專利名稱：鎳微粉及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎳微粉及其制造方法。更詳細(xì)而言，涉及一種作為多層片式陶瓷電容器的內(nèi)部電極等的電子部件用電極材料所使用的鎳微粉及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，電子儀器以及它們所用的部件用材料存在小型化的要求，為了應(yīng)對該要求，對于作為電子儀器、部件用材料所使用的鎳微粉，也存在更加微?；囊蟆４送?，對于鎳微粉，除了微?；酝膺€要求具有很多優(yōu)良的特性。例如，在多層片式陶瓷電容器(下稱“MLCC”)中，作為所要求的特性之一，有對應(yīng)于MLCC用內(nèi)部電極材料的薄膜化的小粒徑化。以往，MLCC的內(nèi)部電極的厚度、電介質(zhì)的厚度是1 μ m以上。因此，作為MLCC的內(nèi)部電極所使用的鎳微粉，平均粒徑、粒徑分布大，允許混入的粗大粒子的大小程度也大，混入概率也比現(xiàn)狀高。在下一代的MLCC中，內(nèi)部電極的厚度、電介質(zhì)的薄層化非常顯著，為了降低金屬粒子突破電介質(zhì)而在電極間發(fā)生短路的比例，作為內(nèi)部電極材料的應(yīng)用，需要平均粒徑小、 粒徑分布狹小的鎳微粉。具體而言，平均粒徑必須在0. 2μπι以下，并且減少粗大粒子，嚴(yán)密控制粗大粒子含量。此外，若相對于平均粒徑，微細(xì)的超微粒子存在量多，則這些超微粒子，在MLCC的燒成工序中，與接近平均粒徑的粒子相比，易于發(fā)生氧化膨脹、以及由低溫下的燒結(jié)導(dǎo)致的異常收縮，有可能發(fā)生電介質(zhì)的裂紋、電極的脫層(delamination)。另外，在該燒成工序中， 結(jié)晶性低的鎳微粉表現(xiàn)出與超微粒子存在量多的鎳微粉相接近的特性，因此，還要求結(jié)晶性高。作為針對諸如此類要求的解決辦法，提出了鎳微粉的平均粒徑的微細(xì)化、粗大粒子混入率的減少、超細(xì)小顆?；烊肼蕼p少的方案，對于有代表性的鎳粉，如下所述。例如，在專利文獻(xiàn)1中，提出了一種鎳基微粉，其中，平均粒徑是0.05 0.3 μ m且一次粒徑是ι μ m以上的粒子個數(shù)占全部粒子個數(shù)的50ppm以下，并且一次粒徑是平均粒徑的0. 6倍以下的粒徑的粒子個數(shù)占全部粒子個數(shù)的10%以下。但是，在該專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)中，作為鎳微粉的制造方法，采用了氯化鎳蒸氣的氣相還原法，由于所得到的鎳微粉中含有氯，所以有必要進(jìn)行水洗以去除氯。此外，在制備鎳微粉后，采用帶有撇渣管的無孔壁籃式離心分離機(jī)施以水中分級，減少粗大粒子。因此，在干燥后有可能發(fā)生凝集，即使加入了粉碎等的后續(xù)工序，也由于粒子是微細(xì)的，凝集會劇烈發(fā)生。此外，由于需要分級的工序，成本增大，從該觀點來看是不利的。此外，在專利文獻(xiàn)2中，提出了一種鎳微粉，其中，平均粒徑是0. 2 0. 6 μ m，平均粒徑的2. 5倍以上的粗粒子存在概率按個數(shù)基準(zhǔn)為0. 以下。但是，在該專利文獻(xiàn)2所述的技術(shù)中，盡管沒有分級工序，但與上述專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)同樣地采用了氯化鎳蒸氣的氣相還原法，因此，需要進(jìn)行去除氯的水洗，干燥凝集在所難免。此外，關(guān)于粒徑的范圍也大，并不能滿足現(xiàn)狀的需求。
此外，在專利文獻(xiàn)3中，提出了一種鎳微粉，其中，平均粒徑是0. 1 Ι.Ομπι，粒徑是2 μ m以上的粗粒子的存在概率按個數(shù)基準(zhǔn)為700/100萬以下。但是，在該專利文獻(xiàn)3所述的技術(shù)中，采用了氯化鎳蒸氣的氣相還原法與濕式分級，因此，干燥凝集在所難免。此外， 作為粒徑是2 μ m以上的混入量也高達(dá)700ppm，由此，MLCC制備時的不合格品的發(fā)生概率增大。另外，在專利文獻(xiàn)4中，提出了一種鎳微粉，其中，平均一次粒徑是0. 05 1. 0 μ m， 通過激光衍射散射式粒度分布檢測的平均粒徑的1. 5倍以上的粒徑的粒子個數(shù)占全部粒子個數(shù)的20%以下，平均粒徑的0. 5倍以下的粒徑的粒子個數(shù)占全部粒子個數(shù)的5%以下， 并且鎳粒子內(nèi)的平均微晶粒徑是400人(1人=10_1Gm)以上。但是，在該專利文獻(xiàn)4所述的鎳微粉中，盡管平均微晶粒徑是400人以上，但是與平均粒徑相比，微晶粒徑小至1/10以下， 作為其結(jié)晶性，與采用濕式法制備的微粉沒有變化，不能說是結(jié)晶性良好。如以上所述，并沒有開發(fā)出粗大粒子的混入或凝集少、結(jié)晶性優(yōu)良、并能夠以低成本制備的鎳粉。因此，期望開發(fā)出這種鎳粉以及其工業(yè)上易行的制造方法?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2004-292950號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開平11-189801號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開2001-73007號公報專利文獻(xiàn)4 日本特開2007-197836號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)問題點而提出的解決方案，其目的在于提供一種粗大粒子的混入少，結(jié)晶性優(yōu)良，能夠以低成本制造的鎳微粉及其工業(yè)上易行的制造方法。解決課題所用的方法本發(fā)明人，針對由熱等離子體所得到的結(jié)晶性優(yōu)良的鎳微粉，進(jìn)行了精心的研究開發(fā)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器，將由熱等離子體所得到的鎳微粉進(jìn)行分級，能夠有效地制造無粗大粒子混入的鎳微粉，從而完成了本發(fā)明。即本發(fā)明的鎳微粉，是通過采用熱等離子體使鎳蒸發(fā)并使其凝結(jié)而微粉化所得到的鎳微粉，其特征在于，采用掃描電子顯微鏡觀察所求得的數(shù)均粒徑是0. 05 0. 2 μ m, 硫含量是0. 1 0. 5質(zhì)量％，并且，0. 6 μ m以上的粗大粒子在鎳微粉中的含有比例按個數(shù)基準(zhǔn)是50ppm以下。其中，該鎳微粉，優(yōu)選比表面積粒徑與數(shù)均粒徑的差相對于比表面積粒徑是15% 以下。此外，由X射線衍射分析所求得的微晶粒徑，優(yōu)選相對于上述數(shù)均粒徑是66%以上。此外，本發(fā)明的鎳微粉的制造方法，其特征在于，包括原料配制工序，該工序以使鎳原料中的硫含量相對于鎳和硫的合計量是0. 1 0. 5質(zhì)量％的方式進(jìn)行配制鎳原料；微粉化工序，該工序在含有非活性氣體和氫氣的還原氣體環(huán)境中，將上述原料配制工序中配制的鎳原料通過熱等離子體進(jìn)行氣化，使所產(chǎn)生的含有硫和氧的鎳蒸氣凝結(jié)而微粉化；粗大粒子去除工序，該工序?qū)⑸鲜鑫⒎刍ば蛑兴玫降奈⒎刍囘B續(xù)導(dǎo)入水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器內(nèi)以去除粗大粒子，并且冷卻微粉化鎳；回收工序，該工序回收經(jīng)冷卻的微粉化鎳；以及，緩慢氧化工序，該工序?qū)⒒厥盏奈⒎刍嚤３钟诤醯娜跹趸苑腔钚詺怏w環(huán)境中使微粉化鎳表面緩慢氧化而獲得鎳微粉，其中，上述水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器中的旋轉(zhuǎn)氣體的入口速度大于lOm/s(米/秒)并且在50m/s(米/秒)以下。其中，水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器中的旋轉(zhuǎn)氣體的入口速度，優(yōu)選為14m/s (米/秒) 以上并且50m/s (米/秒)以下。其中，在原料配制工序中，優(yōu)選從鎳、氧化鎳、硫化合物中至少選擇鎳進(jìn)行配合。另外，作為熱等離子體，優(yōu)選使用高頻感應(yīng)等離子體。發(fā)明的效果本發(fā)明的鎳微粉，純度高且結(jié)晶性優(yōu)良，適于作為電子儀器、部件用材料。特別是用作下一代MLCC的內(nèi)部電極形成用的鎳微粉時，平均粒徑在0. 2 μ m以下，控制粗大粒子的混入，因此，能夠防止因金屬粒子突破電介質(zhì)而導(dǎo)致的電極間發(fā)生的短路。此外，其制造方法簡易且成本低，因此，可以實施于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)中，其在工業(yè)上的價值非常大。


圖1是實施例中所用裝置的示意圖。圖2是實施例3的鎳微粉處于3萬倍放大中的FE-SEM照片。圖3是實施例3的鎳微粉處于1萬倍放大中的SEM照片。圖4是比較例1的鎳微粉處于3萬倍放大中的FE-SEM照片。圖5是比較例1的鎳微粉處于1萬倍放大中的SEM照片。附圖標(biāo)記的說明1鎳微粉制造裝置，10等離子體裝置，11水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器，12回收裝置， 13等離子體焰炬部，14微粒發(fā)生部，15氣體供給口，16緩沖罐，17循環(huán)用泵，18配管，19壓力調(diào)節(jié)閥，20集氣管，21熱交換器
具體實施例方式下面，針對本實施方式的鎳微粉的制造方法，進(jìn)行詳細(xì)說明。并且，按下面的順序進(jìn)行說明。1.鎳微粉(1)平均粒徑；(2)粗大粒子；(3)硫含量；(4)比表面積粒徑與數(shù)均粒徑的差；(5)微晶粒徑；(6)氧含量。2.鎳微粉的制造(1)鎳微粉的制造裝置；(2)鎳微粉的制造方法(2-1)原料配制工序；(2-2)微粉化工序；
(2-3)粗大粒子去除工序；(2-4)回收工序；(2-5)緩慢氧化工序。3.實施例。[1.鎳微粉]本發(fā)明的實施方式之一的鎳微粉，是通過采用熱等離子體使鎳蒸發(fā)、凝結(jié)而進(jìn)行微粉化所得到的鎳微粉，其特征在于，采用掃描電子顯微鏡觀察所求得的數(shù)均粒徑是 0. 05 0. 2 μ m、硫含量是0. 1 0. 5質(zhì)量％，并且0. 6 μ m以上的粗大粒子在鎳微粉中所含比例按個數(shù)基準(zhǔn)是50ppm以下。采用熱等離子體所得到的鎳微粉(下稱“熱等離子體鎳微粉”)，是高純度的，并沒有如同通過氯化鎳蒸氣的氣相還原法所得到的鎳微粉那樣發(fā)生氯的混入。此外，該鎳微粉是通過使鎳蒸氣凝結(jié)、冷卻而生成，因此，通過使用熱等離子體，能夠獲得結(jié)晶性高、大致圓球狀的細(xì)小顆粒。這種特性，適于作為電子儀器、部件用材料，特別是MLCC內(nèi)部電極用材料。另一方面，以往，熱等離子體鎳微粉，從其生成過程開始保持于高溫中的時間長， 因此，存在發(fā)生粒子生長而使粗大粒子混入的問題。本實施方式的鎳微粉，是通過改良熱等離子體鎳微粉而形成的。下面，針對本實施方式的鎳微粉的各構(gòu)成單元，進(jìn)行更詳細(xì)的說明。<(1)平均粒徑〉本實施方式的鎳微粉，采用掃描電子顯微鏡觀察所求得的數(shù)均粒徑是0.05 0. 2μπι。該鎳微粉，是熱等離子體鎳微粉，幾乎沒有形成由一次粒子進(jìn)行凝集的二次粒子， 因此，通過檢測一次粒徑來求出數(shù)均粒徑。此外，所謂數(shù)均粒徑，是指從掃描電子顯微鏡 (SEM)的視野進(jìn)行檢測的規(guī)定個數(shù)的鎳粒子的粒徑的平均值。若鎳微粉的數(shù)均粒徑低于0. 05 μ m,則凝集變得劇烈，當(dāng)制作形成MLCC內(nèi)部電極所用的漿料時，不能均勻地分散于漿料中，難以通過涂布來形成電極。此外，由于存在凝集粉，從外表上看粒徑增大，不能對應(yīng)于薄膜化的電極，而且在燒成時因燒結(jié)導(dǎo)致的收縮增大。另一方面，若數(shù)均粒徑超過0.2 μ m，則不能對應(yīng)于薄膜化的電極。由此，通過使平均粒徑設(shè)為0. 05 0. 2 μ m,能夠使均勻地分散于漿料中，并且能夠?qū)?yīng)于薄膜化的電極。< (2)粗大粒子>本實施方式的鎳微粉，一次粒徑0. 6 μ m以上的粗大粒子的含有比例按個數(shù)基準(zhǔn)是50ppm以下。若粗大粒子的含有比例個數(shù)基準(zhǔn)超過50ppm，在薄層化的MLCC中，由于金屬粒子突破電介質(zhì)而導(dǎo)致的電極間的短路增多，作為MLCC得不到足夠的電容量。從防止電極間短路的觀點出發(fā)，更優(yōu)選為粗大粒子的含有比例設(shè)為30ppm以下。< (3)硫含量 >本實施方式的鎳微粉，硫含量是0. 1 0.5質(zhì)量％，優(yōu)選為0. 15 0.4質(zhì)量％。若鎳微粉的硫含量低于0. 1質(zhì)量％，則含有鎳硫化物和鎳氧化物的表面的包覆層的形成不充分，不能充分獲得在MLCC燒成時的鎳微粉的收縮起始溫度的高溫化效果以及收縮率的減少效果，發(fā)生于電極上的中斷、脫層增多。特別是，從充分發(fā)揮收縮率的減少效果的觀點出發(fā)，更優(yōu)選為0. 15質(zhì)量％以上。另一方面，若硫含量超過0.5質(zhì)量％，則會產(chǎn)生在燒成時產(chǎn)生腐蝕性氣體、在電子部件或電子儀器上產(chǎn)生電路腐蝕的問題。此外，在接近800°C時開始產(chǎn)生大量SOx氣體，產(chǎn)生MLCC的裂紋、電極的脫層等。< (4)比表面積粒徑與數(shù)均粒徑的差>本實施方式的鎳微粉，優(yōu)選為比表面積粒徑與數(shù)均粒徑的差相對于比表面積粒徑是15%以下，更優(yōu)選為10%以下。在此，所謂比表面積粒徑，是指假定粒子為圓球而由鎳微粉的比表面積算出的值。 因而，對于鎳微粉的粒子，比表面積粒徑與數(shù)均粒徑的差越小，其形狀越是接近于圓球，成為鎳微粉的圓球性的指標(biāo)。鎳微粉，其圓球性越好，越容易獲得良好的漿料，通過涂布漿料所得到膜的膜密度等的特性越好。比表面積粒徑與數(shù)均粒徑的差，若相對于比表面積粒徑超過15%，則有可能圓球性降低而得不到良好的漿料，得不到具有充分特性的膜。此外，鎳微粉的比表面積是采用基于氮?dú)怏w吸附的BET法來求得。〈⑶微晶粒徑〉本實施方式的鎳微粉，優(yōu)選為采用X射線衍射分析所求得的微晶粒徑相對于數(shù)均粒徑是66%以上。微晶粒徑是構(gòu)成鎳粒子的單晶大小的指標(biāo)，微晶粒徑越接近數(shù)均粒徑，鎳粒子越接近于單晶，即可以說結(jié)晶性優(yōu)良。微晶粒徑對燒結(jié)的進(jìn)行具有大的影響，結(jié)晶性良好 (即微晶粒徑相對于數(shù)均粒徑大)的鎳微粉，與具有相同程度的平均粒徑的鎳微粉相比， 收縮起始溫度高，由燒結(jié)引起的收縮率小。為了抑制在MLCC燒成時進(jìn)行過燒結(jié)而引起的收縮，微晶粒徑優(yōu)選為70%以上。此外，當(dāng)微晶粒徑相對于數(shù)均粒徑是100%時，鎳粒子顯示為單晶，因此，通常不超過100%。< (6)氧含量 >本實施方式的鎳微粉，優(yōu)選氧含量是0. 4 1. 5質(zhì)量％。本實施方式的鎳微粉，其表面的最外面由含有鎳硫化物和鎳氧化物的混合物來構(gòu)成，優(yōu)選為鎳硫化物濃度分布在最外面成為最大，并形成有含氧(原子)的厚度是2 15nm 的包覆層，通過該包覆層能夠獲得良好的收縮起始溫度和收縮率。此外，鎳硫化物，可采取硫化鎳(NiS)、經(jīng)氧化的硫酸鎳(NiSO4)的方式。即包覆層中的鎳硫化物，含有硫化鎳和硫酸鎳。因而，若氧含量低于0. 4質(zhì)量％，則表面的包覆層形成的不充分，得不到良好的收縮起始溫度和收縮率。此外，鎳微粉的表面活性高，因此，有可能即使在大氣中稍微加熱也會引起劇烈的氧化反應(yīng)。另一方面，若氧含量超過1.5質(zhì)量％，則在含氫氣體等的弱還原性氣體環(huán)境中進(jìn)行燒成時，氣體的產(chǎn)生變得劇烈并且造成MLCC的裂紋、電極的脫層等。[2.鎳微粉的制造]本實施方式的鎳微粉的制造方法，包括原料配制工序，該工序以使鎳原料中的硫含量相對于鎳和硫的合計量是0. 1 0. 5質(zhì)量％的方式進(jìn)行配制鎳原料；微粉化工序，該工序在含有非活性氣體和氫氣的還原氣體環(huán)境中，將鎳原料通過熱等離子體進(jìn)行氣化，使所產(chǎn)生的含有硫和氧的鎳蒸氣凝結(jié)而微粉化；粗大粒子去除工序，該工序?qū)⒌玫降奈⒎刍囘B續(xù)導(dǎo)入水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器內(nèi)以去除粗大粒子，并且冷卻微粉化鎳；回收工序，該工序回收微粉化鎳；以及，緩慢氧化工序，該工序?qū)⒒厥盏奈⒎刍嚤３钟诤醯娜跹趸苑腔钚詺怏w環(huán)境中使微粉化鎳表面緩慢氧化而獲得鎳微粉。下面，針對本實施方式的鎳微粉的制造方法，按各工序進(jìn)行說明，但在此說明之前，針對該鎳微粉的制造方法中使用的鎳微粉的制造裝置進(jìn)行說明。<(1)鎳微粉的制造裝置〉圖1是表示本實施方式的鎳微粉的制造方法中使用的鎳微粉的制造裝置的一個例子的概略結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，鎳微粉的制造裝置1，由下述裝置構(gòu)成通過熱等離子體使鎳粉末微粉化的等離子體裝置10，設(shè)置為與等離子體裝置10相連接的從經(jīng)微粉化的鎳微粉中去除粗大粒子的水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器11 (下面，僅稱作“旋風(fēng)分離器”)，以及回收已去除粗大粒子的鎳微粉的回收裝置12。等離子體裝置10，例如是高頻感應(yīng)等離子體裝置，由等離子體焰炬部13和微粒發(fā)生部14構(gòu)成。在該等離子體裝置10內(nèi)，在含有所供給的非活性氣體和氫氣的還原氣體環(huán)境中，通過熱等離子體使鎳原料氣化，并使所產(chǎn)生的鎳蒸氣進(jìn)行凝集而微粉化。等離子體焰炬部13，具備未圖示的原料粉末供給口以及等離子體氣體供給口。在等離子體焰炬部13中，作為原料的鎳粉末和等離子體氣體一起以流速例如約200L/min， 分別通過原料粉末供給口和等離子體氣體供給口進(jìn)行供給，將鎳粉末進(jìn)行氣化而形成鎳蒸氣。此外，該等離子體焰炬部13配置于微粒發(fā)生部14的上方，以便防止所生成的鎳微粉再次沖進(jìn)等離子體焰內(nèi)或附近的可熔合的溫度區(qū)域中。在微粒發(fā)生部14中，通過供給的旋轉(zhuǎn)流形成用氣體形成旋轉(zhuǎn)流，由此，使通過等離子體進(jìn)行氣化而從等離子體區(qū)域出來的鎳蒸氣發(fā)生快速冷卻凝結(jié)而微粉化。該微粒發(fā)生部14，形成為其中心軸與等離子體焰的中心軸一致的圓筒狀結(jié)構(gòu)，其下部形成為直徑減小而形成為圓錐狀的結(jié)構(gòu)。如此，通過使微粒發(fā)生部14形成為圓筒狀結(jié)構(gòu)，能夠易于控制氣體氣流、效率良好地形成旋轉(zhuǎn)流。此外，通過使其中心軸一致，能夠防止因旋轉(zhuǎn)流引起的等離子體焰的紊亂，能夠使微粒的生成穩(wěn)定而防止粗大粒子的生成。另外，通過圓筒狀結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)流的效果，能夠防止微粒附著于微粒子發(fā)生部14的壁面，能夠提高微粒的回收率。微粒發(fā)生部14，具有旋轉(zhuǎn)流形成用氣體的氣體供給口 15 (具有能夠?qū)⑿D(zhuǎn)流形成用氣體供給于氣體旋轉(zhuǎn)方向上的結(jié)構(gòu))。通過該氣體供給口 15，通過進(jìn)行適當(dāng)?shù)臍怏w供給以控制氣體氣流而形成旋轉(zhuǎn)流。旋轉(zhuǎn)流形成用氣體的氣體供給口 15，優(yōu)選為從微粒發(fā)生部 14的外周面朝向室內(nèi)，在圓周上和等離子體焰的放出方向上設(shè)置多個。通過設(shè)置多個，能夠使旋轉(zhuǎn)流更加穩(wěn)定地形成。此外，通過調(diào)整由該氣體供給口 15供給的旋轉(zhuǎn)流形成用氣體， 能夠形成以等離子體焰的中心軸延長線為中心軸的旋轉(zhuǎn)流。旋轉(zhuǎn)流形成用氣體，優(yōu)選使由等離子體焰炬部13供給的等離子體氣體、原料供給用氣體等一起進(jìn)行循環(huán)。該旋轉(zhuǎn)流形成用氣體，經(jīng)過連結(jié)于后述回收裝置12的緩沖罐16 與循環(huán)用泵17，通過配管18，由上述氣體供給口 15進(jìn)行供給。由回收裝置12排出的氣體， 通過循環(huán)用泵17調(diào)整流量后送往氣體供給口 15，作為旋轉(zhuǎn)流形成用氣體而循環(huán)使用。此外，循環(huán)用泵17與氣體供給口 15之間，設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥19，由該壓力調(diào)節(jié)閥 19排出一部分旋轉(zhuǎn)流形成用氣體來調(diào)整微粒生成場所的氣體環(huán)境壓力。此外，在壓力調(diào)節(jié)閥19與氣體供給口 15之間，設(shè)置有集氣管20，通過該集氣管20，防止了旋轉(zhuǎn)流形成用氣體量的變動，使旋轉(zhuǎn)流穩(wěn)定。
另外，在循環(huán)用泵17的入口側(cè)，設(shè)置有熱交換器21。旋轉(zhuǎn)流形成用氣體，作為使通過等離子體進(jìn)行氣化的鎳蒸氣發(fā)生冷卻的冷卻氣體進(jìn)行作用，因此，當(dāng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)流形成用氣體的溫度上升。因此，通過設(shè)置熱交換器21，抑制旋轉(zhuǎn)流形成用氣體的溫度上升， 可獲得對微粒進(jìn)行充分冷卻的效果。如此進(jìn)行操作，通過等離子體裝置10生成鎳微粉，接著，在旋風(fēng)分離器11中去除所生成的鎳微粉中的粗大粒子。旋風(fēng)分離器11，設(shè)置成與等離子體裝置10相連接，在旋風(fēng)分離器中能夠去除生成的鎳微粉中的粗大粒子，防止粗大粒子混入所回收的微粒中。并且，特別是，本實施方式中， 將該旋風(fēng)分離器11設(shè)定為水冷卻夾套式。通過設(shè)定為這種水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器11，能夠在去除粗大粒子的同時冷卻微粉化鎳而抑制凝集，可僅分離由等離子體裝置10生成的粗大的鎳粒子。已去除粗大粒子的鎳微粉，通過由袋式過濾器等構(gòu)成的回收裝置12進(jìn)行回收。< (2)鎳微粉的制造方法>下面，針對采用諸如上述的鎳微粉制造裝置1等來施行的本實施方式的鎳微粉的制造方法，按各工序進(jìn)行說明。< (2-1)原料配制工序>在原料配制工序中，以鎳原料中的硫含量相對于鎳和硫的合計量為0. 1 0. 5質(zhì)量％的方式進(jìn)行配合鎳原料。在該原料配制工序中，從鎳、氧化鎳、硫化合物中至少選擇鎳進(jìn)行配合以獲得鎳原料。如此，通過至少選擇鎳作為鎳源，能夠抑制在下一工序(微粉化工序)中過量混入氧化鎳，因此，優(yōu)選至少選擇鎳作為鎳源。在該原料配制工序中，以所得到的鎳微粉的硫含量(即鎳原料中的硫含量相對于鎳和硫的合計量)形成為0.1 0.5質(zhì)量％的方式進(jìn)行配合。若鎳原料中的硫含量低于 0. 1質(zhì)量％，則導(dǎo)致所得到的鎳微粉的硫含量低于0. 1質(zhì)量％。另一方面，若鎳原料中的硫含量超過0. 5質(zhì)量％，則導(dǎo)致所得到的鎳微粉的硫含量超過0. 5質(zhì)量％。作為原料使用的鎳或氧化鎳的任一種中只要含有硫即可，在作為主要原料選擇鎳并且該鎳中不含有規(guī)定量的硫時，配合含硫的氧化鎳或硫化合物中的任一種或者上述兩種即可。此外，當(dāng)以硫化合物為原料時，硫有可能不均勻地分布于所得到的鎳微粉中，因此，優(yōu)選預(yù)先配制硫含量是0. 1 0.5質(zhì)量％的鎳作為鎳原料，或者配制使含有硫的氧化鎳與鎳相配合并且使硫含量形成為0. 1 0. 5質(zhì)量％的鎳原料。含硫為0. 1 0. 5質(zhì)量％的鎳，是將鎳浸漬于硫化合物的水溶液中，使硫吸附于鎳表面上來獲得?；谒芤褐械牧蚧衔锪浚軌蛞子谡{(diào)整硫的含量，當(dāng)水溶液中硫吸附于鎳表面之后，可以采用通常方法進(jìn)行干燥。此外，作為含有硫的氧化鎳，例如，可以使用煅燒硫酸鎳所制造的氧化鎳。這種氧化鎳，通常都有市售，可以分析氧化鎳中所含硫量后配合氧化鎳以使鎳原料中的硫含量成
為所需量。作為鎳原料使用的鎳或氧化鎳的形狀，并沒有特別限定，但從供給的容易度出發(fā)， 優(yōu)選為粉末，優(yōu)選其平均粒徑是0. 5 10 μ m。此外，該原料配制工序，優(yōu)選鎳原料中含有0. 1 2. 0質(zhì)量％的氧。鎳原料中的氧含量低于0.1質(zhì)量％，有時在下一工序(微粉化工序)中不能充分發(fā)揮微粉化鎳的表面穩(wěn)定化效果。此外，若氧含量超過2. 0質(zhì)量％，則微粉化工序中發(fā)生氧與鎳的再結(jié)合，有時最終所得到的鎳微粉的氧含量過多。通常，鎳粉含有微量的氧，作為鎳原料即使不使用氧化鎳，鎳原料中也含有氧，優(yōu)選為預(yù)先調(diào)整鎳原料中的氧含量處于上述范圍。若選擇氧化鎳作為鎳源，則有可能在下一工序(微粉化工序)中混入氧化鎳，因此，優(yōu)選選擇鎳。當(dāng)選擇以鎳為主的原料并且鎳不含有規(guī)定量的硫時，只要配合含有硫的氧化鎳或硫化合物中的任一種或上述兩種即可。當(dāng)以硫化合物作為原料進(jìn)行配合時，則有可能硫在所得到的鎳微粉中分布不均勻。<(2-2)微粉化工序〉在微粉化工序中，在含有非活性氣體和氫氣的還原氣體環(huán)境中，通過熱等離子體， 使原料配制工序中獲得的鎳原料發(fā)生氣化，使產(chǎn)生的鎳蒸氣進(jìn)行凝結(jié)而微粉化。對于高頻等離子體、電弧等離子體之類的熱等離子體，由于等離子體區(qū)域具有 10，000°C以上的溫度，所以，使導(dǎo)入其中的鎳原料在瞬間進(jìn)行氣化而成為鎳蒸氣。當(dāng)作為鎳原料使用氧化鎳時，通過進(jìn)行氣化在熱等離子體中分解為鎳與氧，成為鎳蒸氣。產(chǎn)生的鎳蒸氣，通過快速冷卻凝結(jié)而微粉化。具體而言，熱等離子體與外部加熱方式等相比，高溫區(qū)域狹小，因此，氣化的鎳蒸氣，在向等離子體尾焰部的移動中發(fā)生凝結(jié)，從等離子體區(qū)域出來即快速冷卻凝結(jié)，因此，即使不進(jìn)行強(qiáng)制冷卻也得到微粉化。此外，鎳從完全液滴化的狀態(tài)進(jìn)行凝固，因此，能夠形成大致球狀化且結(jié)晶性非常高的，即，微晶粒徑相對于數(shù)均粒徑是66%以上的微粉。本實施方式的鎳微粉的制造方法，使用以鎳原料中硫含量相對于鎳和硫的合計含量為0. 1 0.5質(zhì)量％的方式配合的鎳原料，因此，在快速冷卻凝結(jié)而進(jìn)行微粉化時，在生成的微粉化鎳的表面上形成含有鎳硫化物和鎳氧化物的包覆層。對于形成包覆層的理由，進(jìn)行了如下推斷。即鎳硫化物和鎳氧化物，受各自的生成中的標(biāo)準(zhǔn)自由能的支配。鎳原料在等離子體中進(jìn)行蒸發(fā)，在冷卻過程中首先是鎳進(jìn)行液滴化。處于氣化狀態(tài)的硫，經(jīng)此后的冷卻下，按照硫化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能(NiJ2 < H2S < S)，在鎳液滴表面上形成Ni3S2。熔點Ni > Ni3S2，因此推斷在此后鎳液滴進(jìn)行凝固時， 處于液狀中的NiJ2在微粉化鎳表面上進(jìn)行濃縮而形成均勻的包覆層。此外，本實施方式中，采用非活性氣體-氫等離子體，因此，可抑制原料中所含的氧與鎳之間的再結(jié)合，同時鎳中所含的規(guī)定量的氧與等離子體中的氫相結(jié)合而產(chǎn)生水蒸氣，并且在生成的具有包覆層的微粉化鎳的表面上吸附微量的水分。據(jù)此推斷能夠獲得表面穩(wěn)定化、凝集少、分散性提高了的微粉。該微粉化工序中，采用由通常所進(jìn)行的熱等離子體進(jìn)行微粉化的方法。作為熱等離子體，能夠使用直流等離子體、高頻等離子體中的任一種，優(yōu)選使用高頻等離子體。例如， 作為直流等離子體的電弧等離子體法，有時電極材料(通常使用鎢-釷)發(fā)生消耗并且形成雜質(zhì)后混入鎳微粉中。通過施以流動非活性氣體等的保護(hù)氣體等的措施，能夠防止雜質(zhì)的混入，但是，不適于連續(xù)批量生產(chǎn)。相對于此，若采用高頻等離子體法，則由于無電極，所以不存在來自電極材料的雜質(zhì)混入的問題，能夠連續(xù)批量生產(chǎn)高純度的鎳微粉。作為非活性氣體，并沒有特別限定，優(yōu)選使用不與鎳生成化合物的氬。
此外，作為鎳原料的供給方法，只要能夠以一定速度將所需量供給至等離子體中即可。例如，當(dāng)作為原料采用鎳粉時，只要通過運(yùn)送氣體將鎳粉供給至等離子體中即可。通過如此進(jìn)行，在微粉化工序中，與外部加熱方式等相比，采用高溫區(qū)域狹小的熱等離子體，使氣化的鎳蒸氣在向等離子體尾焰部的移動中進(jìn)行凝結(jié)，從等離子體區(qū)域出來時使其快速冷卻凝結(jié)，由此，即使不進(jìn)行強(qiáng)制性冷卻，鎳粉也能微粉化。但是，即使從等離子體區(qū)域出來后快速冷卻凝結(jié)而能夠微粉化，但由于是微粉，即使處于鎳的凝固點以下時溫度也處于較高的狀態(tài)，通過微粉化鎳之間的相互接觸而容易導(dǎo)致燒結(jié)。因此，在微粉化工序之后，需要使其瞬間冷卻，運(yùn)送至回收工序，優(yōu)選在微粉化鎳在氣體中進(jìn)行分散的期間(即將微粉化鎳導(dǎo)入下一工序所用的旋風(fēng)分離器內(nèi)之前)進(jìn)行冷卻。具體而言，優(yōu)選為通過在等離子體裝置內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而冷卻為120°C以下(優(yōu)選是50°C 以下)，然后，導(dǎo)入旋風(fēng)分離器內(nèi)。本實施方式的鎳微粉的制造方法中，通過如此操作，使在導(dǎo)入旋風(fēng)分離器內(nèi)之前進(jìn)行冷卻，并且使得微粉化鎳在氣體中進(jìn)行分散期間連續(xù)地導(dǎo)入旋風(fēng)分離器內(nèi)，由此能更有效地去除粗大粒子。<(2-3)粗大粒子去除工序〉在粗粉去除工序中，將所得到的微粉化鎳連續(xù)導(dǎo)入水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器內(nèi)以去除粗大粒子，同時冷卻微粉化鎳，并將鎳微粉運(yùn)送給作為下一工序的回收工序。在此，在本實施方式的鎳微粉的制造方法中，具有下述特征將粗大粒子的去除所用的旋風(fēng)分離器設(shè)置為水冷卻夾套式。當(dāng)旋風(fēng)分離器不予以水冷時，在旋風(fēng)分離器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中，導(dǎo)致微粉化鎳發(fā)生凝集，生成粗大鎳粒子。與此相對，通過對此旋風(fēng)分離器進(jìn)行水冷， 冷卻微粉化鎳而抑制凝集，可只分離在微粉化工序中生成的粗大鎳粒子。此外，通過旋風(fēng)分離器對微粉化鎳進(jìn)行分級的過程中，產(chǎn)生了下述特異效果微粉化鎳中所含的超細(xì)小顆粒也能夠被去除。雖然尚未明確超細(xì)小顆粒也能夠被去除的詳細(xì)原因，但是推測其原因在于，超細(xì)小顆粒具有易于凝集的特性，在旋風(fēng)分離器內(nèi)旋轉(zhuǎn)而凝集形成粗大的二次粒子并且被去除。旋風(fēng)分離器，在通常的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行水冷即可，但優(yōu)選保持于5 50°C，更優(yōu)選保持于5 40°C。若低于5°C，則有可能在微粉化工序中生成的水蒸氣在旋風(fēng)分離器內(nèi)面上結(jié)露，附著微粉化鎳。另一方面，若超過60°C，則有時對凝集的抑制效果不充分。另外，旋風(fēng)分離器中的旋轉(zhuǎn)氣體的入口速度，設(shè)為大于lOm/s并且50m/s以下，優(yōu)選設(shè)為12m/s以上并且50m/s以下，更優(yōu)選為14m/s以上并且40m/s以下。旋風(fēng)分離器對于粗大粒子的分級能力，與旋轉(zhuǎn)氣體的入口速度成比例，因此，當(dāng)入口速度是10m/S以下時， 不能充分地分離0. 6 μ m以上的粗大粒子。另一方面，即使入口速度大于50m/s，粗大粒子的分級能力不僅得不到改善，而且所需的旋轉(zhuǎn)氣體量過度增多而使成本增高。為了獲得所需的旋轉(zhuǎn)氣體的流速，需要流動龐大的氣體量(數(shù)百Nl (標(biāo)準(zhǔn)升)/分鐘 數(shù)千Ni/分鐘)，但從使成本上價格低廉的觀點出發(fā)，優(yōu)選為將用于等離子體的氣體作為再利用氣體存積于緩沖罐內(nèi)進(jìn)行使用。此外，再利用氣體的使用，對冷卻微粉化鎳也有效，優(yōu)選將再利用氣體通過噴射還原氣體環(huán)境或者非活性氣體供給至在等離子體區(qū)域外快速冷卻凝結(jié)而生成的微粉化鎳。此外，為了防止再侵入等離子體區(qū)域，抑制粗大粒子的產(chǎn)生，優(yōu)選使冷卻用氣體在等離子體區(qū)域周圍進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使其形成旋轉(zhuǎn)流，進(jìn)行冷卻，并且經(jīng)由旋風(fēng)分離器內(nèi)運(yùn)送給回收裝置。<(2-4)回收工序〉在回收工序中，回收在粗大粒子去除工序中在旋風(fēng)分離器內(nèi)進(jìn)行冷卻的已去除粗大粒子的微粉化鎳。該回收工序中所用的回收裝置，并沒有特別限定，可以采用通常的微粉回收所用的袋式過濾器等。<(2-5)緩慢氧化工序〉在緩慢氧化工序中，將回收的微粉化鎳保持于含氧的弱氧化性非活性氣體環(huán)境中，使微粉化鎳表面進(jìn)行緩慢氧化以獲得鎳微粉。對于鎳微粉等的活性微粉，有可能在大氣中發(fā)生劇烈氧化而引起異常發(fā)熱。因此， 針對通過回收工序所回收的微粉化鎳，在含氧的非活性氣體環(huán)境中保持一定時間來進(jìn)行緩慢氧化處理，以使微粉化鎳的表面進(jìn)行氧化。通過該緩慢氧化處理，在鎳微粉的表面上形成有最外面由含鎳硫化物和鎳氧化物的混合物來構(gòu)成的含氧(原子)的厚度是2 15nm的
包覆層。此外，若與大氣環(huán)境相接觸，則微粉化鎳有可能異常發(fā)熱，因此，優(yōu)選在密閉狀態(tài)下由回收工序轉(zhuǎn)移至緩慢氧化工序。在含氧的弱氧化性非活性氣體環(huán)境中，優(yōu)選含有1 5容量％的氧與氬的氣體，更優(yōu)選含有1 3容量％的氧與氬的氣體。若氧低于1容量％，則表面的包覆層的形成不充分，所得到的鎳微粉有可能在大氣中急劇氧化而引起異常發(fā)熱。此外，若氧超過5容量％， 則有時發(fā)熱或氧化進(jìn)行到內(nèi)部，導(dǎo)致包覆層的厚度超過15nm。對于緩慢氧化處理所用溫度，優(yōu)選設(shè)為100°C以下，更優(yōu)選設(shè)為50°C以下。此外， 緩慢氧化處理，可以不處于強(qiáng)制性冷卻的氣體環(huán)境，而只要處于通常的室溫范圍(例如， 0 40°C )即足夠。通過在100°C以下進(jìn)行緩慢氧化處理，能夠獲得上述具有包覆層的鎳微粉。另一方面，若保持于設(shè)定為超過100°c的溫度且含氧的非活性氣體環(huán)境中，不僅會劇烈地推進(jìn)氧化并且該氧化進(jìn)行至內(nèi)部而導(dǎo)致包覆層的厚度超過15nm，而且，有時處于最外面的鎳氧化物大幅度增加導(dǎo)致得不到延遲燒結(jié)進(jìn)行的效果。雖然尚未明確鎳氧化物增加的詳細(xì)原因，但認(rèn)為其原因在于，鎳由內(nèi)部向表面進(jìn)行擴(kuò)散并且與氧結(jié)合而形成氧化物，或者， 由鎳硫化物的氧化引起的發(fā)熱大、進(jìn)行高溫化使生成的硫酸鎳發(fā)生分解。該緩慢氧化處理的時間，只要是在上述非活性氣體環(huán)境和溫度下能充分形成包覆層的時間即可，優(yōu)選設(shè)為2 對小時。若低于2小時，則有時不能充分形成包覆層。此外， 即使處理時間超過M小時，也只會增加成本而沒有效果。另外，可以通過水洗并進(jìn)行干燥來進(jìn)行除氧化處理。水洗時可以采用純水等以防止混入雜質(zhì)，可以采用通常的方法來進(jìn)行水洗，然后進(jìn)行干燥。此外，干燥優(yōu)選在真空中 120°C以下進(jìn)行以防止過度氧化。通過如上述進(jìn)行，經(jīng)過緩慢氧化處理，在表面上形成有包覆層的鎳微粉，其表面基于包覆層而處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此，在操作使用上非常容易而不用擔(dān)心發(fā)火。如以上所進(jìn)行的詳細(xì)說明，基于本實施方式的鎳微粉的制造方法，能夠簡易并且以低成本獲得可應(yīng)用于下一代多層片式陶瓷電容器用內(nèi)部電極材料上的0. 2 μ m以下的鎳微粉。并且，對于所制造的鎳微粉，在鎳微粉中含有的0.6μπι以上的粗大粒子的比例， 按個數(shù)基準(zhǔn)是50ppm以下。作為優(yōu)選方式，比表面積粒徑與前述數(shù)均粒徑的差，相對于比表面積粒徑是15%以下，微晶粒徑相對于前述數(shù)均粒徑是66%以上。如此，鎳微粉微細(xì)，并且所含的粗大粒子非常少，圓球狀且結(jié)晶性高，所以，當(dāng)作為多層片式陶瓷電容器用內(nèi)部電極材料使用的情況下，在燒成時能引起均勻收縮，還能防止裂紋等的發(fā)生。另外，該鎳微粉，沒有通過有機(jī)物、分散劑等包覆表面，因此，易于制備漿料等，適于作為多層片式陶瓷電容器用內(nèi)部電極材料。<3.實施例 >下面，采用實施例，針對本發(fā)明一個實施方式中的鎳微粉及其制造方法，進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，本發(fā)明并不受下述實施例的任何局限。
實施例本實施例中，采用了最大輸入功率為200kW的高頻等離子體微粉制造裝置(高頻等離子體振蕩機(jī)TP-12020，日本電子株式會社制造)。此外，本實施例以及比較例中的各種檢測，按照下述方法進(jìn)行。(1)掃描電子顯微鏡觀察采用掃描電子顯微鏡(S_4700(下記為“FE-SEM”)，(株式會社)日立/、4歹夕7 π夕一文社制造；JSM-6360LA(下記為“SEM”)，日本電子株式會社制造)進(jìn)行觀察。(2)比表面積粒徑采用多試樣BET比表面積檢測裝置(Multisorb-16，r ^fr ^ 才二 ” 7株式會社制造)檢測比表面積，換算成為比表面積粒徑(下記為“BETg”)。(3)微晶尺寸采用X射線衍射裝置(X' PertPRO(下記為“XRD”)，PANalytical 社制造)進(jìn)行檢測。(4)硫檢測采用ICP發(fā)光分光分析裝置(SPS3000，工^于乂亍夕乂口夕一株式會社制造)進(jìn)行檢測。(5)氧檢測采用氧·氮·氬分析裝置(TC-336，LECO社制造)進(jìn)行檢測。[實施例1]采用約為105kW的等離子體輸入功率進(jìn)行高頻等離子體點火，調(diào)整為氬的總量是 185L/分鐘、氫為18L/分鐘、氣體環(huán)境壓力是50kPa，獲得穩(wěn)定的等離子體焰。通過運(yùn)送氣體(氬為ML/分鐘)，將鎳原料以2. 3kg/hr供給于等離子體焰的內(nèi)部，獲得微粉化鎳。將4kg 鎳粉末(鎳，Type255,平均粒徑是 2. 2 2. 8 μ m，Inco Special Productsand Inco Limited制造)加入到16L純水中，添加60g硫氫化鈉水合物 (Sodiumhydrosulfide n-hydrate)，進(jìn)行攪拌30分鐘。然后進(jìn)行1次再漿化，進(jìn)行過濾 真空干燥(36小時)，進(jìn)行破碎后作為鎳原料。鎳原料中的硫含量約為0. 2質(zhì)量％，氧含量約為0.4質(zhì)量％。該等離子體焰的溫度是10，000°C以上，因此，鎳原料粉末在瞬間進(jìn)行蒸發(fā)氣化，在溫度降低的等離子體尾焰部進(jìn)行凝結(jié)而微粉化，獲得微粉化鎳。將所得到的微粉化鎳，連續(xù)導(dǎo)入旋風(fēng)分離器內(nèi)并通過流動于旋風(fēng)分離器內(nèi)的再利用氣體(下記為“旋轉(zhuǎn)氣體”)使其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此進(jìn)行分級。此時，將旋轉(zhuǎn)氣體以^OONL/分鐘進(jìn)行流動，使旋風(fēng)分離器入口速度是36m/s。另外，在水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器內(nèi)，冷卻至5 35°C的范圍。將所得到的微粉化鎳，以不暴露于大氣環(huán)境中的方式運(yùn)送至回收裝置，在回收裝置內(nèi)，在保持于氬-10容量％的空氣(氧約為2容量％)的氣體環(huán)境中約10小時以進(jìn)行緩慢氧化處理，然后從裝置回收。將所得到的鎳微粉，從FE-SEM的3萬倍視野中隨機(jī)選取500個粉粒進(jìn)行計測粒徑而求得數(shù)均粒徑，結(jié)果是62nm。此外，BET徑是64nm，它們的差是3%，所以圓球性非常高。 另外，將該鎳微粉，通過XRD進(jìn)行分析，采用kherrer法(謝樂法)求出的微晶粒徑的結(jié)果是483人，微晶尺寸相對于數(shù)均粒徑是78%，可見能夠形成接近單晶的結(jié)晶性的鎳微粉。粗大粒子混入量的評價，采集約0. Ig鎳微粉并添加約40mL異丙醇(IPA)作為分散介質(zhì)之后，采用超音波均化器(US-300T，株式會社日本精機(jī)制作所社制造)，以300 μ A的輸出電流進(jìn)行分散2分鐘制備試樣液體。將該試樣液體靜置約10分鐘之后，去除上清液約 35mL,將沉淀的微粉料漿涂布于SEM試樣臺并使干燥，進(jìn)行SEM觀察。在1萬倍的80視野(約108萬個)中，0. 6 μ m以上的粗大粒子有7個，因此，其混入量是6ppm。此外，所得到的鎳微粉的硫含量是0. 30質(zhì)量％，氧含量是1. 9質(zhì)量％。[實施例2]除了使旋轉(zhuǎn)氣體以2000NL/分鐘進(jìn)行流動、旋風(fēng)分離器入口速度設(shè)為^m/s以外， 與實施例1同樣地進(jìn)行，獲得鎳微粉，并進(jìn)行了評價。將所得到的鎳微粉，從FE-SEM的3萬倍的視野中隨機(jī)選取500個粉粒進(jìn)行計測粒徑以求得數(shù)均粒徑，結(jié)果是72nm。BET徑是78nm，由于它們的差是8%，所以圓球性非常高。 此外，將該鎳微粉，通過XRD進(jìn)行分析，采用kherrer法求出微晶粒徑，結(jié)果是568A，微晶尺寸相對于數(shù)均粒徑是79%，可見能夠形成接近單晶的結(jié)晶性的鎳微粉。在SEM觀察中的1萬倍的80視野(約86萬個)中，0. 6 μ m以上的粗大粒子有10 個，因此其混入量是12ppm。此外，所得到的鎳微粉的硫含量是0. 28質(zhì)量％，氧含量是1. 6質(zhì)量％。[實施例3]除了使旋轉(zhuǎn)氣體以1000NL/分鐘進(jìn)行流動、旋風(fēng)分離器入口速度設(shè)為14m/s以外， 與實施例1同樣地進(jìn)行，獲得鎳微粉，并進(jìn)行了評價。將所得到的鎳微粉，從FE-SEM的3萬倍的視野中隨機(jī)選取500個粉粒進(jìn)行計測粒徑以求得數(shù)均粒徑，結(jié)果是98nm。BET徑是115nm，由于它們的差是15%，所以圓球性非常高。此外，將該鎳微粉，通過XRD進(jìn)行分析，采用kherrer法求出的微晶粒徑的結(jié)果是 787人，微晶尺寸相對于數(shù)均粒徑是80%，可見能夠形成接近單晶的結(jié)晶性的鎳微粉。此外， 圖2表示由該實施例3所得到的鎳微粉處于3萬倍放大中的FE-SEM照片。在SEM觀察中的1萬倍的80視野(約72萬個)中，0. 6 μ m以上的粗大粒子有10 個，因此其混入量是35ppm。此外，圖3表示由該實施例3所得到的鎳微粉處于1萬倍放大中的SEM照片。此外，所得到的鎳微粉的硫含量是0. 23質(zhì)量％，氧含量是1. 0質(zhì)量％。[實施例4]以等離子體輸入功率約為60kW進(jìn)行高頻等離子體點火，調(diào)整為氬的總量是160L/分鐘、氫為6. 4L/分鐘、氣體環(huán)境壓力為60kPa，獲得穩(wěn)定的等離子體焰。通過運(yùn)送氣體(氬為15L/分鐘)，將鎳原料以1. 6kg/hr供給于等離子體焰內(nèi)部以制備微粉。旋轉(zhuǎn)氣體以1300NL/分鐘流動，旋風(fēng)分離器入口速度設(shè)為15m/s。同樣地進(jìn)行了鎳微粉的評價。將所得到的鎳微粉，從FE-SEM的3萬倍的視野中隨機(jī)選取500個粉粒進(jìn)行計測粒徑以求得數(shù)均粒徑，結(jié)果是79nm。BET徑是86nm，由于它們的差是8%，所以圓球性非常高。 此外，將該鎳微粉，通過XRD進(jìn)行分析，采用kherrer法求出的微晶粒徑的結(jié)果是649入，微晶尺寸相對于數(shù)均粒徑是82%，可見能夠形成接近單晶的結(jié)晶性的鎳微粉。在SEM觀察中的1萬倍的80視野(約72萬個)中，0. 6 μ m以上的粗大粒子有10 個，因此，其混入量是^ppm。此外，所得到的鎳微粉的硫含量是0. 27質(zhì)量％，氧含量是1. 3質(zhì)量％。[比較例1]除了使冷卻用的旋轉(zhuǎn)氣體以1800NL/分鐘流動、拆除旋風(fēng)分離器而直接運(yùn)送于回收裝置以外，與實施例1同樣地進(jìn)行，獲得鎳微粉，并進(jìn)行了評價。將所得到的鎳微粉，從FE-SEM的3萬倍的視野中隨機(jī)選取500個粉粒進(jìn)行計測粒徑以求得數(shù)均粒徑，結(jié)果是93nm。BET徑是112nm，由于它們的差是17%，所以與實施例相比圓球性低。此外，將該鎳微粉，通過XRD進(jìn)行分析，采用kherrer法求出的微晶粒徑的結(jié)果是756A，微晶尺寸相對于數(shù)均粒徑是81 %，具有接近于單晶的結(jié)晶性。此外，圖4表示該比較例1所得到的鎳微粉處于3萬倍放大中的FE-SEM照片。在SEM觀察中的1萬倍的80視野(約50萬個)中，0. 6 μ m以上的粗大粒子有275 個，因此，其混入量是M6ppm，混入的粗大粒子非常多。此外，圖5表示該比較例1所得到的鎳微粉處于1萬倍放大中的SEM照片。[比較例2]除了使旋轉(zhuǎn)氣體以700NL/分鐘流動、旋風(fēng)分離器入口速度設(shè)為lOm/s以外，與實施例1同樣地進(jìn)行，獲得鎳微粉，并進(jìn)行了評價。將所得到的鎳微粉，從FE-SEM的3萬倍的視野中隨機(jī)選取500個粉粒進(jìn)行計測粒徑以求得數(shù)均粒徑，結(jié)果是113nm。BET徑是136nm，由于它們的差是17%，所以與實施例相比圓球性低。此外，將該鎳微粉，通過XRD進(jìn)行分析，采用kherrer法求出的微晶粒徑的結(jié)果是941人，微晶尺寸相對于數(shù)均粒徑是83%，具有接近于單晶的結(jié)晶性。在SEM觀察中的1萬倍的80視野(約72萬個)中，0. 6 μ m以上的粗大粒子有140 個，因此，其混入量是197ppm，混入的粗大粒子非常多。下述表1中顯示了針對上述實施例1至4、比較例1和2進(jìn)行的各自的評價結(jié)果。表 權(quán)利要求
1.一種鎳微粉，其通過采用熱等離子體使鎳蒸發(fā)、凝結(jié)而微粉化來獲得，其特征在于，采用掃描電子顯微鏡觀察求得的數(shù)均粒徑是0. 05 0. 2 μ m ；硫含量是0. 1 0. 5質(zhì)量％ ；并且0. 6 μ m以上的粗大粒子在鎳微粉中所含有的比例按個數(shù)基準(zhǔn)是50ppm以下。
2.如權(quán)利要求1所述的鎳微粉，其特征在于，比表面積粒徑與上述數(shù)均粒徑的差，相對于比表面積粒徑是15%以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鎳微粉，其特征在于，采用X射線衍射分析所求得的微晶粒徑，相對于上述數(shù)均粒徑是66%以上。
4.一種鎳微粉的制造方法，其特征在于，包括原料配制工序，該工序以使鎳原料中的硫含量相對于鎳和硫的合計量是0. 1 0. 5質(zhì)量％的方式進(jìn)行配制鎳原料；微粉化工序，該工序在含有非活性氣體和氫氣的還原氣體環(huán)境中，將上述原料配制工序中配制的鎳原料通過熱等離子體進(jìn)行氣化，使所產(chǎn)生的含有硫和氧的鎳蒸氣凝結(jié)而微粉化；粗大粒子去除工序，該工序?qū)⑸鲜鑫⒎刍ば蛑兴玫降奈⒎刍囘B續(xù)導(dǎo)入水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器內(nèi)以去除粗大粒子，并且冷卻微粉化鎳；回收工序，該工序回收經(jīng)冷卻的上述微粉化鎳；以及緩慢氧化工序，該工序?qū)⒒厥盏奈⒎刍嚤３钟诤醯娜跹趸苑腔钚詺怏w環(huán)境中使微粉化鎳表面緩慢氧化而獲得鎳微粉，其中，上述水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器中的旋轉(zhuǎn)氣體的入口速度大于lOm/s并且在50m/ s以下。
5.如權(quán)利要求4所述的鎳微粉的制造方法，其特征在于，上述水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器中的旋轉(zhuǎn)氣體的入口速度是14m/s以上并且在50m/s以下。
6.如權(quán)利要求4或5所述的鎳微粉的制造方法，其特征在于，在上述原料配制工序中， 從鎳、氧化鎳、硫化合物中至少選擇鎳進(jìn)行配制。
7.如權(quán)利要求4或5所述的鎳微粉的制造方法，其特征在于，作為上述熱等離子體使用高頻感應(yīng)等離子體。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供一種圓球狀且結(jié)晶性優(yōu)良、粗大粒子的混入比既有產(chǎn)品大幅度減少的鎳微粉及其易于工業(yè)化制造的方法。本發(fā)明的鎳微粉的制造方法，包括原料配制工序，該工序以使硫含量是0.1～0.5質(zhì)量％的方式進(jìn)行配制鎳原料；微粉化工序，該工序在還原氣體環(huán)境中，將鎳原料通過熱等離子體進(jìn)行氣化，使鎳蒸氣凝結(jié)而微粉化；粗大粒子去除工序，該工序?qū)⒌玫降奈⒎刍囘B續(xù)導(dǎo)入水冷卻夾套式旋風(fēng)分離器內(nèi)以去除粗大粒子，并且冷卻微粉化鎳；回收工序，該工序回收微粉化鎳；以及緩慢氧化工序，該工序?qū)⒒厥盏奈⒎刍嚤３钟谌跹趸苑腔钚詺怏w環(huán)境中使微粉化鎳表面緩慢氧化而獲得鎳微粉。
文檔編號B22F9/22GK102189252SQ20111005109
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者川上裕二, 川島剛, 石田榮治, 金子勛 申請人:住友金屬礦山株式會社