KR100447965B1 - 니켈분말분산체 및 그 조제방법과 그것을 사용한도전페이스트의 조제방법 - Google Patents

니켈분말분산체 및 그 조제방법과 그것을 사용한도전페이스트의 조제방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100447965B1
KR100447965B1 KR10-2001-7012242A KR20017012242A KR100447965B1 KR 100447965 B1 KR100447965 B1 KR 100447965B1 KR 20017012242 A KR20017012242 A KR 20017012242A KR 100447965 B1 KR100447965 B1 KR 100447965B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nickel powder
nickel
water
organic solvent
dispersion
Prior art date
Application number
KR10-2001-7012242A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010110693A (ko
Inventor
이토타카유키
타카토리히데오
Original Assignee
토호 티타늄 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 토호 티타늄 가부시키가이샤 filed Critical 토호 티타늄 가부시키가이샤
Publication of KR20010110693A publication Critical patent/KR20010110693A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100447965B1 publication Critical patent/KR100447965B1/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/005Electrodes
    • H01G4/008Selection of materials
    • H01G4/0085Fried electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054Nanosized particles
    • B22F1/0545Dispersions or suspensions of nanosized particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/28Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from gaseous metal compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은, 평균입자직경 1㎛ 이하의 초미세 니켈분말과 물용매로 이루어지는 니켈분말 수분산체에, 유기용매를 첨가해서, 상기 유기용매가 상기 물용매를 적어도 부분적으로 치환한 형태로 있는 것을 특징으로 하는 니켈분말분산체에 관한 것이며, 이 니켈분말분산체는, 계면활성제를 또 함유할 수 있다. 본 니켈분말 분산체는, 니켈분말 분산성이 극히 양호하고, 이것을 사용해서 도전페이스트를 형성했을 때에는 도전페이스트분산재 중에서 뛰어난 분산성을 표시하고, 결과로서 적층세라믹콘덴서를 작성했을 때, 전극표면의 요철에 의한 쇼트나 델라미네이션의 방지를 도모할 수 있는 것이 특징이다.

Description

니켈분말분산체 및 그 조제방법과 그것을 사용한 도전페이스트의 조제방법{NICKEL POWER DISPERSION, METHOD OF PRODUCING NICKEL POWER DISPERSION AND METHOD OF PRODUCING CONDUCTIVE PASTE}
종래, 전자재료용 도전페이스트, 특히 적층세라믹콘덴서의 내부전극형성용 도전페이스트로서, 은, 팔라듐, 백금, 금 등의 귀금속분말, 혹은 니켈, 코발트, 철, 몰리브덴, 텅스텐 등의 비금속분말이 사용되고 있다. 일반적으로, 적층세라믹콘덴서는, 유전체 세라믹층과, 내부전극으로서 사용되는 금속층을 교호로 배열하고, 양외측 유전체세라믹층의 양단면에, 내부전극의 금속층에 접속되는 외부전극을 형성한 구성으로 되어 있다. 여기서 유전체를 구성하는 재료로서는, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 산화이트륨 등의 유전율이 높은 재료를 주성분으로 하는 것이 사용되고 있다. 한편, 내부전극을 구성하는 금속으로서는, 전술한 귀금속분말 혹은 비금속분말이 사용되나, 최근에는 보다 저렴한 전자재료가 요구되고 있기 때문에, 후자의 비금속분말이 유용시되고, 특히 니켈분말막을 유전체 세라믹층에 형성해서 전극으로 한 적층세라믹콘덴서의 개발이 한창 행해지고 있다.
그런데, 니켈분말도막을 전극으로 한 적층세라믹콘덴서는, 일반적으로 다음과 같은 방법으로 제조되고 있다. 즉, 티탄산바륨 등의 유전체분말을 유기바인더와 혼합하여 현탁(懸濁)시키고, 이것을 독터블레이드법에 의해 시트형상으로 성형해서 유전체그린시트를 작성한다. 한편, 내부전극용의 니켈분말을 유기용제, 가소제, 유기바인더 등의 유기화합물과 혼합·분산해서 니켈분말페이스트를 형성하고, 이것을 상기 그린시트상에 스크린인쇄법에 의해 인쇄한다. 이어서, 건조·적층 및 압착하고, 그리고 가열처리에 의해 유기성분을 제거한 후, 1300℃ 전후 또는 그 이상의 온도로 소성하고, 이후, 유전체 세라믹층의 양단면에 외부전극을 스티킹해서 적층세라믹콘덴서를 얻는다.
한편, 상기 적층세라믹콘덴서는, 휴대전화, 퍼스널컴퓨터 등 전자기기에 널리 사용되고 있고, 최근 이들 전자기기의 경량화, 소형화, 또 고기능화가 급속히 진척되고 있다. 이에 따라서, 적층세라믹콘덴서의 소형화 또한 대용량화가 요구되며, 이를 위해서는 적층수를 수백층이나 많이 할 필요가 있으며, 필연적으로 전극 1층의 두께를 얇게 하고, 저저항화 해가야 한다. 이 때의 1층의 두께는 1∼2㎛이며, 금후 한층더 박층화가 요구된다.
상기와 같은 적층세라믹콘덴서의 제조방법에 있어서, 니켈분말의 전극을 작성할때 페이스트형성용 분산제와 혼합·분산시키나, 이때 굵은 니켈분말입자가 존재하거나, 혹은 혼합·분산 때 니켈입자가 응집하여, 1∼2㎛의 1층의 두께보다도 입자직경이 큰 2차 니켈분말입자가 존재하면, 전극층 표면에 요철이 발생하고, 최종적으로 적층세라믹콘덴서로 했을 때 쇼트의 원인이 되고, 제품으로서는 사용 할 수 없게 된다. 또 니켈분말페이스트로부터 유기성분을 증발시켜서 제거하는 공정이나, 그 후의 소결공정때에, 금속분말이 팽창·수축함으로써 체적변화가 발생한다. 한편, 유전체 자체에도 소결에 의해서 마찬가지로 체적변화가 발생한다. 즉, 유전체와 니켈분말이라는 다른 물질을 동시에 소결하기 때문에, 소결과정에서의 각각의 물질이 다른 온도에서 팽창·수축의 체적변화를 일으키므로, 적층막에 크랙 또는 박리 등의 소위 델라미네이션이라는 층형상 구조의 파괴가 발생한다는 문제를 안고 있었다. 이 델라미네이션의 현상은, 상기한 바와 같은 굵은 입자의 니켈분말입자 혹은 과대하게 응집한 니켈분말입자가 존재하면 현저하게 된다.
상기와 같은 델라미네이션의 문제를 해결하는 수단으로서, 종래, 여러가지 방법이 제안되고 있다. 예를 들면, 일본국 특개평 8-246001호 공보에서는, 염화니켈증기의 기상수소환원방법에 의해서 제조된, 평균입자직경이 0.1∼1.0㎛이고, 또한 탭밀도가 특정의 식으로 표시되는 조건을 만족하는 니켈초미세분말을 적층세라믹콘덴서의 전극에 사용함으로써, 델라미네이션이 적어지는 것이 개시되어 있다.
상기의 종래기술은, 어느 정도 델라미네이션을 방지 하는 효과는 있으나, 니켈분말을 페이스트형성용 분산제와 혼합·분산했을때의 분산성은 반드시 충분하지는 않고, 니켈분말끼리가 응집하여, 굵은 분말입자가 증가함으로써, 내부전극의 박층화가 곤란해지고, 또, 전극표면에 요철이 발생함으로써 쇼트의 원인이 되거나, 또, 결과적으로 델라미네이션의 원인이 되거나 하고 있었다. 이와 같이 니켈분말의 도전페이스트를 형성할 때의 니켈분말입자의 페이스트형성용 분산제에 대한 분산성에 대해서는, 또한, 개선의 여지가 남겨져 있다.
또, 니켈분말을 직접 페이스트형성용 분산제에 가하지 않고, 니켈분말입자를 물에 미리 분산시킨 상태의 니켈분말 분산체로서 제공하는 것도 고려할 수 있으나, 니켈분말페이스트 형성시의 니켈분말의 분산정도는 만족할 수 있는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은, 페이스트형성용 분산제를 사용해서 도전페이스트를 형성했을때에는 뛰어난 분산성을 표시하고, 결과적으로 적층세라믹콘덴서를 작성했을 때에, 전극표면의 요철에 의한 쇼트나 델라미네이션을 방지하는 것을 가능케하는 니켈분말체를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
본 발명은, 초미세 니켈분말 분산체에 관한 것으로, 특히 도전페이스트용의, 예를 들면 적층세라믹콘덴서의 내부전극의 형성에 사용되는 도전페이스트용의, 초미세 니켈분말 분산체 및 그 조제방법, 아울러 이것을 사용하는 분산성이 뛰어난 도전페이스트의 조제방법에 관한 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른 니켈초미세분말의 수분산체 및 도전페이스트의 조제프로세스 예를 표시한 순서도.
도 2는, 본 발명의 실시예에서 사용한 금속분말의 제조장치의 구성을 표시한 종단면도.
<도면의 참조부호 일람>
1: 염화로 2: 환원로
10,20: 가열수단 11: 원료충전관
14: 염소가스 공급관 15: 불활성 가스공급관
16: 그물 17: 노즐
21: 환원성 가스공급관 22: 냉각가스공급관
본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 초미세 니켈분말의 수분산체에 유기용매를 첨가함으로써 얻게된 분산체가, 도전페이스트형성용 분산제에 첨가했을 때에 극히 높은 니켈분말의 분산성을 표시하여, 도전페이스트용도, 특히 적층세라믹콘덴서용 도전페이스트용으로써 썩 알맞는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 평균입자직경 1㎛ 이하의 초미세 니켈분말과 물용매로 이루어진 니켈분말 수분산체에 유기용매를 첨가해서, 상기 유기용매가 상기 물용매와 적어도 부분적으로 치환한 형태로 있는 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체를 제공하는 것이다. 상기 니켈분말 분산체는, 계면활성제를 또 첨가할 수 있다.
본 발명은 또, 바람직한 양태에 있어서, 염화니켈가스와 환원성 가스를 접촉반응시키는 기상반응에 의해 평균입자직경 1㎛ 이하의 초미세 니켈분말을 생성하고, 상기 니켈분말을 적당히 수세한 후, 순수(純水)를 첨가해서 물용매 농도가 1 중량% 이상인 니켈수분산체를 생성하고, 이에 필요에 따라서 계면활성제를 첨가하고, 그 후 유기용매를 첨가해서 물용매를 적어도 부분적으로 치환하고, 치환한 물용매는 제거하여 유기용매농도가 5∼200중량%인 니켈분말 분산체를 생성하는 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체의 조제방법을 제공한다.
또, 본 발명은, 상기 니켈분말 분산체에 도전페이스트형성용 유기분산제를 첨가·혼련하는 것을 특징으로 하는 도전페이스트의 조제방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 「분산성이 뛰어나다」란, 초미세 니켈분말입자의 2차 입자에의 응집의 정도가 적고, 레이저광산란회절법입도(粒度)측정기(Coulter LS230: 콜터 회사제)를 사용해서 용매에 현탁시켰을 때의 적산입도분포를 측정하였을 경우, 평균입자직경(D50) 및 조분측(粗粉側) 입자직경(예를 들면 D90)이 보다 작은 것을 의미한다.
(발명의 실시형태)
도 1은, 본 발명에 따른 니켈초미세분말의 수분산체 및 도전페이스트의 조제의 프로세스 예를 표시한 순서도이다.
1. 니켈분말
본 발명에서 사용되는 니켈분말의 평균입자직경은 1㎛ 이하의 초미세분말이다. 평균입자직경이 1㎛ 이하이면, 도전페이스트용, 혹은 적층세라믹콘덴서용으로서 지장이 없는 한 평균입자직경에 특별히 제한은 없으나, 최근의 전자제품의 경량소형화에 따라, 그 부품인 적층세라믹콘덴서도 소형화가 요구되므로, 그 내부전극에 사용되는 니켈분말의 입자직경도 보다 작은 것이 요구된다. 평균 입자직경이 작고, 비(比)표면적이 커지면, 도전페이스트 혹은 적층세라믹콘덴서를 작성할 때, 분말입자끼리의 응집이 발생하거나, 또 소결할 때의 휘발성분이 많아지는 등의 불편이 발생하기 쉬워진다.
본 발명에서 사용되는 니켈분말의 평균입자직경은, 바람직하게는 0.01∼1㎛, 더욱 바람직하게는 0.05∼0.5㎛의 범위의 초미세입자가 사용된다. 구체적으로는, 평균입자직경이 0.2㎛ 및 0.4㎛이다.
또, 니켈분말의 BET에 의한 비표면적은 1∼20㎡/g인 것이 바람직하다.
또, 니켈분말의 입자형상은, 소결특성 및 분산성을 향상시키기 위하여 구상(球狀)인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 니켈분말은 기상법이나 액상법 등 공지의 방법에 의해 제조할 수 있으나, 특히 염화니켈가스와 환원성 가스를 접촉시킴으로써 니켈분말을 생성시키는 기상환원법, 혹은 열분해성의 니켈화합물을 분무해서 열분해하는 분무열분해법이, 생성하는 니켈분말의 입자직경을 용이하게 제어할 수 있고, 또 구상의 입자를 효율좋게 제조할 수 있다는 점에 있어서 바람직한 방법이다.
기상환원법에 있어서는, 기화시킨 염화니켈의 가스와 수소 등의 환원성 가스를 반응시키거나, 고체의 염화니켈을 가열하여 증발시켜서 염화니켈가스를 생성시켜도 된다. 그러나, 염화니켈의 산화 또는 흡습방지 또 에너지 효율을 고려하면, 금속니켈에 염소가스를 접촉시켜서 염화니켈가스를 연속적으로 발생시키고, 이 염화니켈가스를 환원공정에 직접 공급하고, 이어서 환원성 가스와 접촉시켜 염화니켈가스를 연속적으로 환원해서 니켈분말을 제조하는 방법이 유리하다.
기상환원반응에 의한 니켈분말의 제조과정에서는, 염화니켈가스와 환원성 가스가 접촉한 순간에 니켈원자가 생성되어, 니켈원자끼리 충돌·응집함으로써 초미세입자가 생성되어 성장해 간다. 그리고, 환원공정에서의 염화니켈가스의 분압(分壓)이나 온도 등의 조건에 의해서, 생성되는 니켈분말의 입자직경이 결정된다. 상기와 같은 니켈분말의 제조방법에 의하면, 염소가스의 공급량에 응한 양의 염화니켈가스가 발생하므로, 염소가스의 공급량을 제어함으로써 환원공정에 공급하는 염화니켈가스의 양을 조정할 수 있고, 이에 의해서 생성되는 니켈분말의 입자직경을 제어할 수 있다. 또, 금속염화물가스는, 염소가스와 금속과의 반응으로 발생하므로, 고체금속염화물의 가열증발에 의해 금속염화물가스를 발생시키는 방법과 달리, 캐리어가스의 사용을 적게 할 수 있을 뿐만 아니라, 제조조건에 따라서는 사용하지 않는 것도 가능하다. 따라서, 기상환원반응쪽이, 캐리어가스의 사용량 저감과 그것에 따른 가열에너지의 저감에 의해, 제조코스트의 저감을 도모할 수 있다.
또, 염화공정에서 발생한 염화니켈가스에 불활성 가스를 혼합함으로써, 환원공정에 있어서의 염화니켈가스의 분압을 제어할 수 있다. 이와 같이, 염소가스의 공급량 혹은 환원공정에 공급하는 염화니켈가스의 분압을 제어함으로써, 니켈분말의 입자직경을 제어할 수 있고, 따라서 니켈분말의 입자직경을 안정시킬 수 있는 동시에, 입자직경을 임의로 설정할 수 있다.
상기와 같은 기상환원법에 의한 니켈분말의 제조조건은, 평균입자직경 1㎛이하가 되도록 임의로 설정하나, 예를 들면, 출발원료인 금속니켈의 입자직경은 약 5∼20㎜의 입자형상, 덩어리 형상, 판형상 등이 바람직하고, 또, 그 순도는 대략 99.5% 이상이 바람직하다. 이 금속니켈을, 먼저 염소가스와 반응시켜서 염화니켈가스를 생성시키나, 그때의 온도는, 반응을 충분히 진척시키기 위하여 800℃ 이상으로 하고, 또한 니켈의 융점인 1453℃ 이하로 한다. 반응속도와 염화로(爐)의 내구성을 고려하면, 실용적으로는 900℃∼1100℃의 범위가 바람직하다. 이어서, 이 염화니켈가스를 환원공정에 직접 공급하고, 수소가스 등의 환원성 가스와 접촉반응시키나, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스를, 염화니켈가스에 대하여 1∼30몰% 혼합하여, 이 혼합가스를 환원공정에 도입해도 된다. 또, 염화니켈가스와 함께 또는 독립으로 염소가스를 환원공정에 공급할 수도 있다. 이와 같이 염소가스를 환원공정에 공급함으로써, 염화니켈가스의 분압을 조정할 수 있고, 생성하는 니켈분말의 입자직경을 제어하는 일이 가능하게 된다. 환원반응의 온도는 반응완결에 충분한 온도 이상이면 되나, 고체형상의 니켈분말을 생성하는 쪽이, 취급이 용이하므로, 니켈의 융점 이하가 바람직하고, 경제성을 고려하면 900℃∼1100℃가 실용적이다.
이와 같이 환원반응을 행하여 니켈분말을 생성시키면, 다음은 생성니켈분말을 냉각한다. 냉각할 때, 생성한 니켈의 1차 입자끼리의 응집에 의한 2차 입자의 생성을 방지해서 소망하는 입자직경의 니켈분말을 얻기 위하여, 환원반응을 마친 1000℃ 부근의 가스흐름을 400∼800℃ 정도까지 질소가스 등의 불활성 가스를 불어넣음으로써 급속냉각시키는 일이 바람직하다. 그 후, 생성한 니켈분말을, 예를 들면 백필터 등에 의해 분리, 회수한다.
또, 분무열분해법에 의한 니켈분말의 제조방법에서는, 열분해성의 니켈화합물을 원료로 하나, 구체적으로는, 니켈의 질산염, 황산염, 옥시질산염, 옥시황산납, 염화물, 암모늄착체, 인산염, 카르복시산염, 알콕시화합물 등의 1종 또는 2종 이상이다. 이 니켈화합물을 함유하는 용액을 분무해서, 미세한 액방울을 만드나, 이때의 용매로서는, 물, 알콜, 아세톤, 에테르 등이 사용된다. 또, 분무의 방법은, 초음파 또는 2중 제트노즐 등의 분무방법에 의해 행한다. 이와 같이 해서 미세한 액방울로 하여, 고온에서 가열하여, 니켈화합물을 열분해시켜, 금속니켈분말을 생성시킨다. 이 때의 가열온도는, 사용되는 특정의 니켈화합물이 열분해 하는 온도 이상이며, 바람직하게는 니켈의 융점 부근이다.
2. 니켈분말 수분산체
본 발명에서는, 상기와 같이 해서 얻어진 니켈분말을, 물에 현탁시키고, 물용매농도가 1중량% 이상, 바람직하게는 5∼300중량%, 더욱 바람직하게는 10∼100 중량% 이상의 물용매에, 니켈분말을 분산시킨 수분산체를 먼저 조제한다. 여기서, 「물용매농도」란 분산체 중의 니켈분말의 중량에 대한 물용매의 중량%를 표시한다. 결국, 니켈분말 수분산체는, 니켈분말 100 중량부 당, 물이 1 중량부 이상, 바람직하게는 5∼300 중량부, 더욱 바람직하게는 10∼100 중량부의 슬러리 형상의 혼합물이다. 이 때, 물에 현탁전에, 니켈분말에 부착하고 있는 염화니켈 등을 제거하기 위하여 수세하고, 필요에 따라서 액체사이클론 등의 습식분급기에 의해 굵은 분말을 제거하여 니켈분말의 입도를 조정하는 것이 바람직하다. 종래의 니켈분말의 제조방법에서는, 상기와 같이 니켈분말을 생성한 후, 마찬가지로 수세하나, 니켈분말을 제품으로 하기 위하여, 이후 니켈분말을 분리 및 건조하여 물을 함유하지 않는 분말상태로 하고 있었다. 그러나, 본 발명에서는 상기와 같이 니켈분말의 수분산체를 조제한 후, 니켈분말을 건조시키지 않고, 구체적으로는 물용매 농도가 1중량% 미만이 되지 않도록 함으로써, 최종적인 니켈분말의 분산성을 향상시킨다. 결국, 본 발명에 있어서의 니켈분말 수분산체의 바람직한 조제방법은, 염화니켈가스와 수소 등의 환원성 가스를 접촉시키는 기상환원법 등에 의해 니켈분말을 생성시키고, 이어서 수세하고, 순수를 첨가해서 니켈분말을 침강시키고, 데칸테이션(decantation)에 의해 상청액을 제거하고 그 후 니켈분말을 건조시키지 않고 물용매농도가 1중량% 이상의 수분산체를 조제한다.
또, 본 발명에서는, 상기와 같은 방법으로 조제한 니켈분말의 수분산체에 계면활성제를 첨가하는 것도 바람직한 양태의 하나이다. 즉, 계면활성제의 첨가에 의해, 후술하는 유기용매에 의한 물용매의 치환이 용이해지는 동시에, 최종적으로 뛰어난 페이스트 특성을 발휘한다. 계면활성제로서는, 카티온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양(兩)이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 불소계면활성제 및 반응성 계면활성제로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
구체적으로는, 카티온성 계면활성제로서는, 지방족의 1∼3급 아민염, 지방족 4급 암모늄염, 벤잘코늄염, 염화벤제토늄, 피리디늄염, 이미다졸륨염 등을 들 수 있다.
또, 음이온성 계면활성제로서는, 지방산 비누, N-아실아미노산 또는 그 염,폴리옥시에틸렌알킬에테르카르복시산염 등의 카르복시산염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰산염, 디알킬술포숙신산에스테르염, 술포숙신산알킬2염, 알킬술포아세트산염 등의 술폰산염, 황산화유, 고급알콜황산에스테르염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르황산염, 모노글리술페이트 등의 황산에스테르염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산염, 폴리옥시에틸렌페닐에테르인산염, 알킬인산염 등의 인산에스테르염 등을 들 수 있다.
또, 양(兩)이온성 계면활성제로서는, 카르복시베타인형, 아미노화루본산염, 이미다디리늄베타인, 레시틴, 알킬아민산화물 등을 들 수 있다.
또, 비이온성 계면활성제로서는, 알킬기의 탄소수가 1∼18인 폴리옥시에틸렌모노 또는 디알킬에테르, 폴리옥시에틸렌2급알콜에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌스테롤에테르, 폴리옥시에틸렌라놀린유도체 등의 에테르형, 폴리옥시에틸렌글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌피마자유, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산알카놀아미드황산염 등의 에테르에스테르류, 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르, 에틸렌글리콜지방산에스테르, 지방산모노글리세리드, 폴리글리세린지방산에스테르, 소르비탄지방산에스테르, 프로필렌글리콜지방산에스테르, 서당(蔗糖)지방산에스테르 등의 에스테르형, 지방산알카놀아미드, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등의 질소함유형 등을 들 수 있다.
또, 불소계 계면활성제로서는, 플루오르알킬카르복시산, 퍼플루오르알킬카르복시산, N-퍼플루오르옥탄술포닐글루타민산디나트륨 등을 들 수 있다.
또, 반응성 계면활성제로서는, 폴리옥시에틸렌알릴글리시딜노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌프로페닐페닐에테르 등을 들 수 있다.
상기의 계면활성제는, 단독으로 사용하는 외에, 2종 이상의 조합으로 사용할 수도 있다. 이들 중에서도 특히, HLB(친수친유밸런스)값이 통상 3∼20인 비이온성 계면활성제가 바람직하게 사용되고, 바람직하게는 HLB값이 10∼20인 친수성의 비이온계면활성제가 사용된다. 구체적으로는, 노닐페놀에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 및 그 인산염 또는 이들의 혼합물, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트 등의 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리글리세린모노스테아레이트 등의 폴리글리세린지방산에스테르, 소르비탄모노스테아레이트 등의 소르비탄지방산에스테르로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이 특히 바람직하게 사용된다.
특히 바람직한 계면활성제는, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 및 그 인산염 또는 이들의 혼합물이다.
3. 니켈분말 분산체(유기용매첨가)
다음에, 상기와 같이 조제한 니켈분말의 수분산체에 유기용매를 첨가한다. 본 발명에서 사용되는 유기용매로서는, 알콜류, 페놀류, 에테르류, 아세톤류, 탄소수 5∼18의 지방족 탄화수소, 등유, 경유, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소, 실리콘 오일 등을 들 수 있다. 이중에서도 물에 대한 용해도를 어느 정도 가진 유기용매가 바람직하고, 알콜류, 에테르류, 또는 아세톤류가 바람직하고, 구체적으로는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 2-에틸헥산올, 2-메틸-1-프로판올, 이소부탄올, 2-(에틸아미노)에탄올, 2-에틸-1-부탄올, 3-에틸-3-펜탄올, 2-이소프로폭시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-프로폭시에탄올, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-메톡시에탄올, 2-메톡시메톡시에탄올, 1-옥타데칸올, n-옥탄올, 2,3-에폭시-1-프로판올, 시클로헥산올, 디메틸부탄올, 디메틸프로판올, 2,6-디메틸-4-헵탄올, 2,4-디메틸-3-펜탄올, 1,3-디메톡시-2-프로판올, 디메톡시프로판올, 1-데칸올, 1-도데칸올, 트리메틸부탄올, 3,5,5,-트리메틸헥산올, 노난올, 페닐에탄올, 2-메틸-2-프로판올, t-부탄올, 메틸프로판올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 1-부톡시-2-프로판올, 헥사데칸올, 헵타데칸올, t-펜틸알콜, 메틸시클로헥산올, 2-메틸-1-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, 3-메틸-3-펜탄올, 3-메톡시부탄올, 2-(2-부톡시에톡시)에탄올, 아닐리노에탄올, 아미노에탄올, 아미노프로판올, 아미노부탄올, 2-(부틸아미노)에탄올, 2-(메틸아미노)에탄올, 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올, 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올, 디페닐에탄디올, 에틸렌글리콜, 글리세린, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2-클로로-1,3-프로판디올, cis-1,2-시클로헥산디올, cis-1,4-시클로헥산디올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 테르피네올, 부탄디올, 부텐올, 부톡시프로판디올, 프로판디올, 헥산디올, 헥실렌글리콜, 펜탄디올, α-테르피네올, 디에틸에테르, 아세톤, 중합도 2의 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리옥시에틸렌글리콜모노에스테르이다. 특히 에탄올계의 알콜류의 사용이 바람직하다. 또, 이들 유기용매는, 단독 또는 2종 이상 조합해서 사용할 수 있다. 조합으로서는, 예를 들면 복수의 다른 종류의 알콜류를 혼합하거나, 또, 물에 용해하는 알콜류와 물에 용해되지 않는 예를 들면 포화탄화수소용매 등을 조합시키는 일도 바람직한 양태이다. 이것과는 반대로 물에 용해하지 않는 α-테르피네올과 같은 유기용매라도, 계면활성제를 수분산체 혹은 유기용매에 첨가함으로써, 물과 유기용매가 효율적으로 치환되고, 본 발명의 니켈분말 분산체를 얻을 수 있다.
상기의 유기용매를 니켈분말의 수분산체에 첨가하여, 본 발명의 니켈분말 분산체를 얻는다. 본 발명에서는 니켈분말 분산체 중에 물용매가 잔류하고 있어도 되나, 바람직하게는 상기 유기용매를 첨가한 후, 분산체로부터 물을 제거하고, 용매를 첨가한 유기용매와 치환하는 것이 바람직하다. 이때 분산체 중의 물의 잔류량은, 분산체 중의 니켈분말의 중량에 대하여 10중량% 이하, 바람직하게는 5중량%이하, 특히 바람직하게는, 2중량% 이하이다. 따라서, 본 발명의 니켈분말 분산체는, 니켈분말과 상기 유기용매로 이루어진 경우와, 니켈분말, 상기 유기용매 및 물로 이루어진 경우가 있다. 치환방법으로서는, 유기용매를 첨가한 후, 몇번 데칸테이션 혹은, 여과에 의해 니켈분말을 동일한 유기용매에 의해 세정하여 치환하는 방법, 또는 유기용매를 첨가한 후, 가열 혹은 감압하에서 물을 증발시키는 방법을 채용할 수 있다. 이와 같이 유기용매와 치환함으로써, 도전페이스트를 조제할 때, 도전페이스트형성용에 사용하는 유기분산제와의 상용성이 양호해지고, 분산성을 향상시켜 니켈분말의 응집을 방지할 수 있다.
본 발명의 니켈분말 분산체의, 상기 유기용매의 농도에 특히 제한은 없으나, 도전페이스트를 조제할 때의 조작성, 또는 보존성을 고려하면 유기용매농도는 5~200중량% 바람직하게는 10∼100중량%, 특히 바람직하게는 20∼60중량%이다. 여기서,「유기용매농도」란 분산체 중의 니켈분말의 중량에 대한 유기용매의 중량%이다. 결국 본 발명의 니켈분말 분산체는, 니켈분말 100중량부에 대해서 유기용매가 5∼200중량부, 바람직하게는 10∼100중량부, 특히 바람직하게는 20∼60중량부의 슬러리형상의 혼합물이다.
또, 본 발명의 니켈분말 분산체 중에는, 상기한 것과 동일한 계면활성제를 첨가해도 되고, 첨가방법은, 유기용매를 첨가한 후 계면활성제를 첨가하거나, 혹은 첨가하는 유기용매에 미리 계면활성제를 첨가하여 혼합해 두고, 이 혼합물을 니켈분말의 수분산체에 첨가한다. 이때, 계면활성제는, 알콜이나 아세톤 등의 상술한 유기용매에 의해 희석 혹은 유기용매에 용해시켜서 첨가하는 것이 바람직하고 계면활성제 1중량부에 대하여 희석하는 유기용매는 1∼50중량부, 바람직하게는 10∼40중량부이다. 계면활성제를 첨가함으로써, 니켈분말 수분산체의 유기용매에 의한 치환이 촉진되어, 효과적이다.
또, 계면활성제의 작용효율을 고려하면, 니켈수분산체에 미리 계면활성제를 첨가하고, 니켈분말표면에 계면활성제를 잘 분산시킨 후, 유기용매를 첨가하여, 치환하는 것이 바람직하다. 또 상술한 기상환원법 등의 방법으로 제조한 니켈분말을 물로 세정하고, 니켈분말 수분산체를 조제할 때에 있어서도, 상기 계면활성제를 첨가하는 일이, 최종적으로 분산성이 높은 니켈분말 분산체 및 도전페이스트를 조제하기 위해서 바람직하다.
계면활성제의 양비(量比)에 대해서는 특별히 제한은 없으나, 니켈분말의 입자표면에 계면활성제의 단일 분자 피막이 형성될 수 있는 정도의 양을 첨가한다. 통상, 니켈분말 1㎏ 당 사용하는 계면활성제는 0.0001∼100g, 바람직하게는 0.1∼50g, 특히 바람직하게는 0.5∼25g이다.
이하에 본 발명의 니켈분말 분산체의 구체적인 조제방법을 예시한다:
(1) 니켈분말 수분산체에 알콜 등의 유기용매를 첨가하고, 교반하여, 그 후 정치(靜置)해서 물을 데칸테이션에 의해 분리하고, 또 50∼150℃로 온도를 가해서 수분을 제거하여 니켈분말 분산체를 얻는다.
(2) 니켈분말 수분산체에 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 등의 계면활성제를 첨가하여 교반한 후, α-테르피네올 등의 유기용제를 첨가하여 교반한다. 그 후 정치해서 물을 데칸테이션에 의해 분리하고, 또 50∼150℃로 온도를 가해서 수분을 제거하여 니켈분말 분산체를 얻는다.
(3) 니켈분말 수분산체에 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 등의 계면활성제를 첨가하여 교반한 후, α-테르피네올 등의 유기용제를 첨가하고, 또 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르를 함유하는 계면활성제를 첨가해서 교반한다. 그 후 정치해서 물을 데칸테이션에 의해 분리하고, 또 50∼150℃로 온도를 가해서 수분을 제거하여 니켈분말 분산체를 얻는다.
(4) 니켈분말 수분산체에 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 등의 계면활성제를 첨가하여 교반한 후, 또 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르를 함유하는 계면활성제를 첨가해서 교반하여 분산시킨 후, α-테르피네올 등의 유기용제를 첨가한다. 그 후 정치해서 물을 데칸테이션에 의해 분리하고, 또 50∼150℃로 온도를 가해서 수분을 제거하여 니켈분말 분산체를 얻는다.
(5) 니켈분말 수분산체에 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 등의 계면활성제를 첨가하여 교반한 후, 또 아세톤 등의 유기용매에 의해 희석한 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르를 함유한 계면활성제를 첨가해서 교반하여 분산시킨 후, α-테르피네올 등의 유기용제를 첨가한다. 그 후 정치해서 물을 데칸테이션에 의해 분리하고, 또 50∼150℃로 온도를 가해서 수분을 제거하여 니켈분말 분산체를 얻는다.
상기 방법 중, (3)∼(5)에 있어서는, 니켈분산체에 계면활성제를 첨가하나, 이때 첨가하는 계면활성제는 0.1㎛ 정도 또는 이 이하의 미세분말쪽의 니켈분말을 어느 정도 응집시키는 것이 바람직하고, 이에 따라서 후공정에서의 유기용매와의 치환을 효율적으로 행할 수 있고, 최종적으로 분산성이 좋은 도전페이스트를 조제할 수 있다. 또, 니켈분산체를 조제할 때, 데칸테이션에 의해 상청액을 제거하나, 0.1㎛ 이하의 미세분말은 제거하기 어렵고, 최종적으로 얻게되는 니켈분말 분산체의 수율이 저하해버리나, 상기와 같이 계면활성제 등으로 미세분말을 어느 정도 응집시켜서 조제함으로써, 수율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 니켈분말 분산체는, 니켈분말 분산성이 극히 양호하고, 이것을 사용해서 도전페이스트를 형성했을 때에는 뛰어난 분산성을 표시하고, 결과적으로 적층세라믹콘덴서로 했을 때 전극표면의 요철에 의한 쇼트나 델라미네이션의 방지가 도모된다.
(4) 도전페이스트의 조제
본 발명의 도전페이스트의 조제방법은, 상기 니켈분말 분산체를 사용하고, 이것에 유기분산제를 첨가혼련(混練)한다.
즉, 도전페이스트는, 상기 니켈분말 분산체를, 테르피네올, 데실알콜등의 유기용매 및 에틸셀룰로우스 등의 셀룰로우스계의 유기수지라는 유기분산제에 첨가하여 혼련시킴으로써 조제한다. 또 프탈산에스테르 등의 가소제도 첨가할 수 있다.
상기와 같이 해서 얻게된 본 발명의 니켈분말 분산체는, 도전페이스트를 형성 했을때에는 뛰어난 분산성을 표시하고, 그 결과, 적층세라믹콘덴서를 작성 했을때, 쇼트나 델라미네이션을 방지할 수 있다. 또, 상기 니켈분말 분산체를 사용함으로써, 니켈분말이 고도로 분산한 도전페이스트 조제가 가능해진다.
이하, 구체적인 실시예를 참조해서 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
또한, 평균입자직경 및 분산제 중에 분산시켰을 때의 입도분포는 이하의 방법으로 측정했다
(평균입자직경의 측정)
전자현미경에 의해 니켈분말의 사진을 촬영하여, 그 사진으로부터 금속분말입자 200개의 입자직경을 측정해서 그 평균을 산출했다. 입자직경은 입자를 싸넣는 최소원의 직경으로 했다.
(페이스트형성용 분산제 중에 분산시켰을 때의 입도분포의 측정)
레이저광 산란회절법입도측정기(Coulter LS230: 콜터회사제)를 사용하여, 적당량의 니켈분말 분산체 또는 건조니켈분말을 α-테르피네올에 현탁시키고 나서 초음파를 걸어서 3분간 분산시키고, 샘플굴절률 1.8로 금속분말의 입도를 측정하여, 체적통계치의 입도분포를 구했다. 또한, 표 1의 입도분포에 있어서, D90, D50, D10은, 각각 적산입도로 90%, 50%, 10%인 정도의 입도를 표시하고 있다.
〔실시예 1〕
(니켈분말의 제조)
도 1에 표시한 금속분말의 제조장치에 의해 니켈분말을 제조하는 공정을 이하 설명한다.
염화공정으로서, 염화로(1)내에. 출발원료인 평균입자직경 5㎜의 니켈분말(M) 15㎏을, 염화로(1)의 상단부에 배설된 원료충전관(11)으로부터 충전하는 동시에, 가열수단(10)에 의해 노내 분위기온도를 1100℃로 했다. 이어서, 염소가스공급관(14)으로부터 염소가스를 4Nl/min의 유량으로 염화로(1) 내에 공급하여, 금속니켈을 염화해서 염화니켈가스를 발생시켰다. 이 염화니켈가스에, 염화로(1)의 아래쪽 부분에 배설된 불활성 가스공급관(15)으로부터 염소가스공급량의 10%(몰비)의 질소가스를 염화로(1) 내에 공급하여 혼합했다. 또한, 염화로(1)의 바닥부분에 그물(16)을 설치하고, 이 그물(16) 위에 원료의 니켈분말(M)이 퇴적하도록 하면 된다.
이어서, 환원공정으로서, 염화니켈-질소혼합가스를, 가열수단(20)에 의해 1000℃의 노내분위기온도로 된 환원로(2) 내에, 노즐(17)로부터 유속 2.3m/초(1000℃ 환산)에 의해 도입했다. 동시에 환원로(2)의 정상부분에 배설된 환원성 가스공급관(21)으로부터 수소가스를 유속 7Nl/min으로 환원로(2)내에 공급하고, 염화니켈가스를 환원했다. 염화니켈가스와 수소가스에 의한 환원반응이 진행할 때, 노즐(17)선단부로부터는, LPG 등의 기체연료의 연소불꽃을 닮은 아래쪽으로 뻗는 휘염(輝炎)(F)이 형성되었다.
상기 환원공정후, 냉각공정으로서, 환원반응에 의해 생성된 니켈분말(P)에, 환원로(2)의 아래쪽부분에 배설된 냉각가스공급관(22)으로부터 공급한 질소가스를 접촉시켜 니켈분말(P)을 냉각하여, 분리회수했다.
(니켈분말 수분산체의 조제)
이어서, 회수한 니켈분말(P)을 물로 세정하고, 최후에 순수를 가하고, 또 니켈분말을 침강시켜 데칸테이션에 의해 상청액을 제거하여 니켈분말의 수분산체를 얻었다. 이때의 물용매 농도는 60중량%였다.
(니켈분말유기용매분산체의 조제)
상기 니켈분말 수분산체를 2.5㎏(니켈분말 1㎏, 물 1.5㎏) 분취(分取)하여, 이것에 2-(2-n-부톡시에톡시)에탄올 1㎏을 첨가하고, 실온으로 교반하여 니켈분말을 분산시키고, 또 120℃에서 16시간, 또 100℃에서 48시간 건조를 행하여 니켈분말 분산체를 얻었다. 잔류수는 실질상 존재하지 않고, 물의 전체량이 2-(2-n-부톡시에톡시)에탄올에 의해 치환되었다.
얻게된 니켈분말 분산체의 평균입자직경을 측정하였다.
(도전페이스트의 조제)
또, 이 니켈분말 분산체를 도전페이스트형성용 분산제인 α-테르피네올 중에 분산시켰을 때의 입도분포를 측정하고, 그 결과를 표 1에 표시했다.
〔실시예 2〕
실시예 1에서 조제한 니켈수분산체를, 액체사이클론에 의해 0.1㎛ 이상의 조립(粗粒)을 제거한 후 세정하고, 최후로 순수를 가하고, 또 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르인산염 80%와 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 20%와의 혼합물을 니켈분말에 대해서 0.1중량%가 되도록 첨가하여 교반했다. 그 후, 니켈분말을 침강시키고, 데칸테이션에 의해 상청액을 제거하여, 니켈분말의 수분산체를 얻었다. 이때의 물 용매농도는 60중량%였다.
상기 니켈분말 수분산체를 2.5㎏(니켈분말 1㎏, 물 1.5㎏) 분취하여, 이것에 α-테르피네올 1㎏ 및 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르인산염 80%와 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 20%와의 혼합물을 2.5㎏ 첨가하고, 또 120℃에서 16시간, 또 100℃에서 48시간 건조를 행하여, 니켈수분산체를 얻었다. 잔류수는 실질상 존재하지않고, 물의 전체량이 α-테르피네올에 의해 치환되었다.
얻게된 니켈분말 분산체의 평균입자직경 및 입도분포를 측정하고, 그 결과를 표 1에 표시했다.
〔실시예 3〕
실시예 1에서 조제한 니켈수분산체를, 액체사이클론에 의해 1.0㎛ 이상의 조립을 제거한 후 세정하고, 최후로 순수를 가하고, 또 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르인산염 80%와 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 20%와의 혼합물을 니켈분말에 대해서 0.1중량%가 되도록 첨가하여 교반했다. 그 후, 니켈분말을 침강시키고, 데칸테이션에 의해 상청액을 제거하여, 니켈분말의 수분산체를 얻었다. 이때의 물용매 농도는 60중량%였다.상기 니켈분말 수분산체를 2.5㎏(니켈분말 1㎏, 물 1.5㎏) 분취하여, 이것에 아세톤으로 희석한 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르인산염 80%와 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 20%의 혼합물을, 상기 혼합물이 니켈분말에 대해서 2.5중량%가 되도록 첨가하여, 70℃에서 교반하여, 니켈분말을 분산시켰다. 또, α-테르피네올 1㎏를 첨가하여, 실온에서 교반하고, 물을 데칸테이션에 의해 제거하고, 그 후, 120℃에서 16시간, 또 100℃에서 48시간 건조를 행하여, 니켈수분산체를 얻었다. 잔류수는 실질상 존재하지 않고, 물의 전체량이 α-테르피네올에 의해 치환되었다.
얻게된 니켈분말 분산체의 평균입자직경 및 입도분포를 측정하고, 그 결과를 표 1에 표시했다.
〔비교예 1〕
실시예 1에서 얻게된 니켈분말의 수분산체를, 유기용매를 첨가하는 일 없이,가열건조하여, 니켈분말을 얻고 이 물을 배제한 니켈분말을 실시예 1과 마찬가지로 도전페이스트형성용 분산제 중에 분산시켰을 때의 입도분포의 측정을 행하고, 결과를 표 1에 표시했다.
〔비교예 2〕
실시예 1에서 얻게된 니켈분말의 수분산체에 대해서, 유기용매를 첨가하는 일 없이, 실시예 1과 마찬가지로 페이스트형성용 분산제 중에 분산시켰을 때의 입도분포의 측정을 행하고, 결과를 표 1에 표시했다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
평균입자직경(㎛) 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49
입도분포(㎛)D90D50D10 1.821.270.70 1.791.150.69 0.651.070.66 2.341.641.12 2.191.510.91
(니켈전극층의 표면거칠음시험)
상기 실시예 1∼3 및 비교예 2의 니켈분말 분산체, 비교예 1에 대해서는 물을 배제한 니켈분말을 기판위에 도포하고, 상기 기판을 가열해서 액체를 휘발시켜, 전극을 형성하고, 그 표면거칠음을 측정했다. 그 결과를 표 2에 표시한다. 표면거칠음의 그 측정조건은 다음과 같다.
① 페이스트조성: α-테르피네올 … 42wt%
에틸셀룰로우스 … 3wt%
니켈분말 … 55wt%
② 기판: 유리
③ 페이스트 도포장치: 스크린 인쇄
④ 페이스트 휘발조건: 400℃의 질소가스분위기
⑤ 표면거칠음측정: 전자선 3차원 거칠음해석장치
(엘리오닉스회사 제품: ERA-8000)
⑥ 표면거칠음의 측정방법: 주사선마다 계측되는 거칠음곡선과 그 중심선으로 둘러싸인 부분의 면적을 가로방향길이로 나눈 값-중심선 평균거칠음-을 1시야의 표면거칠음으로 하고, 시야 샘플수 10개의 평균치를, 그 페이스트의 표면거칠음으로 했다. 이 표면거칠음의 정도가 작을수록, 전극층상의 니켈분말의 응집체가 적고, 도전페이스트를 형성했을 때의 니켈분말의 분산정도가 높은 것을 표시한다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
표면거칠음(㎛) 0.080 0.065 0.052 0.249 0.0215
표 1에서 명백한 바와 같이, 실시예의 니켈분말유기용매분산체는, 비교예의 니켈분말 및 니켈분말의 수분산체와 비교해서, SEM에 의한 평균입자직경은 동일함에도 불구하고, 페이스트형성용 분산제중에 분산시켰을 때의 입도분포를 보면, 실시예의 니켈분말유기용매분산체의 니켈분말은, 비교예의 것보다도 D10∼D59∼D90을 통해서 전체적으로 입자직경이 작고, D90-D50이 0.55이고, 도전페이스트형성용 분산제중에서의 응집이 억제되고 있는 것이 판명되었다. 또, 표 2에 표시된 바와 같이, 이들 페이스트를 사용해서 실제로 전극층을 형성한 결과, 실시예의 본 발명의 니켈분말 분산체에 의해 형성한 도전페이스트에서는, 전극층의 표면거칠음이 작고, 도전페이스트를 형성했을 때의 니켈분말의 응집이 적고, 분산성이 매우 뛰어나 있다는 것이 판명되었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 니켈분말 분산체는, 니켈분말 분산성이 극히 양호하고, 이것을 사용해서 도전페이스트를 형성했을 때에는 도전페이스트분산제 중에서 뛰어난 분산성을 표시하고, 결과로서 적층세라믹콘덴서를 작성했을때, 전극표면의 요철에 의한 쇼트나 델라미네이션의 방지를 도모할 수 있다.

Claims (20)

  1. 평균입자직경 1㎛ 이하의 초미세 니켈분말과 물용매로 이루어진 니켈분말 수분산체에, 유기용매를 첨가해서, 상기 유기용매에 의해서 상기 물용매를 적어도 부분적으로 치환한 형태로 있는 것을 특징으로하는 니켈분말 분산체.
  2. 평균입자직경 1㎛ 이하의 초미세 니켈분말과, 물용매와, 계면활성제로 이루어진 니켈분말 수분산체에, 유기용매를 첨가하여, 상기 유기용매가 상기 물용매를 적어도 부분적으로 치환한 형태로 있는 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 계면활성제가 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 또는 그 인산염 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체.
  4. 제 2항 내지 3항에 있어서, 상기 니켈분말의 평균입자직경이 0.01∼1㎛인 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체.
  5. 제 2항 내지 3항에 있어서, 상기 니켈분말 수분산체의 물용매 농도가 1중량% 이상인 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체.
  6. 제 2항 내지 3항에 있어서, 상기 니켈분말 분산체의 유기 용매농도가 5∼200중량%인 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체.
  7. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 유기용매가 알콜류인 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체.
  8. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 니켈분말이, 염화니켈가스와 환원성가스를 접촉반응시킨 기상반응생성물, 혹은 열분해성의 니켈화합물을 분무해서 열분해하는 분무열분해생성물인 것을 특징으로하는 니켈분말 분산체.
  9. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 도전페이스트용인 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체.
  10. 제 9항에 있어서, 적층세라믹콘덴서의 내부전극용인 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체.
  11. 염화니켈가스와 환원성 가스를 접촉 반응시키는 기상(氣相)반응에 의해, 혹은 열분해성의 니켈화합물을 분무해서 열분해함으로써 평균입자직경 1㎛ 이하의 초미세 니켈분말을 생성하여, 상기 니켈분말을 수세하고, 순수를 첨가해서, 물용매농도가 1중량% 이상인 니켈수분산체를 생성하고, 필요에 따라서 계면활성제를 첨가하고, 그 후 유기용매를 첨가하고 물용매를 적어도 부분적으로 치환해서, 유기용매농도가 5∼200중량%인 니켈분말 분산체를 생성하는 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체의 조제방법.
  12. 제 11항에 있어서, 첨가하는 유기용매에 계면활성제를 미리 혼합하거나 혹은 유기용매첨가 후에 계면활성제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체의 조제방법.
  13. 제 11항 또는 12항에 있어서, 상기 계면활성제가 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 및 그 인산염 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체의 조제방법.
  14. 제 11항에 있어서, 니켈분말 수분산체에 알콜유기용매를 첨가하여, 교반하고, 그 후 정치(靜置)해서 물을 데칸테이션에 의해 분리하고, 또 50∼150℃로 가온하여 수분을 제거해서 니켈분말 분산체를 얻는 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체의 조제방법.
  15. 제 11항 또는 12항에 있어서, 니켈분말 수분산체에 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르계면활성제를 첨가하여 교반한 후, α-테르피네올 유기용제를 첨가하여 교반하고, 그 후 정치해서 물을 데칸테이션에 의해 분리하고, 또 50∼150℃로 가온하여 수분을 제거해서 니켈분말 분산체를 얻는 것을 특징으로 하는 분말 분산체의 조제방법.
  16. 제 11항 또는 12항에 있어서, 니켈분말 수분산체에 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르계면활성제를 첨가하여 교반한 후, α-테르피네올 유기용제를 첨가하고, 또 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르를 함유하는 계면활성제를 첨가하여 교반하고, 그 후 정치해서 물을 데칸테이션에 의해 분리하고, 또, 50∼150℃로 가온하여 수분을 제거해서 니켈분말 분산체를 얻는 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체의 조제방법.
  17. 제 11항 또는 12항에 있어서, 니켈분말 수분산체에 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르계면활성제를 첨가하여 교반한 후, 또 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르를 함유하는 계면활성제를 첨가하고 교반하여 분산시킨 후, α-테르피네올 유기용제를 첨가하고, 그 후 정치해서 물을 데칸테이션에 의해 분리하고, 또 50∼150℃로 가온하여 수분을 제거해서 니켈분말 분산체를 얻는 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체의 조제방법.
  18. 제 11항 또는 12항에 있어서, 니켈분말 수분산체에 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르계면활성제를 첨가하여 교반한 후, 또 아세톤유기용매에 의해 희석한 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르를 함유하는 계면활성제를 첨가하고 교반하여 분산시킨 후, α-테르피네올유기용제를 첨가하고, 그 후 정치해서 물을 데칸테이션에 의해 분리하고, 또 50∼150℃로 가온하여 수분을 제거해서 니켈분말 분산체를 얻는 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체의 조제방법.
  19. 제 2항 또는 제 3항에 기재한 니켈분말 분산체에 도전페이스트형성용 유기분산제를 가하고, 필요에 따라서 가소제를 가하여, 첨가·혼련하는 것을 특징으로 하는 도전페이스트의 조제방법.
  20. 염화니켈가스와 환원성 가스를 접촉반응시키는 기상반응에 의해, 혹은 열분해성의 니켈화합물을 분무해서 열분해함으로써 평균입자직경 1㎛ 이하의 초미세 니켈분말을 생성하고, 상기 니켈분말을 수세하고, 순수를 첨가해서, 물용매 농도가 1중량% 이상인 니켈수분산체를 생성하고, 그 후 유기용매를 첨가해서 물용매를 적어도 부분적으로 치환해서, 유기용매농도가 5∼200중량%인 니켈분말 분산체를 생성하고, 그 때 유기용매를 첨가하기 전에 상기 니켈수분산체에 계면활성제를 첨가하거나, 또는 상기 유기용매에 계면활성제를 미리 혼합하거나 혹은 유기용매첨가 후에 계면활성제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 니켈분말 분산체의 조제방법.
KR10-2001-7012242A 2000-01-31 2001-01-26 니켈분말분산체 및 그 조제방법과 그것을 사용한도전페이스트의 조제방법 KR100447965B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000021897 2000-01-31
JPJP-P-2000-00021897 2000-01-31
PCT/JP2001/000541 WO2001057885A1 (fr) 2000-01-31 2001-01-26 Dispersion de nickel pulverulent, son procede de production et procede de production de pate conductrice

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010110693A KR20010110693A (ko) 2001-12-13
KR100447965B1 true KR100447965B1 (ko) 2004-09-13

Family

ID=18548250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-7012242A KR100447965B1 (ko) 2000-01-31 2001-01-26 니켈분말분산체 및 그 조제방법과 그것을 사용한도전페이스트의 조제방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6620220B2 (ko)
EP (1) EP1195773A4 (ko)
JP (1) JP3824938B2 (ko)
KR (1) KR100447965B1 (ko)
WO (1) WO2001057885A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100773534B1 (ko) 2005-07-15 2007-11-05 삼성전기주식회사 혼합 분산제, 이를 이용한 페이스트 조성물 및 분산방법

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3722275B2 (ja) 2000-06-15 2005-11-30 Tdk株式会社 金属粒子含有組成物、導電ペースト及びその製造方法
EP1386334A1 (de) * 2001-05-08 2004-02-04 Epcos Ag Keramisches vielschichtbauelement und verfahren zur herstellung
JP3722282B2 (ja) * 2001-08-21 2005-11-30 Tdk株式会社 金属粒子含有組成物、導電ペースト及びその製造方法
JP4020764B2 (ja) 2001-12-21 2007-12-12 Jfeミネラル株式会社 分散性に優れた金属超微粉スラリー
KR100497320B1 (ko) * 2002-11-19 2005-06-28 한국화학연구원 액적 크기 제어 장치 및 방법
JP3947118B2 (ja) * 2003-03-03 2007-07-18 Jfeミネラル株式会社 表面処理金属超微粉、その製造方法、導電性金属ペースト及び積層セラミックコンデンサ
JP4021361B2 (ja) * 2003-04-23 2007-12-12 東邦チタニウム株式会社 ニッケル粉末分散体およびその調製方法、ならびにこの粉末分散体を用いた導電ペーストの調製方法
CN1780707B (zh) 2003-04-28 2010-07-14 住友金属矿山株式会社 制备银微粒子胶体分散系的方法、银微粒子胶体分散系和导电银膜
TWI310570B (en) * 2004-07-30 2009-06-01 Jfe Mineral Co Ltd Ultrafine metal powder slurry
KR100845688B1 (ko) * 2004-11-24 2008-07-11 삼성전기주식회사 유기 용액을 이용한 니켈 나노 입자의 표면 처리 방법
KR100790856B1 (ko) * 2005-07-15 2008-01-03 삼성전기주식회사 인산계 분산제를 포함하는 적층 세라믹 콘덴서
JP4867841B2 (ja) * 2007-08-01 2012-02-01 セイコーエプソン株式会社 導体パターン形成用インク
KR100978671B1 (ko) * 2008-08-05 2010-08-30 삼성전기주식회사 금속입자 분산액
JP6118193B2 (ja) * 2012-06-28 2017-04-19 新日鉄住金化学株式会社 分散性ニッケル微粒子スラリーの製造方法
CN102990056A (zh) * 2012-10-15 2013-03-27 宁波广博纳米新材料股份有限公司 亚微米级银粉的表面处理方法
JP5969354B2 (ja) * 2012-10-31 2016-08-17 新日鉄住金化学株式会社 分散性ニッケル微粒子スラリーの製造方法
KR102248526B1 (ko) * 2013-07-23 2021-05-06 삼성전기주식회사 내부 전극용 니켈 분말, 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터 및 전자부품이 실장된 회로기판
JP6713662B2 (ja) * 2016-03-31 2020-06-24 宮崎県 金属ナノ粒子の製造方法
JP6889831B2 (ja) * 2017-03-14 2021-06-18 住友金属鉱山株式会社 ニッケル粉末の水スラリーとその製造方法
JP7031258B2 (ja) * 2017-11-30 2022-03-08 住友金属鉱山株式会社 ニッケルスラリー、ニッケルスラリーの製造方法およびニッケルペーストの製造方法
US11383298B1 (en) * 2018-11-30 2022-07-12 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Polarity inversion of gold nanorod materials

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6067603A (ja) * 1983-09-21 1985-04-18 Toho Aen Kk 金属超微粉の処理方法
US5262466A (en) * 1988-04-18 1993-11-16 Alloy Surfaces Co. Inc. Aqueous masking solution for metal treatment
US5929139A (en) * 1988-08-30 1999-07-27 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method for production of microfine colored particles and electrophotographic toner, using the particles
JP2561537B2 (ja) 1989-03-30 1996-12-11 真空冶金株式会社 金属ペースト及びその製造方法
JPH0343211A (ja) * 1989-07-11 1991-02-25 Hitachi Tool Eng Ltd プラスチック成形用金型
JPH06336601A (ja) * 1993-05-28 1994-12-06 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ニッケル粉末の製造方法
JP3197454B2 (ja) 1995-03-10 2001-08-13 川崎製鉄株式会社 積層セラミックコンデンサー用ニッケル超微粉
JP3739147B2 (ja) * 1996-09-30 2006-01-25 田中貴金属工業株式会社 ペースト及びその製造方法
JP3527822B2 (ja) * 1997-01-31 2004-05-17 京セラ株式会社 導電性ペースト
JPH11140514A (ja) 1997-11-12 1999-05-25 Toho Titanium Co Ltd ニッケル粉の製造方法
EP1025937A4 (en) * 1998-07-15 2004-11-03 Toho Titanium Co Ltd METAL POWDER
US6391084B1 (en) 1998-07-27 2002-05-21 Toho Titanium Co., Ltd. Metal nickel powder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100773534B1 (ko) 2005-07-15 2007-11-05 삼성전기주식회사 혼합 분산제, 이를 이용한 페이스트 조성물 및 분산방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010110693A (ko) 2001-12-13
US20020189402A1 (en) 2002-12-19
EP1195773A1 (en) 2002-04-10
EP1195773A4 (en) 2009-01-28
WO2001057885A1 (fr) 2001-08-09
US6620220B2 (en) 2003-09-16
JP3824938B2 (ja) 2006-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100447965B1 (ko) 니켈분말분산체 및 그 조제방법과 그것을 사용한도전페이스트의 조제방법
US6447571B1 (en) Metal powder
KR100545821B1 (ko) 고결정성 금속분말, 그 제조방법, 상기 금속분말을 포함하는 도체페이스트 및 도체페이스트를 사용한 세라믹적층 전자부품
JP7042372B2 (ja) ニッケル粉及びその製造方法、ニッケルペースト
JP4218067B2 (ja) レニウム含有合金粉末の製造方法
JP4021361B2 (ja) ニッケル粉末分散体およびその調製方法、ならびにこの粉末分散体を用いた導電ペーストの調製方法
KR102361800B1 (ko) 니켈 분말 및 니켈 페이스트
JP3766350B2 (ja) ニッケル粉末分散体の調製方法ならびに導電ペーストの調製方法
KR102032009B1 (ko) 금속 니켈 분말 및 금속 니켈 분말의 제조 방법
CN100586615C (zh) 含铼合金粉末的制造方法,含铼合金粉末及导体膏
JP3766351B2 (ja) ニッケル粉末分散体およびその調製方法並びにそれを用いた導電ペーストの調製方法
KR101096059B1 (ko) 구리 나노분말의 제조방법
JPWO2019146414A1 (ja) 銅微粒子
WO2011034129A1 (ja) 炭化物微粒子の製造方法
JP4483389B2 (ja) ガラス粒子の製造方法
JP2004263205A (ja) 金属微粉末およびその製造方法ならびにこの金属微粉末を用いた導電ペースト
KR100850874B1 (ko) 초미세 니켈 나노입자의 제조방법, 초미세 니켈입자 및이를 포함하는 잉크 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120821

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130822

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140825

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150730

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160727

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180730

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190729

Year of fee payment: 16