JP7596754B2 - Surface treatment method for nickel particles and manufacturing method for nickel powder - Google Patents
Surface treatment method for nickel particles and manufacturing method for nickel powder Download PDFInfo
- Publication number
- JP7596754B2 JP7596754B2 JP2020200107A JP2020200107A JP7596754B2 JP 7596754 B2 JP7596754 B2 JP 7596754B2 JP 2020200107 A JP2020200107 A JP 2020200107A JP 2020200107 A JP2020200107 A JP 2020200107A JP 7596754 B2 JP7596754 B2 JP 7596754B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- particles
- lewis base
- nickel particles
- surface treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は、ニッケル粒子の表面処理方法およびニッケル粉末の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for surface treatment of nickel particles and a method for producing nickel powder.
ニッケル粒子は、厚膜導電体を作製するための導電ペーストの材料として使用され、電気回路の形成や、積層セラミックコンデンサ(multilayer ceramic capacitors;MLCC)および多層セラミック基板等の積層セラミック部品の電極等に用いられている。 Nickel particles are used as a material for conductive pastes to make thick-film conductors, and are used to form electrical circuits and as electrodes for multilayer ceramic components such as multilayer ceramic capacitors (MLCCs) and multilayer ceramic substrates.
この電極が使用される積層セラミックコンデンサは、例えば、金属粉末にニッケル粒子を用いた場合は、次のような方法で製造される。 A multilayer ceramic capacitor using this electrode is manufactured in the following way, for example when nickel particles are used as the metal powder.
まず、ニッケル粒子と、エチルセルロース等の樹脂と、ターピネオール等の有機溶剤等とを混練して得られた導電ペーストを、厚さ10μm以下の誘電体グリーンシート(セラミックグリーンシート)上にスクリーン印刷し、その後乾燥して内部電極用のニッケル塗膜を作製する。 First, a conductive paste is obtained by kneading nickel particles, a resin such as ethyl cellulose, and an organic solvent such as terpineol, and the like. The conductive paste is then screen-printed onto a dielectric green sheet (ceramic green sheet) with a thickness of 10 μm or less, and then dried to produce a nickel coating for the internal electrodes.
次に、印刷された内部電極用のニッケル塗膜と誘電体グリーンシートが交互に重なるように積層し、圧着して積層体を作製する。 Next, the printed nickel coating for the internal electrodes and the dielectric green sheets are layered alternately and pressed together to create a laminate.
作製した積層体を所定の大きさにカットし、有機バインダとして使用したエチルセルロース等の樹脂の燃焼除去を行うための脱バインダ処理を行った後、1300℃程度の高温焼成による誘電体、および内部電極(ニッケル膜)の焼結を進め、誘電体層と内部電極層が互いに積層したセラミック体を得る。そして、このセラミック体に外部電極を取り付け、積層セラミックコンデンサとする。 The laminate thus produced is cut to a specified size, and a debinding process is carried out to burn off the resins such as ethyl cellulose used as the organic binder. The dielectric and the internal electrodes (nickel films) are then sintered by high-temperature firing at around 1300°C, resulting in a ceramic body in which the dielectric layers and the internal electrode layers are laminated together. External electrodes are then attached to this ceramic body to form a multilayer ceramic capacitor.
なお、上記積層体の脱バインダ処理は、ニッケル粒子が酸化しないように、極めて微量の酸素を含んだ雰囲気下にて行われる。 The binder removal process for the laminate is carried out in an atmosphere containing a very small amount of oxygen to prevent the nickel particles from oxidizing.
一般に、MLCCの内部電極に使用されるニッケルペーストは、ビヒクル中にニッケル粉末を混練して製造され、多くのニッケル粉末の凝集体を含んでいる。ニッケル粉末の製造プロセスでは、その最終段階に、ニッケル粉末の製造方法(気相法、液相法)を問わずに乾燥工程を有するのが通常である。この乾燥工程における乾燥処理がニッケル粒子の凝集を促すことから、得られるニッケル粉末には乾燥時に生じた凝集体が粗大粒子となって含まれていることが一般的である。 Nickel paste used in the internal electrodes of MLCCs is generally produced by kneading nickel powder in a vehicle, and contains many nickel powder agglomerates. The nickel powder production process usually includes a drying step at the final stage, regardless of the nickel powder production method (gas phase method or liquid phase method). Because the drying process promotes the agglomeration of nickel particles, the resulting nickel powder generally contains coarse particles of agglomerates that arise during drying.
近年のMLCCは、小型で大容量化を達成させるために、内部電極層を伴ったセラミックグリーンシートの積層数を、数百層から1000層程度にまで増加させることが要求されている。このため、内部電極層の厚みを従来の数ミクロンレベルからサブミクロンレベルに薄層化する検討がなされており、それに伴い、内部電極用の電極材料のニッケル粉末の小粒径化が進められている。 To achieve a small size and large capacity, recent MLCCs are being required to increase the number of laminated ceramic green sheets with internal electrode layers from several hundred to around 1,000 layers. For this reason, there is a study being conducted to thin the thickness of the internal electrode layers from the conventional level of several microns to the sub-micron level, and in conjunction with this, progress is being made in reducing the particle size of the nickel powder used as the electrode material for the internal electrodes.
しかしながら、小粒径になるほどニッケル粉末の表面積は大きくなり、それに伴い表面エネルギーが大きくなって、凝集体を形成し易くなる。また、ニッケル粉末等の金属粉末は、分散性が悪く、凝集体が存在するようになると、MLCC製造時における焼成工程でニッケル粉末が焼結する際にセラミックシート層を突き抜けてしまい、電極が短絡した不良品が発生するおそれがある。また、たとえセラミックシート層を突き抜けない場合であっても、MLCCにおける電極間距離が短くなることで部分的な電流集中が発生する場合があり、この電流集中が積層セラミックコンデンサの寿命劣化の原因となっていた。このように、MLCCにおいては、凝集体を含めた粗大粒子が少ないニッケルペーストを製造し、表面に凹凸がなく平滑な内部電極を得ることが重要となっている。また、ニッケル粒子の凝集体の存在により、製品不良を引き起こす可能性が懸念されていることから、凝集体が発生しないようニッケル粒子の表面状態の改善が望まれている。 However, the smaller the particle size, the larger the surface area of the nickel powder, and the greater the surface energy, making it easier to form agglomerates. In addition, metal powders such as nickel powder have poor dispersibility, and if agglomerates are present, the nickel powder may penetrate the ceramic sheet layer when sintered during the firing process in the manufacture of MLCCs, resulting in defective products with short-circuited electrodes. Even if the nickel powder does not penetrate the ceramic sheet layer, the distance between the electrodes in the MLCC may become shorter, causing partial current concentration, and this current concentration causes the deterioration of the life of the multilayer ceramic capacitor. Thus, in MLCCs, it is important to produce nickel paste with fewer coarse particles, including agglomerates, and to obtain internal electrodes with a smooth surface without unevenness. In addition, there is a concern that the presence of nickel particle agglomerates may cause product defects, so it is desirable to improve the surface condition of the nickel particles to prevent agglomerates from occurring.
特許文献1には、ニッケル粒子の表面の酸化処理についての技術が開示されており、液相法で作製したニッケル粉末を純水に添加してスラリー化してから、過酸化水素で酸化することの技術事項が開示されている。しかし、過酸化水素による表面酸化処理では、酸化処理を均一に制御することが難しい場合がある。 Patent Document 1 discloses a technique for oxidizing the surface of nickel particles, and discloses a technique for adding nickel powder produced by a liquid phase method to pure water to form a slurry, and then oxidizing it with hydrogen peroxide. However, with surface oxidation treatment using hydrogen peroxide, it can be difficult to uniformly control the oxidation treatment.
ニッケル粉末は、保管しておくと経時にて空気中の酸素により酸化されて表面に水酸化ニッケルを形成する場合がある。ニッケル粒子の粗大粒子は、表面の水酸化ニッケルによって隣接するニッケル粒子同士が強固に固められることによって発生する場合がある。そのため、特にMLCCに用いるニッケル粉末は、保管中の酸化による粗大粒子の発生によって不具合が生じないよう、ニッケル粉末の保管中の酸化を抑制することが重要となる。 When nickel powder is stored, it may be oxidized by oxygen in the air over time, forming nickel hydroxide on the surface. Coarse nickel particles may occur when adjacent nickel particles are firmly bound together by the nickel hydroxide on the surface. For this reason, it is important to suppress the oxidation of nickel powder during storage, particularly for nickel powder used in MLCCs, to prevent problems caused by the generation of coarse particles due to oxidation during storage.
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、保管中の酸化による粗大粒子の発生が抑制されるニッケル粒子の表面処理方法およびニッケル粉末の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was proposed in light of these circumstances, and aims to provide a surface treatment method for nickel particles and a method for producing nickel powder that suppress the generation of coarse particles due to oxidation during storage.
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、水溶性ニッケル塩を還元させて晶析したニッケル粒子を、その表面が空気中の酸素と反応して表面が酸化しないように、一度も乾燥させずにルイス塩基化合物によりその表面を被覆することで、乾燥後の粉体状態におけるニッケル粒子の凝集を抑制でき、その結果として粗大粒子の発生を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have conducted extensive research to solve the above-mentioned problems. As a result, they have discovered that by coating the surfaces of nickel particles crystallized by reducing a water-soluble nickel salt with a Lewis base compound without drying the nickel particles even once so that the surfaces do not react with oxygen in the air and become oxidized, it is possible to suppress the aggregation of nickel particles in a powder state after drying, and as a result, the generation of coarse particles can be suppressed, which led to the completion of the present invention.
上記課題を解決するために、本発明のニッケル粒子の表面処理方法は、水溶性ニッケル塩を還元させて晶析したニッケル粒子を含む還元反応溶液と、窒素を含有するルイス塩基とを混合する混合工程を含む。 In order to solve the above problems, the surface treatment method for nickel particles of the present invention includes a mixing step of mixing a reduction reaction solution containing nickel particles crystallized by reducing a water-soluble nickel salt with a nitrogen-containing Lewis base.
前記混合工程により、前記ルイス塩基が前記ニッケル粒子の表面に配位結合してもよい。 The mixing process may cause the Lewis base to be coordinated to the surface of the nickel particles.
前記ルイス塩基が、下記式(1)で表される化合物を含んでもよい。 The Lewis base may include a compound represented by the following formula (1):
式(1)中、R1は炭素数が1~18のアルキル基または炭素数が1~18のアルケニル基を示し、R2は炭素数が1~6のアルキレン基を示し、R3およびR4はHもしくはCH3を示す。 In formula (1), R1 represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 18 carbon atoms, R2 represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and R3 and R4 represent H or CH3 .
前記ルイス塩基が、N-オレオイルサルコシン、N-ラウロイルサルコシン、およびミリストイルメチル-β-アラニンから選択された1種類以上を含んでもよい。 The Lewis base may include one or more selected from N-oleoyl sarcosine, N-lauroyl sarcosine, and myristoylmethyl-β-alanine.
また、上記課題を解決するために、本発明のニッケル粉末の製造方法は、還元反応溶液中で水溶性ニッケル塩を還元させてニッケル粒子を晶析させる晶析工程と、前記晶析工程後のニッケル粒子を含む還元反応溶液と、窒素を含有するルイス塩基とを混合する混合工程と、を含む。 In order to solve the above problems, the method for producing nickel powder of the present invention includes a crystallization step in which a water-soluble nickel salt is reduced in a reduction reaction solution to crystallize nickel particles, and a mixing step in which the reduction reaction solution containing the nickel particles after the crystallization step is mixed with a nitrogen-containing Lewis base.
前記混合工程後、表面処理されたニッケル粒子を乾燥させる乾燥工程を含んでもよい。 After the mixing step, a drying step may be included to dry the surface-treated nickel particles.
本発明によれば、保管中の酸化による粗大粒子の発生が抑制されるニッケル粒子の表面処理方法およびニッケル粉末の製造方法を提供することができる。 The present invention provides a surface treatment method for nickel particles and a method for producing nickel powder that suppress the generation of coarse particles due to oxidation during storage.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明のニッケル粒子の表面処理方法とニッケル粉末の製造方法とを一連の工程として示したフロー図である。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings. Figure 1 is a flow diagram showing the surface treatment method for nickel particles and the manufacturing method for nickel powder of the present invention as a series of steps. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
[ニッケル粉末の製造方法]
本発明のニッケル粉末の製造方法によって、ニッケル塩溶液に対してヒドラジン等の還元剤を用いた湿式還元法等のいわゆる湿式法により、ニッケル粉末を得ることができる。本発明のニッケル粉末の製造方法は、その一例として以下に説明する晶析工程と、混合工程とを含む。また、ニッケル塩水溶液調整工程、洗浄・ろ過工程および乾燥工程を含んでもよい。
[Method of manufacturing nickel powder]
According to the method for producing nickel powder of the present invention, nickel powder can be obtained by a so-called wet method, such as a wet reduction method using a reducing agent such as hydrazine for a nickel salt solution. The method for producing nickel powder of the present invention includes a crystallization step and a mixing step, which will be described below as an example. It may also include a nickel salt aqueous solution preparation step, a washing/filtration step, and a drying step.
<1:ニッケル塩水溶液調整工程>
ニッケル塩水溶液は、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル等のニッケル塩化合物を溶解させた水溶液から適宜選んで用いることができる。少なからず合成されたニッケル粉末には、選ばれたニッケル塩の陰イオンに起因する元素が残留する場合があるため、残留しても性能に影響しない元素を考慮してニッケル塩を選べばよい。例えば、塩化ニッケルの塩素イオンは、ニッケル粉末の内部に取り込まれにくく、洗浄によって除去しやすいので、ニッケル塩としては塩化ニッケルが好ましい。また、湿式還元後の廃液の処理の容易性の観点からも、塩化ニッケルが好ましい。
<1: Nickel salt aqueous solution preparation step>
The nickel salt aqueous solution can be appropriately selected from aqueous solutions in which nickel salt compounds such as nickel chloride, nickel sulfate, and nickel nitrate are dissolved. Since elements resulting from the anions of the selected nickel salt may remain in the synthesized nickel powder to some extent, the nickel salt should be selected in consideration of the elements that do not affect the performance even if they remain. For example, nickel chloride is preferred as the nickel salt because the chloride ions of nickel chloride are not easily incorporated into the nickel powder and are easily removed by washing. Nickel chloride is also preferred from the viewpoint of ease of treatment of waste liquid after wet reduction.
塩化ニッケルを選択した場合、その塩化ニッケル水溶液の濃度は、含まれるニッケルの濃度が50~200g/リットルの範囲に調整されるような濃度が望ましい。このニッケルの濃度が低すぎると、相対的に大型の設備が必要となることや廃液量が増えるので効率的ではない。一方で、濃度が高すぎると、還元反応の制御が難しくなり、所望の粒子径のニッケル粒子を得ることが困難となるおそれがある。また、他のニッケル塩を用いる場合も、同理由によりニッケルの濃度が50~200g/リットルの範囲となるように調整することが好ましい。 When nickel chloride is selected, the concentration of the nickel chloride aqueous solution is preferably adjusted so that the nickel concentration is in the range of 50 to 200 g/liter. If the nickel concentration is too low, it is not efficient because it requires relatively large equipment and increases the amount of waste liquid. On the other hand, if the concentration is too high, it becomes difficult to control the reduction reaction, and it may be difficult to obtain nickel particles with the desired particle size. Also, when using other nickel salts, it is preferable to adjust the nickel concentration to the range of 50 to 200 g/liter for the same reason.
ニッケル塩水溶液の調整は、例えば純水等に所定量のニッケル塩を溶解させることで可能である。また、ニッケル塩水溶液の調整は自ら実施してもよく、調整されたニッケル塩水溶液を購入等により入手してもよい。 The nickel salt aqueous solution can be prepared, for example, by dissolving a predetermined amount of nickel salt in pure water. The nickel salt aqueous solution may be prepared by the user, or a prepared nickel salt aqueous solution may be purchased.
<2:晶析工程>
晶析工程では、還元反応溶液中で水溶性ニッケル塩を還元させてニッケル粒子を晶析させる。例えば、ニッケル塩水溶液に粒径制御剤を添加した後、還元剤を添加した還元反応溶液中で、水溶性ニッケル塩を還元させる還元処理が行われる。
<2: Crystallization process>
In the crystallization step, the water-soluble nickel salt is reduced in a reduction reaction solution to crystallize nickel particles. For example, after adding a particle size control agent to an aqueous nickel salt solution, a reduction treatment is performed to reduce the water-soluble nickel salt in a reduction reaction solution to which a reducing agent has been added.
ニッケル粉末の粒径制御剤となる金属は、ニッケルよりもイオン化傾向が小さい銅、パラジウム、プラチナ、ロジウム等から選べばよく、ニッケルと固溶するパラジウムや銅が望ましい。粒径制御剤となる金属は、ニッケル塩からニッケル粉末が合成される際の核として作用し、核数を制御することでニッケル粉末の粒径を制御することができる。ニッケルと固溶しない元素であっても、核として作用する金属と固溶できるのであれば、核を微細化し、一つのニッケル粒子に含まれるニッケル以外の金属含有量を減らすことができ、ニッケル粉末の高純度化が可能となるため、添加することが望ましい。 Metals that act as particle size control agents for nickel powder can be selected from copper, palladium, platinum, rhodium, etc., which have a smaller tendency to ionize than nickel, and palladium and copper, which are solid-soluble with nickel, are preferable. Metals that act as particle size control agents act as nuclei when nickel powder is synthesized from nickel salt, and the particle size of the nickel powder can be controlled by controlling the number of nuclei. Even if an element does not form a solid solution with nickel, it is desirable to add it if it can form a solid solution with a metal that acts as a nuclei, as this can make the nuclei finer and reduce the content of metals other than nickel contained in each nickel particle, making it possible to highly purify the nickel powder.
ニッケルと固溶する元素の添加量は、全ニッケル量に対して500質量ppmよりも多く添加してもニッケル粉末は微細化できないので、500質量ppm以下であれば良い。銅やパラジウムといった核となる元素と固溶する元素は、全ニッケル量に対して50質量ppm以下であれば良い。それ以上添加しても核を微細化して、ニッケル粉末を微細化する効果は得られない。 The amount of elements that dissolve with nickel should be 500 ppm by mass or less, since adding more than 500 ppm by mass to the total amount of nickel will not refine the nickel powder. Elements that dissolve with nucleus elements such as copper and palladium should be 50 ppm by mass or less to the total amount of nickel. Adding more than this amount will not have the effect of refining the nucleus and refining the nickel powder.
核となる金属の微粒子は、凝集していると実質的に核として作用する核数が少なくなり、一つのニッケル粉末の粒子に含まれる量が多くなることによってニッケル粉末の純度が下がり、更にはニッケル粉末の平均粒径が大きくなってしまうため、単分散であることが望ましい。 If the metal particles that serve as nuclei are agglomerated, the number of nuclei that actually act as nuclei will be reduced, and the amount contained in each nickel powder particle will increase, reducing the purity of the nickel powder and even increasing the average particle size of the nickel powder, so it is desirable for them to be monodisperse.
核となる金属の微粒子の凝集を抑制し単分散を保持するためには、保護コロイド作用を有する分子が還元反応溶液中に添加されていることが望ましい。保護コロイド作用を有する材料としては、ゼラチンやポリビニルピロリドンといった高分子材料や界面活性剤が適している。この材料を添加する量は、ニッケルに対して0.0025~0.5質量%以下であることが望ましい。添加量が多すぎるとニッケルイオンの還元を阻害してしまうことがあり、添加量が少なすぎると所望の保護コロイド効果が得られない場合があるためである。 To suppress the aggregation of the core metal particles and maintain monodispersity, it is desirable to add molecules with protective colloidal properties to the reduction reaction solution. Polymeric materials such as gelatin and polyvinylpyrrolidone, and surfactants are suitable as materials with protective colloidal properties. The amount of this material added is desirably 0.0025 to 0.5% by mass or less relative to nickel. If too much is added, it may inhibit the reduction of nickel ions, and if too little is added, the desired protective colloid effect may not be obtained.
さらに、晶析工程でのニッケル塩水溶液には、ニッケルイオンと錯形成する錯化剤を添加することは有益である。錯化剤は、ニッケル錯体が形成できればよく、アミノ基、カルボキシル基、スルホ基、ヒドロキシル基、アルキル基等を有した化合物が適している。錯化剤の添加でニッケルが錯イオンを形成すると、晶析工程を経て得られるニッケル粉末の形状が球状となりやすくなる。 Furthermore, it is beneficial to add a complexing agent that forms a complex with nickel ions to the nickel salt aqueous solution in the crystallization process. The complexing agent can be any agent capable of forming a nickel complex, and compounds having amino groups, carboxyl groups, sulfo groups, hydroxyl groups, alkyl groups, etc. are suitable. When nickel forms a complex ion by adding a complexing agent, the shape of the nickel powder obtained through the crystallization process tends to be spherical.
<3:混合工程>
混合工程では、晶析工程後のニッケル粒子を含む還元反応溶液と、窒素を含有するルイス塩基とを混合する。混合工程においてニッケル粒子の表面処理に使用する化合物として、窒素を含有するルイス塩基を使用することで、窒素を含有するルイス塩基の孤立電子対がニッケル粒子の表面に電子を与え配位結合した構造をとることが考えられる。窒素を含有するルイス塩基化合物は、ニッケル粒子の表面に効率的に吸着し、配位結合することが可能であり、ニッケル粒子の凝集による粗大粒子の発生を抑制することができる。
<3: Mixing step>
In the mixing step, the reduction reaction solution containing the nickel particles after the crystallization step is mixed with a nitrogen-containing Lewis base. It is considered that by using a nitrogen-containing Lewis base as a compound used for surface treatment of the nickel particles in the mixing step, the lone electron pair of the nitrogen-containing Lewis base provides an electron to the surface of the nickel particles to form a coordinate bond, forming a structure. The nitrogen-containing Lewis base compound can be efficiently adsorbed to the surface of the nickel particles and can form a coordinate bond, thereby suppressing the generation of coarse particles due to the aggregation of the nickel particles.
ルイス塩基でニッケル粉末を表面処理する方法としては、例えば析出したニッケル粒子を含む還元反応溶液と、窒素を含有するルイス塩基化合物を含む水又はアルコールを媒体としたルイス塩基溶液とを湿式混合させる方法が挙げられる。即ち、晶析工程によって得られたニッケル粒子を含む還元反応溶液と、窒素を含有するルイス塩基化合物の水もしくはアルコール溶液を混合してスラリー化することにより、ニッケル粉末の粒子表面にルイス塩基を均一に吸着させる。 One method for surface treating nickel powder with a Lewis base is, for example, wet mixing a reduction reaction solution containing precipitated nickel particles with a Lewis base solution containing a nitrogen-containing Lewis base compound in water or alcohol as a medium. That is, the reduction reaction solution containing nickel particles obtained by the crystallization process is mixed with a water or alcohol solution of a nitrogen-containing Lewis base compound to form a slurry, thereby allowing the Lewis base to be uniformly adsorbed onto the particle surfaces of the nickel powder.
具体的には、ニッケル粒子を含む還元反応溶液を撹拌し、その中へ水溶性有機溶媒に溶解させた窒素を含有するルイス塩基化合物を添加し、撹拌を行う。この時、有機溶媒はアルコール等の有機溶媒を用いれば良く、攪拌中の表面処理温度は20~50℃で行うことが好ましい。処理温度が20℃よりも低いとニッケル粒子への窒素を含有するルイス塩基化合物の付着速度が低下し、撹拌時間が長くかかるおそれがある。また、処理温度が50℃より高いと水溶性有機溶媒の揮発が促進され、表面処理が困難となることがある。 Specifically, the reduction reaction solution containing nickel particles is stirred, and a nitrogen-containing Lewis base compound dissolved in a water-soluble organic solvent is added to the solution, followed by stirring. In this case, an organic solvent such as alcohol may be used as the organic solvent, and the surface treatment temperature during stirring is preferably 20 to 50°C. If the treatment temperature is lower than 20°C, the rate at which the nitrogen-containing Lewis base compound adheres to the nickel particles decreases, and the stirring time may be long. Furthermore, if the treatment temperature is higher than 50°C, the evaporation of the water-soluble organic solvent is promoted, which may make the surface treatment difficult.
さらに、撹拌時間は0.5~24時間にすることが好ましい。撹拌時間が0.5時間未満であると、ニッケル粒子へ窒素を含有するルイス塩基化合物の付着量が少なくなるおそれがある。また、撹拌時間を24時間より長くしても、窒素を含有するルイス塩基化合物の付着量はほとんど増加せず、また、処理時間が長くなれば、その分ニッケル粉末の製造時間も長くなって、製造コストが高くなる可能性がある。 Furthermore, it is preferable that the stirring time is 0.5 to 24 hours. If the stirring time is less than 0.5 hours, there is a risk that the amount of nitrogen-containing Lewis base compound adhering to the nickel particles will be small. Furthermore, even if the stirring time is longer than 24 hours, there is almost no increase in the amount of nitrogen-containing Lewis base compound adhering, and if the processing time is longer, the manufacturing time of the nickel powder will also be longer, which may increase the manufacturing cost.
〈窒素を含有するルイス塩基〉
表面処理に使用する化合物としては、窒素を含有するルイス塩基化合物を使用する。本発明によるニッケル粉末の製造方法によって、窒素を含有するルイス塩基の孤立電子対がニッケル粒子の表面に電子を与え配位結合した構造をとることが考えられる。窒素を含有するルイス塩基化合物は、ニッケル粒子の表面に効率的に吸着し、配位結合することが可能であり、ニッケル粒子の凝集による粗大粒子の発生を抑制することができる。
<Nitrogen-containing Lewis bases>
The compound used for the surface treatment is a nitrogen-containing Lewis base compound. It is believed that the method for producing nickel powder according to the present invention results in a structure in which the lone electron pair of the nitrogen-containing Lewis base provides electrons to the surface of the nickel particles to form a coordinate bond. The nitrogen-containing Lewis base compound is capable of efficiently adsorbing to the surface of the nickel particles and forming a coordinate bond, and can suppress the generation of coarse particles due to the aggregation of the nickel particles.
この窒素を含有するルイス塩基化合物の添加量としては、表面処理前のニッケル粒子100質量%に対して0.16質量%以上3.0質量%以下の範囲であることが好ましい。窒素を含有するルイス塩基化合物の含有量がニッケル粒子100質量%に対して0.16質量%以上であることにより、ニッケル粒子に対する吸着量を高めることができ、結果としてニッケル微粒子の分散性をより高めることができる。一方で、窒素を含有するルイス塩基化合物の含有量が3.0質量%以下であることにより、窒素を含有するルイス塩基化合物の量の増加に伴うニッケルペーストの粘度の変化を防止することができる。 The amount of the nitrogen-containing Lewis base compound added is preferably in the range of 0.16% by mass or more and 3.0% by mass or less relative to 100% by mass of the nickel particles before surface treatment. By having the nitrogen-containing Lewis base compound content of 0.16% by mass or more relative to 100% by mass of the nickel particles, the amount of adsorption to the nickel particles can be increased, and as a result, the dispersibility of the nickel microparticles can be further improved. On the other hand, by having the nitrogen-containing Lewis base compound content of 3.0% by mass or less, it is possible to prevent a change in the viscosity of the nickel paste that accompanies an increase in the amount of the nitrogen-containing Lewis base compound.
窒素を含有するルイス塩基としては、例えば下記式(1)で表される化合物を含むものが挙げられる。 Examples of nitrogen-containing Lewis bases include compounds represented by the following formula (1):
式(1)中、R1は炭素数が1~18のアルキル基または炭素数が1~18のアルケニル基を示し、R2は炭素数が1~6のアルキレン基を示し、R3およびR4はHもしくはCH3を示す。 In formula (1), R 1 represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 18 carbon atoms, R 2 represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and R 3 and R 4 represent H or CH 3 .
特に、ニッケル粒子をスラリー化できる溶媒に溶解可能なルイス塩基として、N-オレオイルサルコシン、N-ラウロイルサルコシン、およびミリストイルメチル-β-アラニンから選択された1種類以上をルイス塩基として用いることができる。下記一般式(2)~(4)に、N-オレオイルサルコシン、N-ラウロイルサルコシン、およびミリストイルメチル-β-アラニンの構造を示す。 In particular, one or more types selected from N-oleoyl sarcosine, N-lauroyl sarcosine, and myristoylmethyl-β-alanine can be used as the Lewis base that is soluble in a solvent capable of forming a slurry of nickel particles. The structures of N-oleoyl sarcosine, N-lauroyl sarcosine, and myristoylmethyl-β-alanine are shown in the following general formulas (2) to (4).
(溶剤)
表面処理対象となるニッケル粒子を分散してスラリー化させるための溶剤、および窒素を含有するルイス塩基を溶解させる溶剤としては、ニッケル粒子を分散させることができ、前記ルイス塩基が溶解可能なものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、イソボルニルプロピオナート、イソボルニルイソブチレート、ミネラルスピリット、0号ソルベント、ブチルカルビトール、酢酸イソブチル、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、ヘキサン、エタノール、ノナン、ノナノール、デカノール等が挙げられる。さらには、CnH2n+2、CnH2n、CnH2n-2で示される脂肪族炭化水素、CnH2n-6で示される芳香族炭化水素等を用いることもでき、具体的には、ジメチルオクタン、エチルメチルシクロヘキサン、メチルプロピルシクロヘプタン、トリメチルヘキサン、ブチルシクロヘキサン、トリデカン、テトラデカン、メチルノナン、エチルメチルヘプタン、トリメチルデカン、ペンチルシクロヘキサン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トルエン等が挙げられる。これらの有機溶剤は、1種単独で、あるいは2種以上を併せて用いることができる。
(solvent)
The solvent for dispersing the nickel particles to be surface-treated to form a slurry and the solvent for dissolving the nitrogen-containing Lewis base are not particularly limited as long as they can disperse the nickel particles and dissolve the Lewis base. Specific examples include terpineol, dihydroterpineol, dihydroterpineol acetate, isobornyl propionate, isobornyl isobutyrate, mineral spirits, No. 0 solvent, butyl carbitol, isobutyl acetate, methyl ethyl ketone, cyclohexane, hexane, ethanol, nonane, nonanol, and decanol. Furthermore, aliphatic hydrocarbons represented by C n H 2n+2 , C n H 2n , C n H 2n-2 , aromatic hydrocarbons represented by C n H 2n-6, etc. can also be used, and specific examples thereof include dimethyloctane, ethylmethylcyclohexane, methylpropylcycloheptane, trimethylhexane, butylcyclohexane, tridecane, tetradecane, methylnonane, ethylmethylheptane, trimethyldecane, pentylcyclohexane, decane, undecane, dodecane, toluene, etc. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
<4:洗浄・ろ過工程>
本発明のニッケル粉末の製造方法では、乾燥工程の前に、洗浄・ろ過工程を行ってもよい。具体的には、上記したニッケル粒子の表面処理方法を実施した後は、ルイス塩基により表面処理されたニッケル粒子が分散したスラリーが得られるため、まず、このスラリーを、吸引ろ過器を用いて減圧ろ過する。そして、ろ過によってろ紙に残ったニッケル粒子を上記の溶剤と混合し、周速2~5m/秒の条件で0.5~3時間撹拌して洗浄する。この洗浄作業とろ過作業を繰り返して、未反応のルイス塩基や不純物をニッケル粒子から除去することができる。さらに、得られたろ液の赤外分光分析を行い、未反応のルイス塩基が検出されないことを確認し、洗浄作業を終了することが出来る。
<4: Washing and filtration process>
In the method for producing nickel powder of the present invention, a washing and filtering step may be performed before the drying step. Specifically, after carrying out the above-mentioned surface treatment method for nickel particles, a slurry in which nickel particles surface-treated with a Lewis base are dispersed is obtained, and this slurry is first filtered under reduced pressure using a suction filter. Then, the nickel particles remaining on the filter paper after filtration are mixed with the above-mentioned solvent and washed by stirring at a peripheral speed of 2 to 5 m/sec for 0.5 to 3 hours. By repeating this washing and filtering process, unreacted Lewis bases and impurities can be removed from the nickel particles. Furthermore, infrared spectroscopy of the obtained filtrate is performed to confirm that no unreacted Lewis bases are detected, and the washing process can be terminated.
なお、ニッケル粒子のろ過には、汎用の固液分離装置を用いることができ、具体的には、デンバーろ過器、フィルタープレス、遠心分離機、デカンター等が挙げられるがこれらに限定されない。また、洗浄作業後に、更にスプレードライヤー等を用いて、ニッケル粒子から溶剤を飛ばして除去してもよい。 A general-purpose solid-liquid separation device can be used to filter the nickel particles, and specific examples include, but are not limited to, a Denver filter, a filter press, a centrifuge, a decanter, etc. After the washing operation, the solvent may be removed by blowing it off from the nickel particles using a spray dryer or the like.
<5:乾燥工程>
本発明のニッケル粉末の製造方法では、混合工程後、表面処理されたニッケル粒子を乾燥させる乾燥工程を含んでもよい。例えば、洗浄・ろ過工程の次に乾燥工程を行うことができる。
<5: Drying process>
In the method for producing nickel powder of the present invention, a drying step of drying the surface-treated nickel particles may be included after the mixing step. For example, the drying step can be performed after the washing and filtering steps.
例えば、ニッケルが酸化ないよう、不活性ガス雰囲気乾燥機および真空乾燥機等の汎用の乾燥装置を用いて50~300℃、好ましくは、80~150℃で乾燥し、ニッケル粉末を得ることができる。また、必要に応じてニッケル粉末をメッシュパスさせてもよい。 For example, nickel powder can be obtained by drying the nickel at 50 to 300°C, preferably 80 to 150°C, using a general-purpose drying device such as an inert gas atmosphere dryer or vacuum dryer to prevent the nickel from oxidizing. The nickel powder may also be passed through a mesh if necessary.
なお、必要に応じて、洗浄・ろ過工程を行ってニッケル粉末含水ケーキとし、さらにこのケーキ中の付着水をエタノール等の低温揮発性の有機溶剤に置換した後、上記不活性ガス雰囲気乾燥機や真空乾燥機で乾燥して、水の大きな表面張力に起因して乾燥中に生じるニッケル粒子間の乾燥凝集を弱めることも可能である。 If necessary, a washing and filtering process can be carried out to produce a nickel powder hydrous cake, and the adhering water in the cake can be replaced with a low-temperature volatile organic solvent such as ethanol, and then the cake can be dried in the inert gas atmosphere dryer or vacuum dryer described above to weaken the drying aggregation between nickel particles that occurs during drying due to the large surface tension of water.
[ニッケル粒子の表面処理方法]
次に、本発明のニッケル粒子の表面処理方法の一例について説明する。本方法は、水溶性ニッケル塩を還元させて晶析したニッケル粒子を含む還元反応溶液と、窒素を含有するルイス塩基とを混合する混合工程を含む。
[Surface treatment method for nickel particles]
Next, an example of the surface treatment method for nickel particles of the present invention will be described. This method includes a mixing step of mixing a reduction reaction solution containing nickel particles crystallized by reducing a water-soluble nickel salt with a nitrogen-containing Lewis base.
例えば、先述のニッケル粉末の製造方法における晶析工程を実施して水溶性ニッケル塩を還元させて晶析したニッケル粒子を含む還元反応溶液を得てもよく、また、購入する等により当該還元反応溶液を得てもよい。 For example, the crystallization step in the nickel powder manufacturing method described above may be carried out to reduce the water-soluble nickel salt to obtain a reduction reaction solution containing crystallized nickel particles, or the reduction reaction solution may be obtained by purchasing it, etc.
そして、混合工程は先述のニッケル粉末の製造方法における混合工程と同様の工程であり、この工程により、ルイス塩基がニッケル粒子の表面に配位結合すると考えられる。 The mixing process is the same as the mixing process in the nickel powder manufacturing method described above, and it is believed that this process causes the Lewis base to form a coordinate bond on the surface of the nickel particles.
また、ルイス塩基が、先述のニッケル粉末の製造方法と同様に、上記式(1)で表される化合物を含んでもよく、式(1)中、R1は炭素数が1~18のアルキル基または炭素数が1~18のアルケニル基を示し、R2は炭素数が1~6のアルキレン基を示し、R3およびR4はHもしくはCH3を示す。 In addition, the Lewis base may contain a compound represented by the above formula (1), as in the above-mentioned nickel powder manufacturing method, in which R 1 represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 18 carbon atoms, R 2 represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and R 3 and R 4 represent H or CH 3 .
ルイス塩基が、先述のニッケル粉末の製造方法と同様に、N-オレオイルサルコシン、N-ラウロイルサルコシン、およびミリストイルメチル-β-アラニンから選択された1種類以上を含んでもよい。 As in the method for producing nickel powder described above, the Lewis base may include one or more selected from N-oleoyl sarcosine, N-lauroyl sarcosine, and myristoylmethyl-β-alanine.
[ルイス塩基含有ニッケル粉末]
上記した本発明のニッケル粉末の製造方法またはニッケル粒子の表面処理方法によって、ルイス塩基含有ニッケル粉末を得ることができる。
[Lewis base-containing nickel powder]
By the above-mentioned method for producing nickel powder or the method for surface treating nickel particles of the present invention, a Lewis base-containing nickel powder can be obtained.
本発明のルイス塩基含有ニッケル粒子は、窒素を含有するルイス塩基がニッケル粒子の表面に存在しており、ルイス塩基とニッケル粒子との質量比が、0.16~3.0:100であることが好ましい。かかる質量比が0.16未満:100の場合、ニッケル粒子の表面に酸化し得る領域が残って経時にて水酸化ニッケルが生成し、粗大粒子が発生するおそれがある。また、かかる質量比が3.0:100を超えてルイス塩基を存在させることは難しく、3.0:100の質量比がルイス塩基の存在量の上限と考えられる。 In the Lewis base-containing nickel particles of the present invention, a nitrogen-containing Lewis base is present on the surface of the nickel particles, and the mass ratio of the Lewis base to the nickel particles is preferably 0.16 to 3.0:100. If the mass ratio is less than 0.16:100, there is a risk that oxidizable regions will remain on the surface of the nickel particles, which will generate nickel hydroxide over time and result in the generation of coarse particles. In addition, it is difficult to have a Lewis base present at a mass ratio exceeding 3.0:100, and a mass ratio of 3.0:100 is considered to be the upper limit for the amount of Lewis base present.
窒素を含有するルイス塩基の孤立電子対がニッケル粒子の表面に電子を与え配位結合した構造をとることにより、ルイス塩基がニッケル粒子の表面に配位結合すると考えられる。窒素を含有するルイス塩基化合物は、ニッケル粒子の表面に効率的に吸着し、配位結合することが可能であり、ニッケル粒子の凝集による粗大粒子の発生を抑制することができる。 It is believed that the lone electron pair of the nitrogen-containing Lewis base donates an electron to the surface of the nickel particle, forming a coordinate bond, which causes the Lewis base to coordinate to the surface of the nickel particle. Nitrogen-containing Lewis base compounds can efficiently adsorb to the surface of the nickel particle and form coordinate bonds, preventing the generation of coarse particles due to the aggregation of nickel particles.
ルイス塩基含有ニッケル粒子は、近年の積層セラミックコンデンサの内部電極の薄層化に対応するという観点から、数平均粒径が0.03μm~0.4μmであることが好ましい。なお、数平均粒径は、ニッケル粒子の走査電子顕微鏡写真(SEM像)から求めた数平均の粒径である。 From the viewpoint of responding to the recent trend of thinner internal electrodes in multilayer ceramic capacitors, the Lewis base-containing nickel particles preferably have a number average particle size of 0.03 μm to 0.4 μm. The number average particle size is the number average particle size determined from scanning electron microscope (SEM) images of the nickel particles.
また、同様に薄層化に対応するという観点から、粒子形状が略球状であることが好ましく、略球状の形状には、真球のみならず、所定の断面(例えば粒子の中心を通る断面)において短径と長径との比(短径/長径)が0.8~1.0となる楕円形状となる楕円体等も含む。 Similarly, from the viewpoint of being compatible with thin layers, it is preferable that the particle shape is approximately spherical, and an approximately spherical shape includes not only a true sphere, but also an ellipsoid having a ratio of the minor axis to the major axis (minor axis/major axis) of 0.8 to 1.0 in a specified cross section (e.g., a cross section passing through the center of the particle).
また、本発明のルイス塩基含有ニッケル粒子は、粒径が0.8μmを超える粒子の含有量が200質量ppm以下であり、粒径が1.2μmを超える粒子の含有量が100質量ppm以下であることが好ましい。 In addition, the Lewis base-containing nickel particles of the present invention preferably have a particle content of 200 mass ppm or less having a particle size exceeding 0.8 μm, and a particle content of 100 mass ppm or less having a particle size exceeding 1.2 μm.
ニッケル粒子の粗大粒子の影響は、ニッケル粒子が用いられる積層セラミックコンデンサの内部電極層の膜厚により左右されるが、近年の薄層化された内部電極層では、粒径が0.8μmを超える粗大粒子の含有量が400質量ppmを超えたり、粒径が1.2μmを超える粗大粒子の含有量が200質量ppmを超えると、電極間ショートの発生が顕著となることがある。ニッケル粒子において、粗大粒子の含有量が少ないほど良好であるのは言うまでもなく、粒径が0.8μmを超える粗大粒子の含有量を200質量ppm以下とし、粒径が1.2μmを超える粗大粒子の含有量が100質量ppm以下とすれば、電極間ショートの発生率を十分に低減することができる。なお、粗大粒子の粒径は、SEM像から求めた短軸径とすればよい。 The effect of coarse particles in nickel particles depends on the film thickness of the internal electrode layer of the multilayer ceramic capacitor in which the nickel particles are used. In recent thin internal electrode layers, if the content of coarse particles with a particle size exceeding 0.8 μm exceeds 400 mass ppm, or if the content of coarse particles with a particle size exceeding 1.2 μm exceeds 200 mass ppm, the occurrence of short circuits between electrodes may become significant. It goes without saying that the lower the content of coarse particles in nickel particles, the better. If the content of coarse particles with a particle size exceeding 0.8 μm is 200 mass ppm or less and the content of coarse particles with a particle size exceeding 1.2 μm is 100 mass ppm or less, the occurrence rate of short circuits between electrodes can be sufficiently reduced. The particle size of the coarse particles may be the minor axis diameter determined from the SEM image.
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.
[実施例1]
ニッケルを還元するためのアルカリ性コロイド溶液の作製は、具体的には、次のように行った。まず、純水6Lに0.12gのゼラチンを溶解させた後、ヒドラジンの濃度が0.02g/Lとなるようにヒドラジンを混合した。次に、パラジウム含有率100g/Lのテトラアンミンパラジウム(II)ジクロライド溶液10mgと、銀含有率50g/Lのジアンミン銀(I)クロライド溶液0.5mgとの混合溶液を作製した。そして、この混合溶液2mlをゼラチンとヒドラジンが含まれる前記溶液に滴下して、コロイド溶液を得た。
[Example 1]
Specifically, the alkaline colloidal solution for reducing nickel was prepared as follows. First, 0.12 g of gelatin was dissolved in 6 L of pure water, and then hydrazine was mixed so that the hydrazine concentration was 0.02 g/L. Next, a mixed solution was prepared of 10 mg of tetraamminepalladium (II) dichloride solution with a palladium content of 100 g/L and 0.5 mg of diamminesilver (I) chloride solution with a silver content of 50 g/L. Then, 2 ml of this mixed solution was dropped into the solution containing gelatin and hydrazine to obtain a colloidal solution.
このコロイド溶液に、水酸化ナトリウムを添加し、pHを10以上とした後、さらに、ヒドラジンの濃度が26g/Lとなるまでヒドラジンを添加して、パラジウムと微量の銀からなる複合コロイド粒子が混合されたアルカリ性ヒドラジン溶液を作製し、ニッケルを還元するためのアルカリ性コロイド溶液とした。 Sodium hydroxide was added to this colloidal solution to adjust the pH to 10 or higher, and then hydrazine was added until the hydrazine concentration reached 26 g/L to produce an alkaline hydrazine solution mixed with composite colloidal particles consisting of palladium and a trace amount of silver, which was used as an alkaline colloidal solution for reducing nickel.
そして、このアルカリ性コロイド溶液に、ニッケル塩水溶液としてニッケル濃度が100g/Lの塩化ニッケル水溶液を0.5L滴下して、ニッケルの還元を行い、ニッケル粉末を得た。 0.5 L of a nickel chloride aqueous solution with a nickel concentration of 100 g/L was then dropped into this alkaline colloidal solution to reduce nickel, obtaining nickel powder.
<ニッケル粒子の表面処理>
析出したニッケル粒子10gを含む還元反応溶液約100gに、ジヒドロターピネオール10gにN-オレオイルサルコシン0.05gを溶解させた溶液を加え、スリーワンモータにより300rpmで1時間撹拌し、室温25℃で3時間撹拌し、ニッケル粒子スラリーとした。このスラリーを濾過により固液分離し、窒素雰囲気下120℃で乾燥処理、目的とするニッケル粒子を得た。
<Surface treatment of nickel particles>
A solution of 0.05 g of N-oleoyl sarcosine dissolved in 10 g of dihydroterpineol was added to about 100 g of the reduction reaction solution containing 10 g of precipitated nickel particles, and the mixture was stirred at 300 rpm for 1 hour using a three-one motor, and then stirred for 3 hours at room temperature of 25° C. to obtain a nickel particle slurry. The slurry was subjected to solid-liquid separation by filtration, and dried at 120° C. under a nitrogen atmosphere to obtain the desired nickel particles.
[実施例2]
析出したニッケル粒子10gを含む還元反応溶液約100gに、ジヒドロターピネオール10gにラウロイルサルコシン0.05gを溶解させた溶液を加え、スリーワンモータにより300rpmで1時間撹拌し、室温25℃で3時間撹拌し、ニッケル粒子スラリーとした。このスラリーを濾過により固液分離し、窒素雰囲気下120℃で乾燥処理、目的とするニッケル粒子を得た。その他の条件や手順は、実施例1と同様とした。
[Example 2]
A solution of 0.05 g of lauroyl sarcosine dissolved in 10 g of dihydroterpineol was added to about 100 g of reduction reaction solution containing 10 g of precipitated nickel particles, and the mixture was stirred at 300 rpm for 1 hour using a three-one motor, and then stirred at room temperature of 25° C. for 3 hours to obtain nickel particle slurry. The slurry was separated into solid and liquid by filtration, and dried at 120° C. under a nitrogen atmosphere to obtain the desired nickel particles. Other conditions and procedures were the same as those in Example 1.
[実施例3]
析出したニッケル粒子10gを含む還元反応溶液約100gに、ジヒドロターピネオール10gにミリストイルメチル-β-アラニン0.055gを溶解させた溶液を加え、スリーワンモータにより300rpmで1時間撹拌し、室温25℃で3時間撹拌し、ニッケル粒子スラリーとした。このスラリーを濾過により固液分離し、窒素雰囲気下120℃で乾燥処理、目的とするニッケル粒子を得た。その他の条件や手順は、実施例1と同様とした。
[Example 3]
A solution of 0.055 g of myristoylmethyl-β-alanine dissolved in 10 g of dihydroterpineol was added to about 100 g of reduction reaction solution containing 10 g of precipitated nickel particles, and the mixture was stirred at 300 rpm for 1 hour using a three-one motor, and then stirred at room temperature of 25° C. for 3 hours to obtain nickel particle slurry. This slurry was separated into solid and liquid by filtration, and dried at 120° C. under a nitrogen atmosphere to obtain the desired nickel particles. Other conditions and procedures were the same as those in Example 1.
(比較例1)
N-オレオイルサルコシンのジヒドロターピネオール溶液を混合する工程を除き、実施例1と同様の条件とした。すなわち、ルイス塩基による表面処理を実施せずにニッケル粒子を製造した。
(Comparative Example 1)
Except for the step of mixing the dihydroterpineol solution of N-oleoylsarcosine, the conditions were the same as in Example 1. That is, nickel particles were produced without carrying out the surface treatment with a Lewis base.
[ニッケル粒子の評価]
〈ニッケル粒子表面の炭素量の評価〉
炭素量は、炭素・硫黄分析装置(LECO社製CS844)により測定した。
[Evaluation of Nickel Particles]
Evaluation of the amount of carbon on the surface of nickel particles
The carbon content was measured using a carbon/sulfur analyzer (CS844 manufactured by LECO Corporation).
<ニッケル粒子表面処理状態の解析>
吸引ろ過により固液分離後のジヒドロターピネオールおよび、ニッケル粒子を洗浄後のジヒドロターピネオールを回収し、これらを分析のための濃度調製のためにメタノールで希釈し、液体クロマトグラフィー質量分析装置(アジレント社製1290 infinity2-アジレント社製6530))により、表面処理に消費されなかったルイス塩基の含有量を定量化した。この値を用いて、以下に示す式(5)、(6)から表面処理後のニッケル粒子に含まれるルイス塩基含有量を算出した。
<Analysis of nickel particle surface treatment state>
The dihydroterpineol after solid-liquid separation by suction filtration and the dihydroterpineol after washing the nickel particles were recovered, and were diluted with methanol to adjust the concentration for analysis, and the content of the Lewis base not consumed in the surface treatment was quantified using a liquid chromatography mass spectrometer (Agilent 1290 infinity2-Agilent 6530). Using this value, the Lewis base content contained in the nickel particles after the surface treatment was calculated from the following formulas (5) and (6).
[数1]
表面処理後のNi粒子に含まれるルイス塩基量
=(使用したルイス塩基全量-表面処理に消費されなかったルイス塩基量) ・・・(5)
[Equation 1]
Amount of Lewis base contained in Ni particles after surface treatment=(Total amount of Lewis base used−Amount of Lewis base not consumed in surface treatment) (5)
[数2]
表面処理後のNi粒子に含まれるルイス塩基含有量(質量%)
=(表面処理後のNi粒子に含まれるルイス塩基量/表面処理後のNi粒子量)×100 ・・・(6)
[Equation 2]
Lewis base content (mass%) in Ni particles after surface treatment
= (amount of Lewis base contained in Ni particles after surface treatment/amount of Ni particles after surface treatment) × 100 (6)
〈平均粒径の測定〉
ニッケル粒子の平均粒径は、ニッケル粉末の走査電子顕微鏡(SEM、JSM-6360、日本電子製)を用いた観察像(SEM像)の画像解析の結果から求めた粒径を測定し、数平均の粒径として算出した。
Measurement of average particle size
The average particle size of the nickel particles was calculated as the number average particle size by measuring the particle size obtained from the results of image analysis of an observation image (SEM image) of the nickel powder using a scanning electron microscope (SEM, JSM-6360, manufactured by JEOL Ltd.).
〈粗大粒子の含有量の測定〉
表面処理操作後のニッケル粉末を、100mlハイベッセル容器(近畿容器株式会社製BHB-100)に入れ、常温で大気雰囲気下1日放置後の実施例1~3、比較例1のニッケル粒子について、走査型電子顕微鏡(SEM、JSM-6360、日本電子製)を用い、倍率5000倍のSEM像の写真を得た。そして、画像解析ソフトMac-View(株式会社マウンテック製)を用いて、得られたSEM像の写真内の粒子形状の全様が見える粒子の面積と個数を計測し、これらから各粒子の直径を求め、直径が0.8μm以上、および1.2μm以上のものを粗大粒子としてカウントした。そして、ニッケル粉末中に含まれる粗大粒子の含有量(粒径0.8μmを超える場合、および、粒径1.2μmを超える場合)を、初期値として求めた。
<Measurement of the content of coarse particles>
The nickel powder after the surface treatment operation was placed in a 100 ml high vessel container (BHB-100 manufactured by Kinki Container Co., Ltd.), and the nickel particles of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were left at room temperature for 1 day in an air atmosphere, and a scanning electron microscope (SEM, JSM-6360, manufactured by JEOL Ltd.) was used to obtain SEM images at a magnification of 5000 times. Then, using image analysis software Mac-View (manufactured by Mountec Co., Ltd.), the area and number of particles in which the entire particle shape was visible in the obtained SEM image were measured, and the diameter of each particle was obtained from these, and particles with diameters of 0.8 μm or more and 1.2 μm or more were counted as coarse particles. Then, the content of coarse particles contained in the nickel powder (when the particle size exceeded 0.8 μm and when the particle size exceeded 1.2 μm) was obtained as an initial value.
また、SEM像を撮影後、実施例1~2、比較例1のニッケル粒子を常温で大気雰囲気下において、180日間放置した後、同様に粗大粒子の含有量を測定した。180日放置後の粗大粒子の含有量の結果を、表1に示す。 After taking the SEM images, the nickel particles of Examples 1-2 and Comparative Example 1 were left at room temperature in an air atmosphere for 180 days, and the content of coarse particles was then measured in the same manner. The results of the content of coarse particles after leaving the particles for 180 days are shown in Table 1.
ニッケル粒子表面の炭素量、平均粒径および粗大粒子の含有量についての結果を、表1に示す。また、図2に、実施例1、比較例1における初期および180日放置後のニッケル粒子のSEM写真を示す。 The results for the amount of carbon on the nickel particle surface, the average particle size, and the content of coarse particles are shown in Table 1. Figure 2 shows SEM photographs of nickel particles in Example 1 and Comparative Example 1 at initial stage and after standing for 180 days.
実施例1~3、および比較例1の結果より、表面処理によってニッケル粒子の平均粒径は大幅に変化せず、粗大粒子の増加も認められなかった(表1、図2)。また、表面処理によって大気雰囲気下で180日後の粗大粒子の増加を抑制できた。 The results of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 show that the surface treatment did not significantly change the average particle size of the nickel particles, and no increase in coarse particles was observed (Table 1, Figure 2). In addition, the surface treatment was able to suppress the increase in coarse particles after 180 days in an air atmosphere.
ただし、比較例1のニッケル粒子の結果より、ルイス塩基による表面処理をしなかった場合には、大気雰囲気下で180日後の粗大粒子の増加が認められた。 However, the results for the nickel particles in Comparative Example 1 showed that when the surface was not treated with a Lewis base, an increase in coarse particles was observed after 180 days in air.
また、図2の比較例1の180日後のSEM画像では、中央部において複数の粒子が潰れて癒着したように見える色の濃い塊となった領域が認められた。この領域が酸化による粗大粒子1個とカウントすることができる。 In addition, in the SEM image of Comparative Example 1 after 180 days in Figure 2, an area was observed in the center where multiple particles appeared to have been crushed and coalesced into a dark mass. This area can be counted as one coarse particle caused by oxidation.
[まとめ]
以上のとおり、本発明のニッケル粒子の表面処理方法およびニッケル粉末の製造方法であれば、窒素を含有するルイス塩基によってニッケル粒子を表面処理することにより、保管中の酸化による粗大粒子の発生を抑制できることは、明らかである。
[summary]
As described above, it is clear that the surface treatment method of nickel particles and the manufacturing method of nickel powder of the present invention can suppress the generation of coarse particles due to oxidation during storage by surface treating nickel particles with a nitrogen-containing Lewis base.
Claims (5)
前記ルイス塩基が、下記式(1)で表される化合物である、ニッケル粒子の表面処理方法。
The method for treating nickel particles on a surface , wherein the Lewis base is a compound represented by the following formula (1) :
前記晶析工程後のニッケル粒子を含む還元反応溶液と、窒素を含有するルイス塩基とを混合する混合工程と、
を含み、
前記ルイス塩基が、下記式(1)で表される化合物である、ニッケル粉末の製造方法。
a mixing step of mixing the reduction reaction solution containing the nickel particles after the crystallization step with a nitrogen-containing Lewis base;
Including ,
The method for producing nickel powder , wherein the Lewis base is a compound represented by the following formula (1) :
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020200107A JP7596754B2 (en) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | Surface treatment method for nickel particles and manufacturing method for nickel powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020200107A JP7596754B2 (en) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | Surface treatment method for nickel particles and manufacturing method for nickel powder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022087950A JP2022087950A (en) | 2022-06-14 |
| JP7596754B2 true JP7596754B2 (en) | 2024-12-10 |
Family
ID=81982382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020200107A Active JP7596754B2 (en) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | Surface treatment method for nickel particles and manufacturing method for nickel powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7596754B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011252194A (en) | 2010-06-01 | 2011-12-15 | Murata Mfg Co Ltd | Metal powder and method for producing the same, electrically conductive paste using metal powder, and laminated ceramic electronic component using the same |
| JP2017150073A (en) | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 住友金属鉱山株式会社 | Production method of nickel powder |
| JP2017204474A (en) | 2017-06-27 | 2017-11-16 | 住友金属鉱山株式会社 | Nickel paste |
| JP2018131681A (en) | 2017-02-14 | 2018-08-23 | 住友金属鉱山株式会社 | Nickel paste and method for producing the same, and nickel organic slurry and method for producing the same |
-
2020
- 2020-12-02 JP JP2020200107A patent/JP7596754B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011252194A (en) | 2010-06-01 | 2011-12-15 | Murata Mfg Co Ltd | Metal powder and method for producing the same, electrically conductive paste using metal powder, and laminated ceramic electronic component using the same |
| JP2017150073A (en) | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 住友金属鉱山株式会社 | Production method of nickel powder |
| JP2018131681A (en) | 2017-02-14 | 2018-08-23 | 住友金属鉱山株式会社 | Nickel paste and method for producing the same, and nickel organic slurry and method for producing the same |
| JP2017204474A (en) | 2017-06-27 | 2017-11-16 | 住友金属鉱山株式会社 | Nickel paste |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022087950A (en) | 2022-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5519938B2 (en) | Method for producing copper powder for conductive paste | |
| JP5377483B2 (en) | Composition containing fine metal particles and method for producing the same | |
| JP4389431B2 (en) | Conductive paste for gravure printing, method for producing the same, and multilayer ceramic electronic component | |
| JP5407495B2 (en) | Metal powder, metal powder manufacturing method, conductive paste, and multilayer ceramic capacitor | |
| KR102007856B1 (en) | The manufacturing method of silver powder with improved dispersibility | |
| EP2314400A1 (en) | Nickel powder or alloy powder comprising nickel as main component, method for producing the same, conductive paste and laminated ceramic capacitor | |
| JP6799936B2 (en) | Nickel particles, conductive paste, internal electrodes and multilayer ceramic capacitors | |
| CN101808767A (en) | Nickel powder or alloy powder having nickel as main component, method for manufacturing the powder, conductive paste and laminated ceramic capacitor | |
| JP7121884B1 (en) | Copper particles and method for producing the same | |
| JP2006336060A (en) | Nickel fine particle powder and method for producing the same | |
| KR20070043661A (en) | Nickel powder and its production method | |
| JP7647221B2 (en) | Surface treatment method for nickel particles and manufacturing method for nickel powder | |
| JP7559578B2 (en) | Surface treatment method for nickel particles and manufacturing method for nickel powder | |
| JP6889831B2 (en) | Nickel powder water slurry and its manufacturing method | |
| JP2017206751A (en) | Manufacturing method of nickel powder | |
| JP7596754B2 (en) | Surface treatment method for nickel particles and manufacturing method for nickel powder | |
| JP7600782B2 (en) | Nickel particles, surface treatment method for nickel particles, and method for producing nickel powder | |
| TWI866937B (en) | Method for producing monodispersed ag powder | |
| JP7596681B2 (en) | Nickel particles, surface treatment method for nickel particles, and method for producing nickel powder | |
| JP2021071440A (en) | Method for evaluating functional powder for functional paste and method for producing functional powder for functional paste | |
| JP7540268B2 (en) | Nickel particles, surface treatment method for nickel particles, and method for producing nickel powder | |
| JP7589481B2 (en) | Nickel particles, surface treatment method for nickel particles, and method for producing nickel powder | |
| CN113597350B (en) | Silver-palladium alloy powder and its applications | |
| JP2014189884A (en) | Method for producing nickel powder | |
| JP2020084275A (en) | Nickel powder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230627 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240308 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240319 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240806 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240930 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241029 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241111 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7596754 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |