(57)【要約】【要約書】【課題】  銅粉の中に鉛が含有されるのを防止するために、電解の際に使用する不溶性陽極として鉛又は鉛合金の電極を使用しないことによって、鉛の混入を抑制する技術を提供することを目的とする。【解決手段】  不純物である鉛の含有量が１００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする電解銅粉。電解銅粉の製造における電解工程において、貴金属の酸化物等を表面に焼成被覆したチタン板からなる不溶性電極を陽極として使用することを特徴とする電解銅粉の製造方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物である鉛の含有量が１００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする電解銅粉。
【請求項２】
不純物である鉛の含有量が１０ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする電解銅粉。
【請求項３】
電解銅粉の製造における電解工程において、貴金属の酸化物等を表面に焼成被覆したチタン等の弁金属板からなる不溶性電極を陽極として使用することを特徴とする電解銅粉の製造方法。
【請求項４】
不純物である鉛の含有量が１００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の電解銅粉の製造方法。
【請求項５】
不純物である鉛の含有量が１０ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の電解銅粉の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有害物質として規制強化が進められている鉛を極力減少させた電解銅粉及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解銅粉は、粉末冶金製品、導電性ペースト等の電子部品材料として使用されている。一般に、電解銅粉には、鉛が１００を超える量〜１０００ｗｔｐｐｍ程度含まれている。
近年、地球環境への配慮から有害物質の規制強化の動きが世界的に進行しており、人体にも有害であるため、製造物での使用量削減が求められている。
【０００３】
電解銅粉は、銅イオンを含む硫酸酸性の電解液に陽極と陰極を浸漬し、これに直流電流を流して電気分解を行い、陰極表面に粉末状に銅を析出させて製造されている。
電解銅粉の工業的製造は、電気銅地金又はこれを溶解・鋳造した板状の銅を陽極として電気分解を行い、銅板、ステンレス板、チタン板等で作製された陰極表面に析出した粉末状の銅を、機械的又は電気的方法により掻き落として回収し、その後洗浄・防錆・乾燥・篩別工程を経て、製品化されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【非特許文献１】第２回最新の粉末冶金技術講座テキスト、社団法人粉体粉末冶金協会配付、昭和５９年９月２６日、国立教育会館
【非特許文献２】第５回新粉末冶金入門講座テキスト、社団法人粉体粉末冶金協会配付、平成９年１２月１日、２日、東京都城南地域中小企業振興センター
【０００４】
電解銅粉の製造工程においては、陽極の銅が電解により溶出する際の電流効率と、電解液から陰極に銅が析出する際の電流効率を比較すると、陰極での電流効率が低くなる。
そのため、電解液中の銅イオン濃度が時間の経過とともに増加するため、銅イオン濃度を一定に保つためには、何らかの手段で銅イオン濃度を下げる必要がある。
【０００５】
このような電解銅粉製造方法において、電解液中に増加する銅イオンを下げる（脱銅電解）方法として、陽極に不溶性電極を使用した電解槽（脱銅電解槽）に電解液を流し、電気分解を行い、電解液中の銅イオンを陰極に析出させることで、液中の銅イオン濃度を下げている（電解採取）。
この時に使用される不溶性電極としては、通常鉛又は鉛合金製電極が使用されている。
【０００６】
不溶性電極としての鉛（鉛合金）陽極は、本来電解液に不溶であるが、表面に形成された酸化物層等が電解液中に剥離・落下して電解液中に浮遊するということが起こる。鉛中には不純物としてアンチモン（Ｓｂ）も含有されている。
この鉛酸化物等が浮遊した電解液が、銅粉を製造する電解槽に供給されるため、これらの不純物が電解槽中の陰極に析出する銅の中に巻き込まれてしまう。したがって、電解銅粉中には鉛及びこれに付随するアンチモンが不純物として混入するという問題が発生する。
そして、混入する鉛の量は脱銅電解を行なう頻度等によって変動するため、電解銅粉中への不純物量としても変化するが、概ね１００を超え〜１０００ｗｔｐｐｍ程度に含有されるという問題がある。
従来はこの程度の鉛等の含有は、特に問題とならなかったが、上記のような環境汚染問題から、これをさらに低減させる必要が生じてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の銅粉の中に鉛が含有されるのを防止するために、電解の際に使用する不溶性陽極として鉛又は鉛合金の電極を使用しないことによって、鉛の混入を抑制する技術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】
【０００８】
本発明は、
１）不純物である鉛の含有量が１００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする電解銅粉。
２）不純物である鉛の含有量が１０ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする電解銅粉。
３）電解銅粉の製造における電解工程において、貴金属の酸化物等を表面に焼成被覆したチタン等の弁金属板からなる不溶性電極を陽極として使用することを特徴とする電解銅粉の製造方法。
４）不純物である鉛の含有量が１００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする上記３記載の電解銅粉の製造方法。
５）不純物である鉛の含有量が１０ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする上記３記載の電解銅粉の製造方法。
を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、脱銅電解槽において使用する不溶性陽極として鉛又は鉛合金を使用しないため、電極由来の高濃度の鉛汚染がなくなり、鉛を殆ど含有しない銅粉が製造できるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の電解銅粉の製造に際しては、電解工程において、貴金属の酸化物等を表面に焼成被覆したチタン等の弁金属板からなる不溶性電極を陽極として使用する。この不溶性金属電極は、一般にＤＳＥと呼ばれており、チタン等の弁金属基体上に白金族等の貴金属酸化物、同貴金属酸化物と他の金属酸化物との混晶、または同貴金属酸化物と弁金属酸化物との混晶を被覆した不溶性金属電極である。
特に、本発明においては、電解銅粉の製造に際し、不溶性陽極を陽極とする脱銅槽に、このＤＳＥを使用する。
【００１１】
これによって、電解銅粉中の不純物である鉛の含有量を１００ｗｔｐｐｍ以下、さらには１０ｗｔｐｐｍ以下を達成することができる。
電気銅を陽極とする電解槽（普通槽）の個数は、特に制限されないが、通常３槽〜２０槽程度で実施する。不溶性陽極ＤＳＥを陽極とする脱銅槽は、通常１槽で構成し、電解日数は工業的には３〜４日サイクル（１サイクルで普通槽の陽極（電気銅）を入れ替える）程度である。
電解槽における電解液のＣｕ濃度は、通常５〜１５ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）濃度は、７０〜１２０ｇ／ｌ、電流密度は、陰極：８〜１２Ａ／ｄｍ２、陽極：８〜１２Ａ／ｄｍ２で実施する。また、液温３０〜４５°Ｃ、で実施する。
また、脱銅槽の電解条件については、電流密度を普通槽より高くする以外は普通槽と同様である。
電解により析出した樹枝状の銅粉は、通常の工程である水洗、中和、乾燥工程を経て、銅粉を得る。
【実施例】
【００１２】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。
【００１３】
（実施例１）
電気銅を陽極とする電解槽（普通槽）１６槽と不溶性陽極を陽極とする脱銅槽１槽で構成し、電解銅粉を製造した。
脱銅槽の不溶性陽極として、貴金属の酸化物等を表面に焼成被覆したチタン等の弁金属板からなる不溶性電極であるＤＳＥ（ペルメレック電極社製）を使用して１０日間電解を行った。
電解槽における電解液のＣｕ濃度は１０±２ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）濃度は９０±２０ｇ／ｌ、電流密度は陰極：９Ａ／ｄｍ２、陽極：９Ａ／ｄｍ２とした。また、液温３５〜４５°Ｃで実施した。
また、脱銅槽の電解条件は、電流密度１０Ａ／ｄｍ２とし、他は上記普通槽と同様にした。
電解により析出した樹枝状の銅粉は、通常の水洗、中和、乾燥工程を経て、銅粉を得た。このようにして製造された電解銅粉中のＰｂ含有量は、普通槽及び脱銅槽ともに、通常で１ｗｔｐｐｍ以下であり、最大でも３ｗｔｐｐｍであった。なお、電解液中のＰｂ量は、＜０．１ｍｇ／ｌであった。
【００１４】
（実施例２）
電気銅を陽極とする電解槽（普通槽）６槽と不溶性陽極を陽極とする脱銅槽１槽で構成し、電解銅粉を製造した。
実施例１と同様に、脱銅槽の不溶性陽極として、貴金属の酸化物等を表面に焼成被覆したチタン等の弁金属板からなる不溶性電極であるＤＳＥ（ペルメレック電極社製）を使用して１０日間電解を行った。
電解槽における電解液のＣｕ濃度は５±２ｇ／ｌ、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）濃度は９０±２０ｇ／ｌ、電流密度は陰極：９Ａ／ｄｍ２、陽極：９Ａ／ｄｍ２とした。また、液温３０〜４０°Ｃ、電解電圧  〜  ／１槽で実施した。また、脱銅槽の電解条件は、電流密度１０Ａ／ｄｍ２とし、他は同様とした。
電解により析出した樹枝状の銅粉は、実施例１と同様に、通常の水洗、中和、乾燥工程を経て、銅粉を得た。このようにして製造された電解銅粉中のＰｂ含有量は、普通槽及び脱銅槽ともに、通常で１ｗｔｐｐｍ以下であり、最大でも３ｗｔｐｐｍであった。なお、電解液中のＰｂ量は、＜０．１ｍｇ／ｌであった。
【００１５】
（比較例１）
電気銅を陽極とする電解槽（普通槽）１６槽と不溶性陽極を陽極とする脱銅槽１槽で構成し、電解銅粉を製造した。
脱銅槽の不溶性陽極として、Ｐｂ電極を使用して１０日間電解を行った。
電解槽における電解条件及び脱銅槽の電解条件は、上記脱銅槽の陽極以外は、全て実施例１と同一の条件とした。
電解により析出した樹枝状の銅粉を、実施例１同様に、通常の水洗、中和、乾燥工程を経て、銅粉を得た。電解銅粉中のＰｂ含有量は、脱銅槽で平均３９７ｗｔｐｐｍ、最大９１２ｗｔｐｐｍであり、普通槽で平均５２ｗｔｐｐｍ以下であり、最大８６ｗｔｐｐｍであった。このように、Ｐｂ電極を使用した場合は、実施例１に比べてＰｂ含有量が増加した。
【００１６】
（比較例２）
電気銅を陽極とする電解槽（普通槽）６槽と不溶性陽極を陽極とする脱銅槽１槽で構成し、電解銅粉を製造した。
脱銅槽の不溶性陽極として、Ｐｂ電極を使用して３週間電解を行った。電解槽における電解条件及び脱銅槽の電解条件は、上記脱銅槽の陽極以外は、全て実施例２と同一の条件とした。
電解により析出した樹枝状の銅粉を、実施例２同様に、通常の水洗、中和、乾燥工程を経て、銅粉を得た。電解銅粉中のＰｂ含有量は、脱銅槽で平均６５１０ｗｔｐｐｍ、最大８６００ｗｔｐｐｍであり、普通槽で平均１１２ｗｔｐｐｍ以下であり、最大１６６ｗｔｐｐｍであった。このように、Ｐｂ電極を使用した場合は、実施例２に比べて著しくＰｂ含有量が増加した。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、脱銅槽の電極として、ＤＳＥを使用することにより、電解銅粉中のＰｂ含有量を著しく低減させることが可能となり、環境破壊防止として注目されているＰｂを低減させた粉末冶金製品、導電性ペースト等の電子部品材料として極めて有用である。