(57)【要約】      （修正有）【課題】結晶粒子径を大きくする等の金属粉末の改質のための熱処理において、粉末同士の凝集が防止されて分散性が維持された、粒度分布がシャープな、金属粉末を得るための方法を提供する。【解決手段】改質対象の金属粉末を、温度２４０℃〜８００℃、中性または還元性雰囲気の高圧気流により加熱し、粉砕室において金属粉末相互の衝突および摩擦によより粉砕（解砕）される、ジェットミル装置を用いて熱処理する。対象金属粉末としては卑金属粉末が好ましく、さらにＮｉ粉末がより好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末の改質のための熱処理がされていない金属粉末を、温度２４０℃〜８００℃において、ジェットミルで粉砕しながら、熱処理することを特徴とする金属粉末の熱処理方法。
【請求項２】
上記金属粉末は卑金属からなり、中性または還元性雰囲気下で熱処理することを特徴とする請求項１に記載の金属粉末の熱処理方法。
【請求項３】
上記金属粉末は、Ｎｉであることを特徴とする請求項２に記載の金属粉末の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末の熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、結晶子径を大きくする等の金属粉末の改質のために、金属粉末を熱処理していた。上記熱処理には、例えば、１）金属粉末を静止させた状態で加熱することにより行う方法、２）金属粉末をスラリー状にして噴霧させた状態で加熱することにより行う方法、３）金属粉末にバインダー等を添加してクリンカー状にし、転動あるいは揺動させながら加熱することにより行う方法、等がある。しかしながら、これら１）〜３）の熱処理方法の場合、金属粉末同士が凝結した。そのため、熱処理後の金属粉末（凝結した金属粉末）を、例えば、ボールミルにより、あるいは２０℃〜３０℃の温度下でのジェットミル等により解砕していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の方法で得られた金属粉末は、熱処理により一旦凝結した金属粉末を、後に解砕する方法で得るため、解砕が不十分で分散性が悪く粒度分布がブロードであるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、分散性に優れ、粒度分布がシャープな金属粉末を得るための金属粉末の熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の金属粉末の熱処理方法は、金属粉末の改質のための熱処理がされていない金属粉末を、温度２４０℃〜８００℃において、ジェットミルで粉砕しながら、熱処理することを特徴としている。上記の方法により、金属粉末は、加熱されると同時にジェットミルにより粉砕（解砕）されるので、金属粉末同士が凝集することが防止される。したがって、本発明の熱処理方法により改質された金属粉末は、従来の熱処理を行った金属粉末と比べて、その分散性が向上し、粒度分布がシャープとなる。また、熱処理と、解砕とを同時に行うため、工程が減少して、容易に金属粉末を熱処理することができる。
【０００６】
なお、熱処理の温度が、２４０℃未満では、結晶子径が向上せず、熱処理による改質の効果がほとんどない。また、８００℃を超えると、金属粉末のジェットミルの粉砕室壁面への付着や金属粉末同士の凝結が顕著となり、解砕が困難となるため、実用不可となる。
【０００７】
また、金属粉末は卑金属からなることが好ましい。この場合、中性または還元性雰囲気下で熱処理を行うことが必要である。
【０００８】
また、上記金属粉末は、上記卑金属のなかでもＮｉであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の金属粉末の熱処理方法は、以上のように、金属粉末の改質のための熱処理がされていない金属粉末を、加熱しながらジェットミルで粉砕することにより、熱処理を行う方法である。上記の方法により、金属粉末同士が凝集することが防止され、分散性が維持または向上された良質な金属粉末を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１１】
本発明の金属粉末の熱処理方法は、金属粉末の改質のための熱処理がされていない金属粉末を、温度２４０℃〜８００℃においてジェットミルで粉砕しながら熱処理する方法である。この熱処理により金属粉末の結晶子径を大きくすることができる。その結果、つまり、上記金属粉末は、単結晶に近づき、全ての金属粉末の性質がそろったものとなり、機械的強度等が向上する。
【００１２】
上記粉砕、加熱手段のジェットミル装置としては、例えば、図１に示すようなジェットミルを用いることができる。このジェットミルでは、ヒーター等の加熱手段（図示せず）を備えたノズルａから加熱した圧縮ガス等を噴出させて加熱された高圧気流を発生させ、金属粉末送入管ｂから送入される金属粉末を粉砕室ｇにてこの高圧気流に巻き込む。この加熱された高圧気流が金属粉末を所定時間加熱することにより金属粉末の熱処理が行われる。つまり、上記高圧気流の温度が金属粉末の熱処理の温度となる。このとき上記金属粉末は、凝集を起こすが、上記高圧気流による金属粉末の相互衝突および摩擦により、金属粉末の粉砕（解砕）が行われる。つまり、上記金属粉末は、加熱されながら粉砕されることにより、熱処理される。そして、加熱された金属粉末は、出口ｆの方向の気流にのって上昇気流通路ｃを通り、サイクロンｄに入る。このサイクロンｄでは、凝集している金属粉末は分離されて再び粉砕室ｇに戻され、凝集していない金属粉末のみが円筒ｅを通って出口ｆより排出されて捕集される。つまり、分散性が高く熱処理された金属粉末のみを得ることができる。
【００１３】
以上のように、本発明の方法によれば、金属粉末は、熱処理されながら粉砕（解砕）されることにより、金属粉末同士の凝集が抑制される。これにより、分散性に優れた金属粉末を得ることができる。加熱された高圧気流の温度は、金属粉末同士の凝集が顕著にならない、つまり、ジェットミルにて容易に解砕される程度の凝集に留まる温度である。この温度は８００℃以下である。８００℃を超えると、金属粉末の粉砕室壁面への付着や金属粉末同士の凝結が顕著となり、解砕が困難となり、金属粉末の分散性が悪く、粒度分布がブロードとなる。また、上記高圧気流の温度は、２４０℃以上である。上記高圧気流の温度が、２４０℃未満である場合、例えば、結晶子径等の金属粉末特性を向上させることができない。
【００１４】
さらに、上記高圧気流を発生させる圧縮ガス圧力は、特に限定されるわけではなく、凝集した金属粉末を解砕することができればよい。この圧縮ガス圧力は、従来用いられている１ｋｇ／ｃｍ２以上であればよく、より良好に解砕するには、５ｋｇ／ｃｍ２以上であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明において熱処理することできる金属粉末は、どのような金属粉末であってもよい。例えば、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の卑金属、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ等の貴金属が挙げられる。また、上記方法は、特に、卑金属に好適に用いることができる。この卑金属を用いる場合には、酸化を抑えるために、雰囲気を中性または還元性雰囲気にする必要がある。
【実施例】
【００１６】
〔実施例１〕
本実施例では、金属粉末としてのＮｉ粉末を上記実施の形態に示したジェットミルを用いて、粉砕しながら熱処理した。
【００１７】
まず、液相法で作製した平均粒径０．２μｍのＮｉ粉末を準備した。このＮｉ粉末を、上記ジェットミルに投入した。
【００１８】
上記Ｎｉ粉末を、Ｎ２：４００Ｌ／分、Ｈ２：０．４Ｌ／分（Ｈ２濃度０．１％）の還元雰囲気下において、ジェットノズルの圧縮ガス圧５ｋｇ／ｃｍ２、ヒーター温度８００℃の条件にてジェットミルにて粉砕しながら加熱した。これにより、Ｎｉ粉末の熱処理を行った。なお、Ｌは１０３ｃｍ３を示す。
【００１９】
上記改質されたＮｉ粉末は、粒度分布測定機（マイクロトラック）にて粒度分布（Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０）を測定した。なお、例えば、上記Ｄ５０とは、ある粒子分布をもつ粒子の母集団に対し、小さい粒子から順番に積算した際の５０％体積にあたる粒子径を指す。
【００２０】
また、ＸＲＤ（Ｘ線回折）によりＸ線解析を行い、Ｗｉｌｓｏｎ法によりＮｉ（１１１）の結晶子径を算出した。なお、Ｗｉｌｓｏｎ法とは、結晶子の大きさと格子歪みとによる回折線の拡がりをＧａｕｓｓ関数またはＣａｕｃｈｙ関数で近似して求める方法であり、本実施例では結晶子の大きさをＣａｕｃｈｙ関数で近似した。また、Ｎｉ（１１１）の結晶子径とは、（１１１）方向に垂直な面の結晶子径を示す。
【００２１】
これらＮｉ粉末および未処理Ｎｉ粉末についての粒度分布および結晶子径の結果を表１に示す。結晶子とは、金属粉末（結晶粒子（これは多結晶体からなる））中の単結晶微粒子のことであり、結晶子径が大きくなることにより、その金属粉末が単結晶に近づいていることを示す。つまり、各金属粉末が均質に近づくこととなる。
【００２２】
【表１】
2008261054.tif 000002
【００２３】
〔比較例１〕
比較として、従来の方法のとおりＮｉ粉末を熱処理し、その熱処理したＮｉ粉末を従来の方法のとおりジェットミルで粉砕することにより改質されたＮｉ粉末を得た。具体的には、上記熱処理を、アルミナ−ジルコニア系のプレート（Φ２５０×１．６ｔｍｍ）に未処理Ｎｉ粉末１００ｇを積載し、小型バッチ炉にてＮ２：２５Ｌ／分、Ｈ２：０．０２５Ｌ／分（Ｈ２濃度０．１％）の雰囲気下で、昇温速度５℃／分、最高温度３５０℃または６００℃にて２時間保持することにより行った。熱処理後のＮｉ粉末を、２０℃〜２５℃、圧縮ガス圧５ｋｇ／ｃｍ２の条件にてジェットミルで粉砕した。その後、得られたＮｉ粉末について、実施例１と同様にして粒度分布、結晶子径を求めた。結果を表１に示す。
【００２４】
表１より、本発明の方法により得られたＮｉ粉末は、その粒度分布よりほぼ凝結のない良好な分散性を有していることがわかる。また、結晶子径は、１０００Å以上、つまりほぼ飽和している状態であり、製造されたＮｉ粉末がほぼ単結晶になっていると判断できる。
【００２５】
これに対して従来の熱処理により得られたＮｉ粉末は、熱処理の温度が３５０℃である場合には、結晶子径は３８６Åとわずかながら向上しているが、金属粉末の分散性が悪いものであった。さらに、熱処理の温度が６００℃である場合には、結晶子径は１０００Åとかなり向上しているが、金属粉末の分散性は測定できないほど悪いものであった。
【００２６】
以上のように、本発明の金属粉末の熱処理方法は、分散性を向上させるとともに金属粉末の結晶性を高める方法である。上記方法は、実施例に示したＮｉ以外にもＣｕ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｐｄ等からなるあらゆる金属粉末あるいは合金粉末にも使用することができる。また、上記方法は、特に、卑金属に好適に用いることができる。この卑金属を用いる場合には、酸化を抑えるために、雰囲気を中性または還元性雰囲気にする必要がある。
【００２７】
なお、本発明の金属粉末の熱処理方法において、熱処理の温度は、２４０℃以上、８００℃以下である。これは、２４０℃未満である場合、例えば、結晶子径等の金属粉末特性を向上させることができず、８００℃を超えると、金属粉末の粉砕室壁面への付着や金属粉末同士の凝結が顕著となり、解砕が困難となり、金属粉末の分散性が悪く、粒度分布がブロードとなるため、実用不可となるからである。
【００２８】
〔実施例２〕
次いで、上記実施例１のＮｉ粉末を含有する導電性ペーストを作製し、この導電性ペーストを内部電極として用いた積層セラミックコンデンサを作製した。
【００２９】
ます、本発明にかかる改質された金属粉末の熱処理方法で得たＮｉ粉末を用いて、導電性ペーストを作製した。この導電性ペーストは、上記Ｎｉ粉末１００重量部に対してエチルセルロース５重量部、溶剤としてテレピネオールを４５重量部、および分散剤を添加し、３本ロールで混練して作製した。
【００３０】
一方、ＢＴ系のＢ特性セラミック材料１００重量部に対し、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）６重量部、可塑剤３重量部を添加し、さらに溶剤トルエン／エキネン＝５／５（重量比）を添加し、５ΦのＰＳＺを混合媒体として２４時間混合し、スラリー状にした。このスラリーをコーターにて、焼成後の厚みが３μｍとなるシート（グリーンシート）を成形した。
【００３１】
次に、内部電極となる上記導電性ペーストをスクリーン印刷法にて印刷した上記グリーンシートを、３５０層積層した。さらに、最下層および最上層のそれぞれに、７０μｍのダミーシートを積層し、７００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で圧着して、積層ブロックを得た。
【００３２】
上記積層ブロックを完成品で３．２×１．６×１．６ｍｍの略直方体となるように切断した。この切断した各積層ブロック（ワーク）を大気中にて２５０℃で脱脂したのち、還元性雰囲気中、最高温度１２５０℃で２時間焼成した。これにより、内部電極とセラミック層とからなるチップを得た。さらに、このチップに外部電極となる導電性ペーストを、内部電極と電気的に接続するように塗布し、８３０℃で焼き付けて、積層セラミックコンデンサを作製した。
【００３３】
また、Ｎｉ粉末として、上記の未処理のＮｉ粉末を用いた以外は実施例２と同様にして、比較例２としての積層セラミックコンデンサを作製した。
【００３４】
次に、得られた積層セラミックコンデンサについて、１Ｖ、１ＫＨｚにて静電容量を測定し、さらにセラミック積層体の内部電極面を剥離して内部電極のグレインサイズおよび電極占有率を求めた。その結果を、表２に示す。なお、電極占有率とは、剥離した内部電極面に穴があいている状態を顕微鏡で写真撮影し、これを画像解析処理することによって定量化して求めた、単位面積中の電極の占める割合のことをいう。
【００３５】
【表２】
2008261054.tif 000003
【００３６】
表２に示すように、本発明の金属粉末の熱処理方法により得られた、改質されたＮｉ粉末を導電性ペーストに用いて形成された内部電極は、小さなグレインサイズとなっている。つまり、グレイン成長を抑制することができる。これにより、さらに表２に示すように内部電極において大きな電極占有率を得ることができ、より大きな静電容量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態にかかるジェットミルの要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
ａ    ノズル
ｂ    金属粉末送入管
ｃ    上昇気流通路
ｄ    サイクロン
ｅ    円筒
ｆ    出口
ｇ    粉砕室
【図１】
2008261054.tif 000004