金屬粉末生產(chǎn)方法以及由該方法生產(chǎn)的金屬粉末、導(dǎo)電糊和多層陶瓷電子元件技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及金屬粉末生產(chǎn)方法以及由該方法生產(chǎn)的金屬粉末、導(dǎo)電糊和多層陶瓷電子元件。一種微細(xì)的、高結(jié)晶性金屬粉末通過如下方法以低成本和高效率生產(chǎn)，該方法包括：將由一種或多種可熱解的金屬化合物粉末組成的原料粉末與載氣一起通過噴嘴噴出到反應(yīng)容器中；通過在溫度T2下加熱該原料粉末來生產(chǎn)金屬粉末，該溫度T2高于該原料粉末的分解溫度且不低于(Tm-200)℃，其中Tm為待生產(chǎn)的金屬的熔點(diǎn)(℃)，同時(shí)允許原料粉末在其以10g/升以下的濃度分散在氣相中的狀態(tài)下通過反應(yīng)容器，其中噴嘴開口部分的周圍溫度T1設(shè)定為400℃以上且低于(Tm-200)℃的溫度。該金屬粉末具有高純度、極窄的顆粒尺寸分布和高可分散性且適用于形成多層陶瓷電子元件電極的導(dǎo)電糊。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及生產(chǎn)適合于電子應(yīng)用的金屬粉末的方法，更具體地，涉及生產(chǎn)具有微細(xì)均勻的顆粒尺寸和高結(jié)晶度的金屬粉末的方法，該粉末作為導(dǎo)電糊中使用的導(dǎo)電粉末是有用的，還涉及通過該方法生產(chǎn)的金屬粉末、導(dǎo)電糊、和多層陶瓷電子元件。
技術(shù)介紹
在用來形成電子電路的導(dǎo)電糊中使用的導(dǎo)電金屬粉末方面有如下要求這些粉末含有很少的雜質(zhì)，該粉末是平均顆粒尺寸細(xì)至O. 01 μ m- ο μ m的微細(xì)顆粒，該顆粒尺寸和顆粒形狀是均勻的，和該粉末具有不聚集的良好的分散性。此外，該粉末還必須在糊中具有良好的分散性，以及良好的結(jié)晶性使得不存在不均勻的燒結(jié)。尤其是，在這種粉末用于形成諸如多層電容器、多層電感器等的多層陶瓷電子元件中的內(nèi)部導(dǎo)體或外部導(dǎo)體的情況下，除了更微細(xì)和具有均勻的顆粒尺寸和形狀以將電極形成為薄膜之外，還要求導(dǎo)電金屬粉末對(duì)在燒制期間由氧化和還原引起的膨脹和收縮的發(fā)生具有抗性并且具有高的燒結(jié)起始溫度以防止諸如分層或開裂的結(jié)構(gòu)缺陷。從而，需要具有球狀、低活性和高結(jié)晶性的亞微米尺寸的金屬粉末。用于生產(chǎn)這種高結(jié)晶性金屬粉末的傳統(tǒng)方法的例子包括化學(xué)氣相沉積(CVD)，其中在高溫下用還原氣體將諸如氯化鎳的金屬化合物的蒸氣還原；物理氣相沉積(PVD)，其中金屬蒸氣在氣相中被凝聚；和噴霧熱解，其中溶于或分散于水或有機(jī)溶劑中的金屬化合 物的溶液或懸浮液形成為微細(xì)的液滴，然后通過優(yōu)選在接近或不低于金屬熔點(diǎn)的溫度加熱液滴來實(shí)施熱解，從而生產(chǎn)金屬粉末。此外，還已知其中在高溫下使用原材料的固體粉末和在該固體粉末分散于氣相中的狀態(tài)下來實(shí)施熱解的生產(chǎn)高結(jié)晶性金屬粉末的方法(參見日本專利公開號(hào) 2002-20809和2004-99992)。在這些方法中，通過使用載氣將由可熱解的金屬化合物粉末組成的原材料粉末提供至反應(yīng)容器，并且在該材料粉末以IOg/升以下的濃度分散在氣相中的狀態(tài)下，在高于其分解溫度且不低于(Tm-200) 1的溫度加熱該材料粉末來獲得高結(jié)晶性金屬粉末，其中Tm為金屬的熔點(diǎn)(°C)。在這些方法中，也是通過將原材料粉末隨著載氣在V/S > 600的條件下通過噴嘴噴出到反應(yīng)容器中來獲得高結(jié)晶性金屬粉末，其中V代表載氣的每單位時(shí)間的流量(L/min)，S代表噴嘴開口部分的橫截面面積(cm2)。在日本專利公開號(hào)2002-20809和2004-99992中所述的方法中，因?yàn)橛捎谑褂霉腆w金屬化合物粉末作為初始材料，與噴霧熱解相比沒有來自溶劑蒸發(fā)的能量損失且使得該金屬化合物粉末能以高濃度分散在氣相中，所以可以以高效率生產(chǎn)具有高結(jié)晶性和優(yōu)良的抗氧化性和分散性的球狀金屬粉末。此外，通過控制原料粉末的顆粒尺寸和分散條件，能夠獲得任意的平均顆粒尺寸和均勻的顆粒尺寸的金屬粉末，并且由于不從溶劑產(chǎn)生氧化性氣體，所以這些方法也適于生產(chǎn)要求在低氧分壓下合成的易氧化的賤金屬粉末。而且，與難以以精確控制的組成生產(chǎn)具有不同蒸氣壓的金屬合金的氣相化學(xué)還原等方法相比，這些方法也提供了能夠通過使用兩種以上類型的金屬化合物的混合物或復(fù)合物來容易地生產(chǎn)任意組成的合金粉末的優(yōu)點(diǎn)。特別是，在日本專利公開號(hào)2004-99992所述的方法的情況下，通過噴嘴將固體原料粉末與載氣一起以成為ν/S > 600的高的線速度噴出到反應(yīng)容器中，利用反應(yīng)容器中的氣體的快速膨脹，以在氣相中的低濃度和高分散狀態(tài)在高溫下進(jìn)行熱處理，使得不在原料顆粒和形成的顆粒之間引起相互碰撞，從而能夠以低成本和高效率容易地生產(chǎn)具有極窄的顆粒尺寸分布的金屬粉末。近來，對(duì)于具有減小的尺寸和增加分層的多層陶瓷電子元件有強(qiáng)烈的需求，尤其在使用鎳作為內(nèi)電極的多層陶瓷電容器的領(lǐng)域，陶瓷層和內(nèi)電極層都變得越來越薄。從而， 要求在用于這些內(nèi)電極的導(dǎo)電糊中使用超細(xì)鎳粉末，該內(nèi)電極具有例如0.3μπι以下的極小的平均顆粒直徑，包含的粗顆粒最少和窄的顆粒尺寸分布。然而，在嘗試使用日本專利公開號(hào)2002-20809和2004-99992中所述的方法生產(chǎn)比過去更微細(xì)的鎳粉末的情況下，存在關(guān)于顆粒尺寸分布有增加的趨勢(shì)，以及差的生產(chǎn)效率和成品率的問題。這些問題推定歸因于下列原因。也就是說，在日本專利公開號(hào)2002-20809和 2004-99992中所述的方法中，因?yàn)槊恳辉戏勰╊w粒形成幾乎一個(gè)金屬顆粒或合金顆粒， 所以金屬粉末的顆粒尺寸依賴于原料粉末的顆粒尺寸。因此，為了獲得更微細(xì)的金屬粉末， 必須預(yù)先細(xì)粉碎和解聚原料粉末。然而，因?yàn)榉勰┑木奂﹄S著粉末變得更細(xì)而增大，所以分散變得困難，其中除了要求極長(zhǎng)的時(shí)間用于解聚步驟，要求大量的能量和生產(chǎn)效率差之夕卜，由于再聚集容易形成大的顆粒。如果這種不能被完全解聚的大的、聚集的顆粒以這種方式存在于原料粉末中，那么所得到的金屬顆粒的顆粒尺寸和顆粒尺寸分布就會(huì)增加。此外， 由于包含粗大金屬顆粒，對(duì)于多層陶瓷電子元件的特性會(huì)產(chǎn)生各種有害的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
考慮到上述問題，本專利技術(shù)的目的是提供一種更穩(wěn)定和以良好的成品率生產(chǎn)更微細(xì)的、高結(jié)晶性的、具有均勻的 顆粒尺寸的金屬粉末的方法，并且還提供一種能夠大量和低成本生產(chǎn)這種金屬粉末的方法，從而解決上述問題。作為基于日本專利公開號(hào)2002-20809和2004-99992中所述的方法進(jìn)行進(jìn)一步研究的結(jié)果，本專利技術(shù)的專利技術(shù)人著眼于當(dāng)原料粉末經(jīng)歷熱解時(shí)，聚集的顆粒能夠通過產(chǎn)生的氣體自己破碎的現(xiàn)象。本專利技術(shù)的專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)通過將原料粉末從噴嘴噴出后立即暴露的溫度控制在特定范圍，這些聚集的顆粒能夠被有效率地破碎，從而完成了本專利技術(shù)。也就是說，本專利技術(shù)的主旨是生產(chǎn)高結(jié)晶性的金屬粉末的方法，該方法包括將由一種或多種可熱解的金屬化合物粉末組成的原料粉末與載氣一起通過噴嘴噴出到反應(yīng)容器中；和通過在溫度T2下加熱該原料粉末來生產(chǎn)金屬粉末，該溫度T2高于該原料粉末的分解溫度且不低于(Tm-200) °C，其中Tm為待生產(chǎn)的金屬的熔點(diǎn)(V )，同時(shí)允許原料粉末在其以IOg/升以下的濃度分散在氣相中的狀態(tài)下通過反應(yīng)容器，其中將噴嘴開口部分的周圍溫度T1設(shè)定為400°C以上且低于(Tm-200) °C的溫度。優(yōu)選地，溫度T1被設(shè)定為500°C以上，且優(yōu)選含有選自鎳化合物、銅化合物和銀化合物中的至少一種的原料粉末被用作原料粉末。此外，本專利技術(shù)涉及通過上述方法生產(chǎn)的高結(jié)晶性金屬粉末，包含上述高結(jié)晶性金 屬粉末的導(dǎo)電糊，和多層陶瓷電子元件，該多層陶瓷電子元件中例如電極的導(dǎo)體層使用上 述導(dǎo)電糊形成。依據(jù)本專利技術(shù)的方法，能夠容易地以低成本和高效率生產(chǎn)具有高純度、極窄的顆粒 尺寸分布和高分散性的微細(xì)的、球狀高結(jié)晶性金屬粉末。尤其是，本專利技術(shù)的方法能夠大量且 以良好的成品率生產(chǎn)具有極窄的顆粒尺寸分布和無粗大顆粒的超細(xì)鎳粉末，并且能夠符合 對(duì)于多層陶瓷電子元件的減小的尺寸和增加層的要求。此外，因?yàn)橛帽緦＠夹g(shù)的方法獲得的金屬粉末具有低活性和高抗氧化性，所以在導(dǎo) 電糊中使用這種金屬粉末以形成多層陶瓷電子元件的電極的情況下，可以生產(chǎn)出無開裂和 其他結(jié)構(gòu)缺陷的高度可靠的元件。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)的特征在于，在日本專利公開號(hào)2004-99992的方法中，將噴嘴開口部分的 周圍溫度T1設(shè)定為400°C以上但低于(Tm-200) 1的溫度，并且通過在從噴嘴噴出原料粉末 之后立即將原料粉末暴露于低于溫度T2的溫度T1下進(jìn)行加熱，然后在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于生產(chǎn)高結(jié)晶性金屬粉末的方法，該方法包括：將由一種或多種可熱解的金屬化合物粉末組成的原料粉末與載氣一起通過噴嘴噴出到反應(yīng)容器中；和通過在溫度T2下加熱該原料粉末來生產(chǎn)金屬粉末，該溫度T2高于該原料粉末的分解溫度且不低于(Tm?200)℃，其中Tm為待生產(chǎn)的金屬的熔點(diǎn)(℃)，同時(shí)允許原料粉末在其以10g/升以下的濃度分散在氣相中的狀態(tài)下通過反應(yīng)容器，其中將噴嘴開口部分的周圍溫度T1設(shè)定為400℃以上且低于(Tm?200)℃的溫度。

【技術(shù)特征摘要】
2011.09.02 JP 2011-1911981.一種用于生產(chǎn)高結(jié)晶性金屬粉末的方法，該方法包括 將由一種或多種可熱解的金屬化合物粉末組成的原料粉末與載氣一起通過噴嘴噴出到反應(yīng)容器中；和 通過在溫度T2下加熱該原料粉末來生產(chǎn)金屬粉末，該溫度T2高于該原料粉末的分解溫度且不低于(Tm-200) °C，其中Tm為待生產(chǎn)的金屬的熔點(diǎn)(°C )，同時(shí)允許原料粉末在其以IOg/升以下的濃度分散在氣相中的狀態(tài)下通過反應(yīng)容器， 其中將噴嘴開口部分的周圍溫度T1設(shè)定為400°C以上且低...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：秋本裕二，永島和郎，家田秀康，前川雅之，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：昭榮化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：