JP6494338B2 - ニッケル粒子の製造方法 - Google Patents

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本発明は、例えば積層セラミックスコンデンサ(MLCC)の内部電極形成用の導電性ペーストなどの用途に好適に利用できるニッケル粒子の製造方法に関する。
金属微粒子は、バルク金属とは異なる物理的・化学的特性を有することから、例えば、導電性ペーストや透明導電膜などの電極材料、高密度記録材料、触媒材料、インクジェット用インク材料等の様々な工業材料に利用されている。近年では、電子機器の小型化や薄型化に伴い、金属微粒子も、数十〜数百nm程度まで微粒子化が進んでいる。例えば、電子機器の小型化に伴い、積層セラミックコンデンサ(MLCC)の電極は薄膜多層化が進んでいる。このことに伴い、電極層の材料には、例えば平均粒子径が300nm以下であって、粒子径が均一で、そのばらつきが小さく、かつ、出来るだけ分散性に優れたナノ粒子が好ましいと考えられている。そのため、工業的には、粒度分布がシャープな金属微粒子を安定的に製造する技術の開発が求められている。
粒子形状、粒子径が揃っており、二次凝集が少ない金属微粒子を製造する方法として、例えば特許文献1では、金属塩の溶液に還元剤を添加することにより、独立単分散状態にある金属超微粒子(核)を生成させる工程と、この核に、還元剤の存在下、金属塩の溶液から金属を還元析出させる工程を含む多段階の製造方法が提案されている。
また、異種金属のコアとシェルを含む金属微粒子の多段階製造方法として、例えば特許文献2では、ニッケル粒子、コバルト塩および1級アミンを含む混合物を加熱して錯化反応液を得る工程と、この錯化反応液を加熱してニッケル−コバルトナノ粒子スラリーを得る工程と、を含むニッケル−コバルトナノ粒子の製造方法が提案されている。
特開平10−317022公報 国際公開WO2011/115214号
特許文献1の実施例では、核となる金属超微粒子の大きさが100nmを超えており、最終的に製造される金属微粒子の平均粒子径も1μm程度であることから、凝集が発生しにくく、粒子径のばらつきに対する許容範囲も広い。そのため、特許文献1の技術は、現在の工業材料に求められる、例えば平均粒子径が300nm以下の小さな金属微粒子の製造に適用できるものではない。
本発明の目的は、平均粒子径が例えば300nm以下であって、粒子径が均一でそのばらつきが小さい金属微粒子を安定的に製造することである。
本発明のニッケル粒子の製造方法は、下記の工程I〜III;
I)走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径D1が10nm以上30nm以下の範囲内であり、かつ、粒子径の変動係数CV1が0.12以下である種粒子を準備する工程、
II)ニッケル塩と、脂肪族1級モノアミンと、を混合し、加熱することによって、ニッケル塩を有機アミンに溶解させたニッケル錯体溶液を準備する工程、
III)前記種粒子と前記ニッケル錯体溶液とを混合して混合液を得るとともに、該混合液中のニッケルイオンを加熱還元し、前記種粒子を核として金属ニッケルを析出・成長させてニッケル粒子を形成する工程、
を含んでいる。そして、本発明のニッケル粒子の製造方法は、前記工程IIIでは、前記混合液中のニッケル錯体を、金属元素換算で、前記種粒子又は該種粒子から成長したニッケル粒子の金属元素重量に対して200倍以下に維持する。
本発明のニッケル粒子の製造方法は、前記ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径D2が100nm以上300nm以下の範囲内であってもよく、かつ、粒子径の変動係数CV2が0.12以下であってもよい。
本発明のニッケル粒子の製造方法は、前記平均粒子径D1が10nm以上20nm以下の範囲内であってもよく、前記ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径D2が100nm以上200nm以下の範囲内であってもよく、かつ、粒子径の変動係数CV2が0.12以下である場合に、前記工程IIIでは、さらに、前記ニッケル錯体溶液又は別途準備したニッケル錯体溶液を、複数回に分けて段階的に、又は連続的に前記混合液に追加供給するものであってもよい。
本発明のニッケル粒子の製造方法は、前記工程IIIにおいて、段階的に又は連続的に追加供給される前記ニッケル錯体溶液又は別途準備したニッケル錯体溶液中のニッケル錯体の濃度が、ニッケル元素換算で3〜12重量%の範囲内であってもよい。
本発明のニッケル粒子の製造方法は、前記種粒子が、少なくともカルボン酸ニッケルを含む金属塩と、脂肪族1級モノアミンと、を混合し、加熱することによって形成されたものであってもよい。
本発明のニッケル粒子の製造方法は、前記金属塩が、カルボン酸ニッケルと、銅、銀、金、白金及びパラジウムから選ばれる1種以上の金属の塩と、を含むものでもよい。
本発明のニッケル粒子の製造方法は、前記工程IIIの加熱をマイクロ波によって行ってもよい。
本発明によれば、上記工程I〜工程IIIを実施することによって、平均粒子径が例えば300nm以下であって、粒子径分布がシャープで、CV値が小さなニッケル粒子を安定的に製造することができる。このニッケル粒子は、例えば積層セラミックスコンデンサ(MLCC)の内部電極形成用導電性ペーストなどの電子材料として好適に利用できる。
実施例1で作製したニッケル粒子(種粒子)のSEM写真である。 実施例1で作製したニッケル粒子のSEM写真である。 実施例4で作製したニッケル粒子(種粒子)のSEM写真である。 実施例4で作製したニッケル粒子のSEM写真である。 実施例8で作製したニッケル粒子(種粒子)のSEM写真である。 実施例8で作製したニッケル粒子のSEM写真である。 比較例2で作製したニッケル粒子のSEM写真である。
本実施の形態に係るニッケル粒子の製造方法は、工程I〜工程IIIを含んでいる。
[工程I]
工程Iでは、走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径D1が10nm以上30nm以下の範囲内であり、かつ、粒子径の変動係数CV1が0.12以下である種粒子を準備する。
<種粒子>
種粒子は、工程IIIにおいて、ニッケル粒子の成長の核として機能するものである。種粒子の走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径D1は、例えば10nm以上30nm以下の範囲内であり、10nm以上20nm以下の範囲内が好ましい。種粒子の平均粒子径D1が10nm未満では、ハンドリング性が低下するとともに、凝集しやすくなって、核材として用いた場合に、粒子径分布がシャープなニッケル粒子を安定的に製造することが難しくなる。一方、種粒子の平均粒子径D1が30nmを超えると、種粒子の段階での粒子径のばらつきが大きくなって、やはり、核材として用いた場合に、粒子径分布がシャープなニッケル粒子を安定的に製造することが困難になる。種粒子の平均粒子径は、SEM(走査型電子顕微鏡)により試料の写真を撮影して、その中から無作為に200個を抽出してそれぞれの粒子について面積を求め、真球に換算したときの粒子径から、個数基準にて求めることができる。
また、種粒子は、粒子径の変動係数(CV1)が、0.12以下であり、0.10以下であることが好ましい。CV値が0.12を超えると、後の工程IIIで得られるニッケル粒子の粒子径のばらつきが大きくなることがある。本実施の形態に係るニッケル粒子の製造方法では、工程IIIで得られるニッケル粒子のCV値を種粒子のCV値とほぼ同等に維持できるため、種粒子のCV値は小さい程好ましい。
種粒子は、少なくともカルボン酸ニッケルを含む金属塩と、脂肪族1級モノアミンと、を混合し、加熱することによって形成することが好ましい。例えば、ニッケル塩及び銅塩を含む原料から、有機アミンの存在下で加熱による湿式還元によって製造することが好ましい。この場合、銅とニッケルとの標準電極電位の相違から、まず、銅粒子が形成され、次に、銅粒子の表面にニッケル被膜が形成されることによって、種粒子が得られる。
<カルボン酸ニッケルを含む金属塩>
種粒子の製造に用いるカルボン酸ニッケルとしては、例えば、還元過程での解離温度(分解温度)が比較的低いギ酸ニッケル、酢酸ニッケルなどを用いることが好ましい。カルボン酸ニッケルは、無水物であってもよく、また水和物であってもよい。なお、カルボン酸ニッケルに代えて、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、炭酸ニッケル、水酸化ニッケル等の無機塩を用いることも考えられるが、無機塩の場合、解離(分解)が高温であるため、還元過程で高温での加熱が必要であり好ましくない。また、Ni(acac)(β−ジケトナト錯体)、ステアリン酸イオン等の有機配位子により構成されるニッケル塩を用いることも考えられるが、これらのニッケル塩を用いると、原料コストが高くなり好ましくない。
種粒子の製造に用いる金属塩は、カルボン酸ニッケル以外に、例えば、銅、銀、金、白金及びパラジウムから選ばれる1種以上の金属の塩を含んでいてもよい。これらの金属の塩としては、例えばギ酸銅、酢酸パラジウムなどのカルボン酸塩、硝酸銀などの硝酸塩、塩化金酸、塩化白金酸などの塩化物などを用いることが好ましい。金属塩は、無水物であってもよく、また水和物であってもよい。金属塩の中でも、銅塩を用いることが好ましく、分解温度が比較的低いギ酸銅を用いることが最も好ましい。カルボン酸ニッケル以外の金属塩を配合することによって、種粒子の形成を促進できるとともに、種粒子の粒子径の制御が容易になる。
種粒子の製造において、カルボン酸ニッケル以外の金属塩を用いる場合、金属塩との配合比率は、例えば以下のようにすることが好ましい。金属塩として、銅塩を用いる場合、カルボン酸ニッケルと銅塩の比率は、生成するニッケル及び銅の合金の種粒子ならびに工程IIIで生成するニッケル粒子の酸化安定性の観点から、ニッケル元素に対する銅元素の割合として3重量%以上50重量%以下の範囲内とすることが好ましい。金属塩として、銅塩以外のものを用いる場合、カルボン酸ニッケルと金属塩の比率は、例えば、銀などのニッケル以外の異種金属によるマイグレーションによるショートや静電容量の低下などの製品不良の観点から、ニッケル元素に対する銅塩以外の金属元素の割合として0.01重量%以上2重量%以下の範囲内とすることが好ましい。
<脂肪族1級モノアミン>
脂肪族1級モノアミンは、ニッケルイオンとの錯体を形成できるものであれば、特に限定されず、常温で固体又は液体のものが使用できる。ここで、常温とは、20℃±15℃をいう。常温で液体の脂肪族1級モノアミンは、ニッケル錯体を形成する際の有機溶媒としても機能する。なお、常温で固体の脂肪族1級モノアミンであっても、加熱によって液体であるか、又は有機溶媒を用いて溶解するものであれば、特に問題はない。2級アミンは立体障害が大きいため、ニッケル錯体の良好な形成を阻害するおそれがあり、3級アミンはニッケルイオンの還元能を有しないため、いずれも使用できない。また、ジアミンは、金属イオンの中でも特にニッケルイオンと形成した錯体の安定性が高く、その還元温度は高くなるため反応性が非常に低く、生成するニッケル粒子に歪が生じやすくなるため好ましくない。
脂肪族1級モノアミンは、例えばその炭素鎖の長さを調整することによって生成する種粒子の粒径を制御することができる。種粒子の粒径を制御する観点から、脂肪族1級モノアミンは、その炭素数が6〜20程度のものから選択して用いることが好適である。炭素数が多いほど得られる種粒子の粒径が小さくなる。このようなアミンとして、例えばオクチルアミン、トリオクチルアミン、ジオクチルアミン、ヘキサデシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ミリスチルアミン、ラウリルアミン等を挙げることができる。
脂肪族1級モノアミンは、種粒子の生成時に表面修飾剤として機能するため、脂肪族1級モノアミンの除去後においても二次凝集を抑制できる。また、脂肪族1級モノアミンは、還元反応後の生成した種粒子の固体成分と溶剤又は未反応の脂肪族1級モノアミン等を分離する洗浄工程における処理操作の容易性の観点からも好ましい。更に、脂肪族1級モノアミンは、ニッケル錯体を還元して種粒子を得るときの反応制御の容易性の観点からは還元温度より沸点が高いものが好ましい。すなわち、脂肪族1級モノアミンは、沸点が180℃以上のものが好ましく、200℃以上のものがより好ましい。また、脂肪族1級モノアミンは、炭素数が9以上であることが好ましい。ここで、例えば炭素数が9である脂肪族1級モノアミンのC21N(ノニルアミン)の沸点は201℃である。
脂肪族1級モノアミンは、還元反応後の生成した種粒子の固体成分と溶剤または未反応の脂肪族1級モノアミン等を分離する洗浄工程における処理操作の容易性の観点から、室温で液体のものが好ましい。更に、脂肪族1級モノアミンは、ニッケル錯体を還元して種粒子を得るときの反応制御の容易性の観点から、還元温度より沸点が高いものが好ましい。脂肪族1級モノアミンの量は、金属イオン1molに対して1mol以上用いることが好ましく、2mol以上用いることがより好ましい。脂肪族1級モノアミンの量が1mol未満では、得られるニッケル粒子の粒子径の制御が困難となり、粒子径がばらつきやすくなる。また、脂肪族1級モノアミンの量の上限は特にはないが、例えば生産性の観点からは、金属イオン1molに対して20mol以下とすることが好ましく、4mol以下とすることがより好ましい。つまり、脂肪族1級モノアミンの量は、金属イオン1molに対して1〜20molの範囲内が好ましく、2〜20molの範囲内がより好ましく、2〜4molの範囲内が最も好ましい。
<有機溶媒>
脂肪族1級モノアミンは、有機溶媒として反応を進行させることができるが、均一溶液での反応をより効率的に進行させるために、種粒子の製造において、脂肪族1級モノアミンとは別の有機溶媒を新たに添加してもよい。使用できる有機溶媒としては、脂肪族1級モノアミンとニッケルイオンなどの金属イオンとの錯形成を阻害しないものであれば、特に限定するものではなく、例えば炭素数4〜30のエーテル系有機溶媒、炭素数7〜30の飽和又は不飽和の炭化水素系有機溶媒、炭素数8〜18のアルコール系有機溶媒等を使用することができる。また、マイクロ波照射による加熱条件下でも使用を可能とする観点から、使用する有機溶媒は、沸点が170℃以上のものを選択することが好ましく、より好ましくは200〜300℃の範囲内にあるものを選択することがよい。このような有機溶媒の具体例としては、例えばテトラエチレングリコール、n−オクチルエーテル、炭素数が20〜40の範囲内にあるポリアルファオレフィン等が挙げられる。
<加熱還元>
種粒子を形成するための加熱方法は、特に制限されず、例えばオイルバスなどの熱媒体による加熱であっても、マイクロ波照射による加熱であってもよいが、マイクロ波照射による加熱が好ましい。マイクロ波照射による加熱は、均一加熱を可能とし、かつエネルギーを金属イオンに直接与えることができるため、急速加熱を行なうことができる。これにより、反応液全体を所望の温度に均一にすることができ、金属イオンの還元、核の形成、成長を溶液全体において同時に生じさせ、結果として粒子径分布の狭い単分散な種粒子を短時間で容易に製造することができる。マイクロ波の使用波長は、特に限定するものではなく、例えば2.45GHzである。
種粒子を形成するための加熱温度は、得られる種粒子の形状のばらつきを抑制するという観点から、好ましくは170℃以上、より好ましくは180℃以上とすることがよい。加熱温度の上限は特にないが、処理を能率的に行う観点から、例えば270℃以下とすることが好適である。
工程Iでは、加熱によって得られる種粒子のスラリーを、例えば、静置分離し、上澄み液を取り除いた後、適当な溶媒を用いて洗浄し、乾燥することで、種粒子が得られる。
[工程II]
工程IIでは、ニッケル塩と、脂肪族1級モノアミンと、を混合し、加熱することによってニッケル塩を有機アミンに溶解させたニッケル錯体溶液を準備する。
<ニッケル塩>
工程IIにおいて、ニッケル塩の種類は特に限定されず、例えば水酸化ニッケル、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、炭酸ニッケル、カルボン酸ニッケル、Ni(acac)(β−ジケトナト錯体)、ステアリン酸ニッケル等が挙げられるが、この中でも、塩化ニッケル又はカルボン酸ニッケルが好ましく、還元過程での解離温度(分解温度)が比較的低いカルボン酸ニッケルを用いることが有利である。カルボン酸ニッケルは単独で用いてもよいし、他のニッケル塩と併用することもできる。また、カルボン酸ニッケルは、工程Iと同様のものを使用することができる。この場合、工程Iの「種粒子」を「ニッケル粒子」に置き換えればよい。
<脂肪族1級モノアミン>
工程IIにおいて、脂肪族1級モノアミンは、工程Iと同じものを使用することができる。この場合、工程Iの「種粒子」を「ニッケル粒子」に置き換えればよい。
<ニッケル錯体溶液>
ニッケル錯体溶液中の初発ニッケル濃度は、例えば3〜12重量%の範囲内とすることが好ましく、5〜10重量%の範囲内とすることがより好ましい。本実施の形態の製造方法では、種粒子を形成する工程Iと、種粒子からニッケル粒子を成長させる工程IIIを区別する多段階の反応によって、一段階の合成法に比べ、ニッケル錯体溶液中の初発ニッケルの濃度を高めることが可能であり、生産性を向上させることができる。
2価のニッケルイオンは配位子置換活性種として知られており、形成する錯体の配位子は温度、濃度によって容易に配位子交換により錯形成が変化する可能性がある。例えばカルボン酸ニッケルおよび脂肪族1級モノアミンの混合物を加熱して反応液を得る工程において、用いるアミンの炭素鎖長等の立体障害を考慮すると、例えば、カルボン酸イオンが二座配位または単座配位のいずれかで配位する可能性があり、さらにアミンの濃度が大過剰の場合は外圏にカルボン酸イオンが存在する構造をとる可能性がある。目的とする反応温度(還元温度)において均一溶液とするには、配位子のうち少なくとも一箇所は脂肪族1級モノアミンが配位している必要がある。その状態をとるには、脂肪族1級モノアミンが過剰に反応溶液内に存在している必要があり、少なくともニッケルイオン1molに対し2mol以上存在していることが好ましく、2.2mol以上存在していることがより好ましく、4mol以上存在していることが望ましい。また、脂肪族1級モノアミンの量の上限は特にはないが、例えば生産性の観点からは、ニッケルイオン1molに対して20mol以下とすることが好ましく、4mol以下とすることがより好ましい。つまり、脂肪族1級モノアミンの量は、ニッケルイオン1molに対して2〜20molの範囲内が好ましく、2〜4molの範囲内がより好ましく、2.2〜4molの範囲内が最も好ましい。
錯形成反応は室温においても進行させることができるが、反応を確実かつより効率的に行うために、100℃以上の温度で加熱を行うことが好ましい。この加熱は、カルボン酸ニッケルとして、例えば酢酸ニッケル4水和物のようなカルボン酸ニッケルの水和物を用いた場合に特に有利である。加熱温度は、好ましくは100℃を超える温度とし、より好ましくは105℃以上の温度とすることで、カルボン酸ニッケルに配位した配位水と脂肪族1級モノアミンとの配位子置換反応が効率よく行われ、この錯体配位子としての水分子を解離させることができ、更にその水を系外に出すことができるので効率よく錯体を形成させることができる。例えば、酢酸ニッケル4水和物は、室温では2個の配位水と2座配位子である2個の酢酸イオン、外圏に2つの水分子が存在した錯体構造をとっているため、この2つの配位水と脂肪族1級モノアミンの配位子置換により効率よく錯形成させるには、100℃より高い温度で加熱することでこの錯体配位子としての水分子を解離させることが好ましい。また、加熱温度は、後に続く還元の過程と確実に分離し、錯形成反応を完結させるという観点から、175℃以下が好ましい。工程IIでの加熱温度が高すぎると、ニッケル錯体の生成とニッケル(0価)への還元反応が同時に進行し、新たにニッケルの核が発生してしまうことで、粒子径の分布が狭いニッケル粒子の生成が困難となるおそれがある。従って、工程IIにおける加熱温度は105℃〜175℃の範囲内が好ましく、より好ましくは、125〜160℃の範囲内である。
加熱時間は、加熱温度や、各原料の含有量に応じて適宜決定することができるが、錯形成反応を確実に完結させるという観点から、15分以上とすることが好ましい。加熱時間の上限は特にないが、長時間加熱することは、エネルギー消費及び工程時間を節約する観点から無駄である。加熱の方法は、特に制限されず、例えばオイルバスなどの熱媒体による加熱であっても、マイクロ波照射による加熱であってもよいが、マイクロ波照射による加熱が好ましい。マイクロ波照射による加熱は、混合液内の均一加熱を可能とし、かつエネルギーをニッケルイオンに直接与えることができるため、急速加熱を行なうことができる。マイクロ波の使用波長は、特に限定するものではなく、例えば2.45GHzである。
カルボン酸ニッケルと脂肪族1級モノアミンとの錯形成反応は、カルボン酸ニッケルと脂肪族1級モノアミンを混合して得られる溶液を加熱したときに、溶液の色の変化によって確認することができる。また、この錯形成反応は、例えば紫外・可視吸収スペクトル測定装置を用いて、300nm〜750nmの波長領域において観測される吸収スペクトルの吸収極大の波長を測定し、原料の極大吸収波長(例えば酢酸ニッケル四水和物ではその極大吸収波長は710nmである。)に対する錯化反応液のシフトを観測することによって確認することができる。
[工程III]
本工程は、工程Iで得た種粒子と、工程IIで得たニッケル錯体溶液とを混合して混合液を得るとともに、該混合液中のニッケルイオンを加熱還元し、種粒子を核として金属ニッケルを析出・成長させてニッケル粒子を形成する工程である。
工程IIIでは、混合液を調製する際に、種粒子又は種粒子を含むスラリーを、ニッケル錯体溶液に添加してもよいし、種粒子を含むスラリーに、ニッケル錯体溶液を添加してもよい。混合液中のニッケル錯体は、新たな核の形成には利用されず、種粒子からニッケル粒子への成長に利用される。工程IIIでは、混合液中のニッケルイオンを加熱還元し、種粒子を核として金属ニッケルを析出・成長させてニッケル粒子を形成する。ここで、工程IIIでは、混合液中のニッケル錯体を、金属元素換算で、種粒子又は該種粒子から成長したニッケル粒子の金属元素重量に対して200倍以下に維持する。つまり、工程IIIでは、混合液中のニッケル錯体を過飽和に達しない濃度(金属ニッケルの核が形成される濃度未満)に維持する。混合液中のニッケル錯体が、種粒子又は該種粒子から成長したニッケル粒子の金属元素重量に対して200倍を超えると、ニッケル錯体がニッケル粒子の数より多くなるので、ニッケル錯体が粒子成長に利用されずに、新たな種粒子の生成に利用されるようになり、この結果として粗大粒子が生じやすく、CV値が悪くなる傾向になると考えられる。また、200倍を超える場合には、種粒子とその周りに存在するニッケル錯体の濃度のバラツキが大きくなるため、種粒子の濃度が低い部分で、新たなニッケル核が発生し、それが急速に成長して、著しく大きな粒子(粗大粒子)が生成しやすくなるものと考えられる。
<ニッケル錯体の追加供給>
工程IIIでは、混合液中のニッケル錯体を核形成濃度未満に維持しながら、混合液に対し、複数回に分けて段階的に、又は連続的にニッケル錯体溶液を追加供給してもよい。ニッケル錯体の追加供給は、加熱還元と並行して行うことができる。ニッケル錯体溶液の追加供給を行う場合も、混合液中のニッケル錯体を、金属元素換算で、種粒子又は該種粒子から成長したニッケル粒子の金属元素重量に対して200倍以下、好ましくは150倍以下に維持する。混合液中へのニッケル錯体の追加供給速度が、粒子成長に消費される速度を超えない限り、ニッケル錯体の濃度が核形成の臨界濃度を超えることはないため、追加供給されたニッケル錯体は粒子成長にのみ利用される。従って、目的とする粒子径を得るためのニッケル錯体の供給量は、種粒子の粒子径に基づき、計算上、算出することができる。
ニッケル錯体溶液の追加供給は、製造するニッケル粒子が比較的小さい場合に有効である。例えば、工程IIIで得られるニッケル粒子の平均粒子径D2が100nm以上200nm以下の範囲内であり、かつ、粒子径の変動係数CV2が0.12以下である場合には、ニッケル錯体溶液の追加供給を複数回に分けて段階的に又は連続的に行うことが好ましい。また、この場合は、工程Iで得られる種粒子として、その平均粒子径D1が10nm以上20nm以下の範囲内であるものを用いることが好ましい。
(複数回に分けて段階的に追加供給する場合)
工程IIIにおいて、混合液へのニッケル錯体溶液の追加供給を複数回に分けて段階的に行う場合、1回目の追加供給では、供給後の混合液中のニッケル錯体が、金属元素換算で、種粒子の金属元素重量を基準にして200倍以下、好ましくは150倍以下となるように設定する。次に、2回目の追加供給では、供給後の混合液中のニッケル錯体が、金属元素換算で、1回目の供給後の混合液における成長途中のニッケル粒子の金属元素重量を基準にして200倍以下、好ましくは150倍以下となるように設定する。さらに、3回目の追加供給では、追加供給後の混合液中のニッケル錯体が、金属元素換算で、2回目の追加供給後の混合液における成長途中のニッケル粒子の金属元素重量を基準にして200倍以下、好ましくは150倍以下となるように設定する。このようにN回目の追加供給では、N−1回目の追加供給後の混合液(ただし、N−1=0は、工程IIIで最初に調製する混合液を意味する)における成長途中のニッケル粒子の金属元素重量を基準にして金属元素換算で200倍以下となるように、順次、ニッケル錯体を追加供給していくことが好ましい。
また、ニッケル錯体溶液の追加供給を複数回に分けて段階的に行う場合は、例えば、最終的に追加供給されるニッケル錯体溶液の合計量が、初発の混合液の全体積に対して1.2〜1.5倍程度の体積となるように、2〜5回程度の回数に分けて5〜20分の間隔をあけて供給することが好ましい。ここで、追加供給するニッケル錯体の温度の影響により、追加供給直後は混合液の温度が下がりやすいが、マイクロ波照射により、直ちに混合液の温度を上昇させることが可能であるため、成長速度を速めることができるので、供給間隔は5〜20分でよい。一方、ニッケル錯体溶液の追加供給を連続的に行う場合、長時間に亘ると、ニッケル粒子の炭化反応が進行しやすくなるので、好ましくない。
(連続的に追加供給する場合)
ニッケル錯体溶液の追加供給を連続して行う場合、追加供給の開始時点の混合液中のニッケル錯体が、金属元素換算で、種粒子の金属元素重量を基準にして200倍以下となるように設定することが好ましい。また、連続供給の間は、混合液中のニッケル錯体が、金属元素換算で、常に、混合液における成長途中のニッケル粒子の金属元素重量を基準にして200倍以下となるように設定する。この場合、「混合液における成長途中のニッケル粒子の金属元素重量」は、例えば、予め実験的に求めておいてもよいし、あるいは計算上求めておいてもよい。
また、ニッケル錯体溶液の追加供給を連続的に行う場合は、例えば、最終的に追加供給されるニッケル錯体溶液の合計量が、初発の混合液の全体積に対して2〜5倍程度の体積となるように0.5〜2.0時間かけて供給することが好ましい。
また、ニッケル錯体溶液の追加供給を行う場合、ニッケル錯体溶液中のニッケル錯体の濃度を、ニッケル元素換算で3〜12重量%の範囲内とすることが好ましい。ニッケル錯体の濃度が上記の下限値未満では、種粒子の成長速度が遅くなる。ニッケル粒子の成長速度を速め、製造効率を高めるためには、追加供給するニッケル錯体の濃度は高い程よいが、上記上限値を超えると、ニッケル錯体の粘度が高くなり、作業性の低下と、不均一な反応が起こる傾向がある。
なお、追加供給するニッケル錯体溶液は、工程IIで調製したものを使用してもよいし、別途準備したニッケル錯体溶液を使用してもよい。別途準備したニッケル錯体溶液を使用する場合、該ニッケル錯体溶液は、工程IIに準じて製造することができる。この場合、別途準備するニッケル錯体溶液中のニッケル錯体濃度、原料となるニッケル塩や脂肪族1級モノアミンの種類は、工程IIと異なっていてもよい。
<加熱還元>
工程IIIにおける加熱方法は、特に制限されず、例えばオイルバスなどの熱媒体による加熱であっても、マイクロ波照射による加熱であってもよいが、マイクロ波照射による加熱が好ましい。マイクロ波照射によるニッケル錯体の加熱では、ニッケル錯体の均一加熱を可能とし、かつエネルギーをニッケル錯体に直接与えることができるため、急速加熱を行なうことができる。これにより、反応液全体を所望の温度に均一にすることができ、ニッケル錯体(又はニッケルイオン)の還元と成長を溶液全体において同時に生じさせ、結果として粒子径分布の狭い単分散なニッケル粒子を短時間で容易に製造することができる。マイクロ波の使用波長は、特に限定するものではなく、例えば2.45GHzである。
工程IIIにおける加熱温度は、得られるニッケル粒子の形状のばらつきを抑制するという観点から、好ましくは170℃以上、より好ましくは180℃以上とすることがよい。また、工程IIIにおける加熱温度が低すぎると、ニッケル錯体からニッケル(0価)への還元反応速度が遅くなり、種粒子を覆う金属ニッケルの成長が遅くなる傾向がある。加熱温度の上限は特にないが、処理を能率的に行う観点からは例えば270℃以下とすることが好適である。また、270℃を超えると炭化反応が進行して炭化ニッケルが生成しやすくなるので、好ましくない。
工程IIIでは、湿式での加熱還元によって得られたニッケル粒子のスラリーを、例えば、静置分離し、上澄み液を取り除いた後、適当な溶媒を用いて洗浄し、乾燥することでニッケル粒子が得られる。
<ニッケル粒子>
工程IIIで得られるニッケル粒子は、例えば球状、擬球状、長球状、立方体様、切頭四面体様、双角錐状、正八面体様、正十面体様、正二十面体様等の種々の形状であってよいが、例えばニッケル粒子を電子部品の電極に使用した場合の充填密度の向上という観点から、球状又は擬球状が好ましく、球状がより好ましい。ここで、ニッケル粒子の形状は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより確認できる。ニッケル粒子の平均粒子径は、SEM(走査型電子顕微鏡)により試料の写真を撮影して、その中から無作為に200個を抽出してそれぞれの粒子について面積を求め、真球に換算したときの粒子径から、個数基準にて求めることができる。
工程IIIで得られるニッケル粒子の走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径D2は、例えば100nm以上300nm以下の範囲内が好ましく、100nm以上200nm以下の範囲内がより好ましい。
工程IIIで得られるニッケル粒子は、例えば平均粒子径D2が100nm以上300nm以下の範囲内の成長粒子でありながら、粒子径の変動係数(CV2)が、例えば0.12以下、好ましくは0.10以下という極めて高い均一性を有するものとなる。従って、本実施の形態の方法によって得られるニッケル粒子を、例えばMLCCの内部電極用の導電性ペースト材料として用いる場合に、電極層の表面を平滑にすることが可能になり、電極層の薄層化及び多層化が容易になり、電気的特性を向上させることができる。
<作用>
本実施の形態のニッケル粒子の製造方法では、従来の一段階の合成法に比べて、精度の高い粒子径の制御が可能となる。従来の一段階の合成法、すなわち核生成からニッケル粒子の成長までをワンポットで行う方法では、ニッケル粒子の成長と核生成が同時並行で生じるため、粒子径の制御が困難でCV値が大きくなる傾向があった。一方、本実施の形態のニッケル粒子の製造方法では、種粒子を使用するとともに、工程IIIにおいて、混合液中のニッケル錯体を過飽和に達しない濃度に維持する。これによって、新たな核生成を抑制できるので、種粒子のCV値(例えばCV=0.1)と同程度のCV値を維持したままニッケル粒子へ成長させることが可能であり、粒子径のバラツキを低く抑えることができる。従って、最終的に製造されるニッケル粒子の粒子径を高精度に制御できるものと考えられる。
以上のように、工程I〜工程IIIを実施することによって、平均粒子径が例えば300nm以下で、かつ、粒子径分布がシャープでCV値が小さなニッケル粒子を安定的に製造することができる。このニッケル粒子は、例えば積層セラミックスコンデンサ(MLCC)の内部電極形成用導電性ペーストなどの電子材料として好適に利用できる。
次に、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに説明するが、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特にことわりのない限り各種測定、評価は下記によるものである。
[平均粒子径の測定]
SEM(走査型電子顕微鏡)により試料の写真を撮影して、その中から無作為に200個を抽出してそれぞれの粒子径について面積を求め、真球に換算したときの粒子径を個数基準として一次粒子の平均粒子径とした。また、CV値(変動係数)は、(標準偏差)÷(平均粒子径)によって算出した。なお、CV値が小さいほど、粒子径がより均一であることを示す。
[導電性ペーストの表面粗さの評価]
松浪硝子工業(株)製スライドガラスS1112(76mm×26mm×t1.1mm)2枚をアセトンで湿らせた脱脂綿にて汚れを拭き取り乾燥させた。1枚のスライドガラス中央に導電性ペーストを0.05g秤量し、他の1枚のスライドガラスにて挟んだ後、側面からはみ出ない程度に加圧しながら刷り延ばし、スライドガラスを並行方向にスライドさせることによって平滑な塗膜面を得た。この塗膜を60℃にて3時間乾燥させた後、微細形状測定装置[(株)小坂研究所ET−200]にて、算術平均粗さRaを測定した。
[熱機械分析(TMA)、熱重量分析(TGA)、5%熱収縮温度]
試料を5Φ×2mmの円柱状成型器に入れ、プレス成型して得られる成型体を作製し、窒素ガス(水素ガス3%含有)の雰囲気下で、熱機械分析(TMA)および熱重量分析(TGA)を行った。また、熱機械分析装置(TMA)により測定される5%熱収縮の温度を5%熱収縮温度とした。
[実施例1]
<工程I;種粒子の調製>
6000gのオレイルアミンに80gのギ酸銅四水和物と350gのギ酸ニッケル二水和物を加え、窒素フロー下で120℃、60分間加熱することでギ酸銅とギ酸ニッケルをオレイルアミンに溶解した。
上記の溶解液にマイクロ波を照射して190℃まで加熱して、6130gのニッケル粒子スラリー(1−A)を調製した。得られたニッケル粒子スラリー(1−A)の100gを分取して、上澄み液を取り除いた後、トルエンとメタノールを用いてそれぞれ2回洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥してニッケル粒子(1−B)を調製した。
ニッケル粒子(1−B)のSEM写真を図1に示す。図1を参照すると、ニッケル粒子(1−B)の平均粒子径は15nm、CV値は0.09であった。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
50.0kgのオレイルアミンに20.6kgの酢酸ニッケル四水和物を加え、窒素フロー下で140℃、4時間加熱することでニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の2.82kgを分取し、そこに100gのニッケル粒子スラリー(1−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱し、その温度を保持しながら、さらに、10分間毎に3回に分けて上記ニッケル錯体溶液を2.60kgずつ添加することによってニッケル粒子スラリー(1−C)を調製した。得られたニッケル粒子スラリー(1−C)を静置分離し、上澄み液を取り除いた後、トルエンとメタノールを用いてそれぞれ2回洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥してニッケル粒子(1−D)を調製した。
ニッケル粒子(1−D)のSEM写真を図2に示す。図2を参照すると、ニッケル粒子(1−D)の平均粒子径は108nm、CV値は0.12であった。
<導電性ペーストの調製>
ニッケル粒子スラリー(1−C)の10gを静置分離して上澄みを取り除いた後、ポリエステル系高分子分散剤(日本ルーブリゾール社製、商品名;Solsperse13240、2級アミノ基及び3級アミノ基を含有するポリエステル系グラフト共重合体の混合物、極性;低、水に不溶、アミン価;37mgKOH/g、酸価;7mgKOH/g)を0.5g加えて10分間振盪し、トルエンを用いて4回洗浄した後、ターピネオール(TP)で2回置換し、磁石で濃縮して、ニッケル粒子スラリー(1−E)を調製した。
得られたスラリー(1−E)にセルロース系バインダー(日新化成社製、商品名;E3625)の0.15gを加えて、自転・公転ミキサー(シンキー社製、商品名;練太郎 AR−100)を用いて混練して導電性ペースト(1−F)を調製した。得られた導電性ペースト(1−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは12nmであった。
また、得られたニッケル粒子(1−D)の5%熱収縮温度は、310℃であった。
[実施例2]
<工程I;種粒子の調製>
実施例1における80gのギ酸銅四水和物の代わりに、60gのギ酸銅四水和物としたこと以外、実施例1と同様にして、6125gのニッケル粒子スラリー(2−A)を調製後、ニッケル粒子(2−B)を調製した。
ニッケル粒子(2−B)のSEM写真から、ニッケル粒子(2−B)の平均粒子径は18nm、CV値は0.09であった。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
実施例1と同様にして、ニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の2.70kgを分取し、そこに100gのニッケル粒子スラリー(2−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱し、その温度を保持しながら、さらに、10分間毎に3回に分けて上記ニッケル錯体溶液を2.70kgずつ添加することによってニッケル粒子スラリー(2−C)を調製した。実施例1と同様にして、得られたニッケル粒子スラリー(2−C)の静置分離し、上澄み液の除去後、洗浄及び乾燥してニッケル粒子(2−D)を調製した。
ニッケル粒子(2−D)のSEM写真から、ニッケル粒子(2−D)の平均粒子径は132nm、CV値は0.12であった。
<導電性ペーストの調製>
実施例1と同様にして、ニッケル粒子スラリー(2−E)を調製後、導電性ペースト(2−F)を調製した。得られた導電性ペースト(2−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは11nmであった。
また、得られたニッケル粒子(2−D)の5%熱収縮温度は、325℃であった。
[実施例3]
<工程I;種粒子の調製>
実施例2と同様にして、ニッケル粒子スラリー(3−A)を調製後、ニッケル粒子(3−B)を調製した。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
実施例1と同様にして、ニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の2.70kgを分取し、そこに100gのニッケル粒子スラリー(3−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱し、その温度を保持しながら、さらに、20分間、ポンプで連続的に上記ニッケル錯体溶液を13.5kg添加することによってニッケル粒子スラリー(3−C)を調製した。実施例1と同様にして、得られたニッケル粒子スラリー(3−C)の静置分離し、上澄み液の除去後、洗浄及び乾燥してニッケル粒子(3−D)を調製した。
ニッケル粒子(3−D)のSEM写真から、ニッケル粒子(3−D)の平均粒子径は149nm、CV値は0.09であった。
<導電性ペーストの調製>
実施例1と同様にして、ニッケル粒子スラリー(3−E)を調製後、導電性ペースト(3−F)を調製した。得られた導電性ペースト(3−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは16nmであった。
また、得られたニッケル粒子(3−D)の5%熱収縮温度は、345℃であった。
[実施例4]
<工程I;種粒子の調製>
実施例1における80gのギ酸銅四水和物の代わりに、40gのギ酸銅四水和物としたこと以外、実施例1と同様にして、6120gのニッケル粒子スラリー(4−A)を調製後、ニッケル粒子(4−B)を調製した。
ニッケル粒子(4−B)のSEM写真を図3に示す。図3を参照すると、ニッケル粒子(4−B)の平均粒子径は22nm、CV値は0.10であった。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
実施例1と同様にして、ニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の3.35kgを分取し、そこに100gのニッケル粒子スラリー(4−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱し、その温度を保持しながら、さらに、10分間毎に2回に分けて上記ニッケル錯体溶液を3.35kgずつ添加することによってニッケル粒子スラリー(4−C)を調製した。実施例1と同様にして、得られたニッケル粒子スラリー(4−C)の静置分離し、上澄み液の除去後、洗浄及び乾燥してニッケル粒子(4−D)を調製した。
ニッケル粒子(4−D)のSEM写真を図4に示す。図4を参照すると、ニッケル粒子(4−D)の平均粒子径は158nm、CV値は0.09であった。
<導電性ペーストの調製>
実施例1と同様にして、ニッケル粒子スラリー(4−E)を調製後、導電性ペースト(4−F)を調製した。得られた導電性ペースト(4−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは13nmであった。
また、得られたニッケル粒子(4−D)の5%熱収縮温度は、347℃であった。
[実施例5]
<工程I;種粒子の調製>
実施例1における80gのギ酸銅四水和物の代わりに、20gのギ酸銅四水和物としたこと以外、実施例1と同様にして、6110gのニッケル粒子スラリー(5−A)を調製後、ニッケル粒子(5−B)を調製した。
ニッケル粒子(5−B)のSEM写真から、ニッケル粒子(5−B)の平均粒子径は27nm、CV値は0.11であった。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
実施例1と同様にして、ニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の3.20kgを分取し、そこに100gのニッケル粒子スラリー(5−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱することによってニッケル粒子スラリー(5−C)を調製した。実施例1と同様にして、得られたニッケル粒子スラリー(5−C)の静置分離し、上澄み液の除去後、洗浄及び乾燥してニッケル粒子(5−D)を調製した。
ニッケル粒子(5−D)のSEM写真から、ニッケル粒子(5−D)の平均粒子径は135nm、CV値は0.10であった。
<導電性ペーストの調製>
実施例1と同様にして、ニッケル粒子スラリー(5−E)を調製後、導電性ペースト(5−F)を調製した。得られた導電性ペースト(5−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは16nmであった。
また、得られたニッケル粒子(5−D)の5%熱収縮温度は、330℃であった。
[実施例6]
<工程I;種粒子の調製>
実施例5と同様にして、ニッケル粒子スラリー(6−A)を調製後、ニッケル粒子(6−B)を調製した。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
実施例1と同様にして、ニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の3.20kgを分取し、そこに100gのニッケル粒子スラリー(6−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱し、その温度を保持しながら、さらに、25分間、ポンプで連続的に上記ニッケル錯体溶液を9.60kg添加することによってニッケル粒子スラリー(6−C)を調製した。実施例1と同様にして、得られたニッケル粒子スラリー(6−C)の静置分離し、上澄み液の除去後、洗浄及び乾燥してニッケル粒子(6−D)を調製した。
ニッケル粒子(6−D)のSEM写真から、ニッケル粒子(6−D)の平均粒子径は214nm、CV値は0.12であった。
<導電性ペーストの調製>
実施例1と同様にして、ニッケル粒子スラリー(6−E)を調製後、導電性ペースト(6−F)を調製した。得られた導電性ペースト(6−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは16nmであった。
また、得られたニッケル粒子(6−D)の5%熱収縮温度は、371℃であった。
[実施例7]
<工程I;種粒子の調製>
実施例6と同様にして、ニッケル粒子スラリー(7−A)を調製後、ニッケル粒子(7−B)を調製した。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
実施例1と同様にして、ニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の3.20kgを分取し、そこに100gのニッケル粒子スラリー(7−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱し、その温度を保持しながら、さらに、10分後、上記ニッケル錯体溶液を3.20kg添加することによってニッケル粒子スラリー(7−C)を調製した。実施例1と同様にして、得られたニッケル粒子スラリー(7−C)の静置分離し、上澄み液の除去後、洗浄及び乾燥してニッケル粒子(7−D)を調製した。
ニッケル粒子(7−D)のSEM写真から、ニッケル粒子(7−D)の平均粒子径は170nm、CV値は0.09であった。
<導電性ペーストの調製>
実施例1と同様にして、ニッケル粒子スラリー(7−E)を調製後、導電性ペースト(7−F)を調製した。得られた導電性ペースト(7−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは16nmであった。
また、得られたニッケル粒子(7−D)の5%熱収縮温度は、365℃であった。
[実施例8]
<工程I;種粒子の調製>
実施例1における80gのギ酸銅四水和物の代わりに、15gのギ酸銅四水和物としたこと以外、実施例1と同様にして、6100gのニッケル粒子スラリー(8−A)を調製後、ニッケル粒子(8−B)を調製した。
ニッケル粒子(8−B)のSEM写真を図5に示す。図5を参照すると、ニッケル粒子(8−B)の平均粒子径は29nm、CV値は0.10であった。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
実施例1と同様にして、ニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の7.90kgを分取し、そこに500gのニッケル粒子スラリー(8−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱することによってニッケル粒子スラリー(8−C)を調製した。実施例1と同様にして、得られたニッケル粒子スラリー(8−C)の静置分離し、上澄み液の除去後、洗浄及び乾燥してニッケル粒子(8−D)を調製した。
ニッケル粒子(8−D)のSEM写真を図6に示す。図6を参照すると、ニッケル粒子(8−D)の平均粒子径は114nm、CV値は0.07であった。
<導電性ペーストの調製>
実施例1と同様にして、ニッケル粒子スラリー(8−E)を調製後、導電性ペースト(8−F)を調製した。得られた導電性ペースト(8−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは12nmであった。
また、得られたニッケル粒子(8−D)の5%熱収縮温度は、328℃であった。
[比較例1]
<工程I;種粒子の調製>
実施例2と同様にしてニッケル粒子スラリー(9−A)を調製後、ニッケル粒子(9−B)を調製した。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
実施例1と同様にして、ニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の10.8kgを分取し、そこに100gのニッケル粒子スラリー(9−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱することによってニッケル粒子スラリー(9−C)を調製した。実施例1と同様にして、得られたニッケル粒子スラリー(9−C)の静置分離し、上澄み液の除去後、洗浄及び乾燥してニッケル粒子(9−D)を調製した。
ニッケル粒子(9−D)のSEM写真から、ニッケル粒子(9−D)の平均粒子径は126nm、CV値は0.19であった。
<導電性ペーストの調製>
実施例1と同様にして、ニッケル粒子スラリー(9−E)を調製後、導電性ペースト(9−F)を調製した。得られた導電性ペースト(9−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは38nmであった。
また、得られたニッケル粒子(9−D)の5%熱収縮温度は、315℃であった。
[比較例2]
<工程I;種粒子の調製>
実施例4と同様にしてニッケル粒子スラリー(10−A)を調製後、ニッケル粒子(10−B)を調製した。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
実施例1と同様にして、ニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の10.1kgを分取し、そこに100gのニッケル粒子スラリー(10−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱することによってニッケル粒子スラリー(10−C)を調製した。実施例1と同様にして、得られたニッケル粒子スラリー(10−C)の静置分離し、上澄み液の除去後、洗浄及び乾燥してニッケル粒子(10−D)を調製した。
ニッケル粒子(10−D)のSEM写真を図7に示す。図7を参照すると、ニッケル粒子(10−D)の平均粒子径は155nm、CV値は0.18であった。
<導電性ペーストの調製>
実施例1と同様にして、ニッケル粒子スラリー(10−E)を調製後、導電性ペースト(10−F)を調製した。得られた導電性ペースト(10−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは42nmであった。
また、得られたニッケル粒子(10−D)の5%熱収縮温度は、352℃であった。
[比較例3]
<工程I;種粒子の調製>
実施例5と同様にしてニッケル粒子スラリー(11−A)を調製後、ニッケル粒子(11−B)を調製した。
<工程II;ニッケル錯体溶液の調製>
実施例1と同様にして、ニッケル錯体溶液を調製した。
<工程III;混合液の調製及びニッケル粒子の調製>
上記ニッケル錯体溶液の6.4kgを分取し、そこに100gのニッケル粒子スラリー(11−A)を加え、撹拌後、マイクロ波を照射して225℃まで加熱することによってニッケル粒子スラリー(11−C)を調製した。実施例1と同様にして、得られたニッケル粒子スラリー(11−C)の静置分離し、上澄み液の除去後、洗浄及び乾燥してニッケル粒子(11−D)を調製した。
ニッケル粒子(11−D)のSEM写真から、ニッケル粒子(11−D)の平均粒子径は162nm、CV値は0.24であった。
<導電性ペーストの調製>
実施例1と同様にして、ニッケル粒子スラリー(11−E)を調製後、導電性ペースト(11−F)を調製した。得られた導電性ペースト(11−F)の表面粗さを測定した結果、算術平均粗さRaは52nmであった。
また、得られたニッケル粒子(11−D)の5%熱収縮温度は、348℃であった。
実施例1〜8、比較例1〜3の結果をまとめて表1に示す。
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。

Claims (6)

  1. ニッケル粒子の製造方法であって、下記の工程I〜III;
    I)走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径D1が10nm以上30nm以下の範囲内であり、かつ、粒子径の変動係数CV1が0.12以下であるとともに、少なくともカルボン酸ニッケルを含む金属塩と、脂肪族1級モノアミンと、を混合し、加熱することによって形成された種粒子を準備する工程、
    II)ニッケル塩と、脂肪族1級モノアミンと、を混合し、加熱することによって、ニッケル塩を有機アミンに溶解させたニッケル錯体溶液を準備する工程、
    III)前記種粒子と前記ニッケル錯体溶液とを混合して混合液を得るとともに、該混合液中のニッケルイオンを加熱還元し、前記種粒子を核として金属ニッケルを析出・成長させてニッケル粒子を形成する工程、
    を含み、
    前記工程IIIでは、前記混合液中のニッケル錯体を、金属元素換算で、前記種粒子又は該種粒子から成長したニッケル粒子の金属元素重量に対して200倍以下に維持することを特徴とするニッケル粒子の製造方法。
  2. 前記ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径D2が100nm以上300nm以下の範囲内であり、かつ、粒子径の変動係数CV2が0.12以下である請求項1に記載のニッケル粒子の製造方法。
  3. 前記平均粒子径D1が10nm以上20nm以下の範囲内であり、前記ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡観察による平均粒子径D2が100nm以上200nm以下の範囲内であり、かつ、粒子径の変動係数CV2が0.12以下である場合に、前記工程IIIでは、さらに、前記ニッケル錯体溶液又は別途準備したニッケル錯体溶液を、複数回に分けて段階的に、又は連続的に前記混合液に追加供給する請求項1に記載のニッケル粒子の製造方法。
  4. 前記工程IIIにおいて、段階的に又は連続的に追加供給される前記ニッケル錯体溶液又は別途準備したニッケル錯体溶液中のニッケル錯体の濃度が、ニッケル元素換算で3〜12重量%の範囲内である請求項3に記載のニッケル粒子の製造方法。
  5. 前記金属塩が、カルボン酸ニッケルと、銅、銀、金、白金及びパラジウムから選ばれる1種以上の金属の塩と、を含む請求項に記載のニッケル粒子の製造方法。
  6. 前記工程IIIの加熱をマイクロ波によって行う請求項1からのいずれか1項に記載のニッケル粒子の製造方法。

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