(57)【要約】【課題】  平均粒径１μｍ以下という超微細なルテニウム超微粉末を、高い量産性と安定性をもって提供する。【解決手段】  実質的にＲｕでなる微粉末であって、熱プラズマ処理により平均粒径が１μｍ以下に調整されているルテニウム超微粉末である。このルテニウム超微粉末は、熱プラズマを用いて、原料となるルテニウム粉末を気化し、これを不活性ガスで強制冷却して、凝集させ、超微粉末化するとともに、フィルタへと搬送して回収することで、製造が可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的にＲｕでなる微粉末であって、熱プラズマ処理により平均粒径が１μｍ以下に調整されていることを特徴とするルテニウム超微粉末。
【請求項２】
Ｒｕを含む原料を熱プラズマ中に通して気化させ、凝集させることで、平均粒径が１μｍ以下に調整された実質的にＲｕでなる微粉末を得ることを特徴とするルテニウム超微粉末の製造方法。
【請求項３】
凝集は、原料が気化された蒸気に不活性ガスを接触させて行なうことを特徴とする請求項２に記載のルテニウム超微粉末の製造方法。
【請求項４】
原料は、実質的にＲｕでなる粉末であることを特徴とする請求項２または３に記載のルテニウム超微粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒や粉末冶金原料などの用途に使用可能な、ルテニウム超微粉末およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、触媒用のルテニウム粉末は、例えば塩化物水溶液の液中還元による方法によって製造されていた（特許文献１参照）。また、粉末冶金用のルテニウム粉末としては、例えば金属塩の酸化還元による方法によって製造されていた（特許文献２参照）。
【０００３】
ルテニウムは、白金族元素のひとつであり、グラム単価が高価であるだけでなく、比重も大きいため、同じ体積当たりの価格が極めて高い。従って、使用される分野を問わず、低価格化のためには、用いるルテニウムの量を可能な限り少なくしたいという強い要求がある。例えば、触媒用途の場合には、反応の面積を多くするために、同じ重量であればなるべく多くの表面積を持った粉末が望ましく、このためには、粉末の粒径は、細かい方が良いとされている。
【０００４】
また、ルテニウムは、融点が約２５００℃と高いために、非常に難焼結性の材料でもある。粉末冶金用途の場合には、焼結性の高さが重要な要素となる。このためにも、粉末の粒径は細かい方が良いとされている。
【特許文献１】特開昭６２−２９４１１８号公報
【特許文献２】特開昭５０−１０２５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような、従来のルテニウム粉末の製造方法は、有効な手法ではあるが、製造速度が遅く、量産性に欠けるという欠点があった。特許文献２の手法の場合には、得られる粉末の粒径は数μｍ以上であり、平均粒径が１μｍ以下のルテニウム超微粉末を安定して量産することは困難であった。特許文献１の手法の場合には、結晶性が悪く、粉末の表面の凹凸が大きく荒れているために、粉末の流動性が悪いという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、平均粒径１μｍ以下という超微細なルテニウム超微粉末を安定して提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
直径１μｍ以下といった超微細な金属粉末が製造可能な方法は幾つかあるが、その中でも量産性と安定性の高い方法は、金属原料を蒸気化し、それを凝集させて回収する方法である。しかし、本発明が製造の対象とするルテニウム粉末においては、元素Ｒｕは融点が約２５００℃、沸点が約４９００℃という極めて難溶解、難蒸発性の材料であり、通常の加熱方法ではとても蒸発させることは困難な元素種である。
【０００８】
そこで、本発明者は、高いエネルギーの熱プラズマ処理に着目した。つまり、熱プラズマでは１万度を超えるような高温の発生が可能であり、この極めて高い温度を利用することによってルテニウムのような高融点、高沸点材料でも、溶融、気化できると考えた。そして、試行を繰り返した結果、熱プラズマを利用した手法によれば、超微細なルテニウム粉末、特には各種の触媒や粉末冶金原料に最適なルテニウム超微粉末とできることを知見し、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、（１）実質的にＲｕでなる微粉末であって、熱プラズマ処理により平均粒径が１μｍ以下に調整されていることを特徴とするルテニウム超微粉末である。
【００１０】
また、（２）Ｒｕを含む原料を熱プラズマ中に通して気化させ、凝集させることで、平均粒径が１μｍ以下に調整された実質的にＲｕでなる微粉末を得ることを特徴とするルテニウム超微粉末の製造方法、（３）あるいはさらに、凝集は、原料が気化された蒸気に不活性ガスを接触させて行なうことを特徴とするルテニウム超微粉末の製造方法、（４）あるいはさらに、原料は、実質的にＲｕでなる粉末であることを特徴とするルテニウム超微粉末の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば触媒用、粉末冶金原料用に適したルテニウム超微粉末を安定して量産することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上述したように、本発明の重要な特徴は、ルテニウムという難溶融、難蒸発性の材料を気化させるにあたり、熱プラズマという強力な熱源を用いる点である。そして、その特別な熱源を用いたことで気化させた原料蒸気を凝集させることにより、１μｍ以下のルテニウム粉末を得るところに特徴を有する。ここで、本発明のルテニウム超微粉末とは、平均粒径で１μｍ以下の粉末を言い、１μｍ以下とするのは、先述の理由により、特に触媒や粉末冶金原料の用途に好ましいからである。
【００１３】
本発明のルテニウム超微粉末の製造方法について説明する。図１は、そのための装置構成の一例を示すものである。図１において、原料は、ガスに乗せた原料粉末４として原料供給管３を通って、高周波プラズマトーチ２により発生させた熱プラズマ５中に供給される。そして、その供給された原料粉末は、ほとんど瞬時に気化し、搬送ガス６に乗ってチャンバー１から回収容器７へと運ばれるうちに凝集し、超微粉末となる。ポンプ８によって差圧が与えられている回収容器７は内部にフィルタがセットされており、このフィルタで粉末が回収される。
【００１４】
まず、熱プラズマ中に投入する原料としては、ルテニウムを含む原料であればよいが、製造するルテニウム超微粉末の高純度と均一かつ超微細な粒度分布を達成するためには、実質的にＲｕでなる原料粉末であることが好ましい。例えば従来の金属塩酸化還元法で得たルテニウム粉末などを用いることができる。
【００１５】
次に、熱源としては、図１では高周波プラズマの例を示すが、直流プラズマにも適用可能である。但し、直流プラズマはプラズマの速度が速いために、原料（原料粉末）のプラズマ滞在時間が短く、蒸発を促進するためには高周波プラズマを使用することが好ましい。プラズマの動作ガスとしては、アルゴン、ヘリウムなどが用いられる。水素を用いることも可能であって、水素を用いた場合には得られる粉末の粒径が微細になる傾向があることから、好ましい。
【００１６】
そして、搬送ガスとしては、アルゴンやヘリウムなどの不活性ガスを用いることが、酸化抑制の面で好ましい。搬送ガスは、気化したＲｕの蒸気を強制冷却する役割を兼ねており、凝集して得られる粉末の形状や粒径などに強い影響を与える。その影響は、容器形状や排気効率、ガス種などにも依存しているため、一概には説明しにくいが、流量が増えるに従って微粒子化、単粒子化する傾向にある。
【実施例】
【００１７】
熱プラズマ処理に供する原料には、金属塩酸化還元法で得た、純度９９．９％Ｒｕの平均粒径１０μｍの粉末を用いた。そして、この原料粉末を、流量１ＮＬ／ｍｉｎのＡｒガスと混ざった状態で、毎分２０ｇづつプラズマ中に投入した。プラズマの発生には、出力１０ｋＷの小型高周波プラズマ発生装置を用いた。動作ガスにはＡｒガスを流量２０ＮＬ／ｍｉｎで用いた。搬送ガスにはＡｒガスを流量１５０ＮＬ／ｍｉｎで用いた。
【００１８】
以上の操業条件にて装置を１０分間稼動した後、６０分間冷却して、フィルタに付着した粉末を回収し、回収した粉末の粒径を電子顕微鏡で測定した。粒径は最も大きなものでも０．１μｍ程度であり、目標とする１μｍ以下の平均粒径を十分に満足するものであった。なお、得られたルテニウム超微粉末の純度は９９．９％、比表面積は９．４ｍ２／ｇであり、この値から計算した粉末の平均粒径は０．０５μｍであった。また、Ｘ線の半価幅から超微粉末の有する結晶粒のサイズを測定したところ、平均で約５０ｎｍであり、ほぼ単結晶の粒子からなる超微粉末が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明であれば、例えば触媒や粉末冶金原料といった用途に最適なルテニウム超微粉末とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を達成するための、粉末製造装置の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  チャンバー、２  （高周波）プラズマトーチ、３  原料供給管、４  ガスに乗せた原料粉末、５  （高周波）熱プラズマ、６  搬送ガス、７  回収容器（フィルタ入り）、８  ポンプ
【図１】
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