JPS62192507A - 金属微粉の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄、コバルト、ニッケル等の金属微粉の製造法
に関し、さらに詳しくは金属ハロゲン化物を気相で水素
還元する方法゛に関する。本発明は還元条件を特定化す
ることＫより、金属粒子の凝集がなく、かつ各粒子が７
スベクト比１〜３の多面体形状で大きさ３趨以下からな
る高純度金属微粉を製造するものである。かかる金属微
粉はトナー、成形磁性材料、粉末冶金材料、樹脂、顔料
等のフィラーとして好適なものである。

〔従来の技術〕

高純度鉄粉には以下のような製法が公知である。

１）電解法で得た高純度鉄フレークを粉砕する方法０ ｉｉ）　精Ｈシた鉄カル２＝ル（Ｆ・（ＣＯ）５）を熱
分解する方法。

ｍ）＠融した高純度鉄をアトマイズする方法。

１ｖ）高純度の塩化鉄又は酸化鉄を水素等で還元する方
法・ １）の鉄粉は表面がでこぼこの偏平状であシ。

粒寸法が２５μ惰以下になると著しい偏平形状になる。

また粉砕中に折角高純度に精製した鉄材料に不純物が入
るので、微粉になるほど純度が低下する。

１１）の鉄粉は、粒径は１〜１０μｍの球状粉である。

１〜ｌＯμｍの範囲では現存の鉄粉の中で最も高純度で
あるが、熱分解後餐嗜４Ｃを完全にＦｅから分離できず
、Ｃのｒｅへの混入が避けられないために不純物の合計
が約１優に達する。

１１１）の鉄粉は、球状と不規則形状とがあるが、いず
れにせよ、１０μｍ以下の微粉にすることは困難である
。４趨度についても、溶湯の純度を上げ不活性雰囲気中
で７トマイズをすればかなシ高純度となるが、不純物合
計を１チ以下にすることは難しい。

ｉｖ）で酸化鉄を還元した鉄粉は、酸化鉄の形状・大き
さに対応した形状・大きさの鉄粉となるが、一般に多結
晶体から酸素が脱離するため多孔質化し、残留酸化鉄の
ため純度が低い。また塩化鉄を還元する方法には特開昭
５９−１７０２１１の方法かめるが、そこで得られた微
粉は０．１μｍ以下の球状粒子が数珠状に連なったもの
である。得られる鉄粒子は単磁区構造が安定となるよう
な微小粒径であるため、数珠状の連な夛を生じる磁気的
凝集を防止することが本質的に困難である。また、特公
昭５９−７７６５号の方法は、整流を特徴としているた
め、微細化に適している。但し同法は請環混合を避けて
いるので、意図的に気相晶析を行なって比較的大きく、
かつ磁気凝集をしていない粒子を作るには困難がある。

以上鉄微粉について説明したが、ニッケル、コパル）Ｉ
Ｉについても同様に製造することができる。

ニッケル微粉の用迭としては合金、磁性材の成分、粉末
冶金原料、触媒、薬品添加剤、印刷材料、顔料・塗料の
原料、フィラー、耐食材料、溶射材、サーメット、薬品
原料、電池電極、電極等がある。

コバルト微粉の用途には上記以外に超硬合金の原料があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の鉄、コバルト、ニッケル等の微粉末は偏平であっ
たシ、数珠状に連なったシ、また不純物も多いという問
題がある。

偏平や数珠状の粒子ではトナーとしては使用し難く、さ
らにフィラーとしての充填性、粉末冶金で成形体にする
場合の成形性等に問題が生ずる。

本発明はこれらの欠点を改善し、凝集のない金属粒子で
あって、各粒子は大部分アスペクト比が１〜３の範囲で
、その大きさは３μｍ以下である高純度の金属微粉を製
造することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明方法は金属ハロゲン化物を気相によシ水素還元す
る際金属ハロゲン化物の蒸発温度、その蒸気の濃度、水
素ガス量を特定することＫより、上記のような金属粒子
とするものである。

本発明においては、金属ハロゲン化物はその融点以上、
融点グラス３００℃以下に加熱して蒸発させる。融点以
下に加熱されたハロゲン化物上に水素ガスを導入しても
ハロゲン化物の還元は可能であるが、温度が低いと反応
速度が小さく工業上難点がある。また上記の温度を越え
る範囲では金属ハロゲン化物の蒸発掃が多くなり、目的
とする金属微粉が得られない。

本発明においてはハロゲン化物の蒸気がＦ■２で還元で
きて金属の固体を生じるような反応を行なうことが肝要
である。このような反応に好ましいハロゲン化物はハロ
ゲン化鉄の場合はＦｅ　ＣＬｓよυＦ　＠ＣＬ２である
。Ｃｏ、ＮｌはＣｏ　Ｃ７０およびＮＩＣ２２しか安定
でないため、特に化合物の種類は問題とならない。

蒸発した金属ハロゲン化物の蒸気はキャリアガスで希釈
し、還元帯に移行させる。キャリアガストシてはアルゴ
ン等の希ガス、窒素ガス等の金属と反応しない不活性の
ものが選ばれる。

水素ガスの童は金属ハロゲン化物を金属に還元する理論
量の２〜１５０倍の範囲が適当である。

２倍より少ないと還元が不十分であシ、また１５０倍を
越えても効果は変らず水素ガスが無駄になる。

金属ハロゲン化物蒸気とキャリアガスの混合ガス中の金
属ハロゲン化物蒸気の濃度は０．０１〜２．０容ｆｉ％
とすることが好ましい。

このように反応条件を特定することにより、得られる金
属粒子の大部分が３μｍ以下でかつそのアスペクト比は
１〜３である。即ち偏平や片状でないことを示す。ここ
で大部分とは粒子の個数割合で８０襲以上であることを
示す。また各粒子は数珠状につながるなどの凝集がなく
、個々に独立した粒子となる。また金属９７チ以上のよ
うな高純度の微粉を得ることができる。

以下、本発明を図面に示す装置例に基づいて詳細に説明
する。第１図は本発明の実施に用いる装置構成の一例を
示す概略図である。

本発明の装置には還元ガスを横向きに流して金属微粒子
を成長させる横型反応管ｌが用いられる。

横型反応管ｌの内部にて、塩化鉄３などのハロゲン化物
を適当なる皿上に配置し、発熱体２によってその融点以
上融点グラス３００℃以下に加熱する。かかる塩化鉄３
の蒸気を希釈するために、Ａｒなどのキャリアガス導入
管５を横型反応管ｌ内部に導入しかつ塩化鉄３の手前に
て七〇管端な位置させる。上記のようにして蒸発せしめ
られまた希釈された塩化鉄３の蒸気を還元するために水
素ガスを、水素ガス導入管６から横型反応管ｌ内に送入
する。水素ガス導入管６はキャリアガス導入管５と同じ
側から横型反応管１内に突入し、塩化鉄３の配置位置を
越え、後記するし＋ま板４の手前で開口している。水素
ガス導入管６の開口端と塩化鉄３の中間の位置に、水素
逆流防止ノズル７を設けて、水素ガスが塩化鉄３の配置
領域に逆流して、所定の割合で希釈されていない塩化鉄
蒸気と反応することを、できるだけ防止するようにして
いる。上記の如く装置を構成したために、塩化鉄蒸気、
キャリアがスおよび水素ガスがじゃま板４と水素逆流防
止ノズル５の間の空間（反応ゾーン）を循環しかつ相互
に混合される。循環中に気相晶析が起こシ生成する粒子
が単粒子となる。その後混合ガスがじゃま板ヰと横型反
応管１の間の間隙を通ってその出口方向に流れ、捕集器
８にて鉄微粉が回収され、またガスは捕集器８と横型反
応管１の隙間からガス回収管９により回収される。以上
塩化鉄の例について説明したが、その他のハロゲン化物
についても同様に金属微粉を得ることができる。

以下、実施例にょ）さらに本発明を説明する。

実施例 第１図に示す装置を用い、下記条件でＦｅ　ＣＬ　２の
水素還元を行なった。

Ｆ　ｅ　ＣＬ　２　ノアＪＯ熱ｍ度　　　　　９００Ｃ
アルゴンガス流ｆｉｉ　　　　　　　　Ｏ，２ｍｏ　１
７分（９００’Ｃ）−従りて混合ガス中のＦｅＣｔ２の
濃度１％−水素ガス流’ｉＥ　　　　　　　　　０．２
ｍｏｌ／分（９００℃）Ｆｅ　ＣＬ２　＋Ｈ２→Ｆｅ　
＋　２ＨＣＬにょる理論量の１００倍−得られた鉄の粒
子は第２図に’＠電子顕微鏡写真１００００倍）に示す
ように各粒子はバラバラである。その大きさは個数で９
０−以上が０．２〜０．４尾の範囲であり、またアスペ
クト比は平均１．１である。また純度は９７チと高純度
のものであった。

〔発明の効果〕

本発明によれば還元条件を特に制御することによシ、従
来見られなかった形状で、しかも凝集のない金属微粉を
得ることができる。この粒子は充填性力よく、また高純
度であるのでコピー用のトナーや粉末冶金等によ９成形
焼結し、例えば磁性材料として、或いは各種の充填フィ
ラーとして有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる装置の１例を示、す
概略図、第２図は本発明によって得られた鉄粒子の電子
顕微鏡写真（Ｘ１００ＯＯ倍）である。 ２・・・発熱体、３・・・塩化鉄、４・・・じヤま板、
７・・・水素逆流防止ノズル、８・・・捕集器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属ハロゲン化物をその融点以上、融点プラス３０
   ０℃以下に加熱し、該ハロゲン化物の蒸気をキャリアガ
   スで希釈し、これに該ハロゲン化物を金属に還元する理
   論量の２〜１５０倍の水素ガスを混合し、循環混合流の
   中で還元反応させることにより、得られる金属粒子の大
   きさを大部分３μｍ以下、アスペクト比を１〜３とし、
   かつ実質的に凝集していない金属粒子とすることを特徴
   とする金属微粉の製造法。 ２、金属がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びそれらの合金である特
   許請求の範囲第１項記載の金属微粉の製造法。