| 【発明の名称】 |
ニッケル粉の製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】長瀬 範幸
【住所又は居所】愛媛県新居浜市磯浦町１７−５ 住友金属鉱山株式会社新居浜研究所
【氏名】久保田美津儀
【住所又は居所】愛媛県新居浜市磯浦町１７−５ 住友金属鉱山株式会社新居浜研究所
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| 【要約】 |
【課題】積層セラミックコンデンサー内部電極用ペーストに適したニッケル粉の製造方法の提供を課題とする。
【解決手段】攪拌され、かつ４０〜８０℃の範囲で可能な限り一定温度に保持された反応槽内のスラリーに、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル等を用いた含ニッケル溶液を連続的に添加しつつ、該スラリーが所定のｐＨ値を８．０〜９．５の範囲で可能な限り一定に保持するように、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ溶液を添加して水酸化ニッケルを生成させ、該水酸化ニッケルを含むスラリーを連続的に槽外に払い出し、該スラリーを濾過し、水洗し、乾燥して水酸化ニッケルを得、これを還元剤として水素を用い、還元温度を４００〜５５０℃として加熱還元することによりニッケル粉を得る。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】攪拌され、かつ温度が４０〜８０℃の範囲で可能な限り一定となるように保持された反応槽内のスラリーに、含ニッケル溶液を連続的に添加しつつ、該スラリーのｐＨ値が８．０〜９．５の範囲で可能な限り一定となるようにアルカリ溶液を添加して水酸化ニッケルを生成させ、該水酸化ニッケルを含むスラリーを連続的に槽外に払い出し、該スラリーを濾過し、水洗し、乾燥して水酸化ニッケルを得、これを加熱還元することによりニッケル粉を得ることを特徴とするニッケル粉の製造方法。
【請求項２】含ニッケル溶液を作成するのに使用しうるニッケル源が塩化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル等の内の少なくとも一種であり、アルカリ溶液を作成するためのアルカリ源が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の内の少なくとも一種である請求項１記載の方法。
【請求項３】水酸化ニッケルを加熱還元するに際して、還元剤として水素を用い、還元温度を４００〜５５０℃とする請求項１〜３記載のいずれかの方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は積層セラミックコンデンサー内部電極材料に適したニッケルペースト用ニッケル粉の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、電子機器の小型化に伴い電子部品の小型化が急速に進行している。このような状況において、小型でかつ高容量である積層セラミックコンデンサーが多用されつつある。
【０００３】積層セラミックコンデンサーは、パラジウム、白金などの貴金属粉を有機バインダーと混練りし、ペーストとし、このペーストをセラミックのグリンシートに印刷し、これを所望枚数積層して焼結させて得ている。すなわち、貴金属粉が焼結されて生成した膜が内部電極となっている。
【０００４】したがって、積層セラミックコンデンサーの高容量化は積層数を増加させることにより図られることになるが、その分貴金属粉を多用することとなり、高容量化はコストの上昇をもたらすことになる。このため、貴金属ペーストの代わりに安価なニッケル粉を用いたニッケルペーストが使用されるようになってきた。
【０００５】こうした積層セラミックコンデンサー用ニッケルペーストに使用すべく開発されたニッケル粉としては、例えば特公昭５８−３５２４２号、および特開平５−４３９２１号公報に開示されている。こうした公報に開示されたニッケル粉は、その製法により粒度分布の幅が広く、また有機バインダーに対する分散性が悪く、必ずしも十分なものとなってはいない。このようなものを使用したニッケルペーストを高積層セラミックコンデンサー内部電極用として用いた場合、内部欠損や電気特性の劣化を招くという問題がある。加えて、ニッケル粉作成時に高価な錯化剤を使用するため、また還元剤として用いるヒドラジンやヒドラジン化合物の過剰分を廃水処理で無害化しなければならないことから必ずしも十分なコスト低減にならないという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を有さない積層セラミックコンデンサー内部電極用ペーストに適したニッケル粉の製造方法の提供を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発明は、攪拌され、かつ所定温度に保持された反応槽内のスラリーに、含ニッケル溶液を連続的に添加しつつ、該スラリーが所定のｐＨ値を保持するように、アルカリ溶液を添加して水酸化ニッケルを生成させ、該水酸化ニッケルを含むスラリーを連続的に槽外に払い出し、該スラリーを濾過し、水洗し、乾燥して水酸化ニッケルを得、これを加熱還元することによりニッケル粉を得るものであり、反応温度は４０〜８０℃の範囲で可能な限り一定温度とし、ｐＨは８．０〜９．５の範囲で可能な限り一定とする。
【０００８】本発明において、含ニッケル溶液を作成するのに使用しうるニッケル源としては塩化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル等があり、アルカリ溶液を作成するためのアルカリ源としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等がある。
【０００９】本発明において、水酸化ニッケルを加熱還元するに際して、還元剤として水素を用い、還元温度を４００〜５５０℃とすることが望ましい。
【００１０】本発明の条件で得られるニッケル粉は粒径が０．１〜１０μｍ、比表面積１〜１１ｍ2／ｇで粒度分布幅の狭い積層コンデンサー用ペーストに適したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明において、含ニッケル溶液を一定量づつ反応槽内のスラリーに添加し、アルカリ溶液を添加して該スラリーのｐＨを一定にするのは、こうすることにより液中のニッケルイオンが水酸化ニッケルとして析出してくる速度を一定化して、安定して均一な粒度の水酸化ニッケルを得、もって粒度分布の狭いニッケル粉を得るためである。本発明のように連続化せず、回分式で水酸化ニッケルを得ると、得られる水酸化ニッケルの粒度分布は広くなり、これを還元して得られるニッケル粉も粒度分布が広くなり、積層コンデンサー用ペーストを作成するのに適さないものとなる。
【００１２】また、反応スラリーへの含ニッケル液の供給量は、反応槽の形状、容量、ｐＨ、反応温度等により異なるが、反応槽内での滞留時間が２〜１０時間とするとよい結果が得られるので好ましい。
【００１３】本発明において反応温度を４０〜８０℃とするのは、これより温度が低下すると得られるニッケル粉の粒度が大きくなり、積層コンデンサー用ペーストに用いるのに適さなくなるからである。また、これより温度が高くなると、得られるニッケル粉の性状に変化はないものの、エネルギーコストがかさみ、経済性を損なうことになるからである。また、安全上、作業環境上からも８０℃を超えることは好ましくない。また、可能な限り一定温度とするのは、液中のニッケルイオンが水酸化ニッケルとして析出してくる速度を一定化し、得られる水酸化ニッケルの粒径を安定化させるためである。反応温度の大きな変動は水酸化ニッケルの粒径の安定化を阻むからである。
【００１４】本発明において、ｐＨを８．０〜９．５とするのは、これより酸性側ではスラリー内のニッケルイオンが水酸化ニッケルとして完全に析出せず、系外に払い出されてしまい、経済性を損なうことになるからである。また、９．５を越えると、析出した水酸化ニッケルが微細となり、後工程の濾過等の効率が悪化し、経済性を損なうからである。ｐＨを可能な限り一定とするのは水酸化ニッケルの析出速度を一定とすることにより、生成する水酸化ニッケルの粒径の安定化を図るためである。
【００１５】水酸化ニッケルの還元温度を４００〜５５０℃とするのは、この温度範囲より低い温度で還元すると、還元不十分となりニッケル粉としての収率が低下し、高い場合には生成したニッケル粉同士が融着したり、焼結を起こしたりするからである。
【００１６】なお、本発明の方法で得られる水酸化ニッケルは、含水率が６５〜７５質量％と高く、体積密度も低く、凝集しがたいため、乾燥後の粉砕は、通常不要である。
【００１７】
【実施例】次に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
【００１８】以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。
（実施例１）図１に示した有効容積１．７リットルのジャケット付き反応槽に濃度１ｍｏｌ／ｌの塩化ニッケル溶液を、攪拌しつつ反応槽内の滞留時間が１０時間となるような流量で定量ポンプを用いて供給した。この際、反応槽内のスラリー温度は６０℃、ｐＨは９．０に保つようにした。なお、アルカリ溶液としては濃度３．８ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム溶液を用いた。
【００１９】生成した水酸化ニッケルスラリーを連続的に反応槽外に取り出し、濾過し、水洗して水酸化ニッケルを得た。そして、これを乾燥して水酸化ニッケル粉末を得た。
【００２０】得た水酸化ニッケル粉を還元炉に入れ、窒素パージし、４５０℃まで昇温し、３０分間保持した。その後、窒素と水素とを入れ替え、水素気流中で２時間保持し、水酸化ニッケルを還元した。その後放冷した。
【００２１】得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径０．４０μｍ、比表面積９．２０ｍ2／ｇであった。なお、本例で発生した排水としては塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００２２】（実施例２）反応槽内での滞留時間を５時間、ｐＨを８．５、反応温度を４０℃とした以外は実施例１と同様にしてニッケル粉を得た。得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径０．８０μｍ、比表面積３．４０ｍ2／ｇであった。なお、本例で発生した排水も塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００２３】（実施例３）反応槽内での滞留時間を２時間、ｐＨを８．５、反応温度を６０℃とした以外は実施例１と同様にしてニッケル粉を得た。得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径６．２０μｍ、比表面積５．０７ｍ2／ｇであった。なお、本例で発生した排水も塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００２４】（実施例４）反応槽内での滞留時間を５時間、ｐＨを９．０、反応温度を４０℃とした以外は実施例１と同様にしてニッケル粉を得た。得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径５．０５μｍ、比表面積１．５０ｍ2／ｇであった。なお、本例で発生した排水も塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００２５】（実施例５）反応槽内での滞留時間を２時間、ｐＨを９．５、反応温度を４０℃とした以外は実施例１と同様にしてニッケル粉を得た。得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径２．１４μｍ、比表面積１．５６ｍ2／ｇであった。なお、本例で発生した排水も塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００２６】（実施例６）反応槽内での滞留時間を５時間、ｐＨを９．５、反応温度を６０℃とした以外は実施例１と同様にしてニッケル粉を得た。得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径０．６５μｍ、比表面積８．９５ｍ2／ｇであった。なお、本例で発生した排水も塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００２７】（実施例７）反応槽内での滞留時間を２．５時間、ｐＨを８．８、反応温度を５５℃とした以外は実施例１と同様にしてニッケル粉を得た。得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径０．８２μｍ、比表面積３．７９ｍ2／ｇであった。なお、本例で発生した排水も塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００２８】（実施例８）反応槽内での滞留時間を２時間、ｐＨを８．８、反応温度を８０℃とした以外は実施例１と同様にしてニッケル粉を得た。得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径０．４μｍ、比表面積６．４０ｍ2／ｇであった。なお、本例で発生した排水も塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００２９】（比較例１）反応槽内での滞留時間を２時間、ｐＨを９．０、反応温度を２０℃とした以外は実施例１と同様にしてニッケル粉を得た。得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径１１．２μｍ、比表面積１．４８ｍ2／ｇであった。しかし、このニッケル粉は粒度分布が広く、ニッケル粉の中に溶融焼結状態の粒子がみられ、積層セラミックコンデンサー内部電極用ペースト原料として用いるには不適当なものであることがわかった。
【００３０】なお、本例で発生した排水も塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００３１】（比較例２）反応槽内での滞留時間を１０時間、ｐＨを８．５、反応温度を２０℃とした以外は実施例１と同様にしてニッケル粉を得た。得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径８．１２μｍ、比表面積２．８５ｍ2／ｇであった。しかし、このニッケル粉は粒度分布が広く、ニッケル粉の中に溶融焼結状態の粒子がみられ、積層セラミックコンデンサー内部電極用ペースト原料として用いるには不適当なものであることがわかった。
【００３２】なお、本例で発生した排水も塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００３３】（比較例３）反応槽内での滞留時間を５時間、ｐＨを９．５、反応温度を２０℃とした以外は実施例１と同様にしてニッケル粉を得た。得られたニッケル粉の性状を測定したところ、平均粒径９．６３μｍ、比表面積１．８４ｍ2／ｇであった。しかし、このニッケル粉は粒度分布が広く、ニッケル粉の中に溶融焼結状態の粒子がみられ、積層セラミックコンデンサー内部電極用ペースト原料として用いるには不適当なものであることがわかった。
【００３４】なお、本例で発生した排水も塩化ナトリウム溶液であり、中和処理後の処理水中のニッケル濃度は０．１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００３５】
【発明の効果】本発明では、各種条件を限定することによりニッケルイオンが水酸化ニッケルとして析出する速度を一定化するため、得られるニッケル粉は、その粒度が０．１〜１１．０μｍとすることが出来、かつ粒度分布の狭いものとなる。また、有機バインダーに対する分散性もよく、良好な積層セラミックコンデンサー内部電極用ペーストの作成を可能とする。また、錯化剤やヒドラジン等を用いないため、発生する廃水の処理は中和処理のみでよく、簡便、且つ安価となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１８３３０３
【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社
【住所又は居所】東京都港区新橋５丁目１１番３号
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| 【出願日】 |
平成１４年１月１６日（２００２．１．１６） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２１３３１０（Ｐ２００３−２１３３１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年７月３０日（２００３．７．３０） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−７４９０（Ｐ２００２−７４９０） |
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