含碳的镍粒子粉末及其制造方法技术

本发明专利技术提供含碳的镍粒子粉末。该含碳的镍粒子粉末在烧结时由于碳的存在具有改善的收缩性能。此外，该含碳的镍粒子粉末具有非常有限的形成结块的程度。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及镍粉末，更具体地涉及复合镍粉末。2.相关技术的描述镍粉末具有各种用途。代表性的用途之一是作为制造MLCC(多层陶瓷电容器)的内电极材料。通常，MLCC是通过层叠(laminating)多层薄的电介质层和多个内电极来制造的。虽然MLCC具有相对小的体积，但是它具有大的累加电容。因此，MLCC在各种电子设备中广泛使用，如计算机、移动通讯设备等。Ag-Pd合金用作MLCC的内电极材料。Ag-Pd合金可容易地应用于MLCC的制造因为它在空气中烧结，但它是昂贵的。在20世纪90年代后期，有用廉价的镍代替内电极材料的趋势，以降低MLCC的成本。MLCC的镍内电极是通过涂覆包含镍金属粉末的导电糊料、干燥和共烧结(co-firing)形成的。为了继续减小电子设备的尺寸，必须减小电子元件尤其是MLCC的尺寸。为减小MLCC的尺寸，需要超薄陶瓷电介质层和内电极层。通常，MLCC是通过共烧结陶瓷电介质层和内电极层来制造的。内电极层的收缩率比陶瓷电介质层的高，因为内电极层在烧结之前具有低的充填密度与高含量的有机载体。此外，镍的收缩温度为约300至约500℃，而通常用作陶瓷电介质层的BaTiO3的收缩温度大于约1100℃。内电极层和陶瓷电介质层之间的收缩率和收缩温度的这些不同导致内电极与脱层的连通性下降。为了降低镍粉末的收缩率并增加其收缩温度，有人提出降低镍粉末的氧含量并使用复合镍粉末如氧化物涂覆的镍粉末。MgO、SiO2、TiO2、BaTiO3、稀土元素的氧化物等被用作镍粉末涂覆氧化物。利用混成器(hybridizer)的“Dry-type mechanochemical mixing(干型机械化学混合)”(见日本专利特开No.1999-343501)、“Spray pyrolysis(喷雾热解)”(见美国专利No.6,007,743)和“Wet-type sol-gel coating(湿型溶胶-凝胶涂覆)”(见日本专利特开No.2002-25847)用氧化物涂覆镍粉末。在用通过机械化学混合制造的氧化物涂覆镍粉末的情况下，氧化物粒子与镍粒子之间的粘结力弱，且当将其加工成糊料时，有可能分成氧化物粒子和镍粒子。此外，通过机械化学混合制造的氧化物涂覆的镍粉末的热收缩率的改善效果已知是非常低的(见日本专利特开No.1999-343501)。在上述喷雾热解的情况下，包含复合氧化物的镍粉末是通过把包含镍的母体和可形成涂层的可热解的化合物溶液进行喷雾和热解而制备的。然而，在通过上述喷雾热解制造的镍粉末的情况下，不但在镍粒子的表面上而且还在镍粒子内形成氧化物。因此，在形成镍电极之后，氧化物会作为杂质而残存(见美国专利No.6,007,743)。在湿型溶胶-凝胶涂覆中，物理-化学涂覆是通过将镍粉末添加到涂层形成材料的水溶液中并使该溶液与镍粉末反应完成的。然后，通过涂覆的镍粉末的热处理来使涂覆镍粉末的涂层结晶。与通过机械化学混合制造的氧化物涂覆的镍粉末相比，通过上述湿型溶胶-凝胶涂覆制造的氧化物涂覆的镍粉末具有更强的对涂层的粘结力。而且，不同于通过喷雾热解制造的氧化物涂覆的镍粉末，通过湿型溶胶-凝胶涂覆制造的氧化物涂覆的镍粉末仅在其自身的表面上具有具有理想含量的氧化物层。然而，因为大多数湿型溶胶-凝胶涂覆方法使用水基的涂覆溶液(见日本专利特开No.2001-131602)，所以，在制得的镍粉末涂层中残留有羟基。在干燥过程中，通过残留羟基的缩合反应，发生氧化物涂覆的镍粉末的聚结。在结晶的热处理过程中，干燥过程中形成的结块像其形成时那样保持着，并且当涂层的结晶增加时结块的强度会更加增强。导电糊料是通过将氧化物涂覆的镍粉末分散在有机溶剂中制造的，并且导电糊料被印刷在电介质薄片上，从而形成内电极层。印刷在电介质薄片上的内电极层的性能会受到导电糊料中的镍粉末的结块的致命影响。就是说，结块的镍粉末从内电极层突出，而且内电极层的粗糙度增加。当烧结具有增加的粗糙度的内电极层烧结时，内电极层发生破裂(breaking)，使MLCC的质量降低。专利技术概述本专利技术提供复合镍粒子粉末，其在烧结过程中较少地结块并且具有改善的收缩性能。根据本专利技术的又一方面，提供一种制造该复合镍粒子粉末的方法。根据本专利技术的另一方面，提供一种包含该复合镍粒子粉末的导电糊料。附图的简要说明参照附图，通过详细地描述其典型的具体实施方案，本专利技术的上述和其他特征和优点将变得更加明显，其中附图说明图1是用作原料的镍金属粒子的SEM照片；图2是使用镍金属颗粒作为原料，制备的含碳的镍粉末的SEM照片；和图3是当本专利技术的含碳的镍粉末(实施例1)和不含碳的镍金属粒子(比较例1)烧结时，收缩率相对于温度的曲线图。图4是本专利技术实施例1中制备的含碳的镍粒子的TEM照片；和图5是本专利技术实施例2和3中以及在比较例2和3中制备的镍粉末的收缩率相对于温度的曲线图。专利技术详述通过描述其具体实施方案将更详细地描述本专利技术。本专利技术的复合镍粒子粉末是含碳的镍粒子粉末。由于碳的存在，当本专利技术的含碳的镍粒子粉末被烧结时，其具有改善的收缩性能。通过以下描述的方法制备的、本专利技术的含碳的镍粒子粉末还具有非常有限的形成结块的程度。本专利技术的含碳的镍粒子粉末的制造方法，包括制备含有镍粒子粉末和有机溶剂的原料分散溶液，以及加热该原料分散溶液以将碳结合到镍粒子粉末中。本专利技术的导电糊料包括含碳的镍粒子粉末、有机粘合剂和有机溶剂。在下文中，将更充分地描述含碳的镍粒子粉末。本专利技术的含碳的镍粒子粉末包括含碳的镍粒子。含碳的镍粒子包括镍金属粒子和结合在镍金属粒子中的碳。碳可以是原子或粒子形式。碳可以吸附在镍金属粒子表面上或渗入到镍金属粒子中。换句话说，含碳的镍粒子包括吸附在镍金属粒子表面上的碳和已渗入到镍金属粒子中的碳。结合在镍金属粒子中的碳可均匀地在整个镍金属粒子中分散，或主要在镍金属粒子的表面层中分布，或仅在镍金属粒子的表面层中分布。在这里使用术语“镍金属粒子的表面层”意泛指镍金属粒子的表面。在碳仅在镍金属粒子的表面层分布的具体实施方案中，如果镍金属粒子的表面层太薄，抑制“在烧结过程中收缩”的效果就会太弱，而如果镍金属粒子的表面层太厚，在烧结过程之后在镍金属中就会残存太多杂质。由于这个原因，表面层的厚度可以典型地为约2至约100nm。按照具体应用领域的需要，根据镍金属粒子的大小也可以有效地应用表面层厚度超过上述范围的含碳的镍粒子粉末。含碳的镍粒子粉末的碳含量可根据表面层的厚度、碳的吸附程度和碳的结合程度而变化。如果含碳的镍粒子粉末的碳含量太低，抑制“在烧结过程中收缩”的效果就会太弱，而如果含碳的镍粒子粉末的碳含量太高，在烧结过程之后在镍金属中就会残存太多杂质。基于这种原因，含碳的镍粒子粉末的碳含量可以典型地为约0.5wt％至约7wt％。含碳的镍粒子粉末的平均粒度不限定在具体的大小范围内，可以根据具体应用领域的需要适当地选择。含碳的镍粒子粉末的平均粒度可以典型地为约30至约8000nm。当含碳的镍粒子粉末用作MLCC的内电极材料时，含碳的镍粒子粉末的平均粒度可优选为约30至约800nm，更优选约30至约300nm。该镍金属粒子可以具有各种晶体结构，如FCC(面心立方)或HCP(六角密积结构(hexagonal clos本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含碳的镍粒子，其包含镍金属粒子和结合在该镍金属粒子中的碳。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔在荣，金纯澔，金泰庆，李学俊，尹善美，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]