FI122133B - Menetelmä kobolttinanohiukkasten kupari- ja kuparioksidipäällystykselle - Google Patents

Menetelmä kobolttinanohiukkasten kupari- ja kuparioksidipäällystykselle Download PDF

Info

Publication number
FI122133B
FI122133B FI20105126A FI20105126A FI122133B FI 122133 B FI122133 B FI 122133B FI 20105126 A FI20105126 A FI 20105126A FI 20105126 A FI20105126 A FI 20105126A FI 122133 B FI122133 B FI 122133B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cobalt
copper
process according
gas
nanoparticles
Prior art date
Application number
FI20105126A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20105126A (fi
FI20105126A0 (fi
Inventor
Unto Tapper
Jorma Jokiniemi
Ari Auvinen
Pirjo Koskela
Original Assignee
Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teknologian Tutkimuskeskus Vtt filed Critical Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority to FI20105126A priority Critical patent/FI122133B/fi
Publication of FI20105126A0 publication Critical patent/FI20105126A0/fi
Priority to EP11741943.2A priority patent/EP2533923A4/en
Priority to CN201180008976.8A priority patent/CN102933339B/zh
Priority to JP2012552434A priority patent/JP5856570B2/ja
Priority to US13/577,661 priority patent/US8617710B2/en
Priority to PCT/FI2011/050104 priority patent/WO2011098665A1/en
Publication of FI20105126A publication Critical patent/FI20105126A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI122133B publication Critical patent/FI122133B/fi

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • B22F9/22—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/02—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor for obtaining at least one reaction product which, at normal temperature, is in the solid state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17—Metallic particles coated with metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
    • B22F9/26—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions using gaseous reductors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C23C16/08—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal halides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/08—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1216—Metal oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1262—Process of deposition of the inorganic material involving particles, e.g. carbon nanotubes [CNT], flakes
    • C23C18/1266—Particles formed in situ
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1279—Process of deposition of the inorganic material performed under reactive atmosphere, e.g. oxidising or reducing atmospheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/38—Coating with copper
    • C23C18/40—Coating with copper using reducing agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054—Nanosized particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054—Nanosized particles
    • B22F1/056—Submicron particles having a size above 100 nm up to 300 nm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/42—Magnetic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/62—Metallic pigments or fillers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991—Coated
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991—Coated
    • Y10T428/2993—Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]

Description

MENETELMÄ KOBOLTTINANOHIUKKASTEN KUPARI- JA KUPARIOKSIDI-PÄÄLLYSTYKSELLE
Keksinnön tausta 5
Keksinnön ala
Esillä oleva keksintö koskee menetelmää kobolttinanohiukkasten muodostamiseksi ja päällystämiseksi kuparilla tai kuparioksidilla.
10
Tunnetun tekniikan kuvaus
Kobolttia on yleisesti hyödynnetty teollisissa nanopartikkelisovelluksissa kuten katalyyttina sekä magneettisena ja sähköjohde- tai eristemateriaalina. Ennestään on tunnettua val-15 mistaa metallien, kuten koboltin nanohiukkasia metallisuoloista pelkistämällä, kuten julkaisuissa WO 2007/144455, Forsman, J.; Tapper, U.; Auvinen, A. & Jokiniemi, J. (“Production of cobalt and nickel particles by hydrogen reduction”. J. Nanoparticle Res. 10 (2008) 745-759) ja Jang, H.D.; Hwang, D.W.; Kim, D.P.; Kim, H.C.; Lee, B.Y. & Jeong, LB. (“Preparation of cobalt nanoparticles in the gas phase (I): Kinetics of cobalt 20 dichloride reduction”. J. Ind. Eng. Chem. 9 (2003) 407-411).
Ennestään on myös tunnettua, etteivät kupari ja koboltti sekoitu keskenään. Kobolttia on päällystetty kuparilla esimerkiksi liuosfaasissa (kuten julkaisuista US 20060177660 ja Sub- ramanian, Nachal Devi; Balaji, G.; Kumar, Challa S. S. R.; Spivey, James J. Catalysis o 25 Today (2009), 147(2), 100-106). Nanopartikkeleissa koboltin kansa esiintyy usein muita cd metalleja, erityisesti katalyyteissa. Muita koboltin ja kuparin seoksien nanopartikkeleita on co valmistettu mm. kuulamyllyjauhimella (kuten julkaisussa Angeles, J.; Velazquez, C.; Cal- x deron, H. A. NSTI Nanotech 2007, Nanotechnology Conference and Trade Show, Santa
Clara, CA, United States, May 20-24 (2007), Volume 4, 273-276). Kuparioksidin nanopar- 30 tikkeleita on myös valmistettu (kuten julkaisussa Ghodselahi, T.; Vesaghi, M. A.; Shafiek-o ....
^ hani, A.; Baghizadeh, A.; Lameii, M. Applied Surface Science (2008), 255(5, Pt. 2),
(M
2730-2734). Metallikloridien pelkistysmenetelmällä ei kuitenkaan aiemmin ole tuotettu toisella metallilla tai metallioksidilla päällystettyjä hiukkasia. Kaupallisesti sellaista mate- 2 riaalia ei ole saatavilla, jossa esimerkiksi kobolttinanohiukkaset olisivat päällystettyjä kuparilla.
Esillä olevassa keksinnössä, metallinanohiukkasten valmistuksen ja niiden päällystämisen 5 kustannuksia pyritään alentamaan ja tuotetut hiukkaset pyritään saamaan homogeenisem-paan ja puhtaampaan muotoon. Näin esimerkiksi suurtaajuuskomponenttien, kuten antennien, permeabiliteettia saadaan kasvatettua, jotta ne toimivat tehokkaammin, ja niiden kokoa voidaan vastaavasti pienentää. Näihin yleisesti käytettyihin ferriittihiukkasiin verrattuna, ferromagneettisilla aineilla, kuten koboltilla, komponenttien permeabiliteettia voidaan 10 kasvattaa enemmän. Valinnaisesti päällystyksenä käytettävä kuparioksidikuori pienentää puolestaan merkittävästi hiukkasten sähkönjohtavuutta.
Keksintöä voidaan myös hyödyntää magneettisten eristemateriaalien tuottamisessa, joiden avulla voidaan muun muassa miniatyrisoida antennirakenteita sekä piirilevyille painettuja 15 käämityksiä. Erilaisia antenneja käytetään j at kuvasti enenevässä määrin muun muassa mo- biililaitteissa ja niiden koon pienentämiselle on olemassa suuri tarve.
Keksinnön lyhyt kuvaus 20 Esillä olevan keksinnön eräänä tavoitteena on aikaansaada uusia päällystettyjä kobolt-tinanopartikkeleita, jotka soveltuvat hyödynnettäviksi suurtaajuuskomponenteissa.
Erityisest i esillä olevan keksinnön eräänä tavoitteena on aikaansaada uusi, helposti toteutettavissa oleva, jatkuvatoiminen menetelmä kobolttinanopartikkeleiden valmistamiseksi ja 0 25 päällystämiseksi.
CD
cp co Esillä oleva keksintö koskee täten menetelmää kobolttinanohiukkasten muodostamiseksi ja 1 päällystämiseksi kuparilla tai kuparioksidilla.
CL
CD
I- 30 Täsmällisemmin sanottuna esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnus-
LO
O
£ omaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
CM
3
Keksinnön mukaiselle menetelmän käytölle on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 10, ja menetelmällä valmistetuille päällystetyille kobolt-tinanohiukkasille on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 11.
5 Periaatteeltaan esillä olevan keksinnön menetelmä on jatkuvatoiminen, jolloin prosessiolo-suhteet ovat optimoitavissa. Tasaisten prosessiolosuhteiden sekä edullisten ja puhtaiden lähtöaineiden ansiosta tuotannon kustannusten jäävät alhaisemmiksi ja tuotettu materiaali on homogeenisempaa ja puhtaampaa kuin kilpailevilla menetelmillä tuotettuna.
10 Keksinnön edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus
Esillä oleva keksintö koskee menetelmää kobolttinanohiukkasten muodostamiseksi ja päällystämiseksi kuparilla tai kuparioksidilla, jossa kobolttisuolaan sekoitetaan kuparisuolaa siten, että koboltti:kupari-suhteeksi muodostuu >1:1, ja suoritetaan vetypelkistys, jolloin 15 nanohiukkaset muodostuvat samalla kun niiden päällystys alkaa.
Kobolttinanohiukkaset tuotetaan metallisuolojen vetypelkistysmenetelmällä. Tarkoitukseen soveltuvaa menetelmää kuvataan hakemusjulkaisussa WO 2007/144455.
20 Esillä olevassa keksinnössä edellä mainittu tai vastaava vedyllä suoritettava pelkistys suoritetaan samalla, kun päällystetään nanohiukkaset kuparilla. Päällystys perustuu siihen, etteivät kyseiset kaksi metallia (koboltti ja kupari) sekoitu keskenään. Koska reaktiot tapahtuvat nopeammin hiukkasten pinnalla kuin kaasufaasissa ja metallisuolan pelkistysreaktio tapahtuu pääosin jo muodostuneiden hiukkasten pinnalla, molemmat metallit (tai metaled 25 lisuolat) päätyvät samoihin nanohiukkasiin, kun menetelmän suorittamiseen käytettyyn g reaktoriin syötetään sekä koboltti- että kuparisuolaa. Kun koboltin massaosuus on kuparia co suurempi, se muodostaa hiukkasen ytimen ja kupari sen kuoren. Kuparisuolan massaosuut- x ta vaihtelemalla voi kuparikuoren paksuutta hyvin helposti säätää. Samoin voidaan säätää kobolttiytimen kokoa ja täten hiukkasten magneettisia ominaisuuksia säätämällä suolojen £ 30 sekoituksen aikana koboltin massaosuutta. Muodostuneella materiaalilla on kuparin kemi- ? alliset ominaisuudet, mutta sen lisäksi se on ferromagneettista.
(M
Suoloja sekoitettaessa muodostunut suolaseos höyrystetään huokoisesta pedistä pelkistys-kaasuun tai pelkistyskaasua sisältävään kaasuseokseen, jolloin muodostuu reaktioseos.
4
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan, höyrystyminen suoritetaan lämpötilassa 600 - 1000 °C, edullisesti 700 - 900 °C. Metallisuolat ovat höyrystettäessä edullisesti jauheiden tai nesteiden muodossa, edullisemmin klorideina, nitraatteina, asetaatteina, for-5 maatteina tai sulfaatteina tai useamman tällaisen suolan seoksena, sopivimmin kobolttiklo-ridin ja kuparikloridin muodossa. Mainitut suolat ovat sellaisia, joiden höyrystymislämpö-tila on alempi kuin hajoamislämpötila.
Pelkistys suoritetaan keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukaan, höyrystyneelle 10 seokselle, eli reaktioseokselle, lämpötilassa 700 - 1000 °C, edullisesti 800 - 950 °C, käyttämällä pelkistyskaasuna vetyä, jota sopivimmin lisätään reaktioseokseen osana kaasuseos-ta, joka sisältää kantajakaasuna typpeä tai argonia. Käytettäessä kaasuseosta, pelkistyskaa-sun osuus seoksesta on edullisesti 10-90 %, tyypillisesti 20 - 50 %.
15 Pelkistysreaktiossa hiukkasen ytimen muodostavan koboltin suola reagoi pelkistyskaasun kanssa, jolloin muodostuu alkuainekobolttia ja suolaa vastaavaa happoa. Kobolttikloridin reagoidessa vedyn kanssa muodostuu täten kobolttia ja vetykloridia.
Pelkistyksen jälkeen, muodostuneen tuoteseoksen annetaan jäähtyä. Edullisesti tuoteseos 20 jäähdytetään, esimerkiksi käyttämällä kylmää jäähdytyskaasua, kuten typpeä tai argonia, jonka lämpötila on -100 - +200 °C, tyypillisesti 0-50 °C. Jäähdytys suoritetaan edullisesti mahdollisimman nopeasti, jolloin vältetään muodostuneiden hiukkasten sintrautuminen.
Keksinnön erityisen edullisen suoritusmuodon mukaan, päällystettyjen nanohiukkasten o 25 kuori, eli kuparikuori, hapetetaan oksidiksi siten, että hiukkasen ytimessä oleva koboltti jää c\i cd metalliseksi. Tyypillisesti hapetus suoritetaan noin 200 °C lämpötilassa. Tällaisen hapete- o co tun nanohiukkasjauheen sähkönjohtavuus on metallijauhetta merkittävästi pienempi ja x riippuu oksidikuoren paksuudesta ja hapetusasteesta. Alhaisen sähkönjohtavuuden takia Q_ komposiitin sähköiset häviöt ovat pienet ja sitä voidaan tällöin käyttää suurtaajuuskompo- (Ό 30 nenttien permeabiliteetin kasvattamiseen, o o
Oksidikuori myös stabiloi kobolttinanohiukkaset niin, että ne kestävät metallisena ainakin 200 °C lämpötilassa, jossa muun muassa puhtaat kobolttinanohiukkaset palavat välittömäs- ti. Hapetus 200 °C lämpötilassa johtaa siihen, että näytteessä esiintyy vain kuparioksidia ja metallista kobolttia. Kuparioksidikuori estää täten kobolttisydämen hapettumisen.
5
Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan kobolttinanohiukkasia, jotka 5 on päällystetty kuparilla tai sen oksidilla. Näiden päällystettyjen nanohiukkasten kobolt-ti:kupari-suhde on >1:1 ja niiden päällyste on yhtenäinen, jolloin se muun muassa tarjoaa tehokkaan suojan kobolttiytimelle esimerkiksi hapettavia olosuhteita vastaan. Näiden päällystettyjen hiukkasten keskimääräinen halkaisija on korkeintaan 200 nm, jolloin koboltista muodostuva hiukkasydin on keskimääräiseltä halkaisijaltaan korkeintaan 100 nm ja kupa-10 ripäällyste (tai kuparioksidipäällyste), eli kuori, on keskimääräiseltä paksuudeltaan korkeintaan 50 nm.
Ohuiden kupari- ja kobolttikalvojen välillä tunnetaan magneettinen resonanssi-ilmiö ’’Giant magneto-impedance” (GMI). Ilmiö vahvistaa mittaussignaalia yli 1000 %, minkä 15 takia materiaalia voidaan käyttää erittäin herkän magneettikenttäsensorin valmistamiseen. Nykyisissä sensoreissa käytettävät resonanssi-ilmiöt AMR ja GMR vahvistavat signaalia 4 % (AMR) ja 20 % (GMR). Lisäksi julkaistujen molekyylidynamiikkamallinnusten mukaan ohut kuparikerros muuttaa merkittävästi kobolttiklusterin magneettista momenttia. Tuotettua jauhetta voidaan täten käyttää myös sensorimateriaalina. Tällaisen sensorin valmista-20 minen jauheesta on oleellisesti halvempaa kuin atomaaristen kalvojen käyttö samaan tarkoitukseen.
δ
CM
ώ o co
X
cc
CL
CD
CM
δ
O
δ
CM

Claims (12)

1. Menetelmä kobolttinanohiukkasten muodostamiseksi ja päällystämiseksi kuparilla tai kuparioksidilla, tunnettu siitä, että 5. kobolttisuolaan sekoitetaan kuparisuolaa siten, että muodostuneen suolaseoksen kobolttkkupari-moolisuhteeksi tulee >1:1, ja - suoritetaan pelkistys pelkistyskaasulla, jolloin nanohiukkaset muodostuvat samalla kun niiden pintaan muodostuu päällystys.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään koboltin hiukkaskokoa säätämällä sekoituksen aikana kobolttkkupari-suhdetta sekä lähtöaineiden massakonsentraatiota.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrystetään ήπιοί 5 dostunut suolaseos huokoisesta pedistä pelkistyskaasuun tai pelkistyskaasua sisältävään kaasuseokseen, jolloin muodostuu reaktioseos.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metallisuolat höyrystetään reaktioseoksen kaasuun jauheiden tai nesteiden muodossa olevista lähtöai- 20 neista, edullisesti klorideina, nitraatteina, asetaatteina, formaatteina tai sulfaatteina tai useamman tällaisen suolan seoksena, sopivimmin kobolttikloridin ja kuparikloridin muodossa olevista lähtöaineista.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrystymi- o 25 nen suoritetaan lämpötilassa 600 - 1000 °C, edullisesti 700 - 900 °C. ώ o co
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pelkistys- g kaasuna käytetään vetyä, jota edullisesti lisätään reaktioseokseen osana kaasuseosta, joka CL sisältää kantajakaasuna typpeä tai argonia. (M S 30 o ς
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pelkistys (M suoritetaan lämpötilassa 700 - 1000 °C, edullisesti 800 - 950 °C.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapetetaan muodostunut kuparipäällystys siten, että muodostuu kuparioksidikuori kobolttiytimen ympärille ja hiukkasen ytimessä oleva koboltti jää metalliseksi.
9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sillä muo dostetaan päällystettyjä kobolttinanohiukkasia, jotka ovat keskimääräiseltä halkaisijaltaan alle 200 nm.
10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisen menetelmän käyttö suurtaajuuskomponent-10 tien valmistuksessa.
11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisella menetelmällä valmistetut, kuparilla tai kuparioksidilla päällystetyt kobolttinanohiukkaset, tunnetut siitä, että niiden kobolt-ti:kupari-moolisuhde on >1:1 ja niiden päällyste on yhtenäinen. 15
12. Patenttivaatimuksen 11 mukaiset päällystetyt kobolttinanohiukkaset, tunnetut siitä, että ne ovat keskimääräiseltä halkaisijaltaan alle 200 nm, niiden koboltista muodostuva hiukkasydin on keskimääräiseltä halkaisijaltaan korkeintaan 100 nm ja niiden kupari- tai kuparioksidipäällyste on keskimääräiseltä paksuudeltaan korkeintaan 50 nm. 20 δ (M CO o CO X cc CL CO C\l δ o δ CM
FI20105126A 2010-02-09 2010-02-09 Menetelmä kobolttinanohiukkasten kupari- ja kuparioksidipäällystykselle FI122133B (fi)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105126A FI122133B (fi) 2010-02-09 2010-02-09 Menetelmä kobolttinanohiukkasten kupari- ja kuparioksidipäällystykselle
EP11741943.2A EP2533923A4 (en) 2010-02-09 2011-02-07 Process for coating cobalt nonoparticles with copper and copper oxide
CN201180008976.8A CN102933339B (zh) 2010-02-09 2011-02-07 对钴纳米颗粒包覆铜或铜氧化物的方法
JP2012552434A JP5856570B2 (ja) 2010-02-09 2011-02-07 コバルトナノ粒子を銅または酸化銅でコーティングする方法、ならびに銅または酸化銅でコーティングされたコバルトナノ粒子の製造方法
US13/577,661 US8617710B2 (en) 2010-02-09 2011-02-07 Process for coating cobalt nanoparticles with copper and copper oxide
PCT/FI2011/050104 WO2011098665A1 (en) 2010-02-09 2011-02-07 Process for coating cobalt nonoparticles with copper and copper oxide

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105126A FI122133B (fi) 2010-02-09 2010-02-09 Menetelmä kobolttinanohiukkasten kupari- ja kuparioksidipäällystykselle
FI20105126 2010-02-09

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20105126A0 FI20105126A0 (fi) 2010-02-09
FI20105126A FI20105126A (fi) 2011-08-10
FI122133B true FI122133B (fi) 2011-09-15

Family

ID=41727673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20105126A FI122133B (fi) 2010-02-09 2010-02-09 Menetelmä kobolttinanohiukkasten kupari- ja kuparioksidipäällystykselle

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8617710B2 (fi)
EP (1) EP2533923A4 (fi)
JP (1) JP5856570B2 (fi)
CN (1) CN102933339B (fi)
FI (1) FI122133B (fi)
WO (1) WO2011098665A1 (fi)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011112608A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-15 University Of Rochester Synthesis of nanoparticles using reducing gases

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS597765B2 (ja) * 1980-09-13 1984-02-21 昭宣 吉澤 微粉末金属の製造方法
JPS59172209A (ja) 1983-03-20 1984-09-28 Hitachi Maxell Ltd 金属磁性粉末およびその製造方法
US5470373A (en) * 1993-11-15 1995-11-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Oxidation resistant copper
JP3527854B2 (ja) * 1998-09-30 2004-05-17 京セラ株式会社 導電性ペースト組成物及びそれを用いた積層セラミックコンデンサの製造方法、並びに積層セラミックコンデンサ
JP2000335026A (ja) 1999-05-28 2000-12-05 Toshiba Tec Corp ポータブルプリンタ
JP2002348603A (ja) * 2001-05-24 2002-12-04 Murata Mfg Co Ltd 金属粉末の製造方法、金属粉末、導電性ペーストおよび積層セラミック電子部品
CA2544637C (en) 2003-11-05 2012-04-24 Ishihara Chemical Co., Ltd. Production method of pure metal/alloy super-micro powder
JP2005240075A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Fujikura Ltd 酸化物含有ニッケル粉末の製造方法
JP2005240076A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Fujikura Ltd 酸化物含有ニッケル粉末の製造方法
US20060177660A1 (en) * 2005-02-09 2006-08-10 Challa Kumar Core-shell nanostructures and microstructures
KR100697981B1 (ko) * 2005-08-29 2007-03-23 삼성전기주식회사 나노 입자, 도전성 잉크 및 배선형성 장치
FI120231B (fi) 2006-06-14 2009-08-14 Omg Finland Oy Menetelmä ja laitteisto metallinanohiukkasten valmistamiseksi
CN101439404A (zh) * 2008-12-23 2009-05-27 四川大学 一种钴包覆铜复合粉末及其制备

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011098665A1 (en) 2011-08-18
EP2533923A1 (en) 2012-12-19
CN102933339B (zh) 2015-11-25
US8617710B2 (en) 2013-12-31
CN102933339A (zh) 2013-02-13
US20130224490A1 (en) 2013-08-29
FI20105126A (fi) 2011-08-10
JP2013518992A (ja) 2013-05-23
FI20105126A0 (fi) 2010-02-09
EP2533923A4 (en) 2018-01-24
JP5856570B2 (ja) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Roy et al. Effect of Mg substitution on electromagnetic properties of (Ni0. 25Cu0. 20Zn0. 55) Fe2O4 ferrite prepared by auto combustion method
Chen et al. Preparation and magnetic properties of nickel nanoparticles via the thermal decomposition of nickel organometallic precursor in alkylamines
Deng et al. Solvothermal in situ synthesis of Fe3O4-multi-walled carbon nanotubes with enhanced heterogeneous Fenton-like activity
Deraz Size and crystallinity-dependent magnetic properties of copper ferrite nano-particles
Daigle et al. Structure, morphology and magnetic properties of Mg (x) Zn (1− x) Fe2O4 ferrites prepared by polyol and aqueous co-precipitation methods: a low-toxicity alternative to Ni (x) Zn (1− x) Fe2O4 ferrites
Roy et al. Electromagnetic properties of samarium-substituted NiCuZn ferrite prepared by auto-combustion method
Yu et al. Electromagnetic and absorption properties of nano-sized and micro-sized Fe4N particles
Deraz Magnetic behavior and physicochemical properties of Ni and NiO nano-particles
Nautiyal et al. Sol–gel synthesis of Fe–Co nanoparticles and magnetization study
Keluskar et al. High permeability of low loss Mn–Zn ferrite obtained by sintering nanoparticle Mn–Zn ferrite
Myagkov et al. Thermite synthesis and characterization of Co–ZrO2ferromagnetic nanocomposite thin films
CN106062907B (zh) 磁性粒子的制造方法、磁性粒子及磁性体
Zúñiga et al. Anomalous ferromagnetic behavior and size effects in CuO nanowires
JP2019085648A (ja) Ｆｅ−Ｃｏ合金粉末の製造方法
CN110088854B (zh) 软磁性扁平粉末
Meng et al. Preparation of FeCo-, FeNi-and NiCo-alloy coated cenosphere composites by heterogeneous precipitation
Durmus et al. Synthesis and micro-structural characterization of graphene/strontium hexaferrite (SrFe12O19) nanocomposites
FI122133B (fi) Menetelmä kobolttinanohiukkasten kupari- ja kuparioksidipäällystykselle
Shinde et al. Plasma-assisted synthesis and study of structural and magnetic properties of Fe/C core shell
JP6607751B2 (ja) Ｆｅ−Ｃｏ合金粉末およびその製造方法並びにアンテナ、インダクタおよびＥＭＩフィルタ
Yan et al. Preparation and investigation of low firing temperature NiCuZn ferrites with high relative initial permeability
JP2010024479A (ja) 鉄合金扁平微粒子及びその製造方法
Tangwatanakul et al. Magnetic phase transition of annealed FePt based nanoparticles synthesized by using Fe (β-diketonate) 3
Iskandar et al. Fabrication of L10 FePtAg nanoparticles and a study of the effect of Ag during the annealing process
KR101935273B1 (ko) 구리 나노입자 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT

Free format text: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT

FG Patent granted

Ref document number: 122133

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed