(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル粉末を製造する方法において、生成したニッケル粒子を高速分級ローターを備えたジェットミルにより解砕し、解砕直後の再凝集していない状態で分級することにより、再凝集前に粗大粒子を除去することを特徴とするニッケル粉末の製造方法。
【請求項２】
ジェットミルの圧力を０．２〜１．０Ｍｐａで使用することを特徴とする請求項１記載のニッケル粉末の製造方法。
【請求項３】
ジェットミルの風量による生産速度を０．０２〜０．２０ｋｇ／ｍ３で製造することを特徴とする請求項１記載のニッケル粉末の製造方法。
【請求項４】
ジェットミルの分級ローター回転を周速換算で２０００〜３５００ｍ／Ｓとすることを特徴とする請求項１記載のニッケル粉末の製造方法。
【請求項５】
ニッケル粒子がＮｉＣｌ２溶液をＮａＯＨで中和しＮｉ（ＯＨ）２を得、得られたＮｉ（ＯＨ）２を４２０〜４８０°Ｃの温度でＨ２ガスによって乾式還元して得られたニッケル粒子である請求項１記載のニッケル粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層セラミックコンデンサーの内部電極材料として有用なニッケル粉末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、積層セラミックコンデンサーが小型、高容量のコンデンサーとして大量に使用されている。従来、積層セラミックコンデンサーの内部電極材料には、パラジウム、白金などの貴金属粉末が主として使用されていた。しかし、コンデンサーの高容量化のために積層数が増加し、前述のような貴金属粉末を使用したのでは、コストが高くなるという問題があり、最近では、コスト低減のために内部電極材料としてニッケル粉末が多用されている。
【０００３】
内部電極材料として使用されるニッケル粉末は、バインダー中に分散させてペーストとする。このペーストを基板上に印刷塗布し、多層積み重ねて圧着切断し、還元雰囲気中で約１３００°Cで焼成して、電極を形成させ、コンデンサーとしての特性を発揮させる。この原料粉末に求められる重要な粉末特性に粒度分布がシャープであることが挙げられる。
【０００４】
内部電極の電極膜は、通常数μｍ（１〜３μｍ）にするため、電極膜の材料として用いられるニッケル粉末中に、電極の厚さを越える粒径の粒子が混在した場合、電極面に突起が生じその結果突起部の電極間距離が短くなるため、絶縁破壊やショートなどの信頼性低下の原因となる不良を生じやすくなる。よって、粒径が３μｍ以上の粒子を含まないニッケル粉末が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような積層セラミックコンデンサー用のニッケル粉末の製造方法としては、特開平５ー５１６１０号公報記載の方法が提案されている。
該公報記載の方法では、水溶性Ni（ＩＩ）塩の水溶液に強アルカリを加えてNi(OH)2を生成させ、粒度分布のシャープなニッケル粉末を得るという方法である。しかし、この方法は、得られるニッケル粉末の結晶性が悪いため耐熱性が劣り、焼成時に構造欠陥を生じ易く、さらに充填性も低いため容量が不足するという問題があった。
【０００６】
一方、耐熱性の良いニッケル粉末の製造方法としては、特開平４ー３６５８０６号公報記載の方法が提案されている。この方法は、塩化ニッケル蒸気と水素ガスとの化学反応によりニッケル微粉末を製造する方法である。この方法は、高耐熱性と高充填性を有し、コンデンサー内部電極用ニッケル粉末として好適なニッケル粉末を得ることができる。しかし、この方法でニッケル粉末を製造するためには、１００４〜１４５３°Ｃという高温での反応が必要で、さらに、ＨＣｌなどの副生成物の処理費、プロセスの生産性の低さがコスト高の要因となり安価な製造方法とはいえない。
【０００７】
安価な製造方法として、NｉCl2溶液をNaOHで中和しNi(OH)2を得、これをH2ガスで還元する方法がある。この方法によると得られるニッケル粉末は、比較的高温（４００〜６００°Ｃ）で水素還元しているため結晶性が良く耐熱性の高いニッケル粉末が得られる。
【０００８】
しかし、この方法により製造されたニッケル粉末は、焼結により成長した３μｍ以上の粗大粒子や０．１μｍ以下の超微粒子を含む、広い粒度範囲のニッケル粉末であり、粗大粒子や超微粒子を除去する必要があった。今後は、さらに、ＭＬＣＣの小型・高容量化にともなう電極厚の薄層化が一段と進行することが予想され、より一層の改良・高品質化が求められている。
【０００９】
このような粗大粒子の除去手段としては、一般的には、風力分級が考えられるが、平均粒径が１μｍを下回る微細なニッケル粉の場合は、表面活性が強く速やかに凝集体を形成するため分級点を３μｍ程度まで下げ、このような粗大粒子を除去することは困難であった。
【００１０】
本発明の目的は、Ni(OH)2をH２ガスで還元し、結晶性の良好なニッケル粉末を得る前述のプロセスにおいて、粒径が３μｍ以上の粒子をさらに低減するニッケル粉末の製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成する手段として、ニッケル粉末を得る方法において、ジェットミルと分級機を組み合わせた装置を用い、ジェットミルにより凝集粒子を解砕し、解砕直後の再凝集していない状態で高速回転ローター型の分級機により分級を行うことを特徴とする粗大粒子を含まないニッケル粉末の製造方法である。上記方法に適用するニッケル粒子を得る方法として、例えば、NｉCl2溶液をNaOHで中和し、Ni(OH)2を得、得られたNi(OH)2をH2ガスによって４２０〜４８０°Cの温度で乾式還元する方法がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、ニッケル粉末中の粗大粒子を除去するために、サイクロン式分級機による分級を試みた。この方法では、粒径が１０μｍ程度の粗大粒子は除去できるものの、３μｍ粒子は殆ど除去することができなかった。処理風量等の条件を厳しくすることで理論上は、分級点を下げられるはずではあるが、粗大粒子のみを分級除去することは困難であり、しかも製品収率をも著しく悪化してしまうという問題がある。また、そのようにして処理・回収したニッケル粉であっても、３μｍ以上の粗大粒子は、少なからず残存していることが電子顕微鏡観察によって、容易に確認できた。
【００１３】
サイクロン式分級によって、上述のような所望の結果が得られなかったことに対して、発明者らは、以下の２点に原因があると結論した。
第１は、ニッケル粒子がサイクロン投入前の時点で既に凝集していることであり、第２は、ニッケル粒子がその強い表面活性によりサイクロンの機内で衝突し再凝集してしまうことである。
【００１４】
第１の問題は、ジェットミルやボールミルなどによって、凝集を解くだけでは解決できない。その理由は、完全に凝集を解かれたニッケル微粒子は、表面活性が高く、粉末として回収した時点で既に再凝集しているからである。
【００１５】
ニッケル粉末を水に分散し、得られたスラリーをサイクロンにより処理し分級する方法も考えられるが、この場合、分級後のスラリーから粉末を得るための乾燥工程において再び乾燥凝集による粗大粒子が発生するため十分とはいえない。
【００１６】
そこで発明者らは、鋭意検討の結果、ジェットミルに高速回転ローター型の分級機を直接接続した構造の装置を用い、解砕直後のニッケル粒子を瞬時に分級することによって、問題となる３μｍ以上の粒子のみを確実に除去できることを見いだし本発明を完成させた。
【００１７】
本発明で用いるジェットミルは、旋回流式、カウンター式のいずれでも良いが解砕された粒子が、可能な限り速やかに分級機に到達することが望ましい。したがって、前述の点で粉砕室内に分級機を設置することが構造的に可能な流動層式カウンタージェットミルがより好ましい。粉砕室内に分級機を設置することで解砕が十分でない粒子を粉砕ゾーンに戻すことが容易となり、その結果製品の実収率が著しく高まるという利点もある。
【００１８】
分級機としては、粉砕室内に設置するため、コンパクトであり分級機内で粒子の再凝集が生じにくい分級機が良く、前述の点で高速回転ローター型分級機が望ましい。
【００１９】
ジェットミルによる解砕・分散の条件としては圧力を0.2〜1.0Mpaとすることが好ましい。圧力を0.2Mpa以下にするとニッケル粉が充分分散されず、充分な流動層を作ることができず、その結果、ジェットミルの効果が著しく減衰する。
また、圧力を1.0Mpa以上で使用すると、充分な硬度を有さないニッケル粉では、被粉砕物が変形を起す為使用に耐えない。
【００２０】
ジェットミルによる解砕・分散の条件としては風量による生産速度を0.02〜0.20ｋｇ/ｍ3とすることが好ましい。風量と生産の関係は正の相関関係にあるが、0.02kg/m3以下で使用すると、圧力を0.2Mpa以下としたときと同様に充分な流動層を作ることができず、解砕―分級の効果が著しく減衰する。
【００２１】
また、0.20kg/m3以上で使用すると、逆に流動層が拡大するため、解砕分散効率が落ちる他、粗粉が以後の工程に混入する可能性が著しく大きくなる。
粗大粒子の混入割合は高速分級ローターの周速によっても制御される。この周速が大きいほど粗大粒子の除去は効果的に行われるものの、生産性との兼ね合いで適切な範囲が設定される。周速の適切な範囲は処理されるニッケル粉により変動するが、おおむね、2000〜3500m/sの間が好ましい。
【００２２】
また、本方法による粗大粒子除去方法は、例えばニッケル塩を水溶液中でヒドラジンなどの還元剤により湿式合成して得られるニッケル粉や、これを熱処理して得られるニッケル粉に対しても効果を示すものである。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。
【００２４】
（実施例１）
水酸化ニッケルを４６０°Cで水素還元して得られたニッケル粉を水洗後乾燥した後、１００meshの篩いを通過させ、原料ニッケル粉を得た。この原料ニッケル粉の粒度分布を図１ａに示す。
【００２５】
このニッケル粉を粉砕室内に高速回転ローター型分級機を備えた流動層型カウンター式ジェットミル（ホソカワミクロン（株）マルチプロセッシングシステム１００ＡＦＧ）を用いて、分級ローターの回転数を14000rpmとして解砕―分級を行い、得られたニッケル粉の粒度分布をマイクロトラックＦＲＡ MODEL9220（日機装（株））製で測定した。結果を図１ｂに示す。分級後は、Ｄ90＝1.55μｍＳＥＭ観察によっても３μｍ以上の粗大粒子は、全く見られなかった。
なお、粉末の回収率は、９８％であった。
【００２６】
（比較例）
実施例と同様の原料粉を用い、サイクロン型の分級機による分級を行い、次に旋回流型のジェットミル（（株）パウレック 100ＡＳ）で解砕処理を施した。粒度分布測定結果を図１ｃに示す。実施例に比較してＤ90＝1.93μｍとなり、ＳＥＭ観察によっても３μｍ以上の粗大粒子が多く見られた。なお、粉末の回収率は、７８％であった。
【００２７】
（実施例２〜６）
実施例１と同様に、分級ローター周速、粉砕圧力、風量あたりの生産速度を変化させ分級を行った。
これらの結果を合わせて表１に示す。  実施例１〜４においては、粗大粒子は確認できなかったが、粉砕圧力、生産速度が比較的高い実施例５，６においては、少量の粗大粒子が残存した。
【００２８】
【表１】
0004831518.tif 000002
【００２９】
（実施例７）
実施例１と同様の試料を用い、同様の条件で、風量（生産速度）を変化させ、風量と粗粒の関係を調査した結果を図２に示す。本実施例での粗粒とは、レーザー回折型の粒度分布測定機(日機装：マイクロトラックFRA9220)で測定した場合の3ミクロン以上の粒子の割合であり、風量が０．２kg/m3以上では、粗粒が多くなることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による、ニッケル粉末の製造方法によれば、安価なプロセスで製造したニッケル粉の粗大粒子を効果的に除去することが可能で、積層セラミックコンデンサーの内部電極材料に適したニッケル粉末を収率良く経済的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例、比較例に用いた原料粉と、実施例と比較例で回収されたニッケル粉末の粒度分布を示す図である。
【図２】図２は風量と粗粒量の関係を調査した図である。
【図１】
0004831518.tif 000003
【図２】
0004831518.tif 000004