金属粉末生产方法以及由该方法生产的金属粉末、导电糊和多层陶瓷电子元件技术

本发明专利技术涉及金属粉末生产方法以及由该方法生产的金属粉末、导电糊和多层陶瓷电子元件。一种微细的、高结晶性金属粉末通过如下方法以低成本和高效率生产，该方法包括：将由一种或多种可热解的金属化合物粉末组成的原料粉末与载气一起通过喷嘴喷出到反应容器中；通过在温度T2下加热该原料粉末来生产金属粉末，该温度T2高于该原料粉末的分解温度且不低于(Tm-200)℃，其中Tm为待生产的金属的熔点(℃)，同时允许原料粉末在其以10g/升以下的浓度分散在气相中的状态下通过反应容器，其中喷嘴开口部分的周围温度T1设定为400℃以上且低于(Tm-200)℃的温度。该金属粉末具有高纯度、极窄的颗粒尺寸分布和高可分散性且适用于形成多层陶瓷电子元件电极的导电糊。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生产适合于电子应用的金属粉末的方法，更具体地，涉及生产具有微细均匀的颗粒尺寸和高结晶度的金属粉末的方法，该粉末作为导电糊中使用的导电粉末是有用的，还涉及通过该方法生产的金属粉末、导电糊、和多层陶瓷电子元件。
技术介绍
在用来形成电子电路的导电糊中使用的导电金属粉末方面有如下要求这些粉末含有很少的杂质，该粉末是平均颗粒尺寸细至O. 01 μ m- ο μ m的微细颗粒，该颗粒尺寸和颗粒形状是均匀的，和该粉末具有不聚集的良好的分散性。此外，该粉末还必须在糊中具有良好的分散性，以及良好的结晶性使得不存在不均匀的烧结。尤其是，在这种粉末用于形成诸如多层电容器、多层电感器等的多层陶瓷电子元件中的内部导体或外部导体的情况下，除了更微细和具有均匀的颗粒尺寸和形状以将电极形成为薄膜之外，还要求导电金属粉末对在烧制期间由氧化和还原引起的膨胀和收缩的发生具有抗性并且具有高的烧结起始温度以防止诸如分层或开裂的结构缺陷。从而，需要具有球状、低活性和高结晶性的亚微米尺寸的金属粉末。用于生产这种高结晶性金属粉末的传统方法的例子包括化学气相沉积(CVD)，其中在高温下用还原气体将诸如氯化镍的金属化合物的蒸气还原；物理气相沉积(PVD)，其中金属蒸气在气相中被凝聚；和喷雾热解，其中溶于或分散于水或有机溶剂中的金属化合 物的溶液或悬浮液形成为微细的液滴，然后通过优选在接近或不低于金属熔点的温度加热液滴来实施热解，从而生产金属粉末。此外，还已知其中在高温下使用原材料的固体粉末和在该固体粉末分散于气相中的状态下来实施热解的生产高结晶性金属粉末的方法(参见日本专利公开号 2002-20809和2004-99992)。在这些方法中，通过使用载气将由可热解的金属化合物粉末组成的原材料粉末提供至反应容器，并且在该材料粉末以IOg/升以下的浓度分散在气相中的状态下，在高于其分解温度且不低于(Tm-200) 1的温度加热该材料粉末来获得高结晶性金属粉末，其中Tm为金属的熔点(°C)。在这些方法中，也是通过将原材料粉末随着载气在V/S > 600的条件下通过喷嘴喷出到反应容器中来获得高结晶性金属粉末，其中V代表载气的每单位时间的流量(L/min)，S代表喷嘴开口部分的横截面面积(cm2)。在日本专利公开号2002-20809和2004-99992中所述的方法中，因为由于使用固体金属化合物粉末作为初始材料，与喷雾热解相比没有来自溶剂蒸发的能量损失且使得该金属化合物粉末能以高浓度分散在气相中，所以可以以高效率生产具有高结晶性和优良的抗氧化性和分散性的球状金属粉末。此外，通过控制原料粉末的颗粒尺寸和分散条件，能够获得任意的平均颗粒尺寸和均匀的颗粒尺寸的金属粉末，并且由于不从溶剂产生氧化性气体，所以这些方法也适于生产要求在低氧分压下合成的易氧化的贱金属粉末。而且，与难以以精确控制的组成生产具有不同蒸气压的金属合金的气相化学还原等方法相比，这些方法也提供了能够通过使用两种以上类型的金属化合物的混合物或复合物来容易地生产任意组成的合金粉末的优点。特别是，在日本专利公开号2004-99992所述的方法的情况下，通过喷嘴将固体原料粉末与载气一起以成为ν/S > 600的高的线速度喷出到反应容器中，利用反应容器中的气体的快速膨胀，以在气相中的低浓度和高分散状态在高温下进行热处理，使得不在原料颗粒和形成的颗粒之间引起相互碰撞，从而能够以低成本和高效率容易地生产具有极窄的颗粒尺寸分布的金属粉末。近来，对于具有减小的尺寸和增加分层的多层陶瓷电子元件有强烈的需求，尤其在使用镍作为内电极的多层陶瓷电容器的领域，陶瓷层和内电极层都变得越来越薄。从而， 要求在用于这些内电极的导电糊中使用超细镍粉末，该内电极具有例如0.3μπι以下的极小的平均颗粒直径，包含的粗颗粒最少和窄的颗粒尺寸分布。然而，在尝试使用日本专利公开号2002-20809和2004-99992中所述的方法生产比过去更微细的镍粉末的情况下，存在关于颗粒尺寸分布有增加的趋势，以及差的生产效率和成品率的问题。这些问题推定归因于下列原因。也就是说，在日本专利公开号2002-20809和 2004-99992中所述的方法中，因为每一原料粉末颗粒形成几乎一个金属颗粒或合金颗粒， 所以金属粉末的颗粒尺寸依赖于原料粉末的颗粒尺寸。因此，为了获得更微细的金属粉末， 必须预先细粉碎和解聚原料粉末。然而，因为粉末的聚集力随着粉末变得更细而增大，所以分散变得困难，其中除了要求极长的时间用于解聚步骤，要求大量的能量和生产效率差之夕卜，由于再聚集容易形成大的颗粒。如果这种不能被完全解聚的大的、聚集的颗粒以这种方式存在于原料粉末中，那么所得到的金属颗粒的颗粒尺寸和颗粒尺寸分布就会增加。此外， 由于包含粗大金属颗粒，对于多层陶瓷电子元件的特性会产生各种有害的影响。
技术实现思路
考虑到上述问题，本专利技术的目的是提供一种更稳定和以良好的成品率生产更微细的、高结晶性的、具有均匀的 颗粒尺寸的金属粉末的方法，并且还提供一种能够大量和低成本生产这种金属粉末的方法，从而解决上述问题。作为基于日本专利公开号2002-20809和2004-99992中所述的方法进行进一步研究的结果，本专利技术的专利技术人着眼于当原料粉末经历热解时，聚集的颗粒能够通过产生的气体自己破碎的现象。本专利技术的专利技术人发现通过将原料粉末从喷嘴喷出后立即暴露的温度控制在特定范围，这些聚集的颗粒能够被有效率地破碎，从而完成了本专利技术。也就是说，本专利技术的主旨是生产高结晶性的金属粉末的方法，该方法包括将由一种或多种可热解的金属化合物粉末组成的原料粉末与载气一起通过喷嘴喷出到反应容器中；和通过在温度T2下加热该原料粉末来生产金属粉末，该温度T2高于该原料粉末的分解温度且不低于(Tm-200) °C，其中Tm为待生产的金属的熔点(V )，同时允许原料粉末在其以IOg/升以下的浓度分散在气相中的状态下通过反应容器，其中将喷嘴开口部分的周围温度T1设定为400°C以上且低于(Tm-200) °C的温度。优选地，温度T1被设定为500°C以上，且优选含有选自镍化合物、铜化合物和银化合物中的至少一种的原料粉末被用作原料粉末。此外，本专利技术涉及通过上述方法生产的高结晶性金属粉末，包含上述高结晶性金 属粉末的导电糊，和多层陶瓷电子元件，该多层陶瓷电子元件中例如电极的导体层使用上 述导电糊形成。依据本专利技术的方法，能够容易地以低成本和高效率生产具有高纯度、极窄的颗粒 尺寸分布和高分散性的微细的、球状高结晶性金属粉末。尤其是，本专利技术的方法能够大量且 以良好的成品率生产具有极窄的颗粒尺寸分布和无粗大颗粒的超细镍粉末，并且能够符合 对于多层陶瓷电子元件的减小的尺寸和增加层的要求。此外，因为用本专利技术的方法获得的金属粉末具有低活性和高抗氧化性，所以在导 电糊中使用这种金属粉末以形成多层陶瓷电子元件的电极的情况下，可以生产出无开裂和 其他结构缺陷的高度可靠的元件。具体实施方式本专利技术的特征在于，在日本专利公开号2004-99992的方法中，将喷嘴开口部分的 周围温度T1设定为400°C以上但低于(Tm-200) 1的温度，并且通过在从喷嘴喷出原料粉末 之后立即将原料粉末暴露于低于温度T2的温度T1下进行加热，然后在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产高结晶性金属粉末的方法，该方法包括：将由一种或多种可热解的金属化合物粉末组成的原料粉末与载气一起通过喷嘴喷出到反应容器中；和通过在温度T2下加热该原料粉末来生产金属粉末，该温度T2高于该原料粉末的分解温度且不低于(Tm?200)℃，其中Tm为待生产的金属的熔点(℃)，同时允许原料粉末在其以10g/升以下的浓度分散在气相中的状态下通过反应容器，其中将喷嘴开口部分的周围温度T1设定为400℃以上且低于(Tm?200)℃的温度。

【技术特征摘要】
2011.09.02 JP 2011-1911981.一种用于生产高结晶性金属粉末的方法，该方法包括 将由一种或多种可热解的金属化合物粉末组成的原料粉末与载气一起通过喷嘴喷出到反应容器中；和 通过在温度T2下加热该原料粉末来生产金属粉末，该温度T2高于该原料粉末的分解温度且不低于(Tm-200) °C，其中Tm为待生产的金属的熔点(°C )，同时允许原料粉末在其以IOg/升以下的浓度分散在气相中的状态下通过反应容器， 其中将喷嘴开口部分的周围温度T1设定为400°C以上且低...

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