KR101064384B1 - 니켈기 초미세 분말 - Google Patents
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Abstract
유전체의 두께를 1㎛ 이하로 하여 적층 세라믹 캐패시터를 소형화하고 유전체와 전극의 적층수를 증가시켜서 고용량화하기 위해서, 내부전극에 사용하는 금속분말의 1㎛를 초과하는 조대 입자량을 저감한다. 일차 입자의 평균입경이 0.05∼0.3㎛이고, 더욱이 일차 입자의 입경이 1㎛ 이상의 입자개수가 전체 입자개수의 50ppm 이하이고, 더욱이 평균입경의 0.6배 이하의 입경을 갖는 입자개수가 전체 입자개수의 10％ 이하의 니켈기 초미세 분말을 제공한다. 이 니켈기 초미세 분말은, 염화니켈 증기 등의 기상 수소환원법에 의해 제조할 수 있다.
니켈기, 초미세 분말, 적층 세라믹, 캐패시터, 내부전극
Description
본 발명은 주로 적층 세락믹 캐패시터(ceramic capacitor) 내부전극용으로 사용되는 니켈기 초미세 분말(nickel-based ultra-fine powder)에 관한 것이다.
본 발명에 있어서 니켈기 초미세 분말이란, 니켈 초미세 분말 및 니켈 합금 초미세 분말을 말한다. 니켈 초미세 분말은, 순(純) 니켈 또는 불가피한 불순물을 포함하는 니켈의 초미세 분말을 말하고, 니켈 합금은, 니켈을 주성분으로 하고, 이것에 합금성분을 첨가한 합금을 말하는데, 예를 들면, 소량의 Mn, Si 등을 포함하는 니켈 합금, 또는 Zr, W, Cu , Cr, Fe, A1 등, 니켈과 용이하게 합금화되는 금속과 니켈의 합금을 말한다. 적층 세라믹 캐패시터 내부전극용 니켈 합금으로서는, 니켈이 95질량％ 이상의 것이 바람직하다.
적층 세라믹 캐패시터의 내부전극에 사용되는 니켈 초미세 분말에 있어서는, 내부전극 및 유전체층들의 박층화에 따라, 전극간의 단락에 의한 불량을 회피하기 위하여 조대(粗大)입자의 양의 저감이 중요하다.
니켈 초미세 분말의 평균입경을 0.2∼0.6㎛로, 평균입경의 2.5배 이상의 조대입자의 존재 확률을 개수 기준으로 0.1％(1000ppm) 이하로 저감한 기술이 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조).
또한, 니켈 초미세 분말의 평균입경을 0.1∼1.0㎛로, 입경 2㎛ 이상의 조대입자의 존재 확률을 개수 기준으로 700/100만(700ppm) 이하로 저감한 기술이 있다(예를 들면, 특허문헌2 참조).
더욱이, 일차 입자의 평균입경이 0.1∼2㎛이고, 레이저 회절 산란식 입도(粒度)분포 측정에 의한 평균입경의 1.5배 이상의 입경을 갖는 입자개수가 전체 입자개수의 20％ 이하이고, 평균입경의 0.5배 이하의 입경을 갖는 입자수가 전체 입자개수의 5％ 이하로 되는 니켈 분말이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌3 참조).
(특허문헌1)
일본국 특개평11-189801호 공보
(특허문헌2)
일본국 특개2001-73007호 공보
(특허문헌3)
일본국 특개2001-247903호 공보
종래는, 적층 세라믹 캐패시터의 내부전극의 두께나 유전체의 두께가 1㎛ 이상이고, 예를 들면 내부전극 두께가 1.5㎛, 유전체의 두께가 3㎛이었다.
이 때문에 적층 세라믹 캐패시터의 내부전극으로서 사용되는 종래의 니켈 초미세 분말은 평균입경이나 입도분포가 크고, 또한 혼입이 허용되는 조대입자의 입경도 크고, 혼입 확률도 현 상황에 비하여 높았다. 그러나, 최근, 내부전극이나 유전체의 두께를 1㎛ 이하로 함으로써 적층 세라믹 캐패시터를 소형화하고, 더욱이 유전체와 전극의 적층수를 증가시켜서 캐패시터를 고용량화하는 방향으로 진행하고 있다.
이 때문에 내부전극에 사용하는 금속 분말의 일차 입자는 평균입경이 1㎛ 보다 작지 않으면 안되고, 더욱이 1㎛을 초과하는 조대입자의 양을 어느 수준 이하로 한정하고, 전극간의 유전체를 금속입자가 돌파함으로써 단락되는 비율을 저감하는 것이 필수적이다. 또한, 평균입경의 0.6배 이하의 미세한 입자의 양이 많으면, 이들의 미세한 입자는 평균입경을 갖는 입자에 비교하여 산화 팽창이나 저온 소결을 일으키기 쉽기 때문, 적층 세라믹 캐패시터의 소성(燒成)공정에서 유전체의 크랙(crack)을 일으킬 우려가 있다.
본 발명은 이상의 과제를 해결한 니켈기 초미세 분말을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 일차 입자의 평균입경이 0.05∼0.3 ㎛이고, 더욱이 일차 입자의 입경이 1㎛ 이상의 입자개수가 전체 입자개수의 50ppm 이하이며, 더욱이 일차 입자에서 평균입경의 O.6배 이하의 입경을 갖는 입자개수가 전체 입자개수의 10％ 이하인 것을 특징으로 하는 니켈기 초미세 분말을 제공한다.
본 발명에 따르면, 유전체 및 내부전극 두께가 1㎛ 이하의 소형 또는 고용량의 적층 세라믹 캐패시터의 불량품 발생율을 극히 낮게 할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명에 있어서, 일차 입자란, 주사전자현미경(SEM)으로 입자가 건조한 상태의 분말체를 관찰한 경우에, 단체(單體)의 입자로서의 윤곽을 판별할 수 있는 입자이다. 용매에 분산시키지 않은 경우에는 대부분은 이 일차 입자가 복수개 응집한 형태로 존재하고 있다. 유기용매 등의 액체 중에 적절한 조건으로 분산되게 하면, 응집은 풀려서 일차 입자로서 존재시킬 수 있다.
일차 입자의 입경이 1㎛ 이상의 입자개수가 전체 입자개수의 50ppm 이하인 것을 확인하기 위해서는, 주사전자현미경으로 관찰하는 일차 입자의 총수는 20만개 이상이다. 일차 입자에서 평균입경의 0.6배 이하의 입경을 갖는 입자개수가 전체 입자개수의 10％ 이하인 것을 확인하기 위해서는, 주사전자현미경으로 관찰하는 일차 입자의 총수는 4000개 이상이다.
본 발명에 있어서, 일차 입자의 평균입경을 0.3㎛ 이하로 한 것은, 0.3㎛을 초과하면 내부전극의 단락율이 현저하게 증대하기 때문이다. 내부전극의 두께 방향으로 정렬될 수 있는 입자수가 많으면, 소성 후에 연속한 전극이 형성된 것으로 생각된다.
또한, 평균입경이 0.3㎛을 초과하는 입도분포를 갖는 분말체를 분급(分級)하여 평균입경이 0.3㎛ 이하에서 1㎛이상의 입자개수가 전체 입자개수의 50ppm 이하로 되는 분말체를 얻는 것은 극히 곤란하다.
일차 입자의 평균입경을 0.05㎛ 이상으로 한 것은, 니켈 분말의 페이스트(paste)를 작성하여 인쇄에 의해 전극을 형성할 경우, 페이스트 중에서의 니켈 분말의 충분한 분산을 얻기 위해서이다. 입경이 지나치게 작으면, 니켈 분말을 용매 중에 분산시켜서 페이스트를 만들 경우, 응집을 풀어 헤쳐서 분산시키는 것이 곤란하게 된다.
일차 입자의 입경이 1㎛ 이상의 입자개수가 전체 입자개수의 50ppm 이하로 한 것은, 1㎛을 초과하는 조대입자가 전극간의 유전체를 파괴하여 전극이 단락될 비율을 실용 수준 이내로 고정시키기 위해서이다.
일차 입자에서 평균입경의 0.6배 이하의 입경을 갖는 입자개수가 전체 입자개수의 lO％ 이하로 한 것은, 다음과 같은 이유에 따른다. 미세한 입자는 평균입경에 가까운 비교적 큰 입자와 비교하여 산화되어 팽창하기 쉽기 때문에 비교적 낮은 온도로부터 소결을 개시한다. 그 때문에 평균입경의 0.6배 이하의 미세한 입자가 10％을 초과하여 존재하고 있으면, 적층 세라믹 캐패시터 제조의 소성공정으로 소결 중인 유전체내에 왜곡이 발생하여 크랙이 일어나게 되므로, 이를 방지하기 위해서이다.
상기 니켈기 초미세 분말이 염화니켈 증기의 기상(氣相) 수소환원법으로 제조된 것이면, 입도가 균일하고, 입자형상도 구형(球刑)에 가까워서 바람직하다. 또한 이 니켈기 초미세 분말은 적층 세라믹 캐패시터용으로서 최적이다.
이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.
(실시예1)
염화니켈을 승화시킨 가스, 수소 가스 및 질소 가스의 3종의 가스를 염화니켈을 승화시킨 가스의 몰(mole)비가 0.10으로 되도록 혼합하고, 1000∼1100℃로 가열한 반응관내에서 기상반응에 의해 니켈 분말을 제조하였다. 얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석하고, 일차 입자의 평균입경이 0.2㎛으로 되도록 상기 혼합 가스의 반응관내의 유량을 조절하였다.
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.21㎛이며, 입경이 0.12㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 4％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛ 이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 258ppm이었다.
기상반응으로 얻은 니켈 분말을 물 슬러리(water slurry)로 바꾸고, 초음파 진동자를 구비한 분산기를 사용하여, 니켈 분말을 수중(水中)에서 충분히 분산시킨 후, 스키밍 파이프(skimming pipe)가 부착된 구멍없는 벽 바스켓형(basket-type) 원심분리기(내용적(內容積) 3L, 바스켓 내경 300mm, 물 슬러리 공급속도 2.5L/분, 회전수 1800rpm)을 사용하여 분급 하고, 스키밍 파이프로부터 배출되는 물 슬러리를 회수하였다. 이 물 슬러리는 조대입자를 제거한 니켈 분말을 포함하는 것이다. 회수한 슬러리를 가압 탈수하고, 진공 건조하여 니켈 분말을 회수하였다.
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.20㎛이며, 입경 0.12㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 4％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000 개의 입자에 대하여 11㎛ 이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 4ppm이었다.
(실시예2)
실시예1의 기상반응으로 얻은 니켈 분말을 물 슬러리로 바꾸고, 초음파 진동자를 구비한 분산기를 이용하여 니켈 분말을 수중에서 충분히 분산시킨 후, 스키밍 파이프가 부착된 구멍없는 벽 바스켓형 원심분리기(내용적 3L, 바스켓 내경 300mm, 물 슬러리 공급속도 2.5L /분, 회전수 1400rpm)을 사용하여 분급하고, 스키밍 파이프로부터 배출된 물 슬러리, 즉 조대입자를 제거한 니켈 분말을 포함하는 물 슬러리를 회수하였다. 회수한 슬러리를 가압 탈수하고, 진공 건조하여 니켈 분말을 회수하였다.
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.20㎛이며, 입경이 0.12㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 4％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 44ppm이었다.
(실시예3)
염화니켈을 승화시킨 가스, 수소 가스 및 질소 가스의 3종의 가스를 염화니켈을 승화시킨 가스의 몰비가 0.17로 되도록 혼합하고, 1000∼1100℃로 가열한 반응관내에서 기상반응에 의해 니켈 분말을 제조하였다. 얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석하고, 일차 입자의 평균입경이 0.3㎛으로 되도록 상기 혼합 가스의 반응관내의 유량을 조절하였다.
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.27㎛이며, 입경이 0.16㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 9％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개 수의 721ppm이었다.
기상반응으로 얻은 니켈 분말을 물 슬러리로 바꾸고, 초음파 진동자를 구비한 분산기로 니켈 분말을 수중에서 충분히 분산시킨 후, 스키밍 파이프가 부착된 구멍없는 벽 바스켓형 원심분리기(내용적 3L, 바스켓 내경 300mm, 물 슬러리 공급속도 2.5L/분, 회전수 1600rpm)을 사용하여 분급하고, 스키밍 파이프로부터 배출되는 물 슬러리, 즉 조대입자를 제거한 니켈 분말을 포함하는 물 슬러리를 회수하였다. 회수한 슬러리를 가압 탈수하고, 진공 건조하여 니켈 분말을 회수하였다
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.26㎛이며, 입경이 0.16㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 입경을 갖는 일차 입자는 전체 관찰 개수의 9％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 37ppm이었다.
(실시예4)
염화 니켈을 승화시킨 가스, 수소 가스 및 질소 가스의 3종의 가스를 염화니켈을 승화시킨 가스의 몰비가 0.10으로 되도록 혼합하고, 더욱이 염화니켈 지르코늄을 승화시킨 가스를 염화니켈을 승화한 가스에 대하여 0.5질량％ 혼합하고, 1000∼1100℃로 가열한 반응관내에서 기상반응에 의해 니켈-지르코늄 합금 분말을 제조하였다.
얻어진 니켈-지르코늄 합금 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석하고, 일차 입자의 평균입경이 0.2㎛으로 되도록 상기 혼합 가스의 반응관내의 유량을 조절하였다. 얻어진 니켈-지르코늄 합금 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.20㎛이며, 입경이 0.12㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 5％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛ 이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 392ppm이었다.
기상반응으로 얻은 니켈-지르코늄 합금 분말을 물 슬러리로 바꾸고, 초음파 진동자를 구비한 분산기로 충분히 니켈-지르코늄 합금 분말을 수중에서 분산시킨 후, 스키밍 파이프가 부착된 구멍없는 벽 바스켓형 원심분리기(내용적 3L, 바스켓 내경 300mm, 물 슬러리 공급속도 2.5L/분, 회전수 1500rpm)을 사용하여 분급하고, 스키밍 파이프로부터 배출되는 물 슬러리, 즉, 조대입자를 제거한 니켈-지르코늄 합금 분말을 포함하는 물 슬러리를 회수하였다. 회수한 슬러리를 가압 탈수하고, 진공 건조하여 니켈-지르코늄 합금 분말을 회수하였다
얻어진 니켈-지르코늄 합금 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경 0.20㎛이며, 입경이 O.12㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 입경을 갖는 일차 입자는 전체 관찰 개수의 5％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 39ppm이었다.
(실시예5)
염화 니켈을 승화시킨 가스, 수소 가스 및 질소 가스의 3종의 가스를 염화니켈을 승화시킨 가스의 몰비가 0.10으로 되도록 혼합하고, 더욱이 염화 텅스텐을 승 화시킨 가스를 염화 니켈을 승화한 가스에 대하여 0.5질량％ 혼합하고, 1000∼1100℃로 가열한 반응관내에서 기상반응에 의해 니켈-텅스텐 합금 분말을 제조하였다.
얻어진 니켈-텅스텐 합금 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석하고, 일차 입자의 평균입경이 0.2㎛으로 되도록 상기 혼합 가스의 반응관내의 유량을 조절하였다.얻어진 니켈-텅스텐 합금 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.22㎛이며, 입경이 0.13㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 5％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛ 이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 407rpm이었다.
기상반응으로 얻은 니켈-텅스텐 합금 분말을 물 슬러리로 바꾸고, 초음파 진동자를 구비한 분산기로 니켈-텅스텐 합금 분말을 수중에서 충분히 분산시킨 후, 스키밍 파이프가 부착된 구멍없는 벽 바스켓형 원심분리기(내용적 3L, 바스켓 내경300mm, 물 슬러리 공급속도 2.5L /분, 회전수 1500rpm)를 사용하여 분급하고, 스키밍 파이프로부터 배출되는 물 슬러리, 즉 조대입자를 제거한 니켈-텅스텐 합금 분말을 포함하는 물 슬러리를 회수하였다. 회수한 슬러리를 가압 탈수하고, 진공 건조하여 니켈-텅스텐 합금 분말을 회수하였다.
얻어진 니켈-텅스텐 합금 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.21㎛이며, 입경이 0.13㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 입경을 갖는 일차 입자는 전체 관찰 개수의 5％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛ 이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계 산하였던 바, 전체 관찰 개수의 46ppm이었다.
(비교예1)
실시예1의 기상반응으로 얻은 니켈 분말을 물 슬러리로 바꾸고, 스키밍 파이프가 부착된 구멍없는 벽 바스켓형 원심분리기(내용적 3L, 바스켓 내경 300mm, 물 슬러리 공급속도 2.5L/분, 회전수 1300rpm)을 사용하여 분급하고, 스키킹 파이프로부터 배출되는 물 슬러리, 즉 조대입자를 제거한 니켈 분말을 포함하는 물 슬러리를 회수하였다. 회수한 슬러리를 가압 탈수하고, 진공 건조하여 니켈 분말을 회수하였다.
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자는 평균입경이 0.20㎛이며, 입경이 0.12㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 4％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000 개의 입자에 대하여, 1㎛ 이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 54ppm이었다.
(비교예2)
실시예1의 기상반응으로 얻은 니켈 분말을 물 슬러리로 바꾸고, 스키밍 파이프가 부착된 구멍없는 벽 바스켓형 원심분리기(내용적 3L, 바스켓 내경 300mm, 물 슬러리 공급속도 2.5L/분, 회전수 1000rpm)을 사용하여 분급하고, 스키밍 파이프로부터 배출되는 물 슬러리, 즉 조대입자를 제거한 니켈 분말을 포함하는 물 슬러리를 회수하였다. 회수한 슬러리를 가압 탈수하고, 진공 건조하여 니켈 분말을 회수하였다.
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 평균입경은 0.20㎛이며, 입경이 0.12㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 4％이었다. 더욱이, SEM의 배율을 내려서 512000 개의 입자에 대하여, 1㎛ 이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 173ppm이었다.
(비교예3)
염화 니켈을 승화시킨 가스, 수소 가스 및 질소 가스의 3종의 가스를 염화니켈을 승화시킨 가스의 몰비가 0.18로 되도록 혼합하고, 1000∼1100℃로 가열한 반응관내에서 기상반응에 의해 니켈 분말을 제조하였다.
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석하고, 일차 알입자의 평균입경이 0.32㎛로 되도록 상기 혼합 가스의 반응관내의 유량을 조절하였다. 얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.34㎛이며, 입경이 0.20㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 10％이었다. 더욱이, SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 1926ppm이었다.
기상반응으로 얻은 니켈 분말을 물 슬러리로 바꾸고, 초음파 진동자를 구비한 분산기로 니켈 분말을 수중에서 충분히 분산시킨 후, 스키밍 파이프가 부착된 구멍없는 벽 바스켓형 원심분리기(내용적 3L, 바스켓 내경 300mm, 물 슬러리 공급속도 2.5L/분, 회전수 1600rpm)를 사용하여 분급하여 스키밍 파이프로부터 배출된 물 슬러리, 즉 조대입자를 제거한 니켈 분말을 포함하는 물 슬러리를 회수하였다.회수한 슬러리를 가압 탈수하고, 진공 건조하여 니켈 분말을 회수하였다.
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.32㎛이며, 입경이 0.19㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 10％이었다. 더욱이 SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 92ppm이었다.
(비교예4)
염화니켈을 승화시킨 가스, 수소 가스 및 질소 가스의 3종의 가스를 염화니켈을 승화시킨 가스의 몰비가 0.08로 되도록 혼합하고, 1000∼1100℃로 가열한 반응관내에서 기상반응에 의해 니켈 분말을 제조하였다. 얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석하고, 일차 입자의 평균입경이 0.10㎛로 되도록 상기 혼합 가스의 반응관내의 유량을 조절하였다.
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.11㎛이었다. 이 니켈 분말을 실시예1의 기상반응으로 얻어진 니켈 분말에 혼합한 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.20㎛이며, 입경이 0.12㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 일차 입자는 전체 관찰 개수의 19％이었다. 더욱이, SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛ 이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 219ppm이었다.
이 니켈 분말을 물 슬러리로 바꾸고, 초음파 진동자를 구비한 분산기로 니켈 분말을 수중에서 충분히 분산시킨 후, 스키밍 파이프가 부착된 구멍없는 벽 바스켓형 원심분리기(내용적 3L, 바스켓 내경 300mm, 물 슬러리 공급속도 2.5L/분, 회전수 1800rpm)를 사용하여 분급하고, 스키밍 파이프로부터 배출된 물 슬러리, 즉, 조대입자를 제거한 니켈 분말을 포함하는 물 슬러리를 회수하였다. 회수한 슬러리를 가압 탈수하고, 진공 건조하여 니켈 분말을 회수하였다.
얻어진 니켈 분말을 SEM으로 4000개의 입자에 대하여 화상해석한 결과, 일차 입자의 평균입경은 0.20㎛이며, 입경이 O.12㎛(평균입경의 0.6배) 이하의 입경을 갖는 일차 입자는 전체 관찰 개수의 19％이었다. 더욱이, SEM의 배율을 내려서 512000개의 입자에 대하여 1㎛이상의 입경을 갖는 일차 입자의 수를 계산하였던 바, 전체 관찰 개수의 3ppm이었다.
이상의 실시예1∼5 및 비교예1∼4의 니켈기 초미세 분말을 사용하고, 내부전극용 페이스트를 만들고, 적층 세라믹 콘덴서를 제작하여 단락 및 크랙에 의한 고장율을 비교하였다. 니켈 분말 또는 니켈 합금 분말의 페이스트를 유전체의 두께 약 1.2㎛의 그린 시트(green sheet) 위에 두께가 약 1.2㎛로 되도록 인쇄한 후, 100층 적층하고, 압착한 후 절단하여 탈바인더 공정, 소성공정을 행하였다. 표 1에 결과를 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예의 니켈 분말 또는 니켈 합금 분말을 사용한 적층 세라믹 콘덴서에서는 비교예에 비교하여 내부전극의 단락율 및 내부 크랙의 발생율이 대폭 낮아졌다.
| 평균입경 ㎛ |
평균입경× 0.6 이하의 입자의 개수율 % |
1㎛ 이상의 입자의 개수율 ppm |
내부전극의 단락율 % |
내부 크랙의 발생율 % |
|
| 실시예1 | 0.20 | 4 | 4 | 7 | 0 |
| 실시예2 | 0.20 | 4 | 44 | 9 | 0 |
| 실시예3 | 0.26 | 9 | 37 | 8 | 0 |
| 실시예4 | 0.20 | 5 | 39 | 8 | 0 |
| 실시예5 | 0.21 | 5 | 46 | 10 | 0 |
| 비교예1 | 0.20 | 4 | 54 | 15 | 0 |
| 비교예2 | 0.20 | 4 | 173 | 95 | 0 |
| 비교예3 | 0.32 | 10 | 92 | 28 | 0 |
| 비교예4 | 0.20 | 19 | 3 | 6 | 51 |
Claims (3)
- 일차 입자의 평균입경이 O.05∼O.3㎛이고, 일차 입자의 입경이 1㎛ 이상의 입자개수가 전체 입자개수의 50ppm 이하(0ppm 초과)이며, 일차 입자에서 평균입경의 O.6배 이하(0배 초과)의 입경을 갖는 입자개수가 전체 입자개수의 10％ 이하(0% 초과)인 것을 특징으로 하는 니켈기 초미세 분말.
- 제1항에 있어서,상기 니켈기 초미세 분말이 염화 니켈 증기의 기상(氣相) 수소환원법으로 제조된 것을 특징으로 하는 니켈기 초미세 분말.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 니켈기 초미세 분말이 적층 세라믹 캐패시터용인 것을 특징으로 하는 니켈기 초미세 분말.
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