JP3122148B2 - パラジウム粉末の製造方法 - Google Patents

パラジウム粉末の製造方法

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JP3122148B2 JP03044327A JP4432791A JP3122148B2 JP 3122148 B2 JP3122148 B2 JP 3122148B2 JP 03044327 A JP03044327 A JP 03044327A JP 4432791 A JP4432791 A JP 4432791A JP 3122148 B2 JP3122148 B2 JP 3122148B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエレクトロニクス用の印
刷、焼成用ペーストの原料として用いられるパラジウム
粉末及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】パラジウム含有ペースト
はパラジウム等の粉末にガラスフリツト、有機ビヒクル
等を混練して得られるものであり、これをセラミツクス
基板等にスクリーン印刷等で塗布し、焼成して電極等の
形成に用いられる。
【0003】一般にパラジウム粉末は空気中で焼成する
と昇温過程において500℃付近から一旦酸化パラジウ
ムを形成し始め、700℃付近でほぼ完全に酸化物とな
り、さらに800℃付近で酸素を放出して焼結する。従
つて焼成過程において重量、容量等の変化があるため回
路等の断線、あるいは基板の破損等が生じ易く、基板等
の材質の選定あるいは部品の設計にかなりの制約があつ
た。
【0004】また、パラジウム粉末の中には、凝集性が
強く単一の粒子に分散せしめるのが困難なものもある。
このような凝集性の強い粒子は、ペーストを作成して塗
布した際に塗布膜の平滑性を損ない、また膜厚を均一に
できないために電気特性の不安定性を生ずる等の問題を
ひきおこしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする問題】本発明の目的は、空気
中での焼成時に室温〜1000℃までの昇温過程におけ
る重量変化が小さく、しかも凝集傾向が少なく分散性の
良い球状パラジウム粉末、及びその製造方法を提供する
ことにある。
【0006】
【問題点を解決するための手段】上記目的は、走査型電
子顕微鏡(以下これをSEMという)観察による一次粒
径の分布が0.1〜1μmの範囲の中にあり、レーザー
散乱法による粒度分布の幅が0.1〜1.5μmの範囲
の中にある球状パラジウム粉末であって、空気中での焼
成時に室温〜1000℃までの昇温過程における重量変
化が4重量%以下であることを特徴とする球状パラジウ
ム粉末および
【0007】かかる球状パラジウム粉末の製造方法とし
て、パラジウムアンモニウム錯体溶液のpHを7〜11と
し、該溶液の温度を50℃以上に維持しつつ界面活性剤
の存在下で次亜リン酸ナトリウム溶液を用いて還元する
ことからなる製造方法によって達成される。
【0008】以下本発明について詳細に説明する。
【0009】本発明のパラジウム粉末は、SEM観察に
よつて得られる一次粒径の平均値が0.1〜1μm、好
ましくは0.1〜0.5μm、であり、かつLASER散
乱法による粒度分布の範囲が0.1〜1.5μm、好ま
しくは0.1〜1.0μm、の幅に含まれる分散性の良い
粒状粉末であり、さらに空気中にて室温〜1000℃で
の熱分析におけるTG変化が4重量%以内、好ましくは
3.5%以内、である。
【0010】本発明のパラジウム粉末の製造方法におい
て使用するパラジウムアンモニウム錯体は、例えば硝酸
パラジウム等のパラジウムの酸性溶液をアンモニア水に
て中和したもの、あるいはジクロロジアミンパラジウ
ム、テトラアミンパラジウム溶液等である。反応に使用
するパラジウムアンモニウム錯体のpHは7〜11の範囲
が望ましい。これはpH7以下ではパラジウムアンモニウ
ム錯体が溶液状態を維持しにくくて沈殿を形成したりす
るためであり、またpH11以上にするには強アルカリを
多量に混合しなくてはならない事などから実用的でない
ためである。
【0011】反応温度に関しては50℃以下にすると還
元析出されるパラジウムが反応容器壁に鏡状に析出し易
く、従つて粒子同士の凝集の原因となるため50℃以上
で反応させる事が望ましい。なお沸騰状態に近くても特
に問題はないが、反応時の取り扱い等を考慮するならば
60〜90℃程度が好ましい。反応液に混合する界面活
性剤はアラビアゴム、ゼラチン等様々なものが使用でき
るが、入手方法、安定性、価格等を考慮するならばゼラ
チンが好ましい。なおゼラチンの使用量を少なめにすれ
ば比較的大きな粒子が得られ、また多めにすれば小さめ
の粒子が得られる。従つてゼラチンの使用量を変える事
によつてパラジウム粉末の粒径を変化させる事もでき
る。
【0012】還元剤としては次亜リン酸ナトリウムの他
に水素化ホウ素ナトリウム、ジメチルアミンボラン、硫
酸ヒドラジン、塩酸ヒドラジン、ギ酸ナトリウム等につ
いても検討を行つたが、次亜リン酸ナトリウム以外には
目的のパラジウム粉末を得る事はできなかつた。還元剤
の量は反応当量に対して10〜150%多く使用する。
これは反応当量と等量では反応が終了しない場合がある
ために、最低でも10%余分に使用するのが望ましく、
また反応中に分解される可能性があるため150%程度
多く使用する場合もある。還元剤の水溶液の濃度は余り
濃厚になつたりあるいは稀薄にならない方が良く、実用
的には5〜30%程度が良い。
【0013】反応液の混合速度は速い場合とゆつくりの
場合とで一次粒子の粒度分布に若干の違いを与える。例
えばパラジウムとして100g以下の小さいスケールで
の反応において反応液の混合速度を300g Pd/h程度
まで速くすると一次粒子の大きさが揃いにくいが、パラ
ジウムとして1kg以上のスケールにおいては1kg Pd/h
程度まで速くしても粒度分布に特に大きな問題はなかつ
た。従つて反応のスケールと混合速度のバランスを取る
事が重要である。また反応液の添加方法に関しても還元
剤溶液中にパラジウム溶液と添加する方法、パラジウム
溶液中に還元剤溶液を添加する方法等が一般に考えられ
るが、好ましくはパラジウム溶液と還元剤溶液を温水等
を含有する反応槽中に同時に添加し混合する方法が好ま
しい。これは還元剤とパラジウム溶液の濃度を一定にす
るためである。
【0014】反応の始まりと終りとでpHに大きな差があ
ると一次粒径がそろいにくくなるので、このような場合
には緩衝液等を用いて反応中のpHを常に一定に保つよう
にすることもできる。例えばpH8〜9付近で反応を行な
う場合は緩衝液として酢酸ナトリウム水溶液等を用いる
のが好ましい。
【0015】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。
【0016】
【実施例1】パラジウム硝酸溶液(Pd15重量%)2
67gにアンモニア水を加えてpH8に調整し、ゼラチン
0.2gをこれに溶解してから液量を600mlにした。
また次亜リン酸ナトリウム40gを水に溶解し、ゼラチ
ン0.2gをこれに溶解してから液量を600mlにし
た。別にゼラチン0.4gを溶解した水1リツトルを用
意し、70〜75℃に加熱撹拌しながらここへ上記パラ
ジウム溶液及び次亜リン酸ナトリウム溶液を定量ポンプ
を用いて1.5時間で同時に添加した。反応後約30分
加熱を続けた後、生成した粉末を洗浄、乾燥した。得ら
れたパラジウム粉末の特性は以下の様な物であつた。
【0017】粒形 球状で分散している 一次粒径の分布 0.2〜0.3μm(SEM観察) 粒度分布 0.1〜0.8μm(レーザー散乱
法) 更に、得られたパラジウム粉末を熱天秤により熱分析
し、図1に示すTG曲線を得た。このTG曲線から重量
変化率が2.2%であることが分る。
【0018】
【実施例2】パラジウム硝酸溶液(Pd15重量%)2
67gにアンモニア水を加えてpH8に調整し、ゼラチン
0.3gをこれに溶解してから液量を600mlにした。
また次亜リン酸ナトリウム40gを水に溶解し、ゼラチ
ン0.3gをこれに溶解してから液量を600mlにし
た。別にゼラチン0.6gを溶解した水1リツトルを用
意し、70〜75℃に加熱撹拌しながらここへ上記パラ
ジウム溶液及び次亜リン酸ナトリウム溶液を定量ポンプ
を用いて1.5時間で同時に添加した。反応後約30分
加熱を続けた後、生成した粉末を洗浄、乾燥した。得ら
れたパラジウム粉末の特性は以下の様な物であつた。
【0019】粒形 球状で分散してい
る 一次粒径の分布 0.1〜0.3μm(SEM観
察) 粒度分布 0.1〜0.7μm(レーザー
散乱法) TG曲線重量変化率 2.5%
【0020】
【実施例3】ジクロロジアミンパラジウム(Pd50
%)80gをアンモニア水に溶解してpHを10にし、ゼ
ラチン0.2gを溶解してから液量を600mlにした。
また次亜リン酸ナトリウム40gを水に溶解し、ゼラチ
ン0.2gをこれに溶解してから液量を600mlにし
た。別にゼラチン0.4gを溶解した酢酸ナトリウム水
溶液(50g/l)1リツトルを用意し、70〜75℃
に加熱撹拌しながらここへ上記パラジウム溶液及び次亜
リン酸ナトリウム溶液を定量ポンプに用いて1.5時間
で同時に添加した。反応後約30分加熱を続けた後、生
成した粉末を洗浄、乾燥した。得られたパラジウム粉末
の特性は以下の様な物であつた。
【0021】粒形 球状で分散してい
る 一次粒径の分布 0.2〜0.4μm(SEM観
察) 粒度分布 0.1〜1.0μm(レーザー
散乱法) TG曲線重量変化率 3.5%
【0022】
【比較例1】ジクロロジアミンパラジウム(Pd50
%)80gを水4リツトルに懸濁させ、塩酸を加えてpH
を1.5に調整し、70℃に加熱撹拌しながらギ酸ナト
リウム溶液(ギ酸ナトリウム56gを水300mlに溶解
したもの)を40分で添加して還元し、反応後約30分
加熱を続けた後、生成した粉末を洗浄、乾燥した。得ら
れたパラジウム粉末の特性は以下の様な物であつた。
【0023】粒形 不定形で凝集して
いる 一次粒径の分布 0.5〜2μm(SEM観察) 粒度分布 0.1〜5μm(レーザー散乱
法) TG曲線重量変化率 15%
【0024】
【比較例2】塩化パラジウム(Pd59.4%)67.
6gを塩酸50リツトルを含んだ水に加熱溶解し、水を
加えて2リツトルとした。水酸化ナトリウム水溶液(N
aOH90gを含む)を用いてこれを中和し液量を5リ
ツトルに調整した。これを70℃に加熱撹拌しながらギ
酸ナトリウム溶液(ギ酸ナトリウム56gを水300ml
に溶解したもの)を40分で添加して還元し、反応後約
30分加熱を続けた後、生成した粉末を洗浄、乾燥し
た。得られたパラジウム粉末の特性は以下の様な物であ
つた。熱分析によるTG曲線を図2に示す。
【0025】粒形 樹脂状で凝集して
いる 一次粒径の分布 20〜30nm(TEM観察) 粒度分布 0.1〜1.5μm(レーザー
散乱法) TG曲線重量変化率 15% なお、TEM観察とは透過型電子顕微鏡による観察を意
味する。
【0026】
【比較例3】パラジウム硝酸溶液(Pd15重量%)2
67gにアンモニア水を加えてpH8に調整し、ゼラチン
0.2gをこれに溶解してから液量を600mlにした。
また硫酸ヒドラジン30gを水に溶解し、ゼラチン0.
2gをこれに溶解してから液量を600mlにした。別に
ゼラチン0.4gを溶解した酢酸ナトリウム水溶液(5
0g/l)1リツトルを用意し、70〜75℃に加熱撹
拌しながらここへ上記パラジウム溶液及び硫酸ヒドラジ
ン溶液を定量ポンプを用いて同時に添加した。反応後約
30分加熱を続けた後、生成した粉末を洗浄、乾燥し
た。得られたパラジウム粉末の特性は以下の様な物であ
つた。
【0027】粒形 不定形で凝集してい
る(鏡状の物も含まれる) 一次粒径の分布 0.1〜0.3μm(SEM観
察) (鏡状の物は10μm以上) 粒度分布 0.1〜20μm(レーザー散乱
法) TG曲線重量変化率 15%
【0028】
【比較例4】パラジウム硝酸溶液(Pd15重量%)2
67gにアンモニア水を加えてpH8に調整し、ゼラチン
0.2gをこれに溶解してから液量を600mlにした。
また水酸化ホウ素ナトリウム8gを水に溶解し、ゼラチ
ン0.2gをこれに溶解してから液量を600mlにし
た。別にゼラチン0.4gを溶解した酢酸ナトリウム水
溶液(50g/l)1リツトルを用意し、70〜75℃
に加熱撹拌しながらここへ上記パラジウム溶液及び水素
化ホウ素ナトリウムを定量ポンプを用いて同時に添加し
た。反応後約30分加熱を続けた後、生成した粉末を洗
浄、乾燥した。得られたパラジウム粉末の特性は以下の
様な物であつた。
【0029】粒形 ほとんど凝集して
いる 一次粒径の分布 よく判らない(SEM観察) 粒度分布 0.5〜25μm(レーザー散
乱法) TG曲線重量変化率 15%
【0030】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のパラジウム
粉末は、平均粒径及び粒度分布の幅が共に小さく、また
昇温過程における重量変化が少なく、更に分散性の良好
な球状粉末である。従つてこれを用いてペーストを作製
し、印刷、焼成することによつてエレクトロニクス用の
電極、回路等を製造する時は、焼成過程における重量変
化が少ないために回路等の断線や基板の破損が大幅に防
止され、また粒子の凝集性が少ないために印刷回路等の
膜厚が一定で平滑になり、従つて電気特性も安定する。
【0031】また、上記のような優れた特性を有するパ
ラジウム粉末は、本発明の製造方法によつて経済的に効
率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られたパラジウム粉末のTG曲線
を示すグラフである。
【図2】比較例2で得られたパラジウム粉末のTG曲線
の示すグラフである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22F 1/00 B22F 9/24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パラジウムアンモニウム錯体溶液のpHを
    7〜11とし、該溶液の温度を50℃以上に維持しつつ
    界面活性剤の存在下で次亜リン酸ナトリウム溶液を用い
    て還元することを特徴とするSEM観察による一次粒径
    の分布が0.1〜1μmの範囲の中にあり、レーザー散
    乱法による粒度分布の幅が0.1〜1.5μmの範囲の
    中にある球状パラジウム粉末であって、空気中での焼成
    時に室温〜1000℃までの昇温過程における重量変化
    が4重量%以内である球状パラジウム粉末の製造方法。
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