用于制造金属粉末的方法技术

一种用于制造高结晶度金属粉末的方法，该方法包括：　　　　在Ｖ／Ｓ＞６００条件下，通过一个喷嘴将包含一种或多种热可分解的金属化合物的原料粉末与载气一起喷射到一个反应容器中，其中Ｖ是单位时间载气流速（升／分钟），且Ｓ是喷嘴开口部分的横截面积（ｃｍ↑［２］）；并且　　　　在将原料粉末以１０ｇ／升或更小的浓度分散到气相中的状态下，通过在高于原料粉末的分解温度且不低于（Ｔｍ－２００）℃的温度下对原料粉末加热，生产金属粉末，其中Ｔｍ（℃）为该金属的熔点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制造适用于电子领域的金属粉末的方法，更具体地涉及用于制造一种微细、颗粒尺寸均匀且结晶度高的、在导电膏中作为导电粉末的金属粉末的方法。
技术介绍
在用于形成电子电路的导电膏中使用的导电性金属粉末，希望这些粉末几乎不含有杂质，所述粉末为平均颗粒尺寸为0.1μm或更小至10μm的微细粉末，颗粒尺寸和颗粒形状均匀，并且颗粒是没有聚集的单分散颗粒。进而，还需要粉末在膏剂中具有良好的分散性，并且需要良好的结晶度，以便不会产生不均匀烧结。特别地，在将这种粉末用于形成多层陶瓷电子零件、例如多层电容器、多层电感等中的内部导体或外部导体的情况下，需要具有球形形状和低活性的高结晶度或单晶金属粉末，其中，所述颗粒为具有均匀颗粒尺寸和形状的更为微细的亚微米级颗粒，并且其中在烧结过程中不易发生由于氧化还原而造成膨胀和收缩，并且烧结初始温度高；以便防止例如层离、开裂等结构缺陷，并且以便能够减小导体层的膜厚。特别地，多层陶瓷电子零件通常是通过交替地叠层多个未烧结的介电材料、磁性材料等的陶瓷生片、和内部导电膏层来制造的，所述内部导电膏层的导电成分是贵金属、例如钯、银-钯等或者贱金属例如镍、铜等的粉末，并且在高温下对这种叠层体进行共烧。然而，在将易于氧化的贱金属用在内部导体中的情况下，产生了许多问题。例如，在将镍粉用作内部导电膏中的导电成分的情况下，叠层体在氧化性气氛中被加热至通常在大约300至600℃的温度下进行的粘结剂去除工艺的温度，以便通过燃烧将膏剂和陶瓷生片中的有机载体和完全去除。在这种情况下，镍粉会被轻微氧化。之后，在惰性气氛或还原性气氛中进行烧灼，并且如果需要可以进行还原处理；然而，在粘结剂去除工艺中被氧化的镍粉难以实现完全的还原，并且这导致电特性的削弱、例如电阻升高等。进而，电极随着氧化-还原而产生体积的膨胀和收缩，并且由于这种体积变化与陶瓷层的烧结收缩特性不一致，易于产生例如层离、开裂等结构缺陷。进而，在非氧化性气氛中，镍粉表现出快速的烧结，从而内部导体由于过度烧结而变成不连续的膜，导致电阻上升、电路中断和导体厚度增加的问题，这与近年来在叠层数量增加的同时减小内部导体层膜厚的需要相违背。在通过采用镍膏剂进行共烧以形成外部导体的情况下，这种氧化和过度烧结也存在类似的问题。因此，需要一种高结晶度的镍粉，这种镍粉至少在去除粘结剂的时候可以抗氧化，并且这种粉末具有很高的烧结初始温度。同时，作为贵金属的钯在灼烧过程中具有在相对较低的温度下发生氧化的性质，并且当加热至较高温度时被还原。从而，易于产生由于电极层和陶瓷层之间的烧结收缩特性不匹配所造成的结构缺陷。因此，在钯和钯合金的情况下，抗氧化性是需要的；在抗氧化方面，具有球形形状高结晶度粉末、尤其是单晶粉末是非常优异的。通常，作为用于制造这种具有高结晶度的金属粉末的方法，已知有喷射热解法和气相法。在喷射热解法中，使含有一种或多种化合物的溶液或悬浮液形成微细的液滴，并且优选在接近或不低于该金属的熔点的温度下对这些液滴加热，从而将金属化合物热解形成金属或合金粉末。采用这种方法，可以容易地获得具有高纯度、高密度和高可分散性的高结晶度或单晶金属或合金粉末。然而，在这种方法中，采用大量的水或有机溶剂、例如乙醇、丙酮、醚等作为熔剂或分散介质，使得热解过程中能量损耗大，增加了成本。特别是，在这种工艺中，金属化合物的热解是通过加热与熔剂蒸发同时进行的，或者金属化合物的热解是随熔剂的蒸发之后进行的；然而，在任意一种情况下，均需要大量的能量，以便将熔剂蒸发。进而，由于粉末的颗粒尺寸分布因液滴的聚集和分裂而变宽，所以难以设定反应条件、例如雾化速度、载气中液滴的浓度、在反应容器中的保持时间等，且生产率低下。进而，在贱金属粉末、例如镍、铁、钴、铜等的情况下，如果采用水作为熔剂，则由于水的分解所产生的氧化性气体将导致在高温下易于产生氧化，从而，不能获得结晶度良好的粉末。另一方面，在气相方法的情况下，金属化合物蒸汽在高温下被还原性气体还原，所生成的微细金属粉末易于发生聚集，并且难以控制颗粒尺寸。而且，不能精确控制成分的制造出具有不同蒸气压的金属合金。进而，还有一种由本专利技术的专利技术人专利技术的方法，其中，采用固体粉末作为原料，在所述原料分散与气相中的条件下，通过在高温下对原料进行热解，制造出具有高结晶度的金属粉末(参见日本专利公告No.2002-20809)。具体地，利用载气将热可分解金属化合物粉末供应到反应容器中，并且，在将金属化合物粉末以10g/升或更小的浓度分散到气相中的状态下，通过在高于分解温度且不低于(Tm-200)℃的温度下对这种金属化合物粉末进行加热，获得高结晶度的金属粉末，其中，Tm(℃)为金属的熔点。在这种情况下，与采用液滴的情况不同，由于初始原料是固态金属化合物粉末，所以不存在由于熔剂蒸发导致的能量损失。进而，不易于发生聚集和分裂，从而可以将粉末以相对高的浓度分散到气相中；因此，可以高效率地制造出具有高结晶度和优异抗氧化性的球形单分散金属粉末。进而，由于不会从熔剂中产生氧化性气体，所以这种方法也适用于制造必须在低氧分压下合成的、易于氧化的贱金属粉末。进而，通过控制原料粉末的颗粒尺寸和分散条件，可以获得具有任意的平均颗粒尺寸和均匀的颗粒尺寸的金属粉末。而且，由于不需要使原料形成溶液或悬浮液，所以可以从各种材料中选择初始原料，以便可以制造多种类型的金属粉末；另外，这种方法的优点在于，利用两种或多种类型的金属的混合或合成的复合物，可以容易地制造具有任意成分的合金粉末。基于上述日本专利公告No.2002-20809中描述的方法，本专利技术人等进一步进行研究，以便发现可以以一种更为稳定的方式和良好的再现性，制造颗粒尺寸均匀的，微细、高结晶度金属粉末的条件。通过这种研究完成了本专利技术。专利技术的概述本专利技术的一个目的是提供一种用于获得具有极窄的颗粒尺寸分布的高结晶度单分散金属粉末的方法。本专利技术的另一个目的是以低成本并且通过简单的工艺，制造具有高纯度、高密度、高可分散性和非常均匀的颗粒尺寸的微细、球形、高结晶度的金属粉末，并且这种金属粉末特别适于用在用于制造例如多层陶瓷电子零件的导电膏中。本专利技术的要点在于，一种用于制造高结晶度金属粉末的方法，该方法包括在V/S＞600条件下，通过一个喷嘴将包含一种或多种热可分解的金属化合物的原料粉末与载气一起喷射到一个反应容器中，其中V是单位时间载气流速(升/分钟)且S是喷嘴开口部分的横截面积(cm2)；并且在将原料粉末以10g/升或更小的浓度分散到气相中的状态下，通过在高于原料粉末的分解温度且不低于(Tm-200)℃的温度下对原料粉末加热，生产金属粉末，其中Tm(℃)为该金属的熔点。根据本专利技术上述方法的一个实施方案，在通过喷嘴将原料粉末喷射到反应容器中之前，利用分散设备将原料粉末混合并分散到载气中。在本专利技术上述方法的另一个实施方案中，已经预先对原料粉末的颗粒尺寸进行了调节，并且/或者原料粉末为包含两种或多种金属元素的金属化合物的复合粉末，并且金属粉末为合金粉末。进而，本专利技术的要点在于，一种用于制造高结晶金属粉末的方法，该方法包括以在原料粉末的单个颗粒中基本恒定的成分比，制备包含两种或多种构成所要生产的合金粉末的金属元素的原料粉末；收集原料粉末；将收集的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秋本裕二，小野信一，永岛和郎，前川雅之，家田秀康，
申请(专利权)人：昭荣化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：