JPH02145422A - 微細酸化銅粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は顆粒状で得られる微細酸化銅粉末の製造方法に
関し、特に捲微細で超電導物質として有効なペロブスカ
イト型構造の得やすいＣｕＯ粉末の製造方法に関する。

［従来技術］ 従来、酸化鋼を得る方法としては、銅水溶液を中和剤で
中和して得られる調水酸化物又は塩基性銅塩な大気中で
焼成する方法や、硫酸銅溶液にＮａＯＨを添加し、９０
℃前後の液温で中和して直接ＣｕＯを得る方法などが公
知である。

これらの製造方法によって得られるＣｕＯ粉末は通常８
〜１０μｍの範囲の比較的均一な粒子径を持つ粒子から
なるものであり、ペースト剤等に使用されている。

一方、近年の技術革新は超電導材の分野においても進展
が目ざましく、超電導材製造用原料として種々の化合物
が用いられるようになっている。

ＣｕＯ粉末も他の化合物との混合により超電導材をつく
るための好ましい原料の１つとしてしきりに用いられて
いるが、使用の目的上、粒子が、より微細で、より活性
があり、且つ純度の高いものであることが望まれている
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の製造法によって得られるＣｕＯ粉
末は粒子径がまだ充分に微小ではなく、また活性度や純
度の面でも超電導材の原料として使用するためには問題
があり、前述の要望される性質を全て備えているＣｕＯ
粉末を得ることは至難とされていた。

［課題を解決する為の手段］ 本発明者等は、かかる問題を解決する為鋭意研究を行な
った結果、中和剤の種類や、反応における温度その他の
諸条件を適切に定めることによって、中和法により超電
導材製造用原料として好適なＣｕＯ粉末を製造できるこ
とを見い出した。即ち、本発明は、上記課題解決の手段
として、高純度銅を硝酸に溶解して得られる硝酸鋼溶液
にアンモニウム塩からなる中和剤を添加して溶液を中和
することにより、液中に生成、する微細な１次粒子を得
る第１工程： 第１工程で得られた１次粒子を水洗した後、濾過して乾
燥する第２工程：および 第２工程で得られた乾燥粒子を焼成してＣｕＯ粉末を得
る第３工程； からなることを特徴とする微細酸化銅粉末の製造方法を
提供するものである。

［作　　　用］ 本発明を達成する過程で、各種の条件試験を行ない、そ
れぞれについて以下のような最適条件を見出した。

反応装置としては、第１図に示す中和反応装置を用い、
撹拌条件、中和反応温度等を厳密に制御した。この装置
では、中和反応の温度を±０．５℃の変動範囲に制御す
ることが可能であり、また中和剤添加の制御については
、微量定量ポンプを使用し、ポンプの稼動時間を所定の
時間に設定出来る構造とした。

銅溶液としては、安価な硫酸銅溶液ではなく硝酸銅溶液
を用いた。これは超電導材の有害物質の１つである硫黄
分が反応工程において混入することを防止するためであ
る。

出発原料としては、最終製品が所望の純度を持つものと
する為には９９．９９％程度の電気鋼等の高純度銅を用
いる必要があることを試験により確認した。

本発明の実施において中和剤としてはアンモニウム塩を
用いたが、これは超電導材の有害物質の１つであるナト
リウムを含まない中和剤を用いることが好ましいからで
ある。これらの中でも、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ，
ＨＣＯ，’）は特に優れた中和剤の１つであることを確
認した。原料溶液の銅濃度については、従来、稀薄銅溶
液に対して濃厚中和剤の投入を行って微細な中和生成物
を回収している傾向があるが、ハンドリング液量低下に
よるロス低減や設備規模の縮小という経済性の面からは
、生成粒子の微細化に支障がない限り銅濃度を高く設定
することが望ましいと考えられる。このような観点から
検討した結果、本発明においてはＣｕ濃度は５５ｇ／β
以下とすることが好ましく、６０ｇ／ｆｉ以上では均一
な中和の継続が困難であることを確認した。中和剤濃度
としては、上述と同様な理由から生成粒子の微細化に対
する影響が許容できる範囲にある濃厚濃度として、２０
０　ｇ／２前後のＮＨ４ＨＣＯ，溶液を用いるのが最適
であることがわかった。中和反応時の液温は、２８℃以
下にコントロールすれば、微細な１次粒子が得られるが
、３０℃以上の液温では１次粒子の肥大化が生じること
がわかった。このため本発明の好ましい実施態様では２
６±０．５℃の範囲にコントロールした。

撹拌強度については、３５０　ｒｐｍ以下の撹拌速度で
は微細な粒子を得ることができるが、　６００ｒｐｍ以
上の強撹拌では得られる粒子が全てフレーク状であるこ
とが試験により確認された。このことは、大規模な装置
による実際の操業においても、撹拌強度を適度に制御す
る必要のあることを示唆している。

中和剤の投入時間に関しては、２０分以内の急速な中和
では充分な核生成が得られず、逆に６０分以上かける長
時間中和では１次粒子及び２次粒子の肥大化傾向が現わ
れることが判明し、最適条件として４０〜５０分の範囲
で行なうのが好ましいことが理解された。

第２工程での水洗・乾燥は、第１工程で得られた１次粒
子の凝集体（２次粒子）を純水で洗浄した後、濾過して
自然対流型乾燥器により７０℃で乾燥することにより行
なった。

次いで得られた乾燥物を、２００〜４００℃の範囲で焼
成し、活性のＣｕＯ粉末を得た（第３工程）。

焼成温度が２００℃未満の低温焼成では、完全にＣｕＯ
へ変換させるためには長時間の焼成時間が必要となり、
逆に５００℃以上の高温焼成では、２次粒子（凝集体）
の焼結が起きることを確認した。

即ち、超電導混合仕様実施時において１次粒子への完全
分散を保証するためには、焼成温度を５００℃以下、好
ましくは４００℃以下とする必要がある。

以下、本発明の詳細を実施例により説明する。

実　　　施　　　例 Ａ鉱山産の電気銅（品位９９．９９％）を出発原料とし
て、銅ＩＫｇに対して６１％１級硝酸３．４２の配合で
溶解した濃厚液を、純水にて稀釈した銅水溶液ｆｌ）（
Ｃｕ　５０ｇ／ｊＬ　ｐＨ＝ｌ）４４２を第１図に示す
中和装置内の中和槽（１０βビーカー）（２）に移入し
た。

次いで、中和剤溶液（３）を入れた容器から、微量定量
ポンプ（５）で、中和剤としてのＮＨ４Ｉ　ＣＯｓ溶液
２００℃未満（２６℃）を、銅水溶液の入っている１０
℃ビーカー（２）に少量ずつ連続的に注入した。

中和反応の条件として、反応温度は２６℃前後になるよ
うに温度コントローラー（９）を用いて恒温槽（４）内
の温度を調節すると共に、中和槽の撹拌機（６）の撹拌
速度を３０　Ｏｒｐｍとして４５分間かけて中和した。

中和反応終了後のｐＨは、５７５であった。

中和反応により生成した１次粒子の大きさは２００〜６
００人の範囲内にあり、これら１次粒子が顆粒状に凝集
した２次粒子（凝集体）の粒径は０．５〜２．０μｍで
あった（第１工程）。

第１工程で得られた２次粒子（凝集体）を、濾過した後
１目的３ｆ！、の純水を用い、計２回の水洗濾過を行な
った。乾燥は低温乾燥器を用い７０℃で一昼夜行なった
（第２工程）。

次いで得られた乾燥物をステンレス製バットに移して、
約３時間、３００℃前後の温度で焼成したところ、以下
の品位のＣｕＯを得た。

Ｃｕ　　７９．１５％　　Ｆｅ　　１．８ｐｐｍＮｉ　
　０．２ｐｐｍ　　　　Ｃｒ　　＜０．２ｐｐｍＰｂ　
　＜０．　５ｐｐｍ　　　　　　　ＳＯ４＜５ｐｐｍＣ
ａ１．９　％ｐｐｍ　　　　　　Ｎａ　　　　＜　　０
．　５ｐｐｍ以上のようにして得られたＣｕＯは、４Ｎ
グレイドのものであって、超電導仕様において有害とさ
れるＳ、Ｎａ、Ｆｅ、およびＮｉ各有害元素の含有値が
非常に低いことがわかる。

［発明の効果］ 本発明の方法で得られたＣｕＯ粉末は、これを混合法に
おいて、Ｂａ、Ｙ、ＴＩ等の各種酸化物と所定量混合す
ることにより、超電導用材料を製造することができるが
、混合時において容易に１次粒子（２００〜６００人）
に分散する為、最終仕様の達成時においては超微粉末と
しての望ましい混和特性を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するための中和反応装置
の構成を示す概念図である。 符号の説明 ３−中和剤溶液 ５−微量定量ホンブ ７−熱電対 ９−温度コントローラー ４−恒温槽 ６−撹拌機 ８−投込ヒーター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高純度銅を硝酸に溶解して得られる硝酸銅溶液にアンモ
   ニウム塩からなる中和剤を添加して溶液を中和すること
   により、液中に生成する微細な１次粒子を得る第１工程
   ； 第１工程で得られた１次粒子を水洗した後、濾過して乾
   燥する第２工程；および 第２工程で得られた乾燥粒子を焼成してＣｕＯ粉末を得
   る第３工程； からなることを特徴とする微細酸化銅粉末の製造方法。