JPWO2015194579A1 - 炭素被覆金属粉末、炭素被覆金属粉末を含有する導電性ペースト及びそれを用いた積層電子部品、並びに炭素被覆金属粉末の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明は、炭素被覆金属粉末の製造方法に関するものであり、特に、金属材料を溶融・蒸発させた後、供給した炭素源を吸熱分解させることにより金属蒸気を急速冷却して、金属核の析出に並行して当該金属核表面上への炭素被覆膜形成を行う方法である。
特許文献1、2に開示されている製造方法では、予めニッケル粉末を生成し、生成されたニッケル粉末に炭素被膜を被覆又は炭素を含有させていることから、炭素を被覆又は含有させる前にニッケル粉末表面に酸化膜が形成されている場合が多い。一旦、表面に酸化膜が形成されると、これを完全に除去することは難しく、特に、粒径が小さいニッケル粒子の場合、表面活性が非常に高いため、酸化膜の除去がさらに難しくなる。また特許文献1の方法で得られた炭素被覆ニッケル粉末から、自然酸化膜が除去されるとその除去痕であるくぼみが生成される。
また、特許文献2の炭素含有ニッケル粉末は、収縮特性の改善を目的として提案されたものであり、収縮開始温度が931℃や1007℃まで高くできているものの、収縮開始温度に達すると急激に収縮し始めることから 、1200℃以上という高温で行われる焼成時に内部導体層とセラミック層との間でデラミネーションやクラックが発生しやすいという問題が十分に解決できていなかった。
また、特許文献5、6では、酸化ニッケルや水酸化ニッケルが存在し、且つX線光電子分光(XPS、ESCA)によってニッケル粒子表面の被覆膜等の状態を詳細に分析していないため、収縮特性の改善が十分ではなく、上記と同様、デラミネーションやクラックが発生しやすいという問題が十分に解決できていなかった。
また、本発明は、不純物が少なく、かつ、粒度分布が狭い炭素被覆金属粉末の製造方法を提供することを目的とするものである。
レーザー回折式粒度分布測定の体積基準の積算分率における10%値、50%値、90%値をそれぞれD10、D50、D90としたとき、D50が300nm以下、(D90−D10)/(D50)で示されるSD値が1.5以下、
酸素含有量が、単位重量の炭素被覆金属粉末に対する酸素成分の重量比率で、粉末の比表面積1m2/gあたり1500ppm以下、
窒素−水素還元雰囲気中で、5℃/分の速度で室温から1200℃まで昇温させてTMA(熱機械分析)測定を行ったとき、式(1)で示されるXが50以下である炭素被覆金属粉末である。
X(%)=(X200℃/XMAX)×100 ・・・(1)
(式(1)において、XMAX:最大収縮率、X200℃:200℃の温度幅における最大収縮率と最小収縮率との差の最大値である。)
酸素含有量が、単位重量の炭素被覆金属粉末に対する酸素成分の重量比率で、粉末の比表面積1m2/gあたり1500ppm以下、
ESCAによる表面解析において、粒子表面から中心に向けて1nmの位置における炭素原子の1sに帰属されるピーク位置に対して、粒子表面から中心に向けて11nmの位置における前記ピーク位置が、低エネルギー側にシフトしている炭素被覆金属粉末である。ESCAによる表面解析において、前記の低エネルギー側へのシフトは、0.08eV以上であることが好ましく、また、酸化ニッケル及び水酸化ニッケルに帰属されるピークが存在しないことが好ましい。この炭素被覆金属粉末を、「炭素被覆ニッケル系粉末」ということもある。この炭素被覆金属粉末(炭素被覆ニッケル系粉末)は、TMA等で特徴づけられた炭素被覆金属粉末について規定された上記の特性(D50、SD値、TMA測定で定義されているX)を更に有することが好ましい。
反応容器内において金属原料を加熱し、当該金属原料を溶融・蒸発させて金属蒸気を発生させる金属蒸気発生工程と、
キャリアガスにより前記金属蒸気を前記反応容器内から冷却管に搬送する搬送工程と、
前記冷却管内において前記金属蒸気を冷却し、金属核を析出させる金属核析出工程と、
前記析出した金属核を成長させる金属核成長工程と、
を備える炭素被覆金属粉末の製造方法であって、
前記金属核析出工程では、前記冷却管内に炭素源を供給し、吸熱分解させることにより前記金属蒸気を急速冷却して、前記金属核の析出に並行して当該金属核表面上への炭素被覆膜形成を行う製造方法である。
本発明にかかる炭素被覆金属粉末は、上記の製造方法で得ることができる。
本発明の炭素被覆金属粉末は、上記の製造方法により得ることができる。
炭素被覆金属粉末の金属としては、特に制限はないが、卑金属が好ましく、ニッケル及び銅のうち少なくともいずれか一方を含む金属が特に好ましい。具体的には、金属粉末として、実質的にニッケルのみからなるニッケル粉末、実質的に銅のみからなる銅粉末、ニッケルと銅からなる粉末、が特に好ましい。ここで、「実質的にニッケルのみからなる」とは、金属粉末中にニッケルを98wt%より多く含むことをいう。同様に、「実質的に銅のみからなる」とは、金属粉末中に銅を98wt%より多く含むことをいう。ニッケルと銅からなる粉末としては、2〜20wt%の銅を含むニッケル粉末が特に好ましい。
炭素被覆金属粉末に対して、粒径によっても異なるが、炭素含有量は0.5〜3.50wt%、酸素含有量が1wt%以下であってできるだけ少なく抑えることが望ましい。また、酸素を含む不純物含有量は3wt%以下に抑えることが好ましい。上記範囲内であれば、焼成後に残存する炭素及び不純物量が低く抑えられる。
X(%)=(X200℃/XMAX)×100 ・・・(1)
ここで、室温とは、25〜30℃程度のことをいう。上記式(1)において、XMAXは最大収縮率であり、室温から1200℃までの範囲における最大収縮率をいう。X200℃は、200℃の温度幅における最大収縮率と最小収縮率との差の最大値であり、室温から1200℃の間で200℃の温度幅における最大収縮率と最小収縮率の差をそれぞれ求め、その差のうち最大となる値をいう。例えば、図4、5を参照して説明すると、昇温温度に対する熱収縮率を表す曲線が最も急激に変化する200℃の温度幅における最大収縮率と最小収縮率との差が、X200℃となる。すなわち、上記式(1)から算出されるX(%)は、室温から1200℃の範囲でどの程度急激に炭素被覆金属粉末が収縮したかを示す指標であり、値が大きくなればなるほど、より急激に収縮していることが分かる。
炭素被覆金属粉末が、ニッケル系粉末と、このニッケル系粉末を被覆する炭素被覆膜とを有する炭素被覆金属粉末であって、ESCAによる表面解析により以下の特性を有する炭素被覆金属粉末について説明する。ここでは、より分り易く説明するために、炭素被覆金属粉末を「炭素被覆ニッケル系粉末」と記載する。
粒子表面から中心に向けて1nmの位置は、炭素被覆膜表面に近い部分であり、炭素が多く存在している。粒子表面から中心に向けて11nmの位置は、炭素被覆膜とニッケル系粉末との界面付近であり、炭素とニッケルによるニッケルカーバイド層が存在している。このように、粒子表面から中心に向けて1nmと11nmの位置では、電子状態が異なるため、シフトが発生する。
このニッケルカーバイド層によりニッケルから炭素層へ連続的に変化することから接着力の高い強固な炭素被覆膜が形成される。
このように、粒子表面に酸化ニッケル及び水酸化ニッケルがほとんど存在しないことから、本発明の炭素被覆ニッケル系粉末の酸素含有量は極めて低く制抑されていることがわかる。
本発明にかかる炭素被覆金属粉末の製造方法は、反応容器内において金属原料を加熱し、当該金属原料を溶融・蒸発させて金属蒸気を発生させる金属蒸気発生工程と、キャリアガスにより前記金属蒸気を前記反応容器内から冷却管に搬送する搬送工程と、前記冷却管内において前記金属蒸気を冷却し、金属核を析出させる金属核析出工程と、前記析出した金属核を成長させる金属核成長工程とを備える。当該方法は、金属核析出工程において、前記冷却管内に炭素源を供給し、吸熱分解させることにより前記金属蒸気を急速冷却して、前記金属核の析出に並行して当該金属核表面上への炭素被覆膜形成を行うものであり、この製造方法により前記の本発明の炭素被覆金属粉末を得ることができる。
以下、本発明にかかる炭素被覆金属粉末の製造方法について添付の図面を参照して具体的に説明する。
反応容器101には、冷却管110が接続されている。反応容器101内で発生した金属蒸気は、キャリアガスにより冷却管110に搬送される。
冷却管110は、反応容器101側(上流側)から、金属蒸気を間接的に冷却する間接冷却区画ICと、炭素被覆金属粉末を直接的に冷却する直接冷却区画DCとを順次備える。間接冷却区画ICは、内管112と外管113の二重管で構成されている。そして、内管112の外壁と外管113の内壁との間の空間に冷却用流体を循環させ、冷却管110(内管112)の周囲を冷却又は加熱する。これにより、間接冷却区画ICの温度が制御される。そして、この間接冷却区画IC内で、反応容器101からの金属蒸気、並びに当該金属蒸気からの金属核の析出に並行して金属核表面上へ炭素被覆膜が形成されることにより生成した炭素被覆金属粉末に対して間接冷却を行っている。炭素被覆膜の形成のために供給される炭素源については以下に説明されている。
なお、本明細書の図面において、間接冷却区画IC及び直接冷却区画DCの具体的な冷却機構は省略されているが、本発明の作用効果を妨げない限り、公知のもの(一例として特表2002−530521号公報に記載のもの)を使用することができる。
まず、反応容器101の内部に金属原料を入れる。金属原料としては、目的とする炭素被覆金属粉末の金属成分を含有する導電性の物質であれば特に制限はなく、純金属の他、2種以上の金属成分を含む合金や複合物、混合物、化合物等を使用することができる。金属成分の一例としては、銀、金、カドミウム、コバルト、銅、鉄、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、タンタル、チタン、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、ニオブ等を挙げることができる。金属原料としては、沸点が炭素源の分解温度より高いものが好ましく、700〜3600℃のものがより好ましい。これにより、冷却管110内を炭素源の分解温度以上の雰囲気とすることが容易になる。また、3600℃を超えると、炭素被覆膜が制御しにくくなる。
キャリアガスの流量は、金属濃度が0.01〜1g/Lとなるように制御することが好ましい。これにより、炭素源の吸熱分解により、金属蒸気を効率的に急速冷却することができる。
反応容器101から搬送された金属蒸気は、冷却管110内で冷却される。これにより、金属蒸気から金属核が析出される。本発明では、炭素源供給部111により冷却管110内に供給された炭素源を吸熱分解させ、金属蒸気を急速冷却させることにより、金属核の析出に並行して金属核表面上への炭素被覆膜形成を行うことを特徴とする。
炭素源としては、エタン、メタン、プロパン、ブタン、エチレン、プロピレン、ブチレン等の炭化水素、エタノール、モノエチレングリコール等のアルコールを使用することができる。また、固体状、液体状及び気体状のいずれの炭素源も用いることができるが、気体状の炭素源を用いることが好ましい。気体状の炭素源を用いることにより、炭素源を炭素単体まで分解しやすくなる。具体的には、炭素源として、メタンガス(分解温度700℃程度)を用いることが好ましい。また、用いる金属原料の沸点より炭素源の分解温度のほうが、好ましくは100℃以上、より好ましくは500℃以上、さらに好ましくは1000℃以上低いことが好ましく、金属原料としてニッケル又はニッケルを主成分とする金属原料、炭素源としてメタンガスを用いることが好ましい。これにより、金属蒸気が搬送されている冷却管110内の温度で炭素源が効率的に分解する。なお、炭素源をアルゴンガス等のキャリアガスに含ませた混合ガスとして供給する場合、この混合ガスを炭素源ということがある。
この場合、炭素源の分解温度以上且つ(金属原料の融点+当該融点×25%)℃以下である位置に炭素源を供給することがより好ましい。例えば、炭素源がメタンの場合には、その分解温度である700℃程度以上、1816℃(ニッケルの融点である1453℃+(1453℃×25%))以下の位置に炭素源を供給することがより好ましい。
前記のように、生成された金属核は、引き続き間接冷却区画IC内で粒成長及び結晶化が行われる。粒成長には、大きく分けて、核の周りにある金属蒸気が核の表面上に析出しながら進行していく粒成長と、隣り合う複数の核が合一しながら進行していく粒成長があり、粒度分布の広狭に対する影響としては後者が支配的と考えられる。本発明では、金属核の生成とほぼ同時又は遅くとも金属核の生成直後に金属核の表面上に炭素被覆膜が形成するので、合一による粒成長が抑制される。これにより粒度分布が極めて狭い均一粒径の揃った炭素被覆金属粉末が得られる。
捕集された炭素被覆金属粉末に対して、熱処理を施すことが好ましい。これにより、炭素被覆のグラファイトの結晶化度が高くなり、焼結抑制効果が向上する。グラファイトの結晶化度は、ラマンスペクトル測定においてグラファイトのGバンド起因のピーク強度で評価できる。好ましくは、Gバンドピークの半値幅が100以下である。100を超えると、アモルファス部分が多く残った状態となり、結晶化度が不十分となる。
本発明にかかる導電性ペーストは、前記の炭素被覆金属粉末を導電性粉末として含有し、これをバインダー樹脂、溶剤からなるビヒクルに混練させたものである。この導電性ペーストは、特に、積層コンデンサ、積層インダクタ、積層アクチュエータ等の積層電子部品の内部導体(内部電極)の形成に好適に用いられるが、その他にセラミック電子部品の端子電極や厚膜導体回路の形成に使用することもできる。炭素被覆金属粉末は、TMA特性等で特徴付けられる炭素被覆金属粉末、ESCAの解析により特徴付けられる炭素被覆ニッケル系粉末のいずれであってもよい。
上記の導電性ペースト、積層電子部品の製造方法の一例を以下に説明する。
上記のようにして、導電性ペーストが製造される。
さらに、本発明の炭素被覆金属粉末は、粒度分布が狭く、平均粒径が小さいため、炭素被覆金属粉末含有する導電性ペーストを塗布・焼成して形成された焼成膜は、膜厚が薄い場合であっても、穴(欠陥)が少なく、平滑性、緻密性、連続性に優れたものであり、内部導体層の薄層化が可能なものである。内部導体層の厚さは、例えば0.4〜0.8μmである。
図2のプラズマ装置100を用いて炭素被覆金属粉末の製造を行った。冷却管110としては、内径3.8cmの内管112a(第1の間接冷却区画114)と、内径8cmの内管112b(第2の間接冷却区画115)と、内径15cmの内管112c(直接冷却区画DC)とを組合せたものを用いた。なお、内管112aの長さを20cm、内管112bの長さを22.5cm、内管112cの長さを20cmとした。また、第2の間接冷却区画115の上流端から5cm下流側に0.32cmの内径(供給口)を有する炭素源供給部111から炭素源を供給した。前記の構成を有するプラズマ装置をプラズマ装置Aと称する。
炭素源を供給し、金属蒸気が搬送されている状態で、炭素源を供給する位置(通常は仮想面120a近傍)の温度Tβは、1040℃であった。また、当該位置の温度は、炭素源を供給せず、金属蒸気が搬送されている状態で、1100℃の温度Tαであった。
以下の実施例において、特に断りがなければ、金属蒸気が搬送されている状態で冷却管に炭素源(比較例1、2では10%メタンガスに代わる窒素ガス)を供給する位置(通常は仮想面120a近傍)の温度をTβ、冷却管に炭素源(比較例1、2では10%メタンガスに代わる窒素ガス)を供給せず、金属蒸気が搬送されている状態での前記Tβ測定位置と同位置での温度をTαとした。
炭素源の流量を毎分7Lとした以外は実施例1と同様に実験を行った。Tαは1100℃、Tβは1050℃であった。
炭素源の流量を毎分6Lとした以外は実施例1と同様に実験を行った。Tαは1100℃、Tβは1050℃であった。
炭素源の流量を毎分40Lとした以外は実施例1と同様に実験を行った。Tαは1100℃、Tβは1024℃であった。
炭素源として、アルゴンガス中に3%のプロパンを含む混合ガスを用いた以外は実施例1と同様に実験を行った。Tαは1100℃、Tβは1035℃であった。
プラズマ装置Aを用いて炭素被覆金属粉末の製造を行った。金属原料としては銀を用い、蒸発速度は毎分100gであった。キャリアガスとしては窒素ガスを用い、冷却管を通過するキャリアガスは毎分200Lとし、金属濃度が0.5g/Lとなるよう制御した。炭素源としては10%メタンガスを用い、供給量は毎分25Lとし、供給する炭素源の温度は室温(25〜30℃)とした。Tαは750℃、Tβは700℃であった。
プラズマ装置Aを用いて炭素被覆金属粉末の製造を行った。金属原料としては銅を用い、蒸発速度は毎分15gであった。キャリアガスとしては窒素ガスを用い、冷却管を通過するキャリアガスは毎分200Lとし、金属濃度が0.075g/Lとなるよう制御した。炭素源としては10%メタンガスを用い、供給量は毎分25Lとし、供給する炭素源の温度は室温(25〜30℃)とした。Tαは920℃、Tβは880℃であった。
プラズマ装置Aを用いて炭素被覆金属粉末の製造を行った。金属原料としてはニッケルと銅の合金(銅の含有量2wt%)を用い、蒸発速度は毎分10gであった。キャリアガスとしては窒素ガスを用い、冷却管を通過するキャリアガスは毎分200Lとし、金属濃度が0.05g/Lとなるよう制御した。炭素源としては10%メタンガスを用い、供給量は毎分25Lとし、供給する炭素源の温度は室温(25〜30℃)とした。Tαは1080℃、Tβは1035℃であった。
プラズマ装置Aを用いて炭素被覆金属粉末の製造を行った。金属原料としてはニッケルと銅の合金(銅の含有量20wt%)を用い、蒸発速度は毎分12gであった。キャリアガスとしては窒素ガスを用い、冷却管を通過するキャリアガスは毎分200Lとし、金属濃度が0.06g/Lとなるよう制御した。炭素源としては10%メタンガスを用い、供給量は毎分25Lとし、供給する炭素源の温度は室温(25〜30℃)とした。Tαは1075℃、Tβは1020℃であった。
図2に記載のプラズマ装置100を用いて炭素被覆金属粉末の製造を行った。冷却管110としては、内径8.9cmの内管112a(第1の間接冷却区画114)と、内径10.3cmの内管112b(第2の間接冷却区画115)と、内径22cmの内管112c(直接冷却区画DC)とを組合せたものを用いた。なお、内管112aの長さを3.5cm、内管112bの長さを46cm、内管112cの長さを42.3cmとした。また、第2の間接冷却区画115の上流端から10cm下流側に1cmの内径(供給口)を有する炭素源供給部111から炭素源を供給した。前記の構成を有するプラズマ装置をプラズマ装置Bと称する。
プラズマ装置Bを用いて炭素被覆金属粉末の製造を行った。金属原料としてはニッケルを用い、蒸発速度は毎分50gであった。キャリアガスとしては窒素ガスを用いた。冷却管を通過するキャリアガスは毎分750Lとし、金属濃度が0.07g/Lとなるよう制御した。炭素源としてはアルゴンガス中に3%メタンガス含む混合ガスを用い、供給量は毎分103Lとし、供給する炭素源の温度は室温(25〜30℃)とした。Tαは1650℃、Tβは1380℃であった。
図2に記載のプラズマ装置100を用いて炭素被覆金属粉末の製造を行った。冷却管110としては、内径8.9cmの内管112a(第1の間接冷却区画114)と、内径22cmの内管112b(第2の間接冷却区画115)と、内径22cmの内管112c(直接冷却区画DC)とを組合せたものを用いた。なお、内管112aの長さを10.3cm、内管112bの長さを22.5cm、内管112cの長さを44.3cmとした。また、第2の間接冷却区画115の上流端から11cm下流側に1cmの内径(供給口)を有する炭素源供給部111から炭素源を供給した。
図2に記載のプラズマ装置100を用いて炭素被覆金属粉末の製造を行った。冷却管110としては、内径10.3cmの内管112a(第1の間接冷却区画114)と、内径12.8cmの内管112b(第2の間接冷却区画115)と、内径36.9cmの内管112c(直接冷却区画DC)とを組合せたものを用いた。なお、内管112aの長さを24.5cm、内管112bの長さを45cm、内管112cの長さを54.7cmとした。また、第2の間接冷却区画115の上流端から10cm下流側に1.9cmの内径(供給口)を有する炭素源供給部111から炭素源を供給した。
炭素源供給部111からの供給材料として、炭素源(10%メタンガス)の代わりに窒素ガスを用いた以外は実施例1と同様に実験を行った。Tα及びTβはともに1100℃であった。
炭素源供給部111を第2の間接冷却区画115ではなく、直接冷却区画DCに設け、炭素源(10%メタンガス)の代わりに窒素ガスを直接冷却区画DC内に供給した以外は実施例6と同様に実験を行った。Tα及びTβはともに350℃であった。
炭素源供給部111を第2の間接冷却区画115ではなく、反応容器101に設け、炭素源を反応容器101内に供給した以外は実施例1と同様に実験を行った。前述の通り、キャリアガス中の金属蒸気は、反応容器101から間接冷却区画ICに導入された時点では例えば5000Kの温度であるので、Tαは5000K以上と想定できる。また、反応容器101内は継続的に加熱しているので、Tβも5000K以上と想定できる。
炭素源供給部111を第2の間接冷却区画115ではなく、直接冷却区画DCに設け、炭素源を直接冷却区画DC内に供給した以外は実施例1と同様に実験を行った。Tα及びTβはともに350℃ であった。
炭素源供給部111を設けていない、すなわち炭素源を供給しないこと以外は実施例1と同様に実験を行った。実施例1において、Tα及びTβを測定した箇所の温度は、1100℃であった。
実施例1〜13、及び比較例1〜5で得られた炭素被覆金属粉末それぞれの平均粒径、SD値、炭素含有量、不純物含有量及び炭素被覆膜の厚さを求めた。ここでは、不純物含有量として酸素、硫黄及び塩素の含有量を求めた。これらの結果は、表1に示した。
また、実施例1及び比較例3については、SEM(日立社製 SU−8020)で観察した。図13及び図14は、実施例1及び比較例3それぞれで得られた炭素被覆金属粉末のSEM像である。
また、導電性ペーストを、乾燥後の膜厚が約1μmとなるようにアルミナ基板上に塗布し、大気雰囲気中、150℃、2時間乾燥させた。そして、表面粗さ計(小坂研究所製 SURFCORDER ET3000)を使ってこのペースト乾燥膜の表面粗さ(Ra値及びRz値)を求めた。表4に示した表面粗さRa、Rzは、JIS B 0601‐1994に規定された算術平均粗さ、十点平均粗さである。
以上の結果より、本発明の製造方法により得られた炭素被覆金属粉末は、不純物が少なく、かつ、粒度分布が狭い炭素被覆金属粉末が得られることが分かった。具体的には、実施例1と、炭素源を供給しないこと以外は実施例と同一の比較例5とを比較すると、実施例1の方が酸素含有量が少なく、平均粒径が小さく、SD値が小さいことが分かった。さらに、実施例1と、炭素源供給部111から炭素源以外のものを供給した比較例1とを比較しても、同様の傾向が見られた。また、図13、図14を比較することによっても、比較例3よりも実施例1で得られた炭素被覆金属粉末の方が粒径が小さく、かつ、粒度分布が狭いことが分かった。
また、実施例1〜5、8〜13ではいずれも酸化ニッケル及び水酸化ニッケルに帰属されるピークが存在しなかった。比較例1、4、5 ではいずれも酸化ニッケル及び水酸化ニッケルに帰属されるピークが存在した。
11 炭素被覆膜
100 プラズマ装置
101 反応容器
102 プラズマトーチ
103 プラズマ
104 カソード
105 アノード
106 キャリアガス供給部
107 フィードポート
108 溶湯
110 冷却管
IC 間接冷却区画
DC 直接冷却区画
111 炭素源供給部
112、112a、112b、112c 内管
113 外管
114 第1の間接冷却区画
115 第2の間接冷却区画
120a、120b 仮想面
Claims (21)
- 金属粉末と、当該金属粉末を被覆する炭素被覆膜とを有する炭素被覆金属粉末であって、
レーザー回折式粒度分布測定の体積基準の積算分率における10%値、50%値、90%値をそれぞれD10、D50、D90としたとき、D50が300nm以下、(D90−D10)/(D50)で示されるSD値が1.5以下、
酸素含有量が、単位重量の炭素被覆金属粉末に対する酸素成分の重量比率で、粉末の比表面積1m2/gあたり1500ppm以下、
窒素−水素還元雰囲気中で、5℃/分の速度で室温から1200℃まで昇温させてTMA測定を行ったとき、式(1)で示されるXが50以下である炭素被覆金属粉末。
X(%)=(X200℃/XMAX)×100 ・・・(1)
(式(1)において、XMAX:最大収縮率、X200℃:200℃の温度幅における最大収縮率と最小収縮率との差の最大値である。) - X200℃における200℃の温度幅をT℃以上(T+200)℃以下としたとき、T℃>400℃である請求項1に記載の炭素被覆金属粉末。
- 室温から400℃までの範囲における最大収縮率をX’MAXとしたとき、X’(%)=(X’MAX/XMAX)×100で示されるX’が30以下である請求項1又は2に記載の炭素被覆金属粉末。
- 前記金属粉末は、ニッケル及び銅のうち少なくともいずれかを含む請求項1乃至3のいずれか一項に記載の炭素被覆金属粉末。
- 実質的にニッケルのみからなる又はニッケルを主成分とするニッケル系粉末と、当該ニッケル系粉末を被覆する炭素被覆膜とを有する炭素被覆金属粉末であって、
酸素含有量が、単位重量の炭素被覆金属粉末に対する酸素成分の重量比率で、粉末の比表面積1m2/gあたり1500ppm以下、
ESCAによる表面解析において、粒子表面から中心に向けて1nmの位置における炭素原子の1sに帰属されるピーク位置に対して、粒子表面から中心に向けて11nmの位置における前記ピーク位置が、低エネルギー側にシフトしている炭素被覆金属粉末。 - 前記ESCAによる表面解析において、粒子表面から中心に向けて1nmの位置における炭素原子の1sに帰属されるピーク位置に対して、粒子表面から中心に向けて11nmの位置における前記ピーク位置が、0.08eV以上低エネルギー側にシフトしている請求項5記載の炭素被覆金属粉末。
- 酸化ニッケル及び水酸化ニッケルに帰属されるピークが存在しない請求項5又は6記載の炭素被覆金属粉末。
- レーザー回折式粒度分布測定の体積基準の積算分率における10%値、50%値、90%値をそれぞれD10、D50、D90としたとき、D50が300nm以下、(D90−D10)/(D50)で示されるSD値が1.5以下、
窒素−水素還元雰囲気中で、5℃/分の速度で室温から1200℃まで昇温させてTMA測定を行ったとき、式(1)で示されるXが50以下である請求項5乃至7のいずれか一項に記載の炭素被覆金属粉末。
X(%)=(X200℃/XMAX)×100 ・・・(1)
(式(1)において、XMAX:最大収縮率、X200℃:200℃の温度幅における最大収縮率と最小収縮率との差の最大値である。) - 前記ニッケル系粉末は、実質的にニッケルのみからなる粉末、又は、2〜20wt%の銅を含むニッケル粉末である請求項5乃至8のいずれか一項に記載の炭素被覆金属粉末。
- 反応容器内において金属原料を加熱し、当該金属原料を溶融・蒸発させて金属蒸気を発生させる金属蒸気発生工程と、
キャリアガスにより前記金属蒸気を前記反応容器内から冷却管に搬送する搬送工程と、
前記冷却管内において前記金属蒸気を冷却し、金属核を析出させる金属核析出工程と、
前記析出した金属核を成長させる金属核成長工程と、
を備える炭素被覆金属粉末の製造方法であって、
前記金属核析出工程では、前記冷却管内に炭素源を供給し、吸熱分解させることにより前記金属蒸気を急速冷却して、前記金属核の析出に並行して当該金属核表面上への炭素被覆膜形成を行う炭素被覆金属粉末の製造方法。 - 前記金属核析出工程では、前記炭素源の分解温度以上、(前記金属原料の沸点+当該沸点×10%)℃以下の位置に炭素源を供給する請求項10に記載の炭素被覆金属粉末の製造方法。
- 前記金属原料の沸点より前記炭素源の分解温度のほうが100℃以上低い請求項10又は11に記載の炭素被覆金属粉末の製造方法。
- 前記金属原料は、ニッケル及び銅のうち少なくともいずれかを含む請求項10乃至12のいずれか一項に記載の炭素被覆金属粉末の製造方法。
- 前記金属原料は実質的にニッケルのみからなる、実質的に銅のみからなる、又は2〜20wt%の銅を含むニッケル系金属原料であり、前記炭素源がメタンガスである請求項13に記載の炭素被覆金属粉末の製造方法。
- 前記金属核析出工程は、前記反応容器から前記キャリアガスによって搬送される前記金属蒸気を間接的に冷却する間接冷却工程において行われることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか一項に記載の炭素被覆金属粉末の製造方法。
- 前記間接冷却工程は、
第1の間接冷却工程と、
前記第1の間接冷却工程の金属蒸気の濃度を下げた状態で間接冷却を行う第2の間接冷却工程とを備え、
前記第2の間接冷却工程において、前記炭素源を吸熱分解させることにより前記金属蒸気を急速冷却して、前記金属核の析出に並行して当該金属核表面上への前記炭素被覆膜形成を行う請求項15に記載の炭素被覆金属粉末の製造方法。 - 金属核成長工程後に、
金属核を結晶化させて得られた炭素被覆金属粉末を捕集する捕集工程と、
捕集した前記炭素被覆金属粉末に対して、不活性雰囲気下、180℃以上1000℃以下、1時間以上10時間以下の熱処理、又は、大気雰囲気下、180℃以上400℃以下、1時間以上10時間以下の熱処理を行う熱処理工程とを備える請求項10乃至16のいずれか一項に記載の炭素被覆金属粉末の製造方法。 - 前記金属蒸気発生工程では、前記金属原料をプラズマにより加熱する請求項10乃至17のいずれか一項に記載の炭素被覆金属粉末の製造方法。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の炭素被覆金属粉末とバインダー樹脂と溶剤とを含む導電性ペースト。
- 請求項19に記載の導電性ペーストを用いて形成された内部導体ペースト層と未焼成セラミック層とを交互に複数層積層した積層体を形成し、該積層体を焼成することにより内部導体層が形成された積層電子部品。
- 前記内部導体層の被覆率は90%より高い請求項20に記載の積層電子部品。
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