[发明专利]镍粉的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合用于电子元件及类似部件中的金属粉末的制 造方法，更具体的，涉及一种制造颗粒尺寸均匀的高度结晶的精细镍 粉的方法，其作为导电粉末可用于电子元件中使用的导体糊。

背景技术

在用于形成电路的导体糊中使用的导电金属粉末希望是含有很少 杂质并且平均颗粒尺寸大约为0.01-10微米的精细粉末，而且其由均 一尺寸和形状的单分散颗粒组成，没有聚集。它们还需要在糊中具有 好的可分散性，并具有好的结晶度以不引起不均匀烧结。

特别的，当用来制造多层电容器，多层电感器或者其它多层陶瓷 电子元件中的内部导体或者外部导体时，粉末需要具有精细的颗粒尺 寸和均匀的颗粒尺寸及形状，使得导体可以制成薄膜，另外，其需要 具有高的烧结起始温度，并且在烧结过程中可以抵抗因氧化和还原而 引起的膨胀和收缩，以防止脱层、开裂以及其它的结构缺陷。因此， 需要亚微米尺寸的低活性高结晶度球状镍粉。

制造这种高度结晶镍粉的传统方法包括蒸气相化学还原法，其中， 在高温下用还原气体还原氯化镍蒸气(参见例如日本专利公开 No.4-365806A)，以及喷雾热解法，其中，将溶解或悬浮在水中或有 机溶剂中的金属化合物的溶液或悬浮体制成精细的液滴，将这些液滴 加热并在优选接近或者高于金属熔点的高温下热分解，由此沉淀成金 属粉末(参见例如日本专利公开No.62-1807A)。还已知的一种方法 是热分解低浓度分散在气体相中的固态金属化合物粉末(参见例如日 本专利公开Nos.2002-20809A和2004-99992A)。在这种方法中，将 可热分解的金属化合物粉末用载气供应到反应容器中，在那里其被低 浓度地分散在气体相中，然后在高于分解温度并处于或者高于比金属 的熔点(Tm)低200℃温度(Tm-200℃)的温度下将其加热来制造高 度结晶的金属粉末。

然而，由于通常氯化镍因其蒸气压高而用作蒸气相化学还原法中 的镍化合物，所得金属镍粉中含有残余的氯。由于氯会有害地影响电 子元件的性能，需要通过冲洗将其去除，但冲洗会引起聚集，分离需 要长时间和复杂工艺。而且，在制备具有不同蒸气压的金属的合金时， 成分不能精确控制。

而另一方面，采用喷雾热解方法，可以获得具有高纯度、高密度 和高分散性的高度结晶或单晶的金属粉末和合金粉末。但是，由于这 种方法使用大量的溶剂，在热分解过程中的能量损失极高，液滴的聚 集和分裂也使得所得粉末有宽的颗粒尺寸分布，使得难以设定反应条 件，比如液滴尺寸，喷雾速度，在载气中的液滴浓度，以及在反应容 器中的滞留时间，以得到颗粒尺寸均匀的粉末，并且由于不能提高液 滴的分散浓度而导致成本增加。而且，由于溶剂的蒸发从液滴表面发 生，当加热温度低时，其可能成为中空的或者分裂。

与喷雾热分解方法相比，在气体相中热分解固态金属化合物粉末 的方法的优点有：例如，没有因溶剂蒸发而引起的能量损失、由于原 料粉末不会聚集和分裂并可以以相对高的浓度分散在气体相中因而效 率高，以及甚至在相对低的温度下也能得到具有好的结晶度的固态粉 末。然而，进一步提高可分散性需要更多的能量或者特殊的分散设备 来例如提高向反应器中的喷射速度，并且当制造极精细的金属粉末时， 原料粉末必须更精细，使得颗粒尺寸调节和分散困难。并且，当采用 廉价的在成本方面更易获得的硝酸镍粉末或者硝酸镍水合物粉末作原 材料时，由于这些化合物吸湿严重，颗粒会粘在一起，还会粘附于分 散器和喷嘴并将它们阻塞，使得粉末自身难以以分散的状态提供到反 应器容中。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的前述问题，并提供一种方法， 由此可以高效低成本地得到特别适合于厚膜糊的，比如用于制造陶瓷 多层电子元件的导体糊的具有高纯度、密度和可分散性的，且颗粒尺 寸分布极窄的精细的球状高度结晶的镍粉。具体地，目的是提供一种 方法，由此可以采用原料的简单制备，而且不需要严格控制原料的颗 粒尺寸，分散条件或者反应条件，来容易的制造出这样的粉末。因此， 本发明由下面几个方面组成。

(1)一种制造高度结晶的镍粉的方法，其中，将硝酸镍水合物 熔体以液滴或液流引入到加热的反应容器中，并在1200℃或者更高的 温度下，且在等于或者低于镍-氧化镍在此温度下的平衡氧分压的氧分 压下，在气体相中热分解。

(2)依据上述(1)的制造高度结晶的镍粉的方法，其中氧分压 是10^-2Pa或者更低。