrylic esters include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, and butyl methacrylate.

ビニル化合物は単独または2種以上の併用で用いられる
Vinyl compounds may be used alone or in combination of two or more.

ビニル化合物の使用量は、金属粗粉体に対し、0.1〜
100重量%であり、好ましくは3〜70重量%である
The amount of vinyl compound used is 0.1~
It is 100% by weight, preferably 3 to 70% by weight.

使用量が少いと充分な効果が得られない。If the amount used is too small, sufficient effects cannot be obtained.

また、多い場合は未反応モノマーが系内に残存し、粉砕
後の金属超微粉体利用時に障害を生じたり、多量に生成
したポリマーが粉砕を困難にしたり微粉体の凝集の原因
となる等の悪影響が現われる。
In addition, if there is a large amount of unreacted monomer remaining in the system, this may cause problems when using the ultrafine metal powder after pulverization, and the polymer produced in large amounts may make pulverization difficult or cause agglomeration of the fine powder. adverse effects appear.

本発明の湿式粉砕法を更に詳しく説明すると、湿式粉砕
法としては特に湿式強制撹拌ボールミル法が好ましい。
To explain the wet pulverization method of the present invention in more detail, the wet pulverization method is particularly preferably a wet forced stirring ball mill method.

湿式強制撹拌ボールミル法とは、一定容器内に硬質のボ
ール、粉砕すべき金属粗粉体および溶媒を入れ、該ボー
ルを強制的に撹拌することにより金属を粉砕、溶媒への
分散を行う方法である。
The wet forced stirring ball mill method is a method in which hard balls, coarse metal powder to be crushed, and a solvent are placed in a certain container, and the balls are forcibly stirred to crush the metal and disperse it in the solvent. be.

得られる粉体の粒径はボールの大きさ、粉砕時間等に大
きく依存するが、本発明におけるビニル化合物の添加に
より微粉体の凝集を抑制し粉砕を促進することもできる
Although the particle size of the obtained powder largely depends on the size of the balls, the grinding time, etc., the addition of a vinyl compound in the present invention can also suppress agglomeration of the fine powder and promote grinding.

ボールの大きさは小さい方が粉砕効果は大きいが高価で
あり、また粉砕時間を長くするとエネルギー損失が大き
くなることから、これら条件は目標とする粉体の粒径に
よって決定されるべきである。
The smaller the size of the ball, the greater the crushing effect, but it is more expensive, and the longer the crushing time, the greater the energy loss, so these conditions should be determined depending on the target particle size of the powder.

本発明において用いられる溶媒としては特に制限はない
が、室温で液状の炭化水素系化合物、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミド等の不活性アミド類、ジメ
チルスルホキシド、スルホラン、テトラメチル尿素等を
挙げることができる。
The solvent used in the present invention is not particularly limited, but examples include hydrocarbon compounds that are liquid at room temperature, inert amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and tetramethylurea.

炭化水素化合物で沸点の低いものを用いる場合は粉砕中
の温度上昇により気化蒸発するため、粉砕中糸を冷却す
る必要がある。
When a hydrocarbon compound with a low boiling point is used, it vaporizes due to the rise in temperature during pulverization, so it is necessary to cool the threads during pulverization.

効率よく粉砕するためには、溶媒および金属粗粉体の仕
込量を考慮する必要がある。
In order to grind efficiently, it is necessary to consider the amount of solvent and coarse metal powder.

粗粉体の仕込量としては用いる溶媒さほぼ同重量以下が
望ましい。
The amount of coarse powder to be charged is preferably about the same weight or less as the solvent used.

この量は容器の形態やボールの撹拌状態、用いる金属の
比重等により異なるが、少くとも溶媒がボールの上面よ
り少い場合は良好な結果が得られない。
This amount varies depending on the shape of the container, the stirring state of the ball, the specific gravity of the metal used, etc., but good results will not be obtained if at least the solvent is less than the top surface of the ball.

またビニル化合物の添加方法は通常金属粗粉体の粉砕開
始前(ボールの撹拌開始前)であれば、どのような方法
であってもよい。
Further, the vinyl compound may be added by any method as long as it is normally carried out before the start of pulverization of the metal coarse powder (before the start of stirring of the ball).

本発明の方法により得られた金属超微粉体は、前記した
ように金属炭化物繊維や金属炭化物超微粉体製造用の原
料として使用し、高性能かつ高収率の金属炭化物を得る
ことができる。
The ultrafine metal powder obtained by the method of the present invention can be used as a raw material for producing metal carbide fibers and ultrafine metal carbide powder, as described above, to obtain metal carbide with high performance and high yield. can.

すなわち、焼成中蒸発したり、他の化合物(不純物)を
生成し易い金属酸化物の含有量が少くかつ金属粉体の粒
径が小さいことがら高収率かつ高性能の金属炭化物が得
られるのである。
In other words, the content of metal oxides that tend to evaporate or generate other compounds (impurities) during firing is small, and the particle size of the metal powder is small, so a high yield and high performance metal carbide can be obtained. be.

また炭素繊維表面に必要に応じバインダーを加えた該微
粉体分散液を塗布、焼成して金属炭化物表面層を有する
炭素繊維を製造したり、セルロース繊維、ポリアクリロ
ニトリル系繊維、ピッチ繊維のような炭素繊維の前駆体
繊維表面に同様に塗布、焼成して金属炭化物表面層を有
する炭素繊維を製造することもでき、更に金属超微粉体
を高分子の溶液または分散液中に分散して、いろんな成
形品表面に塗布し、導電性、熱伝導性、輻射線吸収性等
を付与する表面コート剤として用いることもできるし、
プラスチックス用充填剤、焼結成形体原料等として利用
することもできる。
In addition, carbon fibers having a metal carbide surface layer can be manufactured by coating the fine powder dispersion with a binder added as necessary on the surface of carbon fibers and firing, or carbon fibers such as cellulose fibers, polyacrylonitrile fibers, and pitch fibers can be manufactured. Carbon fibers having a metal carbide surface layer can also be produced by coating the fiber precursor fiber surface in the same manner and firing.Furthermore, by dispersing ultrafine metal powder in a polymer solution or dispersion, various types of carbon fibers can be produced. It can also be used as a surface coating agent that is applied to the surface of molded products to impart electrical conductivity, thermal conductivity, radiation absorption properties, etc.
It can also be used as a filler for plastics, a raw material for sintered bodies, etc.

本発明の方法により優れた効果が得られる理由について
は不明であるが、粉砕された金属表面に生成するラジカ
ルによりビニル化合物が重合してラジカルを消滅させる
と共に生成したポリマーが粉体表面に付着して酸化を防
止するものと考えられる。
The reason why the method of the present invention provides such excellent effects is unknown, but the vinyl compound is polymerized by the radicals generated on the surface of the pulverized metal, and the radicals are annihilated, and the generated polymer adheres to the surface of the powder. It is thought that this prevents oxidation.

したがって、ビニル化合物以外にラジカル捕捉剤等もま
た有効である。
Therefore, in addition to vinyl compounds, radical scavengers and the like are also effective.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明が実施
例に限定されるものではない。
The present invention will be explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to the Examples.

なお実施例中の%は断らない限り重量%である。Note that the percentages in the examples are percentages by weight unless otherwise specified.

実施例 1 撹拌機付の500m1ステンレス製容器に、直径5mm
のステンレス製ボールを700g入れる。
Example 1 A 500m1 stainless steel container with a stirrer, 5mm in diameter
Add 700g of stainless steel bowl.

次イテ200メツシュ金属ケイ素粉体30gを入れた後
、更にボールを800g入れる。
Next, add 30 g of 200-mesh metal silicon powder, and then add 800 g of balls.

これに蒸留したアクリロニトリル15gを注入した後、
トルエンをボール上面より5mm越えるまで入れる。
After injecting 15g of distilled acrylonitrile into this,
Add toluene until it reaches 5mm above the top of the ball.

これをボールミルにて230mmで50時間粉砕した後
、ケイ素粉体分散液とボールとをわけ、分散液を濃縮し
て42gの固形分を得た。
After pulverizing this in a ball mill at 230 mm for 50 hours, the silicon powder dispersion was separated from the ball, and the dispersion was concentrated to obtain 42 g of solid content.

固形分の粒子径は、95%以上が0.5μ以下であった
More than 95% of the solid particles had a particle diameter of 0.5 μm or less.

又5i02/(Si+5iO2)値は0.092であっ
た。
Further, the 5i02/(Si+5iO2) value was 0.092.

該固形分30gをジメチルホルムアミド150gに再分
散し、該分散液中に90°Cにて14gのポリアクリロ
ニトリル(アクリル酸メチル5重量%共重合物)を溶解
しドープを製造した。
30 g of the solid content was redispersed in 150 g of dimethylformamide, and 14 g of polyacrylonitrile (5% by weight methyl acrylate copolymer) was dissolved in the dispersion at 90°C to produce a dope.

#2300の金鋼および孔径0.15mm、ホール数1
5のノズルをとりつけたスピンタンクを用い、該ドープ
を水中に紡出した。
#2300 gold steel, hole diameter 0.15mm, number of holes 1
The dope was spun into water using a spin tank equipped with No. 5 nozzles.

フィルターの目詰り等の問題は全くなかった。There were no problems such as filter clogging.

得られた糸を空気中260℃にて20分間酸化した後、
アルゴン中にて1350℃で15分間焼成した。
After oxidizing the obtained yarn at 260°C in air for 20 minutes,
Calcination was performed at 1350° C. for 15 minutes in argon.

収率は70%であった。Si分析、X線分析および熱天
秤による遊離炭素分析から焼成物の組成は遊離炭素6.
5%、炭化ケイ素93.5%であった。
The yield was 70%. Based on Si analysis, X-ray analysis, and free carbon analysis using a thermobalance, the composition of the fired product was found to be 6.5% free carbon.
5%, silicon carbide 93.5%.

実施例 2 実施例1における粉砕時の溶媒、ビニル化合物を代えた
以外は実施例1と全く同じ実験を行った。
Example 2 The same experiment as in Example 1 was conducted except that the solvent used during pulverization and the vinyl compound in Example 1 were changed.

得られた結果を第1表にまとめて示す。The results obtained are summarized in Table 1.

但し、紡糸はS i 02 + S i/PAN+ビニ
ル重合体(粉砕時に添加したビニル化合物の重合により
生成)−50150となるように行った。
However, the spinning was carried out so that the result was S i 02 + S i/PAN + vinyl polymer (produced by polymerization of the vinyl compound added during crushing) -50150.

比較例 1 ビニル化合物を用いない以外は実施例2と同じ実験を行
った。
Comparative Example 1 The same experiment as in Example 2 was conducted except that no vinyl compound was used.

得られた結果を第1表にまとめて示す。The results obtained are summarized in Table 1.

第1表から明らかないように、粉砕時にビニル化合物を
用いた場合、SiO□の生成量が非常に少く、そのため
炭化ケイ素の収率が増加する。
As is clear from Table 1, when a vinyl compound is used during pulverization, the amount of SiO□ produced is very small, so the yield of silicon carbide increases.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 金属粗粉体を湿式粉砕法により粉砕して金属微粉体
を製造するに際し、該金属粗粉体に対し0.1〜100
重量%のビニル化合物を添加して湿式粉砕することを特
徴とする金属超微粉体の製造方法。 2 湿式粉砕を湿式強制撹拌ボールミル法で行う特許請
求の範囲第1項記載の方法。 3 金属がTi、 S i、 Zr1B、 Fe、 V
、WおよびTaから選ばれた少くとも1種である特許請
求の範囲第1項記載の方法。 4 非水系、不活性有機溶媒下で湿式粉砕する特許請求
の範囲第1項記載の方法。 5 ビニル化合物がアクリロニトリル、アクリル酸エス
テルおよびメタクリル酸エステルから選ばれた少くとも
1種を主体とするビニル化合物である特許請求の範囲第
1項記載の方法。
[Scope of Claims] 1. When producing fine metal powder by pulverizing coarse metal powder by a wet pulverization method, 0.1 to 100
A method for producing ultrafine metal powder, which comprises adding a vinyl compound in an amount of % by weight and wet grinding. 2. The method according to claim 1, wherein the wet pulverization is performed by a wet forced stirring ball mill method. 3 Metal is Ti, Si, Zr1B, Fe, V
, W, and Ta. 4. The method according to claim 1, which comprises wet grinding in a non-aqueous, inert organic solvent. 5. The method according to claim 1, wherein the vinyl compound is a vinyl compound mainly containing at least one selected from acrylonitrile, acrylic esters, and methacrylic esters.
JP53068554A 1978-06-06 1978-06-06 Method for producing ultrafine metal powder Expired JPS5943962B2 (en)

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