(57)【要約】【課題】磁気特性を付与するためのフィラーとして好適な、粒子同士の融着や粗大粒子化がないニッケル−鉄合金ナノ粒子の原料となるニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法、および、このニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法によって製造されたニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を提供する。【解決手段】本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法は、ニッケル塩と鉄塩を含む水溶液に還元剤を添加し、前記水溶液に含まれるニッケルイオンおよび鉄イオン同時に還元することにより、ニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を生成することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル塩と鉄塩を含む水溶液に還元剤を添加し、前記水溶液に含まれるニッケルイオンおよび鉄イオン同時に還元することにより、ニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を生成することを特徴とするニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法。
【請求項２】
前記ニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末は、ニッケルが３５重量％以上かつ８０重量％以下、残部が鉄からなることを特徴とする請求項１に記載のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法。
【請求項３】
前記還元剤は、アルカリおよびヒドラジンを含有してなることを特徴とする請求項１または２に記載のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法。
【請求項４】
前記アルカリの添加量は、前記水溶液中のニッケルイオンおよび鉄イオンの合計モル量に対して５倍量以上かつ１０倍量以下、前記ヒドラジンの添加量は、前記水溶液中のニッケルイオン及び鉄イオンの合計モル量に対して２倍量以上かつ５０倍量以下であることを特徴とする請求項３に記載のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法。
【請求項５】
前記水溶液に還元剤を添加した後、この水溶液を５０℃以上かつ８０℃以下に加熱することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法。
【請求項６】
前記加熱時間は、１時間以上かつ３時間以下であることを特徴とする請求項５に記載のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法によって得られたことを特徴とするニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末。
【請求項８】
請求項７に記載のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を原料とし、還元性雰囲気中、２００℃以上かつ５００℃以下にて熱処理することにより、ニッケル―鉄合金ナノ粒子を生成することを特徴とするニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法によって得られたニッケル―鉄合金ナノ粒子であって、
平均一次粒子径が２００ｎｍ以下であり、結晶構造が面心立方であることを特徴とするニッケル―鉄合金ナノ粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法およびニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末、並びに、ニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法およびニッケル―鉄合金ナノ粒子に関し、さらに詳しくは、樹脂など他の材料中にフィラーとして分散させて、この材料に磁性を付与するために好適であるとともに、粒子間に融着がなく、分散性に優れたニッケル−鉄合金ナノ粒子の原料となるニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法、および、このニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法によって製造されたニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末、並びに、この前駆体粉末を原料としてニッケル―鉄合金ナノ粒子を製造するニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法、および、このニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法によって製造されたニッケル―鉄合金ナノ粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコンや携帯電話などの電子機器においては、その性能を向上させるために、使用周波数帯がＭＨｚ帯からＧＨｚ帯へと移る高周波化が進展している。
このような高周波数帯を使用する電子機器に用いられる高周波デバイスの基板では、高周波デバイスの電磁場特性を制御するために、基板に磁性特性を付与する目的で、ニッケル、鉄、コバルトなどのような磁性を有する金属粒子が、エポキシ樹脂などの基板材料中に、フィラーとして分散されて用いられている。
【０００３】
ところが、エポキシ樹脂などの基板材料中に、上記の金属粒子をフィラーとして単独で分散させると、個々の金属粒子の磁力線が独立して周りの空間に対して作用するから、この金属粒子をフィラーとして含む基板は、金属バルク体と比べて、磁気特性が極めて弱い。そのため、より磁気特性が強い金属粒子のフィラーが望まれている。さらに、この金属粒子のフィラーとしては、高周波のような極端な交流磁場に対応する必要性があるため、ヒステリシス損失が少ない、すなわち、保持力が小さくかつ最大磁化が大きく、軟磁性を有するものが望まれている。
【０００４】
また、このような使われ方をする金属粒子としては、渦電流損失をなるべく小さくするために、ＧＨｚ帯に用いる場合、平均一次粒子径が２００ｎｍ以下のものが好ましい。しかしながら、従来の金属粒子は、例えば、アトマイズ法により製造したものは、微粒子と言われるものでも平均一次粒子径が１０μｍ以上であり、気相還元法により製造したものは、平均一次粒子径が５００ｎｍ〜２μｍ程度であり、渦電流損失を低減するためには平均一次粒子径が大き過ぎた。
さらに、実験室レベルでは、特殊な装置を用いた金属粒子の製造方法により、平均一次粒子径が２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の金属粒子が得られることも報告されている。しかし、この金属粒子の製造方法は、８００℃以上の高温にて熱的に気相還元を行う方法であり、得られた金属粒子には、粒子同士の融着や焼結による結合が見られる。このように結合した金属粒子は、エポキシ樹脂などの基板材料中に分散させた場合にも分離しないので、実際には粒子径が２００ｎｍ以上の粒子として振る舞うから、渦電流損失を低減させる働きを示さない。
【０００５】
一方、鉄―ニッケル合金は、最も高い透磁率を有し、最も安定性の優れた材料として知られており、例えば、磁心、チョークコイル、磁気ヘッド、磁気シールドなどの電子回路部品や電波吸収体に用いられている。
この鉄―ニッケル合金のうち、ニッケルを３５重量％〜８２重量％含み、結晶構造が面心立方である合金は、一般にパーマロイと呼ばれている。この鉄―ニッケル合金が、大きな軟磁性を有するには、磁気異方性と磁歪定数が小さいことが必要である。これらの条件を満たす鉄―ニッケル軟磁性合金のうち代表的なものとしては、ニッケルを３５重量％〜５０重量％含む４５パーマロイや、ニッケルを７０重量％〜８０重量％含む７８パーマロイが挙げられる。
【０００６】
この鉄―ニッケル合金を製造する場合、原料のニッケル塩と鉄塩の混合比率は、目的とする磁気特性に応じて任意に調整されるが、得られた鉄―ニッケル合金において、ニッケルの含有量が多いと保持力がより小さくなり、鉄の含有量が多いと飽和磁化がより大きくなる傾向にある。
この鉄―ニッケル合金は、まず、鉄とニッケルを原料として鋳塊とする。この鋳塊では、鉄とニッケルの融点差のために、鉄とニッケルが十分に混じり合っていない。このため、鋳塊には、鍛造、圧延などの工程が繰り返されて、最終的に１１００℃に加熱され、鉄とニッケルが十分に混じり合う処理（溶体化処理）が施され、パーマロイが生成されている。しかし、このようにして得られたパーマロイは、特性にばらつきがあるという欠点がある。
また、気相還元法を用いて鉄―ニッケル合金を製造する方法も考えられるが、気相還元法を用いて二種類以上の金属を含有する金属状態の超微粒子を合成することは極めて難しいとされている。また、気相還元法を用い、異なる二種の金属源を元にして、一段で合金粒子を合成する有効な方法はなかった。
そこで、金属状態の超微粒子を合成する方法としては、ヒドラジンにより金属塩を還元する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−８７１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このヒドラジンにより金属塩を還元する方法は、単一の金属微粒子を合成する方法であり、合金粒子を合成する方法ではない。また、室温ではニッケルが８０重量％より少ない組成領域では、面心立方構造と体心立方構造の共存状態が安定であるため、パーマロイの組成では、面心立方中へ鉄が十分に固溶出来ないという問題があった（例えば、近角聡信等「磁性体ハンドブック」、朝倉書店、１９７５，ｐ３２４−３２７参照のこと）。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、磁気特性を付与するためのフィラーとして好適な、粒子同士の融着や粗大粒子化がないニッケル−鉄合金ナノ粒子の原料となるニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法、および、このニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法によって製造されたニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末、並びに、この前駆体粉末を原料としてニッケル―鉄合金ナノ粒子を製造するニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法、および、このニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法によって製造されたニッケル―鉄合金ナノ粒子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、ニッケル塩と鉄塩を含む水溶液に還元剤を添加して、前記混合水溶液に含まれるニッケルイオンおよび鉄イオンを同時に還元することにより、ニッケル、鉄およびアモルファス状の鉄から成る前駆体を得、その前駆体を還元性雰囲気中にて熱処理することにより、ニッケルを３５重量％以上かつ８０重量％以下含み、結晶構造が面心立方のニッケル−鉄系合金ナノ粒子が得られることを見出し、本発明を完成することに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法は、ニッケル塩と鉄塩を含む水溶液に還元剤を添加し、前記水溶液に含まれるニッケルイオンおよび鉄イオン同時に還元することにより、ニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を生成することを特徴とする。
【００１１】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法は、前記ニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末が、ニッケルが３５重量％以上かつ８０重量％以下、残部が鉄からなることが好ましい。
【００１２】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法は、前記還元剤が、アルカリおよびヒドラジンを含有してなることが好ましい。
【００１３】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法は、前記アルカリの添加量が、前記水溶液中のニッケルイオンおよび鉄イオンの合計モル量に対して５倍量以上かつ１０倍量以下、前記ヒドラジンの添加量は、前記水溶液中のニッケルイオン及び鉄イオンの合計モル量に対して２倍量以上かつ５０倍量以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法は、前記水溶液に還元剤を添加した後、この水溶液を５０℃以上かつ８０℃以下に加熱することが好ましい。
【００１５】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法は、前記加熱時間は、１時間以上かつ３時間以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末は、本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法によって得られたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法は、本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を原料とし、還元性雰囲気中、２００℃以上かつ５００℃以下にて熱処理することにより、ニッケル―鉄合金ナノ粒子を生成することを特徴とする。
【００１８】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子は、本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法によって得られたニッケル―鉄合金ナノ粒子であって、平均一次粒子径が２００ｎｍ以下であり、結晶構造が面心立方であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法によれば、ニッケル塩と鉄塩を含む水溶液に還元剤を添加し、前記水溶液に含まれるニッケルイオンおよび鉄イオン同時に還元することにより、ニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を生成するので、粒子同士の融着や焼結による結合が生じることがなく、ニッケルが３５重量％以上かつ８０重量％以下、残部が鉄からなり、平均一次粒子径が２００ｎｍ以下で粒度分布が比較的シャープなニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を、工業的規模にて低製造コストで、安全かつ効率よく製造することができる。
【００２０】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法によれば、本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を原料とし、還元性雰囲気中、２００℃以上かつ５００℃以下にて熱処理することにより、ニッケル―鉄合金ナノ粒子を生成するので、熱処理温度は最高でも５００℃であり、粒子同士の融着や焼結による結合が生じることがなく、平均一次粒子径が２００ｎｍ以下の微細なニッケル−鉄合金ナノ粒子を、工業的規模にて低製造コストで、安全かつ効率よく、用途に応じて幅広い組成領域にて製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法およびニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末、ニッケル―鉄合金ナノ粒子の製造方法およびニッケル―鉄合金ナノ粒子の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２２】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法は、ニッケル塩と鉄塩を含む水溶液に還元剤を添加し、前記水溶液に含まれるニッケルイオンおよび鉄イオン同時に還元することにより、ニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を生成する方法である。
【００２３】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法に用いられるニッケル塩としては、水溶性のものであれば特に限定されないが、例えば、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ２）、硝酸ニッケル（Ｎｉ（ＮＯ３）２）、酢酸ニッケル（Ｎｉ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）などが挙げられる。
【００２４】
本発明のニッケル―鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法に用いられる鉄塩としては、水溶性のものであれば鉄の価数は２価でも３価でもよく、例えば、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、硝酸第一鉄（Ｆｅ（ＮＯ３）２）、硝酸第二鉄（Ｆｅ（ＮＯ３）３）、酢酸第一鉄（Ｆｅ（ＣＨ３ＣＯ２）２）、酢酸第二鉄（Ｆｅ（ＣＨ３ＣＯ２）３）、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）、硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）などが挙げられる。
【００２５】
このようなニッケル塩および鉄塩の水溶液を調製する際、ニッケル塩および鉄塩を溶解する純水の量は、金属イオン（ニッケルイオン（Ｎｉ＋）および鉄イオン（Ｆｅ＋））０．１ｍｏｌに対して、０．１Ｌ以上かつ２Ｌ以下が好ましい。
ニッケル塩および鉄塩を溶解する純水の量を、金属イオン（ニッケルイオン（Ｎｉ＋）および鉄イオン（Ｆｅ＋））０．１ｍｏｌに対して、０．１Ｌ以上かつ２Ｌ以下とするのが好ましい理由は、純水の量が０．１Ｌ未満では、還元剤によりこのニッケル塩−鉄塩水溶液に含まれるニッケルイオンおよび鉄イオンを還元した際、ニッケル−鉄合金粒子の核生成量が多く、粒子同士が接近して成長するため、凝集が起こり易くなり、一方、純水の量が２Ｌを超えると、ニッケル−鉄合金の結晶核の量が少なくなり、粗大化し易くなるためである。
【００２６】
ニッケル塩と鉄塩との混合比率は、目的とするニッケル−鉄合金ナノ粒子の磁気特性に応じて適宜調節されるが、ニッケル−鉄合金ナノ粒子は、ニッケルの割合が多くなると保持力がより小さくなり、鉄の割合が多くなると飽和磁化がより大きくなる傾向にある。
【００２７】
さらに、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法では、ニッケル塩および鉄塩を溶解する純水中に、メタノールやエタノールなどの水溶性のアルコールを１０〜３０体積％程度添加することが好ましい。このようにニッケル塩および鉄塩を溶解する純水中に水溶性のアルコールを所定量添加すると、ニッケルイオンおよび鉄イオンの還元反応の際、ニッケル−鉄合金の結晶核が生成し易くなるので好ましい。
【００２８】
本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法に用いられる還元剤としては、ニッケル塩−鉄塩水溶液中で還元力を発揮するものが用いられるが、例えば、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）とアルカリ、ホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム、水素化ホウ素金属塩などが挙げられる。
本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法では、比較的強い還元力を得られることから、還元剤として、アルカリとヒドラジンを併用してなるものが好ましい。
【００２９】
アルカリとヒドラジンを還元剤として使用した場合、アルカリの添加量が、ニッケル塩−鉄塩水溶液中のニッケルイオンおよび鉄イオンの合計モル量に対して５倍量以上かつ１０倍量以下が好ましく、５．５倍量以上かつ７倍量以下がより好ましい。
アルカリの添加量を、ニッケル塩−鉄塩水溶液中のニッケルイオンおよび鉄イオンの合計モル量に対して５倍量以上かつ１０倍量以下とした理由は、アルカリの添加量が５倍量未満では、ヒドラジンが十分に還元性を発揮するｐＨ１２以上の強アルカリ性に達しないからであり、一方、アルカリの添加量が１０倍量を超えても、ｐＨがあまり変わらないからである。
【００３０】
また、アルカリとヒドラジンを還元剤として使用した場合、ヒドラジンの添加量が、ニッケル塩−鉄塩水溶液中のニッケルイオンおよび鉄イオンの合計モル量に対して２倍量以上かつ５０倍量以下が好ましく、５倍量以上かつ３０倍量以下がより好ましい。
ヒドラジンの添加量を、ニッケル塩−鉄塩水溶液中のニッケルイオンおよび鉄イオンの合計モル量に対して２倍量以上かつ５０倍量以下とした理由は、ヒドラジンの添加量が２倍量未満では、ニッケルイオンおよび鉄イオンの還元反応が十分に進行しないからであり、一方、ヒドラジンの添加量が５０倍量を超えても、未反応のヒドラジンが残るだけで生成するニッケル−鉄合金ナノ粒子に変化がないからである。
【００３１】
また、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法では、ニッケル塩−鉄塩水溶液において、還元剤によるニッケルイオンおよび鉄イオンの還元反応の反応速度を高め、ニッケル−鉄合金ナノ粒子を効率よく生成するためには、ニッケル塩−鉄塩水溶液に所定量の還元剤を添加した後、このニッケル塩−鉄塩水溶液を５０℃以上かつ８０℃以下に加熱することが好ましく、５５℃以上かつ７５℃以下に加熱することがより好ましい。
還元剤を添加した後のニッケル塩−鉄塩水溶液を加熱する温度が５０℃未満では、ニッケルイオンおよび鉄イオンの還元反応の進行が緩慢となるため、ニッケル−鉄合金ナノ粒子の生成効率が悪くなる。一方、還元剤を添加した後のニッケル塩−鉄塩水溶液を加熱する温度が８０℃を超えると、生成したニッケル−鉄合金ナノ粒子が酸化するおそれがある。
【００３２】
また、ニッケル塩−鉄塩水溶液に所定量の還元剤を添加した後、このニッケル塩−鉄塩水溶液を５０℃以上かつ８０℃以下に加熱する時間を、１時間以上かつ３時間以下とすることが好ましい。反応液を加熱する時間が４時間以上では、ヒドラジンが消失し、強塩基溶媒中でアモルファス状の鉄とニッケルからなる中間生成物を生成する。この鉄の化合物を含む前駆体を還元性雰囲気中にて熱処理を行っても、鉄は再固溶しない。
【００３３】
このように、ニッケル塩−鉄塩水溶液に所定量の還元剤を添加した後、このニッケル塩−鉄塩水溶液を５０℃以上かつ８０℃以下の温度範囲にて、１時間以上かつ３時間以下、加熱することにより、ニッケルイオンおよび鉄イオンの還元反応が開始すると、黒色の粒子が生成する。
また、ニッケルイオンおよび鉄イオンの還元反応が均一に進行するようにするために、還元剤を添加した後のニッケル塩−鉄塩水溶液を、攪拌しながら加熱することが好ましい。
【００３４】
このようにして生成した黒色の粒子から、必要に応じて、不純物イオンを除去した後、乾燥して、ニッケルが３５重量％以上かつ８０重量％以下、残部が鉄からなるニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末が得られる。
ニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末から不純物イオンを除去する方法としては、例えば、ニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を純水中に分散させた後、ろ過する工程を繰り返す方法が挙げられる。
【００３５】
このような本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法によれば、還元剤を添加した後のニッケル塩−鉄塩水溶液を加熱する温度が最高でも８０℃であるので、粒子同士の融着や焼結による結合が生じることがなく、不純物イオンを除去した後、乾燥して、ニッケルが３５重量％以上かつ８０重量％以下、残部が鉄からなり、平均一次粒子径が２００ｎｍ以下で粒度分布が比較的均一なニッケル−鉄合金ナノ粒子のニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を、工業的規模にて低製造コストで、安全かつ効率よく製造することができる。
【００３６】
本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の製造方法は、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法によって得られたニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を原料とし、還元性雰囲気中、２００℃以上かつ５００℃以下にて、この前駆体粉末を熱処理することにより、ニッケルを３５重量％以上かつ８０重量％以下含むニッケル―鉄合金ナノ粒子を生成する。
ニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の熱処理温度を２００℃以上かつ５００℃以下とした理由は、熱処理温度が２００℃未満では、アモルファス状の鉄がニッケル中に固溶するには不十分だからであり、一方、熱処理温度が５００℃を超えると、粒子同士が融着するからである。
【００３７】
このように、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末の製造方法により、液相を介して室温にてニッケル−鉄合金ナノ粒子の前駆体粉末を合成し、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の製造方法により、この前駆体粉末を熱処理することにより、ニッケル―鉄合金ナノ粒子を生成すれば、熱処理温度が最高でも５００℃であるので、粒子同士の融着や焼結による結合が生じることがなく、平均一次粒子径が２００ｎｍ以下の微細なニッケル−鉄合金ナノ粒子を、工業的規模にて低製造コストで、安全かつ効率よく、用途に応じて幅広い組成領域にて製造することができる。
【００３８】
本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の製造方法によって得られた、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子は、粒子同士の融着や焼結による結合が生じることがなく、平均一次粒子径が２００ｎｍ以下であることから、エポキシ樹脂などの基板材料中にフィラーとして分散した際、ＧＨｚ帯の表皮厚み以下の粒子径で分散するため、高周波がフィラー内に侵入して損失する渦電流損失が小さくなる。
【００３９】
また、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の製造方法によれば、ニッケル−鉄合金ナノ粒子を、ニッケル塩−鉄塩水溶液中に均一に溶解しているニッケルイオンと鉄イオンから生成するので、得られたニッケル−鉄合金ナノ粒子には、ニッケル原子と鉄原子が、面心立方（ｆａｃｅ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｃｕｂｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造の同一の結晶構造内に含まれている。
本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子の製造方法によって得られた、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子は、上記のような結晶構造をなしているから、ニッケルや鉄のような金属単体よりも、結晶異方性や磁歪が小さく、保持力が小さく、最大磁化が大きな軟磁性を示す。したがって、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子は、エポキシ樹脂などの基板材料中にフィラーとして分散した際、ヒステリシス損失が小さく、優れた磁気特性を示す。
【００４０】
また、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子は、塗料やペーストに添加し、磁性流体として利用することもできる。また、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子を添加した塗料やペーストは、印刷技術を用いてしてチョークコイル、ノイズフィルタ、インダクタおよび磁気ヘッドなどの電子回路部品や電波吸収体に適用することができる。さらに、本発明のニッケル−鉄合金ナノ粒子は、平均一次粒子径が小さいので成形性に優れるから、圧粉磁心の原料として用いることもできる。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４２】
「実施例１」
塩化ニッケル六水和物（ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、特級試薬、関東化学社製）４２．７ｇと、塩化第一鉄四水和物（ＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、特級試薬、関東化学社製）４３．８ｇとを、純水３６０ｍＬに溶解し、塩化ニッケルと塩化第一鉄の水溶液を調製した。この水溶液を攪拌しながら７５℃に加熱した。
次いで、この水溶液に、濃度が５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液４４０ｍＬを攪拌しながら添加した。
さらに、この水溶液に、ヒドラジン一水和物（Ｎ２Ｈ４・Ｈ２Ｏ、特級試薬、関東化学社製）２００ｇを添加して、これらの水溶液を攪拌しながら７５℃にて１時間加熱した。
次いで、反応液を室温まで冷却した後、ブフナーロートを用いて、反応液を吸引ろ過した。
次いで、ろ過して得られた粉末を純水で洗浄し、洗浄液の電導度が１０μΩ／ｃｍ以下になるまで洗浄を継続した。
次いで、この粉末をアルコールで洗浄した後、真空中で乾燥し、ニッケル―鉄合金粒子の前駆体粉末を得た。
【００４３】
次いで、得られたニッケル―鉄合金粒子の前駆体粉末を還元性雰囲気中、５００℃にて、１時間熱処理した。
得られた微粒子をＸ線回折（ＸＲＤ）により分析した結果、この微粒子は、結晶構造が面心立方をなすことが確認された。また、（１１１）面のピーク角度より面間隔を得て、格子定数を算出したところ、０．３５８９ｎｍであった。これにより、この微粒子は、ニッケルと鉄の合金粒子であり、ニッケルを４７重量％含むことが分かった。
さらに、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により、このニッケルと鉄の合金粒子の電子顕微鏡像（図１参照）を得、この電子顕微鏡像から無作為に５０個の粒子を選び出し、その一次粒子径を測定し、その測定結果の平均値を計算することによって、このニッケルと鉄の合金粒子の平均一次粒子径を算出した。その結果、このニッケルと鉄の合金粒子の平均一次粒子径は１５６ｎｍであった。
【００４４】
「実施例２」
塩化ニッケル六水和物（ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、特級試薬、関東化学社製）５７．１ｇと、塩化第一鉄四水和物（ＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、特級試薬、関東化学社製）３１．８ｇとを、純水３６０ｍＬに溶解し、塩化ニッケルと塩化第一鉄の水溶液を調製した。この水溶液を攪拌しながら７５℃に加熱した。
次いで、この水溶液に、濃度が５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液４４０ｍＬを攪拌しながら添加した。
さらに、この水溶液に、ヒドラジン一水和物（Ｎ２Ｈ４・Ｈ２Ｏ、特級試薬、関東化学社製）２００ｇを添加して、これらの水溶液を攪拌しながら７５℃にて３時間加熱した。
次いで、反応液を室温まで冷却した後、ブフナーロートを用いて、反応液を吸引ろ過した。
次いで、ろ過して得られた粉末を純水で洗浄し、洗浄液の電導度が１０μΩ／ｃｍ以下になるまで洗浄を継続した。
次いで、この粉末をアルコールで洗浄した後、真空中で乾燥し、ニッケル―鉄合金粒子の前駆体粉末を得た。
【００４５】
次いで、得られたニッケル―鉄合金粒子の前駆体粉末を還元性雰囲気中、５００℃にて、１時間熱処理した。
得られた微粒子をＸ線回折（ＸＲＤ）により分析した結果、この微粒子は、結晶構造が面心立方をなすことが確認された。また、（１１１）面のピーク角度より面間隔を得て、格子定数を算出したところ、０．３５６６ｎｍであった。これにより、この微粒子は、ニッケルと鉄の合金粒子であり、ニッケルを６５重量％含むことが分かった。
さらに、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により、このニッケルと鉄の合金粒子の電子顕微鏡像（図２参照）を得、この電子顕微鏡像から無作為に５０個の粒子を選び出し、その一次粒子径を測定し、その測定結果の平均値を計算することによって、このニッケルと鉄の合金粒子の平均一次粒子径を算出した。その結果、このニッケルと鉄の合金粒子の平均一次粒子径は１６７ｎｍであった。
【００４６】
「実施例３」
塩化ニッケル六水和物（ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、特級試薬、関東化学社製）８３．１ｇと、塩化第一鉄四水和物（ＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、特級試薬、関東化学社製）１９．９ｇとを、純水８２５ｍＬとメタノール５００ｍLの混合溶液に溶解し、塩化ニッケルと塩化第一鉄の混合溶液を調製した。この混合溶液を攪拌しながら５５℃に加熱した。
次いで、この水溶液に、濃度が２．８ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液５００ｍＬを攪拌しながら添加した。
さらに、この水溶液に、ヒドラジン一水和物（Ｎ２Ｈ４・Ｈ２Ｏ、特級試薬、関東化学社製）６７５ｇを添加して、これらの水溶液を攪拌しながら５５℃にて１時間加熱した。
次いで、反応液を室温まで冷却した後、ブフナーロートを用いて、反応液を吸引ろ過した。
次いで、ろ過して得られた粉末を純水で洗浄し、洗浄液の電導度が１０μΩ／ｃｍ以下になるまで洗浄を継続した。
次いで、この粉末をアルコールで洗浄した後、真空中で乾燥し、ニッケル―鉄合金粒子の前駆体粉末を得た。
【００４７】
次いで、得られたニッケル―鉄合金粒子の前駆体粉末を還元性雰囲気中、５００℃にて、１時間熱処理した。
得られた微粒子をＸ線回折（ＸＲＤ）により分析した結果、この微粒子は、結晶構造が面心立方をなすことが確認された。また、（１１１）面のピーク角度より面間隔を得て、格子定数を算出したところ、０．３５５８ｎｍであった。これにより、この微粒子は、ニッケルと鉄の合金粒子であり、ニッケルを７２重量％含むことが分かった。
さらに、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により、このニッケルと鉄の合金粒子の電子顕微鏡像（図３参照）を得、この電子顕微鏡像から無作為に５０個の粒子を選び出し、その一次粒子径を測定し、その測定結果の平均値を計算することによって、このニッケルと鉄の合金粒子の平均一次粒子径を算出した。その結果、このニッケルと鉄の合金粒子の平均一次粒子径は１３３ｎｍであった。
【００４８】
「比較例１」
黒色超微粒子を還元性雰囲気中、５００℃にて、１時間熱処理を行ったこと以外は実施例１と同様の実験を行ったが、４５％のニッケルを含むニッケルと鉄の合金粒子は得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例１で得られた微粉末の透過型電子顕微鏡像である。
【図２】本発明の実施例２で得られた微粉末の透過型電子顕微鏡像である。
【図３】本発明の実施例３で得られた微粉末の透過型電子顕微鏡像である。
【図４】本発明の比較例１で得られた微粉末の透過型電子顕微鏡像である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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