(57)【要約】【課題】エレクトロニクス用、特に導体ペースト用の導電性粉末として有用な、高結晶性にして分散性の良好な金属粉末を効率よく安価に製造する方法を提供する。【解決手段】金属カルボン酸塩粉末を１００℃〜５００℃で焙焼して得た原料粉末を、気相中に分散させた状態で、６００℃以上かつ該金属の融点より低い温度で加熱処理することにより金属粉末を生成させることを特徴とする高結晶性金属粉末の製造方法。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属カルボン酸塩粉末を１００℃〜５００℃で焙焼して得た原料粉末を、気相中に分散させた状態で、６００℃以上かつ該金属の融点より低い温度で加熱処理することにより金属粉末を生成させることを特徴とする高結晶性金属粉末の製造方法。
【請求項２】
金属カルボン酸塩がギ酸塩もしくはシュウ酸塩であることを特徴とする請求項１に記載の高結晶性金属粉末の製造方法。
【請求項３】
金属がニッケル、銅、銀、鉄、コバルトまたはこれらの金属を含む合金である請求項１または２に記載の高結晶性金属粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロニクス用に適した金属粉末の製造方法に関し、特に導体ペースト用の導電性粉末として有用な、結晶性が高く分散性の良好な金属粉末の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロニクス回路形成用導体ペーストに使用される導電性金属粉末としては、不純物が少ないこと、平均粒径が０．１μｍ以下のものから１０μｍ程度までの微細な粉末であること、粒子形状および粒径が揃っており、凝集のない単分散粒子であることなどが望まれる。またペースト中での分散性が良いことや、不均一な焼結を起こさないよう結晶性が良好であることも要求される。特に積層コンデンサ、積層インダクタ等の積層セラミック電子部品において、内部導体や外部導体の形成に用いられる場合は、デラミネーション、クラック等の構造欠陥を防止しかつ導体を薄膜化するために、より微細で粒径、形状の揃った分散性の良好なサブミクロン粒子であることと共に、焼成中に酸化還元による膨張収縮が起こりにくく、かつ焼結開始温度が高い、球状で活性の低い高結晶性または単結晶の金属粉末が要求されている。
【０００３】
従来このような結晶性の高い金属粉末を製造する方法として、噴霧熱分解法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。これは、１種または２種以上の金属化合物の溶液を噴霧して微細な液滴を形成し、それを気相中に分散させた状態で該金属化合物の分解温度より高い温度であって、かつ該金属の融点近傍またはそれ以上の高温で加熱し、金属または合金の粉末を析出させる方法である。この方法によれば、上記要求を満足する優れた金属粉末が得られるものの、液滴の制御が難しく、また、液滴を原料とするためエネルギー効率が悪いという問題点があった。
【０００４】
また、本出願人は、熱分解性の金属化合物の粉末を気相中に分散させた状態で、高温で加熱することによって、高結晶性金属粉末を得る方法を提案している（例えば、特許文献２参照。）。この方法によれば、噴霧熱分解法の上記問題点を解消し、かつ良好な金属粉末が得られるが、条件によっては金属粉末の粒径のバラツキが大きくなるという問題がある。このため、金属化合物の種類によっては、分級し所定の大きさの粉末のみを使用するという工程を付加する必要があった。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭６３−３１５２２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０８０９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これら問題を解決し、エレクトロニクス用導体ペーストに適した結晶性が高く分散性の良好な金属粉末を得る方法を提供するものである。また、更に本発明はこのような結晶性が高く分散性の良好な金属粉末を効率よく低コストで製造する方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属カルボン酸塩粉末を１００℃〜５００℃で焙焼して得た原料粉末を、気相中に分散させた状態で、６００℃以上かつ該金属の融点より低い温度で加熱処理することにより金属粉末を生成させることを特徴とする高結晶性金属粉末の製造方法を要旨とするものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法では、製造される金属粉末は特に限定されるものではなく、例えば銅、ニッケル、コバルト、鉄等の卑金属粉末や銀、パラジウム、金、白金等の貴金属粉末の製造に好適である。金属カルボン酸塩粉末の組み合わせにより、複数の金属の混合粉末や合金粉末を製造することもできる。本発明の「金属粉末」は、このような混合粉末、合金粉末も含むものである。
【０００９】
出発物質である金属カルボン酸塩としては、ギ酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、コハク酸塩、マロン酸塩などを使用することができるが、特にギ酸塩、シュウ酸塩を用いるとより好ましい結果が得られる。但し、シュウ酸銀は爆発性があるので使用に当たっては十分な注意を要する。これらは、単独で焙焼しても良いし、所望の２種以上をあらかじめ混合してから焙焼しても良いし、焙焼後混合して使用しても良い。また、混合はボールミル、チューブミル、Ｖ型混合機等通常使用するもので良い。
【００１０】
本発明の製造方法は、まずこれら金属カルボン酸塩を１００℃〜５００℃で焙焼し原料粉末を得る。この焙焼は、金属カルボン酸塩を分解させガスを発生させるが、同時にカルボン酸に由来したカーボンも生成させる働きをするものであり、このカルボン酸に由来するカーボンが原料粉末中に適度に残留するように調整されることが必要である。焙焼温度が１００℃以下であると金属カルボン酸塩の分解が不十分となり、生成した粒子が十分小さくならず、その後の加熱処理で粒径の小さな金属粉末を得ることができない。また、焙焼温度が５００℃より高いとカルボン酸に由来したカーボンの残留がないため、金属カルボン酸塩の分解により生成した粒子の凝集が強くなり、その後の加熱処理で得られる金属粉末は分散性の悪いものとなる。焙焼時の雰囲気は、特に限定されるものではないが、通常は空気中で行うのが好ましい。焙焼が前述した通りの作用を施すものであることから、金属カルボン酸塩の種類に応じて温度、時間は任意に選択されるものである。
【００１１】
次に、この原料粉末を気相中に分散させた状態で６００℃以上であって、かつこの金属の融点より低い温度で加熱処理することにより、金属粉末を生成させる。原料粉末を気相中に分散させた状態で加熱処理させる方法として、当該粉末と加熱処理時の雰囲気を形成するガスからなる熱風を接触させる流動層加熱炉や回転式加熱炉を用いるものや、加熱処理時の雰囲気を形成するガスに原料粉末を分散させて、加熱された反応管を通過させ、所定の温度で所定の時間加熱する等公知の方法を採用することができる。また、サイクロン式の反応容器を用いてガスとの混合物を旋回させながら加熱することにより、加熱時間を十分に取って、更に結晶性を上げることが出来る。
【００１２】
また、加熱処理の際の雰囲気は、使用する金属の種類により酸化性雰囲気、中性雰囲気、還元性雰囲気のいずれか好ましい雰囲気を適宜選択する。例えば、貴金属の場合には、特に制限は無くどの雰囲気でも良い。卑金属の場合は、通常、中性雰囲気や、還元性雰囲気を選択すれば良い。この場合、還元性ガスとして水素や一酸化炭素などのガスを単独で使用したり、これらガスをそれぞれ窒素と混合して使用したりすることもできるが、窒素雰囲気、あるいは酸素を１００ｐｐｍ以下含む窒素雰囲気で熱処理することでより好ましい結果が得られた。
【００１３】
従来、高結晶性の金属粉末を得るためには、加熱処理温度を当該金属の融点近傍、好ましくは融点以上とすることが好ましいと考えられていた。しかしながら、本発明の方法によれば、加熱処理温度が融点より低い温度であったとしても、原料粉末が金属カルボン酸塩の分解生成物であればこれを気相中に分散させた状態で加熱処理をすることで、粒径が小さく分散性が良好で結晶性の十分高い金属粉末が得られることを見出したものである。これは、本発明の原料粉末が、金属カルボン酸塩の分解生成物であるため、粒径が極めて細かくその粉末の表面エネルギーが大きく、また分散性も良好であるためと考えられる。
【００１４】
そして、本発明は、このように加熱処理温度を低くできることから、加熱炉の炉材、発熱体に特別なものを使用する必要はなく、また炉体の寿命を長くでき、使用するエネルギー量を減らすことが可能であるといった極めて大きな効果が奏される。
本発明の方法で得られる金属粉末は、粒度の揃った、凝集が少なく分散性の良好な金属粉末である。また結晶性が良好であるため、微粉末であるにもかかわらず活性が低く、特にニッケル、鉄、コバルト、銅等の卑金属やパラジウムなどの易酸化性金属であっても耐酸化性が良好である。
【００１５】
【実施例】
次に、実施例および比較例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
市販のシュウ酸ニッケルを電気炉に入れ、大気中で加熱焙焼して原料粉末を得た。この時の加熱温度は３５０℃で、分解ガスの発生が終了する前に焙焼を終了した。Ｏ２を５０ｐｐｍ含んだＮ２ガスを１０００℃に加熱した熱風を導入している流動層加熱炉にこの原料粉末を投入し加熱処理を行い、排気側から生成したニッケル金属粉末をバグフィルターで捕集した。このニッケル金属粉末をＸ線回折計で測定したところ、得られた回折ピークは半値幅が狭く結晶性が良好であった。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察をしたところ、この金属粉末は平均粒径０．２μｍ、最大粒径０．７μｍの単分散状の粉末であった。
【００１６】
比較例１
出発物質として炭酸ニッケルを用いた以外は、実施例１と同じ条件で実験を行い、ニッケル金属粉末を得た。得られたニッケル金属粉末をＸ線回折計で測定したところ、得られた回折ピークは半値幅が狭く結晶性が良好であった。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察をしたところ、この金属粉末は平均粒径１μｍ、最大粒径３μｍの１次粒子が凝集した粉末であった。
【００１７】
実施例２
市販のコハク酸銅を電気炉に入れ、大気中で加熱焙焼して原料粉末を得た。この時の加熱温度は４００℃で、分解ガスの発生が終了する前に焙焼を終了した。Ｏ２を５０ｐｐｍ含んだＮ２ガスを８００℃に加熱した熱風を導入している流動層加熱炉にこの原料粉末を投入し加熱処理を行い、排気側から生成した銅金属粉末をバグフィルターで捕集した。この銅粉末をＸ線回折計で測定したところ、得られた回折ピークは半値幅が狭く結晶性が良好であった。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察をしたところ、この金属粉末は平均粒径０．１μｍ、最大粒径０．３μｍの単分散状の粉末であった。
【００１８】
比較例２
出発物質として炭酸銅を用いた以外は、実施例１と同じ条件で実験を行い、銅金属粉末を得た。得られた銅金属粉末をＸ線回折計で測定したところ、得られた回折ピークは半値幅が狭く結晶性が良好であった。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察をしたところ、この金属粉末は平均粒径０．７μｍ、最大粒径２．１μｍの１次粒子が凝集した粉末であった。
【００１９】
実施例３
市販のコハク酸銀を電気炉に入れ、大気中で加熱焙焼して原料粉末を得た。この時の加熱温度は４００℃で、分解ガスの発生が終了する前に焙焼を終了した。Ｎ２ガスを８００℃に加熱した熱風を導入している流動層加熱炉にこの原料粉末を投入し加熱処理を行い、排気側から生成した銀金属粉末をバグフィルターで捕集した。得られた銀金属粉末をＸ線回折計で測定したところ、得られた回折ピークは半値幅が狭く結晶性が良好であった。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察をしたところ、この金属粉末は平均粒径０．１μｍ、最大粒径０．４μｍの単分散状の粉末であった。
【００２０】
比較例３
出発物質として炭酸銀を用いた以外は、実施例１と同じ条件で実験を行い、銀金属粉末を得た。得られた銀金属粉末をＸ線回折計で測定したところ、得られた回折ピークは半値幅が狭く結晶性が良好であった。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察をしたところ、この金属粉末は平均粒径０．８μｍ、最大粒径２．８μｍの１次粒子が凝集した粉末であった。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の方法によれば、エレクトロニクス用、特に導体ペースト用の導電性粉末として有用な、そして、特に積層コンデンサ、積層インダクタ等の積層セラミック電子部品の、内部導体や外部導体の形成に用いられる場合には、デラミネーション、クラック等の構造欠陥を防止でき、かつ導体を薄膜化することが可能な、結晶性が高く粒径が小さく分散性の良好な金属粉末を容易に低コストで製造することが可能である。