纯金属/合金超微粉末的制备方法技术

一种纯金属超微粉末的制备方法，加热含有金属氯化物的原料，用氢气还原所产生的金属氯化物蒸气来制备纯金属的超微粉末，其特征在于，在上述含有金属氯化物的原料中混合了构成该金属氯化物的金属单质。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在层叠陶瓷电容器等的内部电极、镍氢电池及其它电极等中使用的纯金属以及合金的超微粉末的制备方法。
技术介绍
Ni、Cu、Ag等具有导电性的金属粉末作为形成叠层陶瓷电容器的内部电极、镍氢二次电池的多孔性电极、燃料电池的空心多孔性电极、其它各种电子元件的电极等的材料使用。特别是，粒径在0.4μm以下的金属超微粉末因为糊剂性状良好、且可做到导体部分的精细图案化和薄层化，因此作为用于形成电子电路的导体的需求急速增长。作为这些金属的超微粉末的制备方法，已知有气体中蒸发法、等离子体中蒸发法、气相化学反应法、液相还原析出法等，适应于各种粒子的特性和金属的种类、生产规模等而进行制备方法的开发。其中，气相化学反应法不需要昂贵的装置，从成本上考虑是有利的，正用于工业性规模的生产中。该气相化学反应法是气化沸点低的金属化合物，使之发生热分解反应或还原反应，进而从气相析出粒子的方法。但在金属超微粉末的制造中，主要被应用的方法是用氢气还原金属氯化物蒸气的所谓气相还原法。其理由是因为金属氯化物易在低沸点气化，可容易地被还原气体还原成金属。作为上述超微粉末的原料的金属氯化物，通常使用低原子价的化合物，尽管其原料成本高。例如，制备Cu超微粉末时，以CuCl作为原料，使用氢气，发生下式的还原反应 生成超微粉末。这是因为，作为原料使用比CuCl原子价高的CuCl2时，虽然原料成本廉价，但由于还原反应如下式所示分2步进行，反应复杂且难以控制，并且还原中所需要的氢气量也变成2倍，反而会有引起制造成本上升的问题。因此，作为金属超微粉末的制造原料，如果开发可以使用廉价的高原子价金属氯化物来代替昂贵的低原子价金属氯化物的技术，就可以大幅降低制造成本。而且，该气相还原法除了可用于制备金属单质粉末以外，还可用于制备合金粉末。合金粉末的制备方法已知有1)预先混合目标合金成分的金属氯化物，加热该混合物产生金属氯化物的混合蒸气，用氢气还原的方法；2)分别产生合金成分的金属氯化物蒸气，将这些蒸气导入反应管内进行混合，用氢气还原的方法等。但是这些方法由于使用低原子价的金属氯化物作为原料，不仅原料成本高，而且还存在所得到的合金微粉末的组成不稳定的缺点，实用化方面有问题。本专利技术的目的在于提出一种在由气相还原法制备金属超微粉末的方法中，可以使用廉价的原料能够有效率地制备纯金属超微粉末的制备方法。此外，本专利技术的另一目的在于提出一种可以廉价且稳定地制备含有预期组成的合金超微粉末的合金超微粉末的廉价的制备方法。
技术实现思路
本专利技术人以以往制造成本高的气相氢还原法的低成本化为目的，对使用含有比以往使用的金属氯化物更廉价的所谓高原子价的金属氯化物的原料来制备超微粉末的方法进行深入研究。结果意外地发现，与现有制造方法中以原子价低的昂贵的金属氯化物作为原料的情况相比，使用混合了高原子价金属化合物和金属单质的原料时，可以更有效且廉价地制备超微粉末。进而，通过应用该见解，还发现可以比现有方法更廉价且稳定地制备二元系或三元系或三元系以上的合金超微粉末。本专利技术是基于上述新见解完成的。即，基于上述见解的本专利技术是一种纯金属超微粉末的制备方法，加热含有金属氯化物的原料，用氢气还原所产生的金属氯化物蒸气来制备纯金属超微粉末，其特征在于，在上述含有金属氯化物的原料中混合了构成该金属氯化物的金属单质。另外，在本专利技术的制备方法中，作为上述金属氯化物，在原子价在2或2以上的金属氯化物中，优选使用高原子价的金属氯化物。而且，上述金属氯化物优选为氯化铜(CuCl2)、氯化铁(FeCl3)。此外，本专利技术是一种合金超微粉末的制备方法，加热含有金属氯化物的原料，用氢气还原所产生的金属氯化物蒸气来制备合金的超微粉末，其特征在于，作为上述原料，合金成分中的1～总合金成分数-1种的金属使用金属氯化物，其它合金成分使用金属单质。另外，在本专利技术的制备方法中，上述金属氯化物优选为氯化铜(CuCl2)、氯化亚铜(CuCl)、氯化铁(FeCl3)、氯化亚铁(FeCl2)、氯化镍(NiCl2)、氯化钴(CoCl2)和氯化亚锡(SnCl2)。此外，在本专利技术的制备方法中，上述金属单质优选为铜(Cu)、铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、银(Ag)、钨(W)、钼(Mo)、铌(Nb)、钽(Ta)、铬(Cr)、钒(V)、锗(Ge)和锑(Sb)。按照如上所述构成的本专利技术，作为由气相还原法制备纯金属超微粉末时的原料，可以使用廉价的高原子价的金属氯化物和单质金属，因此可以大幅降低制造成本。此外，根据本专利技术，可以廉价、高效、稳定地制备具有预期组成的合金的超微粉末。附图说明图1是表示金属超微粉末制备装置结构的示意图。图2是表示Ni-Cu合金超微粉末制造中向原料中添加的金属Cu的量和所生成的微粉末中的Cu含量的关系的图。图3是表示Ni-Cu合金超微粉末中的Cu含量和晶格常数的关系的图。图4是表示Ni-Co合金超微粉末制造中向原料中添加的金属Co的量和所生成的微粉末中的Co含量的关系的图。具体实施例方式本专利技术人使用具有图1所示卧式反应器的试制实验装置，对以原子价高的金属氯化物作为原料通过气相氢还原法制备金属超微粉末的方法进行了研究。该装置中的卧式反应器1主要由从反应管的外部利用加热炉5、6加热的原料蒸发部分2、还原部分3、用冷却器7水冷外周部分的冷却部分4构成。将欲制备的金属超微粉末的原料8(金属氯化物等)加入到蒸发容器9中，并装入预先被加热的原料蒸发部分2中。被加热的金属氯化物随温度上升而蒸发，被从反应管左侧的载气导入口10流入的Ar气输送到还原部分3，在这里，金属氯化物蒸气与从反应管左侧的导入口11导入的氢气发生反应而被还原，生成金属超微粉末。含有金属超微粉末的气体在冷却部分4被冷却，通过排出口12导入到超微粉末捕集部分，回收金属超微粉末。(实验1)本专利技术人在该研究过程中，注意到存在所生成的金属超微粉末的量比装入的原料中所包含的金属量更多的情况。进而推测其原因在于，来自于在图1所示的金属超微粉末试制装置的反应管内部所使用的金属。即，认为上述增量的原因是由原料产生的金属氯化物的蒸气与反应管内部的金属接触发生反应，生成该金属的氯化物而蒸发，进而与还原气体氢气发生反应而被还原成原来的金属，并被包含在目标金属超微粉末中。这是因为如果反应管内部所使用的金属的氯化物的标准生成能比原料中使用的金属氯化物的标准生成能大，则该金属就与原料金属氯化物中的氯发生反应生成氯化物并转移到气相中，而原料金属氯化物作为金属析出，这在能量方面是更为有利的。因而，本专利技术人为了确认上述推测，将金属铜(Cu)板切断成小片混合在氯化铜(CuCl2)的粉末中，将这些加入到原料蒸发容器中，尝试再现该现象。该实验的条件和结果示于表1中。 *( )内的数字表示氯化铜中的Cu的量。从表1中可以看出，所生成的Cu超微粉末的量能够获得比氯化铜(CuCl2)中所含Cu的量更多的量，确认了本专利技术人的上述推测是正确的。而且意外的是，在该实验中，为了制备上述Cu超微粉末而流过的氢气量和以往由氯化铜(CuCl2)生成Cu超微粉末时的量是相同的流量。即，可知所生成的Cu超微粉末的增量部分的氢气被节省了。另外，所生成的超微粉末的平均粒径为0.35μm，与以往方法的数值相比没有变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：米花康典，知崎刚直，月桥文孝，
申请(专利权)人：石原药品株式会社，杰富意矿物股份有限公司，
类型：发明
国别省市：