KR20010020142A

KR20010020142A - 니켈분말의 제조방법

Info

Publication number: KR20010020142A
Application number: KR1019997009697A
Authority: KR
Inventors: 가고하시와타루; 아사이츠요시; 다카토리히데오
Original assignee: 아라이 요이치; 도호 티타늄 가부시키가이샤
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2001-03-15
Also published as: CA2287373A1; EP0978338B1; EP0978338A1; DE69926449D1; CA2287373C; DE69926449T2; JP3540819B2; WO1999042237A1; KR100411575B1; EP0978338A4; US6235077B1

Abstract

염화 니켈증기에 공급노즐로부터의 염소 가스가 혼합되고, 그 혼합 가스가 환원온도 900-1100℃ 로 유지한 환원로내의 수소 가스분위기중에 공급노즐로부터 공급된다. 염화 니켈증기에 대응하는 염소 가스의 혼합량은, 염화 니켈증기 1mol에 대하여 0.01∼0.5 mol의 비율로 조정된다. 생성 니켈 분말의 입자크기 제어를 적절히 할 수 있음과 동시에, 입자크기의 균일성, 입자표면의 평활도 또는 구형도의 향상을 꾀할 수 있다.

Description

니켈분말의 제조방법{Process for Production of Nickel Powder}

니켈, 구리, 은등의 도전성의 금속분말은, 적층 세라믹 캐페시터의 내부전극에 유용하고, 특히 니켈분말은 그와 같은 용도로서 최근 주목을 받고 있다. 건식의 제조방법에 의해서 제조한 니켈분말이 유망시 되어 있다. 특히, 캐페시터의 소형화, 대용량화에 따라 내부전극의 박판층(thin layer)화와 낮은 저항의 요구로부터 1.0㎛ 이하의 입자크기를 갖는 초미분말이 요망되고 있다.

이러한 미세한 니켈분말을 제조하는 방법의 하나로서, 기상환원법을 들수있다. 예를들면, JP-A-8-246001호 공보에는, 고체 염화 니켈을 가열 및 증발(승화)시켜 염화 니켈 증기를 충전시킨 반응기내에서, 아르곤가스와 같은 불활성 가스와 하께 수소 가스를 공급하여 접촉 및 혼합시킴으로써 환원반응을 일으키어 니켈분말을 생성시키는 방법이 개시되어 있다. 이 문헌에 의하면, 평균입자크기 O.1∼1.O㎛의 니켈분말의 제조가 가능하다.

그런데, 상기 공보에 개시되어 있는 바와 같은 종래의 니켈분말의 제조방법에 의하여 소정 범위(O.1∼1.0㎛)의 입자크기를 갖는 니켈분말을 얻을 수 있지만, 그 범위내에서 요구되는 입자크기를 더욱 정확하게 제어하는 것은 어려웠다. 니켈분말의 페이스트화를 위해서는 입도에 불균형이 없고 균일하며, 입자표면의 평활도(smoothability)가 높고 구형도(sphericity)가 높은 것이 유리한 조건이다. 그러나, 지금까지의 제조방법은 이들 조건을 충분히 만족시킬 수 없었다.

본 발명의 목적은, 니켈분말의 입자크기가 1.O㎛, 특히 O.1∼1.O㎛의 범위로 제어되고, 입자표면의 평활도와 구형도를 개선시킨 니켈분말의 제조방법을 제공하는 것에 관한 것이다.

본 발명은 전자 부품등에 사용되는 도전성 페이스트 필러와, 티타늄의 접합재료와, 촉매등의 각종용도에 알맞은 니켈분말의 제조방법, 특히, 적층 세라믹 캐패시터의 내부전극에 적합한 입자크기인 1.O㎛ 이하로 입자크기를 제어할 수가 있고, 구상으로 또한 입도 분포가 좁은 니켈분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 니켈분말의 제조장치의 예를 도시하는 수직단면도,

도2는 본 발명에 따른 니켈분말의 제조장치의 다른 실시예를 도시하는 수직단면도이다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자는 니켈분말을 생성하기 위한 기본적인 환원반응, 즉 수소 가스를 포함하는 환원성 가스로 충전된 환원반응로내에 염화 니켈증기를 공급하여 염화 니켈증기를 환원가스에 의해 환원반응시키는 방법에 있어서, 생성하는 니켈분말의 입자특성에 영향을 미치는 첨가물 및 공급 가스량을 포함하는 다양한 추가요소를 검토하였다. 그 결과, 염화 니켈증기와 함께 염소 가스의 적정량을 환원성 가스분위기중에 공급함으로써, 생성하는 니켈분말의 입자 크기를 원하는 범위로 제어할 수 있고, 또한 입자표면의 평활도, 구형도 및 입도 분포가 개선된다는 사실을 발견하였다.

본 발명에서, 염소가스는 염화 니켈증기와 함께 환원성 가스분위기중으로 공급되고, 염화 니켈을 환원하여 니켈분말을 제조한다.

본 발명에 사용된 환원성 가스로는, 수소 가스 또는 황화수소 가스가 사용된다. 생성한 니켈분말의 입자에 미치는 영향을 고려하면 수소 가스가 양호하다.

공급되는 염소 가스의 양은 O.1∼1.O㎛의 입자 크기를 갖는 니켈분말이 안정적으로 생성할 수 있도록, 염화 니켈증기 1mol에 대하여 0.01∼0.5mol의 비율, 바람직하게는 0.03∼0.40mol의 비율이 좋다. 니켈분말의 입자크기는 염소 가스의 혼합량에 비례하여 커지는 것이 확인되었다. 즉, 염소 가스의 공급량이 많으면 많을 수록 니켈분말의 입자 성장이 촉진된다. 이것에 근거하여, 생성하는 니켈분말을 원하는 입자크기로 제어할 수가 있다. 이와 같이, 염소 가스의 공급량에 비례하여 니켈분말의 입자크기가 증대하는 것을 이용하여 입자크기의 제어를 임의로 할 수 있는 점이 본 발명의 중요한 특징이다.

본 발명에서, 환원성 반응로에 염화 니켈증기와 함께 염소 가스가 공급되고, 그 분위기는 환원성가스이다. 그 공급방법으로서 다양한 방법이 채용될 수가 있다. 특히, 염화 니켈증기에 미리 염소 가스를 혼합시킨후, 그 혼합 가스를 환원로내에 공급하는 방법과, 또한 염화 니켈증기와 염소 가스의 공급 노즐을 각각 독립으로 설치하고 양자를 함께 위치시킴으로써 염소 가스를 염화 니켈증기와 함께 환원로내에 연속적으로 공급하거나 또는 염소 가스만을 간헐적으로 공급하는 방법이 있다. 전자의 방법과 후자의 방법이 조합될 수 있는바, 즉 염화 니켈증기와 염소 가스의 혼합 가스와 염소 가스를 각각 독립의 노즐로부터 환원로내에 공급하는 방법을 들수있다.

상기의 공급방법중, 인접한 노즐로부터 염소 가스를 연속적으로 공급하는 방법이 양호한바, 생성되는 니켈분말의 입자표면의 평활도를 향상시킬 수 있기 때문이다. 인접한 노즐로부터 염소 가스를 간헐적으로 공급하는 방법이 양호한바, 염노즐에서 니켈분말의 고드름(icicle) 성장이 방지되기 때문이다. 종래의 방법에서, 환원에 의해 생성된 니켈분말이 염화 니켈증기를 환원로내에 분출시키는 노즐에 부착하여 때때로 고드름처럼 성장하는 경우가 있다. 이러한 현상이 생기면, 염화 니켈증기의 공급에 영향을 미치고, 결과적으로 생성하는 니켈분말의 입자성장에 악영향을 주기때문에 해법이 필요하다.

염화 니켈증기와 염소 가스의 노즐을 각각 독립적으로 설치하고, 양자를 결합시키는 다양한 방법이 채용될 수 있다. 양호하게는, 내측관과 외측과이 동축으로 배치된 2중관으로 할 수 있다. 이 2중관의 노즐에 의해서, 이중 노즐중의 내측관과 외측관중의 하나로부터 염화 니켈증기를, 다른 하나로부터 염소 가스를 환원로내에 공급한다. 특히,내측관으로부터 염화 니켈증기를, 외측관으로부터 염소 가스를 공급시킴으로써, 염소 가스가 염화 니켈증기를 둘러싸고, 그것에 의해 전술한 염화 니켈 공급노즐에서 니켈분말의 고드름 성장이 억제될 수 있고, 생성되는 니켈분말의 구형도의 개선이 이루어진다.

본 발명의 니켈분말의 제조방법에 사용된 환원로로서 수직형 환원로가 있는바, 염화 니켈증기 및 염소 가스의 공급노즐이 예컨대 전술한 2중관으로서 배치된다. 한편, 본 발명의 환원로에서 염화 니켈증기 및 염소 가스의 공급방법으로서, 염화니켈 증기 및 염소가스가, 공급노즐이 상부에 설치되는 수직형 환원로의 내부를 향하여 노즐로부터 수직으로 그리고 거의 하방으로 공급되는 방법이 양호하다. 전술한 바와같이, 수직형 환원로를 사용하고 염화 니켈증기 및 염소 가스가 환원로내부를 향하여 수직으로 그리고 거의 하방으로 공급되는 방법을 채용함으로써, 본 발명에 따라서 소정의 입자크기로 제어할 수 있고, 입자표면의 평활도, 구형도 및 입도 분포가 개선된 니켈분말을 제조할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에서, 염화 니켈증기 및 염소 가스를 환원성 가스분위기중에 공급한다. 이 방법에서, 염화 니켈증기 및 염소 가스는 각각 아르곤 또는 질소등의 불활성가스를 캐리어 가스로서 미리 혼합하고 희석한 후에 공급한다.

더욱이, 환원로내에 공급되는 기체원소로서의 염화 니켈증기, 염소 가스 및 환원가스는, 환원로내에 공급하기 전에 예비가열하는 것이 바람직하다. 이 예비가열은 후술하는 환원로내에서의 환원반응의 온도범위내에서 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서의 환원 온도는 900-1200℃, 바람직하게는 950-1l00℃, 더욱 더욱 바람직하게는 980-1050℃ 이다.

본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태.

본 발명의 다른 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도1은 본 발명의 실시예를 수행하는데 양호한 수직환원로(1)를 도시하고 있다. 이 환원로(1)의 상단부에는, 염화 니켈증기를 환원로내로 분출시키기 위한 노즐(2)이 연직 아래쪽으로 돌출한다. 전술한바와 같은 공급노즐(2)로 사용되는 이중노즐이 사용될 수 있다. 환원로(1)의 상단면에서, 수소가스 노즐(3)이 공급노즐(2)의 노즐 상단부에 위치된다. 냉각 가스용 공급노즐(4)이 환원로(1)의 하부 측면에 접속된다. 환원로(1)의 주위에 가열수단(5)이 고정되어 있다. 공급노즐(2)은 염화 니켈증기를 환원로(1)내에 바람직한 유속으로 분출시키는 기능을 갖고 있다. 염소가스 공급노즐(6)이 공급노즐(2)에 접속되어 있다.

본 발명의 실시예에서, 수소 가스공급노즐(3)로부터 수소 가스를 공급하여 수소분위기로 충전된 환원로(1)내로, 금속 니켈을 염소 가스에 의해 염화하여 생성한 염화 니켈증기, 또는 시판의 고체염화 니켈을 증발시켜 생성한 염화 니켈증기를 공급노즐(2)로부터 분출시킨다. 이들의 염화 니켈증기를 생성하는 방법중, 후자의 고체의 염화 니켈을 가열하여 증발시키는 방법은 증기의 안정적인 발생과 고체의 염화니켈의 증발이 어렵다. 그 결과 니켈 입자의 입자 크기가 균일하지 않다. 또한 일밤적으로 고체상의 염화 니켈은 결정수를 갖고 있기 때문에, 사용전에 탈수가 필요하다. 만일 탈수가 불충분한 경우, 생성한 니켈분말의 오염과 같은 문제점이 발생한다. 이러한 관점으로부터, 전자의 금속 니켈을 염소 가스에 의해 염화하여 생성한 염화 니켈증기를 직접 환원로에 공급하는 방법이 양호하다.

염화 니켈증기에 공급노즐(6)로부터 염소 가스를 혼합한다. 즉, 공급노즐(2)로부터 염화 니켈증기와 염소 가스의 혼합 가스를 분출시킨다. 공급되는 염소 가스의 양은, 염화 니켈증기 1mol에 대하여 0.01-0.5mol의 비율, 특히 양호하게는 0·03∼0.4mol의 비율이 입자크기 0.1∼1.0㎛의 니켈분말을 확실히 생성시키기 위해서 바람직하다.

염화 니켈증기와 염소 가스의 혼합 가스가 수소분위기의 환원로(1)내에 공급될때에, 염화 니켈증기와 수소 가스의 환원반응이 진행하여 니켈분말(P)가 생성된다. 니켈분말(P)의 생성공정에서 공급노즐(2)의 팁에서는 LPG 등의 기체연료의 연소플레임과 같은 아래쪽으로 향하는 플레임(F)가 형성된다.

염화 니켈증기와 염소 가스의 혼합 가스의 노즐(2)팁으로부터의 분출비율(선형속도)을 조정함으로써, 전술한 염소 가스의 염화 니켈증기와의 혼합비율 변화와의 조합에 의하여, 얻어지는 니켈분말(P)의 입자크기를 원하는 범위내(0.1∼1.0㎛)의 소정의 입자크기로 제어할 수가 있다. 공급노즐(2) 팁에서의 염화 니켈증기 및 염소 가스의 환원 온도에서의 이상기체를 기초로 하여 가스공급량으로 환산한 계산치인 바람직한 선형속도는 900-1100℃ 의 환원온도에서 1-30 m/초로 설정된다. 또한, 0.1-0.3㎛ 와 같은 작은 입자크기를 갖는 니켈분말을 제조하는 경우에는, 5-25 m/초, 그리고 0.4-1.0㎛의 니켈분말을 제조하는 경우에는 1-15 m/초가 양호하다.

환원로(1)내로의 수소 가스공급량은, 염화 니켈증기의 화학당량의 1.0-3.0배정도, 양호하게는 1.1-2.5배 정도이지만 이것에 한정되지는 않는다. 그러나, 수소 가스를 과잉으로 공급하면 환원로(1)내에 과도한 수소가스가 흐르고 이는 공급노즐(2)로부터의 염화 니켈증기분출류가 흐트러져 불균일 환원반응의 원인이 됨과 동시에 소비되지 않은 가스방출을 가져와 경제적이지 못하다. 환원반응의 온도는 반응완결에 충분한 온도이상을 채용할 수 있다. 양호하게는, 고체상으로 니켈분말을 생성시키는 것이 취급의 면에서 용이하기 때문에 니켈의 융점이상이 바람직하다. 반응속도, 환원로(l)의 내구성, 경제성을 고려하면 900-110O℃ 가 실용적이지만 이것에 제한되는 것은 아니다. 수소 가스의 환원로(1)내에서의 축방향(세로방향)의 선형속도는 염화 니켈증기의 분출속도(선형속도)의 1/50∼1/300배 정도, 바람직하게는 1/80∼1/250배 이다. 한편, 수소 가스공급노즐(3)이 공급노즐(2)의 분출구보다도 윗쪽에 위치되기때문에, 실질적으로는 정적 수소 가스분위기중에 염화 니켈증기가 공급노즐(2)로부터 분출된다. 따라서, 전술의 프레임(F)은 산란되지않고 니켈분말(P)의 안정생성이 이루어진다. 더욱이, 프레임(F)의 산란을 방지하기 위하여, 수소 공급노즐(3)로부터의 수소 가스의 공급방향이 프레임(F)측을 향하지 않는 것이 바람직하다.

상기 환원공정을 지나서 생성된 니켈분말(P)을 포함하는 가스는, 아르곤 가스 또는 질소 가스등의 불활성가스가 냉각 가스의 공급노즐(4)로부터 프레임(F)의 팁아래 공간에 취입되는 것에 의해 냉각된다. 냉각이란 환원반응으로 생성된 니켈분말(P)의 입자의 성장을 정지 또는 억제하기 위해서 하는 조작이고, 구체적으로는 환원반응을 끝낸 l000℃ 부근의 가스류를 400-800℃ 정도까지 급냉 담금질하는 조작을 의미한다. 이것 이하의 온도까지 또한 냉각될 수 있다. 전술한 바와같이 불활성가스를 취입함으로써, 니켈분말(P)의 응집을 방지하면서 입자크기 제어를 할 수 있다. 냉각 가스의 공급노즐(4)의 위치를 환원로(1)의 상하 방향으로 변화시켜서 그들을 여리장소에 설치함으로써 냉각조건을 임의로 변경할 수 있고, 이것에 의해서 입자크기제어를 보다 정확하게 할 수 있다.

이상의 환원·냉각공정을 거친 니켈분말(P)을 포함하는 혼합 가스인 염산 가스 및 불활성가스는 회수공정으로 이송되고, 니켈분말(P)이 혼합 가스로부터 분리회수된다. 분리회수에는, 백 필터를 포함하는 수중 또는 오일중 포집 분리수단, 자기분리수단의 하나 또는 2종이상의 조합이 양호하지만, 이것에 제한되지는 않는다. 특히, 백 필터에 의해서 니켈분말(P)를 포집하는 경우에 냉각공정에서 생성한 니켈분말(P)와 염산 가스 및 불활성가스의 혼합 가스를 백 필터에 도입시킴으로써 니켈분말(P)을 회수할 수 있다. 기름중 포집 분리를 쓰는 경우에는, 탄소수C_10-18의 노르말 파라핀 또는 경유를 사용하는 것이 양호하다. 수중 또는 기름중포집을 쓰는 경우에는, 포집액에 폴리옥시알키렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜 또는 그것들의 유도체(모노알킬에테르 또는 모노에스테르) 또는, 소르비탄 또는 소르비탄모노에스테르등의 계면활성제, 벤조트리아졸 또는 그 유도체로 대표되는 금속불활성제, 페놀계, 또는 아민계등 공지의 산화방지제, 이것들의 1종 또는 2종 이상을 l0∼1000ppm 정도첨가하면, 금속분말 입자의 응집방지나 부식방지에 효과적이다. 전술한 방법에 의해 회수된 니켈분말은 수세및 건조되어 본 발명의 니켈분말을 얻을 수 있다.

전술한 실시예에 의하면, 0.1-1.0㎛의 소정의 입자크기범위를 갖는 니켈분말(P)가 생성됨과 동시에, 염화 니켈증기에 대하여 혼합하는 염소 가스의 공급량에 비례하여 그 입자크기의 성장이 촉진된다. 따라서, 염소 가스의 공급량을 적당히 조정함에 따라서, 니켈분말(P)을 원하는 입자크기로 제어할 수가 있다. 또한, 염소 가스를 혼합시킴으로써, 니켈분말(P)의 입자크기의 불균형이 억제되어 미세하고 조립의 입자가 없는 입자크기의 균일한 분포의 니켈분말을 얻을 수 있다.

도2는, 본 발명의 다른 실시형태를 보이고 있다. 이 실시예에서, 내측관(2A)와 외측관(2B)을 갖는 2중 노즐을 사용함으로써, 외측관(2B)에서 환원로(1)내에 염소 가스가 분출될 수 있다. 즉, 환원로(1)내의 염화 니켈증기와 염소 가스의 분출구를 각각 독립적으로 설치하고, 또한 양자를 동축적으로 인접시키고 있다. 환원로(l)내로의 염화 니켈증기 및 염소 가스의 공급량 또는 수소 가스의 공급량등은 전술한 1실시예에 준하여 행하여진다.

본 실시예에 의하면, 염소 가스를 염화 니켈증기와 동시에 환원로(1)내에 연속적으로 공급하거나 또는 염소 가스만을 간헐적으로 공급하는 방법이 채용될 수 있다.

염소 가스를 염화 니켈증기와 동시에 연속적으로 공급시킴으로써 생성되는 니켈분말(P)의 입자표면의 평활도를 향상시킬 수 있다.

염화 니켈증기가 환원로(1)내에 분출하는 내측관(2A)의 출구에 환원반응에 의해서 생성되는 니켈분말(P)가 부착하여 고드름상으로 성장하는 경우가 있다. 따라서, 외측관(2B)에서 염소 가스만을 간헐적으로 공급시키면, 그 고드름상의 니켈분말(P)의 성장을 억제할 수가 있어, 아무런 문제없이 염화 니켈증기의 공급을 할 수 있고, 나아가서 생성하는 니켈분말의 특성에 영향을 미치지 않게 할 수 있다. 이 경우에, 내측관(2A)에서 염화 니켈증기가, 또한 외측관(2B)에서 염소 가스가 공급되기 때문에, 염소 가스가 염화 니켈증기를 덮는 것 같은 상태로 되어, 전술한 니켈분말(P)의 고드름상의 성장을 억제하는 효과를 크게 얻을 수 있다. 더욱이, 이러한 공급형태를 채용함으로써, 생성되는 니켈분말(P)의 입자의 구형도의 개선이 이루어진다.

다음에, 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예1]

도1에 도시한 바와 같이 환원로(1)내를 1000℃ 의 환원온도로 유지하고, 수소 가스의 공급노즐(3)로부터 수소 가스를 7.5 N 1/분의 유량으로 공급하여 환원로내를 수소 가스분위기로 하였다. 이어서, 염소 가스의 공급노즐(6)로부터 염소 가스를 혼합시키면서, 염화 니켈증기를 공급노즐(2)로부터 환원로(1)내로 분출시켜, 니켈분말을 얻었다. 염화 니켈증기의 유량을 3.7 Nl/분으로 일정하고, 염소 가스의 유량을 변화시켜 니켈분말의 시료 A, B, C를 얻었다. 이들 시료를 SEM 사진으로 관찰하고, 또한, BET 법으로 평균입자크기를 구하였다. 그 결과를, 표1에 도시하였다.

	A	B	C
NiCl₂가스(N1/분)	3.7	3.7	3.7
염소가스(N1/분)	0	0.5	0.8
평균입자크기(㎛)	0.13	0.31	0.48

표1로부터, 염화 니켈증기에 염소 가스의 혼합 비율을 높힘으로써 입자크기가 증대된다. 따라서, 이것에 근거하여 염소 가스의 혼합량을 조정함으로써, 생성되는 니켈분말을 원하는 입자크기로 제어할 수가 있는 것이 분명하여 졌다.

[실시예2]

도2에 도시한바와 같이 환원로(1)내를 1000℃에 유지하고, 실시예1과 동일한 방법으로 환원로(1)내를 수소 가스분위기로 충전하였다. 이어서, 염화니켈 증기는 내측관(2A)으로부터 1.7 N1/분의 유동율로 공급된다. 동시에, 외측관(2B)으로부터 염소 가스를 1.0 N1/분의 유동율로 공급하여 니켈분말의 시료 D를 얻었다. 다음에, 전술한 생성공정의 도중에서, 외측관(2B)으로부터 공급되는 염소가스의 유동율을 1.0 N 1/분에서 0.5 N 1/분으로 감소시키고, 나머지의 0.5 N 1/분의 염소 가스를 내측관(2A)에서 혼입시켜 니켈분말의 시료E를 얻었다. 이들 시료를 SEM 사진으로 관찰하고, BET 법으로 평균입자크기 및 입도 분포의 표준편차를 구하였다. 그 결과를 표2에 도시하였다.

	D	E
평균입자크기(㎛)	0.47	0.44
표준편차	0.26	0.14

표 2에 의하면, 내측관(2A)과 외측관(2B)의 각각으로부터 환원로(1)내에 염화 니켈증기와 염소 가스를 직접공급한 경우(시료 D)보다도, 미리 염화 니켈증기에 염소 가스를 혼합시킨 경우(시료 E)가 입도의 불균형이 개선되어, 입자크기의 편차가 개선된다.

[실시예3]

도 2에 도시한 바와 같은 환원로(1)내를 1000℃의 환원온도에 유지하고, 수소 가스공급 노즐(3)로부터 수소 가스를 8 N1/분의 유동율로 공급하여 환원로내를 수소 가스분위기로 하였다. 이어서, 내측관(2A)으로부터의 염화 니켈증기를 3.7 N 1/분의 유동율로 공급을 시작하였다. 염화 니켈증기의 공급개시 8분 후에는, 염화 니켈증기의 배압이 상승하였다. 따라서, 외측관(2B)에서 염소 가스를 0.5 N1/분의 유동율로 공급하였다. 염소 가스의 분출개시 1분후에는 염화 니켈증기의 배압이 정상 범위에 되돌아갔다. 그 후 1시간에 걸쳐 연속운전을 하였으나, 염화 니켈증기의 배압상승은 관찰되지 않았다.

더욱이, 염소 가스의 공급을 매2분마다 간헐적으로 되풀이하는 운전을 l 시간동안 수행하였다. 그러나, 염화니켈증기의 배압상승은 관찰되지 않았다. 연속작동에 의해서 얻어진 니켈분말을 사진으로 관찰하고, BET 법으로 평균입자크기를 결정하였다. 그 결과 평균입자크기는 0.28㎛의 우수한 값을 나타나었다. 특히, 간헐적으로 염소 가스를 공급함에 따라서, 니켈분말의 고드름상의 성장은 실제적으로 볼 수 없었다.

[실시예4]

도2에 도시한 바와같은 환원로(1)내를 1000℃의 환원온도로 유지하고, 수소 가스 공급노즐(3)로부터 수소 가스를 공급하여 환원로내를 수소 가스분위기로 하였다. 이어서 내측관(2A)에서 염화 니켈증기를, 또한 외측관(2B)에서 염소 가스를 동시에 그리고 연속적으로 공급하였다. 염화 니켈증기의 공급량은 1.9 N1/분으로 일정하게유지하고, 수소 가스 및 염소 가스의 공급량을 각각 변화시켜, 니켈분말의 시료 F, G 및 H를 얻었다. 이들 시료를 SEM 사진으로 관찰하고, BET 법으로 평균입자크기를 구하였다. 그 결과를 표3에 도시하였다.

	F	G	H
수소가스(N1/분)	3.7	4.2	5.5
NiCl₂가스(N1/분)	1.9	1.9	1.9
염소가스(N1/분)	0.5	1.0	1.5
평균입자크기(㎛)	0.38	0.42	0.52

표 3으로부터 명백하듯이, 외측관(2B)으로부터의 염소 가스의 공급량을 늘림에 따라서 니켈분말의 입자의 성장은 현저히 증가되었다. 따라서, 염소 가스의 혼합량을 조정함으로써, 니켈분말의 입자크기를 제어할 수가 있다. 또한, 니켈분말의 고드름성장은 관찰되지 않았다.

[실시예5]

도2에 도시한 환원로(1)내를 1000℃의 환원온도로 유지하고, 수소 가스공급노즐(3)로부터 수소 가스를 3.7 N1/분의 유동율로 공급하고 환원로내를 수소 가스분위기로 하였다. 이어서, 내측관(2A)으로부터의 염화 니켈증기의 공급을 1.87 N 1/분의 유동율에서 개시하고, 60분간의 연속운전을 하였다. 다음에, 외측관(2B)에서 염소 가스를 0.5 N1/분의 유동율로 공급시키고, 더욱 60분후에 생성반응을 정지하였다. 초기의 염화 니켈증기의 공급에 의해 얻은 니켈분말을 시료I, 이어서 염소 가스를 혼합시켜 얻은 니켈분말을 시료J로 하고, 이들 시료를 SEM 사진으로 관찰하고, 입자의 종횡비(장축/단축)를 구하였다. 종횡비가 작으면 작을 수록 구형도가 높아짐을 도시하고 있다. 그 결과가 표4에 도시되어있다.

	I	J
종횡비	1.20	1.09

표4로부터 명백하듯이, 외측관(2B)에서 염소 가스를 공급시킴으로써 종횡비가 작아지고 구형도의 개선이 이루어졌다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 니켈분말의 제조방법은, 환원성 가스분위기중에, 염화 니켈증기와 동시에 염소 가스를 공급하고, 염화 니켈을 환원하여 니켈분말을 생성하는 것을 특징으로 한다. 공급하는 염소 가스에 의해 생성하는 니켈분말의 입자성장을 제어할 수가 있기때문에, 니켈분말의 입자크기제어를 적절히 할 수 있고 또한 입자크기의 균일성, 입자표면의 평활도 또는 구형도의 향상을 꾀할 수 있다.

Claims

니켈분말 제조방법에 있어서,

염화 니켈을 환원하기 위하여 환원성 가스분위기중에 염화 니켈증기와 함께 염소 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈분말 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 염소 가스의 비율이 염화 니켈 증기 lmol에 대하여 0.01∼0.5 mol인 것을 특징으로 하는 니켈분말 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 염소 가스를 연속적 또는 간헐적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 니켈분말 제조방법.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

내측관과 외측관이 동축으로 배치된 2중관인 노즐로부터 내측관과 외측관중의 하나로부터 염화 니켈증기를 그리고 다른 관으로부터 염소 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 니켈분말 제조방법.
제4항에 있어서,

염화니켈 증기가 이중 동축관의 내측관과으로부터 공급되고 염소가스가 외측관으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 니켈분말 제조방법.
제1항 내지 제3항중 어느한 항에 있어서,

염화 니켈이 환원성 가스분위기중의 환원로내에 염화 니켈증기와 염소 가스의 혼합 가스를 공급함으로써 환원되는 것을 특징으로 하는 니켈분말 제조방법.
제1항 내지 제4항 중의 어느한 항에 있어서,

상부에 공급노즐이 배치되고, 이 노즐로부터 염화 니켈증기 및 상기 염소 가스의 공급이, 환원로의 내부를 향하여 수직 아래쪽으로 공급되는 수직형 환원로가 사용되는 것을 특징으로 하는 니켈분말 제조방법.