JPS62297407A - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄、ニッケル、コバルト等の金属微粉の製造法
に関し、特に実質的に単結晶で間純度であるため、磁性
材、粉末冶金、各種の充填材等として有用な金属微粉の
製造法に関する。

〔従来の技術〕

高純度鉄粉には以下のような製法がある。ニッケル、コ
バルト等についても同様に製造することができる。

■　電解法で得た高純度鉄フレークを粉砕する方法。

■　精製した鉄カルボニル（Ｆ’ｅ　（Ｃｏ）　ｓ）を
熱分解する方法。

■　溶融した高純度鉄をアトマイズする方法。

■　高純度の塩化鉄又は酸化鉄を水素等で還元する方法
。

■の鉄粉は、表面がでこぼこの偏平状であり、２５μｍ
以下になると偏平がひどくなる。また粉砕中に不純物が
入るので、微粉になるほど純度が低下する。■の鉄粉は
、粒径は１〜１０μｍの球状粉である。１〜１０μｍの
範囲では現存の鉄粉の中で最も高純度であるがＣの混入
が避けられないので不純物の合計が約１％モある。また
その粉未粒子は層状多結晶である。■の鉄粉は、球状と
不規則形状とがあるが、いづれにせよ、１０μｍ以下の
微粉にすることは困難である。純度についても、溶湯の
純度を上げ不活性雰囲気中でアトマイズをすればかなり
高純度となるが、不純物合計を１％以下にすることは難
しい。粒子の結晶も多結晶である。■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
さの鉄粉があるが、一般に多結晶で酸化鉄が残るのでポ
ーラスで純度が悪い。

また塩化鉄を還元する方法には特公昭５９−７７６５号
公報、特開昭５９〜１７０２１１号公報のような方法が
あるが、そこで得られた微粉は数珠状に連なったもので
あり、個々の粒子も単結晶ではない。この方法は塩化鉄
の蒸気と水素ガスの接触面で界面不安定領域を形成し、
ここで多数の金属核を急速に生成させるので自然に多結
晶になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の鉄等の微粉末は多結晶で、その形状も偏平であっ
たり、また不純物も多い。そのため磁性材、例えばコイ
ルの芯材として使用した場合に十分にその性能を発揮で
きない。特に高い飽和磁束密度と低い抗磁力が必要な用
途には従来の鉄粉等の特性は不十分であった。また偏平
であるとフィラーとしての充填性、粉末冶金としての使
用にも問題が生ずる。

本発明は上記の欠点を改善した高純度のＦｅ。

Ｎｉ、Ｃｏの粉末又はこれらの合金粉末を提供すること
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の水素還元であるが、金
属ハロゲン化物の加熱温度を低くして蒸発量を抑え、か
つ水素の流速も下げて核をゆっくり成長させることによ
って実質的に粒子を単結晶とするものである。金属ハロ
ゲン化物の蒸発量は少ないので、還元は大部分は金属ハ
ロゲン化物の粉末層上あるいは層内で起る。前記特許公
告、公開公報に記載のように金属ハロゲン化物の蒸気を
別の帯域に移動させて、そこで水素ガスと接触させ還元
反応させるのではなく、本発明の方法は原料の金属ハロ
ゲン化物が存在している所で、即ち同一帯域で金属を還
元析出させる方法である。この反応機構は定かでない点
もあるが、還元された金属が単結晶として成長してい（
ことから考えて、多結晶である金属ハロゲン化物の固相
反応が起こるのではなく、金属ハロゲン化物が一旦ゆっ
くりと蒸発し、それが水素で還元されて未蒸発金属ハロ
ゲン化物のわ）末層内あるいは層上に析出して核となり
、その上に金属が気相エピタキシャル成長するものと考
えられる。

したがって、粒径のととのった金属粉を得るためにはで
きるだけ均一にＨ２ガスを原料の金属ハロゲン化物に接
触させるとともに、蒸発、還元、析出、成長のプロセス
の均一進行が重要であると考えられる。そこで、本発明
方法はＨ２ガスを５００ｍｍ　８．０以上の通気抵抗を
有するフィルターに通すことによってＨ２ガスを均一に
原料の金属ハロゲン化物にあてるようにしたものである
。通気抵抗が５００ｍｍ　ＨｚＯ未満であると充填層の
弱い所に集中してガスが流れてしまい不均一が生じる。

金属ハロゲン化物は上記のようにそれが粉末状態を維持
する必要があるから金属ハロゲン化物の加熱温度はその
融点以下である。その下限は実用上十分な反応速度を実
現を可能にする必要上金属ハロゲン化物の融点マイナス
４００℃、好ましくは４００〜６００℃の範囲が適当で
ある。

金属ハロゲン化物はたとえばＦｅＣ１ｘは沸点３１７℃
であり、この程度の温度では水素ガスと混合しても反応
しないので、適当な融点を持つものがよく二塩化物であ
るＦｅＣ１ｚ、　　ＣＯＣｌ２　、　ＮｉＣ１ｚが適す
る。これらの粒度は還元された金属粒子の凝集を防ぐた
め１０μｍ以下が好ましい。上記の原料中に同金属酸化
物か金属粉を少量混合しておくことが望ましい。金属酸
化物はハロゲン化物より還元され易く、それを適当に分
散させておくことにより還元された金属が核となり、単
結晶の粒径を制御することができるからである。もっと
も通常はＦｅＣ１，等には少量Ｆ　ｅ２Ｏ＝等が混入し
ているので、この場合は特に添加しなくてもよい。

水素ガスの流速が速過ぎると単結晶の成長を妨げまた吹
き抜けを起こすので、１５０ｃｍ＋　７分以下にする必
要がある。流量が少なすぎると反応速度が遅くなるので
、流速にして２Ｏｃｍ／分以上が必要である。したがっ
て水素ガスの流量は流速にして２Ｏ〜１５０ｃｍ　／分
が適する。

これらの流速は常温における送入ｉｔ　（ｃ＋１３／分
）を反応帯の断面積（ｃｍ”）で除した値である。

水素ガスにはキャリヤガスとして不活性ガス、Ｃｏ、Ｈ
，Ｏガス等を添加してもよい。

〔発明の効果〕

本発明の方法によって得られた金属粉末は実質的に単結
晶である。実質的にとは粒子は結晶粒界が認められず、
転位密度も非常に低いことを意味する。

金属粒子を単結晶とすることにより、ＮＫＩ界の影響に
よる磁気特性の劣化を防止し、例えばヒステリシス曲線
を抗磁力の低い曲線とすることができる。

金属粒子は多面体形状をなしている。その形は多くは正
六面体以上の多面体で、偏平や針状でない粒状をなして
おり、アスペクト比で表わせば大部分１〜３の範囲に入
る。このような粒状であるため、本発明により得られる
金属粒子は、粉末冶金用やフィラー用として使用すれば
充填性が極めてよい。金属粒子の大きさは、０．１〜１
００μｍの範囲ならば、狭い粒度分布で平均粒径をコン
トロールすることができる。

また本発明による金属粉末は高純度であることも特徴の
一つである。即ち、好ましくは不純物は０．５重量％以
下である。このように不純物が少ないのは粉末粒子が殆
んど結晶欠陥がないので、欠陥にトラップされる不純物
が少ないからである。

以下、本発明の詳細な説明する。

〔実施例〕

第１図に実施例に用いた反応装置を示す。

１は内径４１．６ｍｍ、外径４８．６　ｍｍの鉄管（Ｓ
ＧＰ１１／２．スケジュール４０）よりなる反応管であ
る。その高さ方向のほぼ中心部に設けられたヒータ２に
よって加熱される原料１０は１０枚重ねの焼結金属フィ
ルター（濾過精度１μｍ、厚さ３ｍｍ、直径４４．５ｍ
ｍ）上に置かれている。なお本発明で使用するフィルタ
ーは濾過を目的とするのではなく、通気抵抗を生じさせ
るものであり、厚さおよび／または通気孔の大きさを適
宜選択することによって所望の効果を得ることができる
。反応管１の両端はシリコンゴムで蓋４．５がされてい
る。反応管１内には、Ｈ２ガス容器６、Ａｒガス容器７
から流量計８．８′を経てＨ２ガスおよびＡｒガスか送
入される。

本実験では、試薬特級の塩化第一鉄を１５０℃で５０ｈ
真空乾燥機をもちいて、脱結晶水化処理をした粉末１０
を原料とした。

上側の栓５をはずして原料１０の塩化鉄を２Ｏｇ投入し
、Ａｒ気流中約８り／ｍｉｎで昇温し、５００℃に到達
してから、１１／ｌｌｌ１ｎでＨ２ガスを流し、Ｈ２を
流しはじめた時点を反応開始点とし分であった。なお熱
電対１１を温度コントローラーにつなぐことにより加熱
速度を制御し、昇温中に多結晶金属粉末が生じないよう
にし、また流量計８により上記流速７４ｃｍ／分を維持
して反応が均一に進行するようにした。

反応により生成したＨｚ　＋ＨＣｌガスは排気管１２に
より排出される。

比較のために、実施例と同じ原料５ｇをボートにのせ、
内径４０ｎｕ＋＋の炉心管を持つ横型炉でＨ２流量と温
度は実施例と同様にして反応させた。

反応で生成した鉄粉の粒度分布を第２図に示す。

同図より本発明の方法をもちいることにより、均一性が
増し、粒度分布がシャープな鉄粉が得られたことがわか
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は反応装置の概念図、 第２図は粒径分布を示すグラフである。 １−反応管、　　　２−ヒータ、 ３−フィルター、６−Ｈ２容器、 １〇−原料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属ハロゲン化物を水素ガスで還元して金属粉末と
   する場合に、金属をその金属ハロゲン化物と同一帯域で
   実質的に単結晶として析出する範囲に金属ハロゲン化物
   の加熱温度及び水素ガスの流速を制御する金属粉末の製
   造法において、水素ガスを５００ｍｍＨ＿２Ｏ以上の通
   気抵抗の出るフィルターを通過させた後に金属ハロゲン
   化物にあてることにより粒径分布を均一にする金属微粉
   の製造法。 ２、金属がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏの一種もしくはこれらの合
   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
   。