アトマイズ金粉末並びにそれを用いた導電性金ペーストおよび装飾用金粘土
【課題】 焼結過程における膨張・収縮量を抑制することのできる金粉末を提供する。
【解決手段】 金粉末は、アトマイズ法によって作製したものであり、その結晶粒径が１００〜８００ｎｍであり、粉末平均粒径が１〜１０μｍである。また、金粉末の焼結過程での収縮挙動開始温度が３５０℃以上である。
【解決手段】 金粉末は、アトマイズ法によって作製したものであり、その結晶粒径が１００〜８００ｎｍであり、粉末平均粒径が１〜１０μｍである。また、金粉末の焼結過程での収縮挙動開始温度が３５０℃以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アトマイズ法によって得られた金粉末並びにそれを用いた導電性金ペーストおよび装飾用金粘土に関するものであり、特に、エレクトロニクス回路形成用導体ペーストや、指輪・ネックレスなどの宝飾品・装飾製品を作製するための金粘土に使用されるアトマイズ金粉末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド集積回路やマルチチップモジュールなどに用いられるセラミックス配線基板やその他の電子部品等に、所定のパターンの導電膜（配線や電極など）を形成する材料として、導電性ペーストが用いられる。例えば基板上に導電膜を形成した場合には、導電膜のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生を防止しなければいけない。また焼成過程での膨張・収縮現象をできる限り抑制し、かつ焼結開始温度が高い導電性金属粉末が要求される。
【０００３】
例えば、特開２００２−２０８０９号公報（特許文献１）は、厚膜ペースト、特にセラミック積層電子部品を製造するための導体ペーストに適した球状で粒度の揃った高純度、高密度、高分散性の微細な高結晶性金属粉末を製造する方法を開示している。この公報には、エレクトロニクス回路形成用導体ペーストに使用される導電性金属粉末に対する要求特性として、不純物が少ないこと、平均粒径が０．１μｍ〜１０μｍ程度までの微細な粉末であること、粒子形状および粒径が揃っていること、凝集のない単分散粒子であること、ペースト中での分散性が良いこと、不均一な焼結を起こさないよう結晶性が良好であることが指摘されている（段落番号０００２）。ここで、結晶性が良好ということは、焼成中に酸化還元による膨張収縮が起こりにくく、かつ焼結開始温度が高い、球状で活性の低い高結晶性または単結晶であることを意味している（段落番号０００２）。
【０００４】
他方、最近では指輪やネックレスなどの貴金属宝飾品や美術工芸品などについて、オリジナリティのあるものを個人が手軽にかつ容易に作製するための貴金属製粘土が販売されている。そのような粘土状の加工材料を好みの形に造形したり、彫刻を施したりした後、加熱・焼結することで上記の宝飾品や工芸品などを作製する。その際、焼結過程での膨張・収縮量をできる限り小さくすることにより、寸法や形状を好み通りにすることができる。
【０００５】
特開２００３−１９３１０１号公報（特許文献２）は、銀粘土焼結体の表面に金被膜または金合金被膜を形成するためのペーストおよびその形成方法を開示している。この公報には、流動体ペーストに含まれる金または金合金粉末を銀粘土に含まれる銀粉末よりも一層微細な平均粒径３μｍの微粉末にすると、火炎に当てるだけで金または金合金被膜を形成することができることが記載され、さらに、化学還元法によって平均粒径３μｍ未満の球状金微粉末を得ることができることが記載されている（段落番号０００５）。
【０００６】
金粉末の製造方法として、噴霧熱分解法、化学還元法、アトマイズ法などがある。導電ペーストや粘土材料の特性は、それらに含まれる金粉末の特性に大きく依存し、また金粉末の粉体特性はその製造方法によって大きく異なる。
【０００７】
特開平１０−１０２１０８号公報（特許文献３）は、噴霧熱分解法による厚膜ペースト用貴金属粉末の製造方法を開示している。噴霧熱分解法は、粉末を構成する金属の塩を含む溶液を噴霧して液滴にし、この液滴を金属塩の分解温度より高温（金属の融点近傍以上）で加熱して金属塩を熱分解し、金属粉末を析出させる方法である。
【０００８】
特開２００３−１９３１０１号公報（特許文献２）にも記載されている化学還元法は、粉末を構成する金属の塩を含む溶液（原料塩溶液）を還元して粉末を製造する方法である。
【０００９】
アトマイズ法は、粉末を構成する金属を加熱して溶融状態とし、この溶融金属を噴霧して液滴にし、冷却する過程で凝固させて粉末粒子を製造する方法である。特開平８−１３４５０１号公報（特許文献４）は、貴金属原料を水アトマイズ法によって粉末化して得られる貴金属製品用焼結材料を開示している。この公報には、水アトマイズ法によって得た貴金属粉末に、有機系結合材溶液と酸化鉛とを添加し、さらに酸化珪素とアルミナのうちどちらか一方、或いは両方を添加して粘土状材料を作製し、これを成形・焼結することで貴金属宝飾品を製造することが記載されている。ここで金粉末に添加する酸化物として、酸化珪素またはアルミナのほかに、酸化鉛を必須のものとするのは、無色で高い強度の焼結体を得るためである（段落番号００１１）。
【特許文献１】特開２００２−２０８０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９３１０１号公報
【特許文献３】特開平１０−１０２１０８号公報
【特許文献４】特開平８−１３４５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の先行技術に見られるように、導電性ペーストや粘土材料において用いられる金属粉末の一つとして金（Ａｕ）がある。前述したように、セラミックス配線基板等の上に形成される導電膜については、焼成中における導電膜の膨張・収縮現象をできる限り抑制することが必要である。また、金粉末を含む貴金属製粘土を所望の寸法や形状の宝飾品に仕上げるには、焼結過程での膨張・収縮量をできる限り小さくすることが必要である。
【００１１】
本願発明者は、金粉末の結晶粒径が、ペーストや粘土を焼結する過程における膨張・収縮現象と密接な関係があることを見出した。上記に引用した特許文献１〜４には、金粉末の結晶粒径についての記載がない。
【００１２】
噴霧熱分解法によれば、金粉末の素地を構成する結晶粒径が５０ナノメートル（ｎｍ）といった微細な組識構造を有する粉末を製造することが可能である。このように微細な結晶粒径を有する金粉末をペーストや粘土材料として用いた場合、加熱過程において金粉末粒子間での拡散・焼結現象が低温で顕著に進行するため、異常な収縮挙動を示す。この異常な収縮挙動は、ペースト薄膜におけるクラックや基板との剥離などの問題や、宝飾品の変形や寸法誤差などの外観不良を引き起こす。このような異常な収縮挙動を生じさせないようにするには、金粉末の結晶粒径をより大きくすることが必要である。しかしながら、噴霧熱分解法では、より適切な結晶粒径の範囲、例えば、１００ｎｍ〜１μｍの結晶粒径を有する金粉末を製造することは困難である。
【００１３】
化学還元法による金粉末の製造方法においても、噴霧熱分解法と同様、１００ｎｍ〜１μｍ程度の結晶粒径を有する金粉末を製造することは困難である。
【００１４】
特開平８−１３４５０１号公報（特許文献４）は、貴金属製品用焼結材料として、水アトマイズ法によって得られた金粉末の使用を記載している。そして、焼結体の強度向上のために、金のような貴金属粉末に対して、有機系結合材溶液と酸化鉛とを添加し、さらに酸化珪素とアルミナのうちどちらか一方、或いは両方を添加して粘土状にすることを特徴としている。この方法の場合、微細な酸化物粒子が凝集し易いため、十分な攪拌処理を行なわないと却って焼結体の強度を低下させてしまう。また、環境面からは、鉛成分を有する酸化鉛の必須使用は好ましくないといった問題点を指摘できる。そこで、焼結体の強度向上に関しては、特開平８−１３４５０１号公報に開示されたような酸化物粒子の添加といったアプローチに頼らない別の手法が要望される。
【００１５】
この発明の目的は、焼結過程における膨張・収縮量を抑制することのできる金粉末を提供することである。
【００１６】
この発明の他の目的は、上記の金粉末を用いた導電性金ペーストを提供することである。
【００１７】
この発明のさらに他の目的は、上記の金粉末を用いた装飾用金粘土を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明は、アトマイズ法によって得られた金粉末であって、その結晶粒径が１００〜８００ナノメートル（ｎｍ）であることを特徴とする。なお、本明細書においては、「結晶粒径」は、平均結晶粒径のことを意味する。
【００１９】
より好ましい金粉末の結晶粒径は、２００〜５００ｎｍである。
【００２０】
好ましい金粉末の平均粒径は、１〜１０μｍであり、より好ましくは、３〜５μｍである。
【００２１】
好ましくは、金粉末は、焼結過程で膨張挙動を示さない特性を有する。なお、本明細書においては、「焼結」という用語と、「焼成」という用語とを厳格に使い分けておらず、両者を含む概念として主に「焼結」という用語を使用する。
【００２２】
好ましくは、金粉末の焼結過程での収縮挙動開始温度が３５０℃以上である。
【００２３】
好ましくは、金粉末の融点が６００℃以上であり、より好ましくは８００℃以上である。
【００２４】
金粉末は、好ましくは、金溶湯からの微細液滴に水を噴霧して凝固後に得られた水アトマイズ金粉末である。
【００２５】
この発明に従った導電性金ペーストは、上記のアトマイズ金粉末を用いたことを特徴とする。
【００２６】
この発明に従った装飾用金粘土は、上記のアトマイズ金粉末を用いたことを特徴とする。好ましくは、装飾用金粘土は、アトマイズ金粉末に加えて、有機系結合材溶液と、酸化物粒子とを含む。この場合、酸化物粒子は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化銅および酸化銀からなる群から選ばれた１または２以上の酸化物である。
【００２７】
本発明の構成は上記の通りであるが、各構成の作用効果、意義等については、以下の「発明を実施するための最良の形態」の項で説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（１）アトマイズ金粉末の結晶粒径
本願発明者は、金粉末の結晶粒径が、導電性ペーストや粘土状材料に用いた場合における、焼結過程での膨張・収縮挙動と焼結体の強度に大きく影響を及ぼすことを見出した。金粉末の結晶粒径は１００〜８００ナノメートル（ｎｍ）の範囲にすることが必要であり、より好ましい範囲は、２００〜５００ｎｍである。
【００２９】
本願発明者は、多くの試作および実験等を通して、金粉末の結晶粒径が１００ｎｍ未満の場合には、金粉末粒子間での拡散が進行し易くなるために、３５０℃までの焼成過程において異常な収縮現象が生じることを見出した。そのため、結晶粒径が１００ｎｍ未満の金粉末を導電性ペーストとして用いた場合には、収縮によってペースト膜におけるクラックや基板とペーストの間での剥離といった問題が生じる。またそのような微細な結晶粒径の金粉末を宝飾品用焼結粘土材料として用いた場合、焼結前の粘土状態と比較して、焼結後の宝飾品での寸法変化や変形が顕著になるので宝飾品や工芸品として利用できなくなる。
【００３０】
さらに、結晶粒径が１００ｎｍ未満の金粉末の場合には、融点が７００〜８００℃を下回るようになり、その結果、焼結過程において粘土成形体が溶融して宝飾品の製作が困難となる。
【００３１】
図１〜図３は、結晶粒径の異なる金粉末について、加熱過程における膨張・収縮挙動をデラートメーターで測定した結果を示す。図１は、水アトマイズ法によって作製した金粉末を用いた場合の結果であり、図２は、化学還元法によって作製した金粉末を用いた場合の結果であり、図３は、噴霧熱分解法によって作製した金粉末を用いた場合の結果である。各粉末の結晶粒径および粉末平均粒径は、次の通りであった。
【００３２】
図１の水アトマイズ法によって作製した金粉末の場合、結晶粒径が２５５ｎｍであり、粉末平均粒径が４．６μｍであった。図２の化学還元法によって作製した金粉末の場合、結晶粒径が５４ｎｍであり、粉末平均粒径が０．５μｍであった。図３の噴霧熱分解法によって作製した金粉末の場合、結晶粒径が５５ｎｍであり、粉末平均粒径が５．７μｍであった。
【００３３】
図１に示す結晶粒径２５５ｎｍの水アトマイズ金粉末では、４０７℃において収縮現象が開始するのに対して、図２に示す結晶粒径５１ｎｍの化学還元法による金粉末では、２２１℃といった低温度域において収縮現象が開始する。また図３の結晶粒径５５ｎｍの噴霧熱分解法による金粉末では、４００℃付近において膨張現象を示す。このような膨張現象を起こす金粉末を導電性ペーストとして用いた場合には、膨張現象によって基材とペースト間での剥離を引き起こすといった問題を伴う。
【００３４】
一方、各粉末の融点を比較すると、図１の水アトマイズ法による金粉末は約１０００℃の融点を有するのに対して、図２および図３に示す１００ｎｍ未満の微細な結晶粒径を有する化学還元法あるいは噴霧熱分解法による金粉末は６８０〜７００℃といった低い融点を有することがわかる。
【００３５】
導電性ペーストおよび粘土状材料は、６００〜８００℃付近で焼結する。図１〜図３において、例えば６００℃における各金粉末の収縮量を比較すると、水アトマイズ金粉末では０．４％であるのに対して、化学還元法あるいは噴霧熱分解法による金粉末は、それぞれ２．５％と２．７％と高い値を示している。この結果からわかるように、１００ｎｍ未満の微細な結晶粒径を有する金粉末では、焼結が顕著に進行する結果、焼結過程での収縮量が増大してペースト膜の亀裂や基板との剥離、宝飾品における亀裂や変形、寸法誤差などの外観不良を引き起こす。
【００３６】
他方、焼結後のペースト膜や粘土焼結体の強度の観点からは、金粉末の結晶粒径は小さい方が望ましい。結晶粒径が８００ｎｍを超えると、焼結後のペースト膜や粘土焼結体において十分な強度や硬さが得られなくなる。また、８００ｎｍを超えるような大きな結晶粒径の金粉末では焼結性が低下するために、高い導電性を有する良好なペーストを得ることが困難となる。
【００３７】
以上のように、焼結過程での収縮量を出来る限り低減し、しかも焼結後の強度を向上させるためには、金粉末をアトマイズ法よって作製し、かつその結晶粒径を１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲にすることが必要である。より好ましい結晶粒径としては、２００〜５００ｎｍである。
【００３８】
（２）アトマイズ金粉末の平均粒径
金粉末の粒子径は、粉末間の焼結性を支配する要因の一つである。本発明に従ったアトマイズ金粉末の平均粒径は、好ましくは、１〜１０μｍの範囲である。さらに、焼結過程における異常な収縮現象を抑えて、良好な焼結性を確保するには、金粉末の平均粒径を３〜５μｍの範囲にすることがより望ましい。
【００３９】
金粉末の平均粒径が１μｍ未満の場合、粉末間での表面拡散が促進するので焼結に伴う収縮現象の開始温度が３５０℃を下回るようになり、ペーストや粘土状材料に用いた場合には上述のような欠陥が生じる。また粉末の凝集や、タップ密度が低下するといった問題が生じるため、導電ペーストに適さなくなる。
【００４０】
他方、金粉末の平均粒径が１０μｍを超える場合、ペーストとしての要求特性である、微細な電子回路パターンの形成が困難となる。
【００４１】
なお、化学還元法により作製した金粉末では、粉末平均粒径が０．５〜１μｍ以下と微細であるため、粉末表面拡散が進行し易く、前述のように２２０〜２５０℃付近で粉末間の焼結が開始する。そのため、６００〜８００℃での焼結においては異常な収縮現象を伴い、ペースト膜中の亀裂や基板との剥離といった問題が生じる。
【００４２】
（３）アトマイズ金粉末の焼結過程での挙動および融点
前述したように、焼結過程で膨張現象を起こす金粉末を導電性ペーストとして用いると、膨張現象によって基材とペースト間での剥離を引き起こす。そこで、好ましくは、アトマイズ金粉末は、不活性ガス雰囲気中または大気中での焼結過程で膨張挙動を示さない特性を有する。
【００４３】
金粉末の結晶粒径および粉末平均粒径を適正な範囲にすることにより、焼結過程の低温度域での異常な収縮挙動を抑えることができる。焼結に伴う多少の収縮現象は避けられないが、本発明の金粉末の場合、好ましくは、不活性ガス雰囲気中または大気中の焼結過程での収縮挙動開始温度が３５０℃以上である。
【００４４】
噴霧熱分解法や化学還元法によって作製した金粉末に比べて、アトマイズ法によって作製した金粉末は、不活性ガス雰囲気中または大気中の焼結過程で高い融点を示す。好ましい金粉末の融点は６００℃以上であり、より好ましくは８００℃以上である。
【００４５】
アトマイズ法には、ガスアトマイズ法と水アトマイズ法とがあるが、上述したような適正範囲の結晶粒径および粉末平粒径等の物理特性を有する金粉末を得るには、水アトマイズ法が好ましい。具体的には、金粉末は、好ましくは、金溶湯からの微細液滴に水を噴霧して凝固後に得られた水アトマイズ金粉末である。
【００４６】
（４）アトマイズ金粉末を用いた導電性金ペースト
上述したような好ましい物理特性を有するアトマイズ金粉末を用いた導電性金ペーストであれば、焼結過程での導電膜の膨張・収縮現象を抑制できるので、信頼性の高い導電膜を得ることができる。
【００４７】
（５）アトマイズ金粉末を用いた装飾用金粘土
上述したような好ましい物理特性を有するアトマイズ金粉末に、有機系結合材溶液と酸化物粒子とを加えて金粘土を作製すれば、高強度でかつ寸法変化量が少ない、高寸法精度を有する金製宝飾品や金製工芸品などを製造できる。添加する酸化物粒子は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化銅および酸化銀からなる群から選ばれた１または２以上の酸化物である。
【００４８】
前述したように、特開平８−１３４５０１号公報（特許文献４）に開示された金粘土の作製方法では、焼結体の強度向上の目的から、酸化鉛の添加が必須である。環境面を考慮すると、鉛成分を有する酸化鉛の利用は好ましくない。これに対して、本発明の好ましい実施形態である水アトマイズ金粉末においては、酸化鉛以外の酸化物粒子を用いた場合であっても、結晶粒径が１００〜８００ｎｍといった適正範囲を満足することで、高い強度を有し、しかも焼結前後における寸法変化、特に異常収縮現象を伴うことなく、良好な金製宝飾品や金製工芸品を得ることができる。
【実施例１】
【００４９】
金粘土製リングの焼成時における収縮量の比較
平均粒径が３μｍの水アトマイズ法により作製した金粉末（平均結晶粒径：２８０ｎｍ）を重量比で９２％、水溶性セルロース粘土を８％準備し、それらを混錬してアトマイズ製金粉末入りの金粘土（粘土Ａとする）を作製した。一方、平均粒径が１．２μｍの化学還元法により作製した金粉末（平均結晶粒径：６０ｎｍ）も同様に、同配合比率で水溶性セルロース粘土と混錬し、化学還元製金粉末入りの金粘土（粘土Ｂとする）を作製した。粘土Ａ、粘土Ｂから厚み３ｍｍ、直径１３ｍｍのリング状試験片を各５個ずつ作製し、内部雰囲気温度が１５０℃の乾燥機にそれぞれ１０分間入れて乾燥させた。その後８００℃の焼成炉内で１０分間加熱保持して焼成し、収縮率を測定した。その際、焼成前の試験片の直径に対して５％以上の膨張収縮が生じるか否かを評価した。その結果、粘土Ａの試験片は全て５％未満の収縮であった。これに対して粘土Ｂの試験片はいずれも７〜１２％程度と大きな収縮現象が観察できた。
【実施例２】
【００５０】
水アトマイズ法により作製した平均粒径が３．１μｍ、平均結晶粒径３１５ｎｍの金粉末（粉末Ａ）と、その金粉末を熱処理して平均結晶粒径を２．４μｍとした金粉末（粉末Ｂ）、また化学還元法によって作製した平均粒径が０．９μｍ、平均結晶粒径４５ｎｍの金粉末（粉末Ｃ）を準備し、これらを用いてセラミックス配線基板用導電性金ペーストを作製した。各ペーストを用いて基板上に配線パターンを作製し、焼成したところ、粉末Ａではペースト薄膜に亀裂もなく、また基板との間に剥離もない良好な配線が得られた。他方、粉末Ｂを用いた場合には、金粉末間での焼結が十分に進行しないためにペースト薄膜内に多数の亀裂が発生した。また粉末Ｃにおいては、焼成後のペーストの収縮量が大きく、基板との間で剥離が生じた。
【実施例３】
【００５１】
水アトマイズ法によって異なる平均粒径および平均結晶粒径を有する金粉末を作製した。また一部の金粉末においては、平均結晶粒径を調整するために真空雰囲気中で熱処理を行った。各粉末の平均粒径および平均結晶粒径を表１に示す。各金粉末の加熱過程における膨張・収縮挙動をデラートメーターを用いて評価した。収縮開始温度を同表１に示す。また各金粉末と水溶性セルロース粘土の混合体において、金粉末の含有量が全体の９２重量％となるように配合し、得られた金粘土からリング状試験片を作製して、それぞれを１５０℃での乾燥工程を経て８００℃で２０分間焼成した。得られたリング試験片の圧環強度を測定した。その結果を同表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１中、試料Ｎｏ．４〜９は本発明例であり、試料Ｎｏ．１〜３，１０は比較例である。
【００５４】
本発明例のアトマイズ製金粉末においては、適正な平均粒径および平均結晶粒径を有することで、８００℃での焼成後に亀裂等のない良好なリング状焼成体が得られ、またリングとしての強度も十分である。他方、比較例においては以下のような問題が確認された。
【００５５】
すなわち、試料Ｎｏ．１，２では、平均粒径および平均結晶粒径が小さいために焼成過程で大きな異常収縮が生じ、その結果、試料Ｎｏ．１ではリング形状が維持できず、測定が不可能であった。また試料Ｎｏ．２では変形によってリング強度の低下が生じた。試料Ｎｏ．３，４では、平均結晶粒径が適正値を越えて大きいため、８００℃での焼成において十分に焼結が進行せず、その結果、リング体の強度が低下した。
【実施例４】
【００５６】
水アトマイズ法により作製した平均粒径が３．１μｍ、平均結晶粒径３１５ｎｍの金粉末、有機系結合材として６％濃度メチルセルロース水溶液、酸化錫と酸化アルミニウムの混合粉末（重量比で７０：３０）を準備した。重量基準で９８％の金粉末と２％の上記の混合酸化物粉末を配合し、この配合粉末に対して重量基準で１０％の上記メチルセルロース水溶液に配合粉末を添加・混錬して粘土状とした。この金粘土をリング状金型に充填し、成型固化した後、その成型体を１００℃以下で３０分間乾燥し、続いて７８０℃で３０分間焼成してリング状焼結体を作製した。得られた焼結体は、乾燥前の成型体の寸法に対して、平均収縮率は１．８％と小さく、亀裂や変形も見られず、また強度も十分であった。このことから本アトマイズ製金粉末を使用することで、環境や人体に影響を及ぼす酸化鉛を使用せずに良好な金粘土が得られることがわかった。なお、乾燥工程は成型体中の水分および有機系結合材を蒸発・除去することを目的としている。
【実施例５】
【００５７】
水アトマイズ法により作製した平均粒径が４．２μｍ、平均結晶粒径４１６ｎｍの金粉末、有機系結合材として６％濃度エチルセルロース水溶液、酸化マグネシウムと酸化カルシウムの混合粉末（重量比で５０：５０）を準備した。重量基準で９８％の金粉末と２％の上記の混合酸化物粉末を配合し、この配合粉末に対して重量基準で１０％の上記エチルセルロース水溶液に配合粉末を添加・混錬して粘土状とした。この金粘土をリング状金型に充填し、成型固化した後、その成型体を１８０℃で３０分間乾燥し、続いて８００℃で３０分間焼成してリング状焼結体を作製した。得られた焼結体は、乾燥前の成型体の寸法に対して、平均収縮率は２．１％と小さく、亀裂や変形も見られず、また強度も十分であった。このことから本アトマイズ製金粉末を使用することで、環境や人体に影響を及ぼす酸化鉛を使用せずに良好な金粘土が得られることがわかった。なお、乾燥工程は成型体中の水分および有機系結合材を蒸発・除去することを目的としている。
【００５８】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、金粉末ならびにそれを用いた導電性金ペーストおよび装飾用金粘土に有利に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】水アトマイズ法によって作製した金粉末の加熱過程における膨張・収縮挙動をデラートメーターで測定した結果を示す図である。
【図２】化学還元法によって作製した金粉末の加熱過程における膨張・収縮挙動をデラートメーターで測定した結果を示す図である。
【図３】噴霧熱分解法によって作製した金粉末の加熱過程における膨張・収縮挙動をデラートメーターで測定した結果を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アトマイズ法によって得られた金粉末並びにそれを用いた導電性金ペーストおよび装飾用金粘土に関するものであり、特に、エレクトロニクス回路形成用導体ペーストや、指輪・ネックレスなどの宝飾品・装飾製品を作製するための金粘土に使用されるアトマイズ金粉末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド集積回路やマルチチップモジュールなどに用いられるセラミックス配線基板やその他の電子部品等に、所定のパターンの導電膜（配線や電極など）を形成する材料として、導電性ペーストが用いられる。例えば基板上に導電膜を形成した場合には、導電膜のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生を防止しなければいけない。また焼成過程での膨張・収縮現象をできる限り抑制し、かつ焼結開始温度が高い導電性金属粉末が要求される。
【０００３】
例えば、特開２００２−２０８０９号公報（特許文献１）は、厚膜ペースト、特にセラミック積層電子部品を製造するための導体ペーストに適した球状で粒度の揃った高純度、高密度、高分散性の微細な高結晶性金属粉末を製造する方法を開示している。この公報には、エレクトロニクス回路形成用導体ペーストに使用される導電性金属粉末に対する要求特性として、不純物が少ないこと、平均粒径が０．１μｍ〜１０μｍ程度までの微細な粉末であること、粒子形状および粒径が揃っていること、凝集のない単分散粒子であること、ペースト中での分散性が良いこと、不均一な焼結を起こさないよう結晶性が良好であることが指摘されている（段落番号０００２）。ここで、結晶性が良好ということは、焼成中に酸化還元による膨張収縮が起こりにくく、かつ焼結開始温度が高い、球状で活性の低い高結晶性または単結晶であることを意味している（段落番号０００２）。
【０００４】
他方、最近では指輪やネックレスなどの貴金属宝飾品や美術工芸品などについて、オリジナリティのあるものを個人が手軽にかつ容易に作製するための貴金属製粘土が販売されている。そのような粘土状の加工材料を好みの形に造形したり、彫刻を施したりした後、加熱・焼結することで上記の宝飾品や工芸品などを作製する。その際、焼結過程での膨張・収縮量をできる限り小さくすることにより、寸法や形状を好み通りにすることができる。
【０００５】
特開２００３−１９３１０１号公報（特許文献２）は、銀粘土焼結体の表面に金被膜または金合金被膜を形成するためのペーストおよびその形成方法を開示している。この公報には、流動体ペーストに含まれる金または金合金粉末を銀粘土に含まれる銀粉末よりも一層微細な平均粒径３μｍの微粉末にすると、火炎に当てるだけで金または金合金被膜を形成することができることが記載され、さらに、化学還元法によって平均粒径３μｍ未満の球状金微粉末を得ることができることが記載されている（段落番号０００５）。
【０００６】
金粉末の製造方法として、噴霧熱分解法、化学還元法、アトマイズ法などがある。導電ペーストや粘土材料の特性は、それらに含まれる金粉末の特性に大きく依存し、また金粉末の粉体特性はその製造方法によって大きく異なる。
【０００７】
特開平１０−１０２１０８号公報（特許文献３）は、噴霧熱分解法による厚膜ペースト用貴金属粉末の製造方法を開示している。噴霧熱分解法は、粉末を構成する金属の塩を含む溶液を噴霧して液滴にし、この液滴を金属塩の分解温度より高温（金属の融点近傍以上）で加熱して金属塩を熱分解し、金属粉末を析出させる方法である。
【０００８】
特開２００３−１９３１０１号公報（特許文献２）にも記載されている化学還元法は、粉末を構成する金属の塩を含む溶液（原料塩溶液）を還元して粉末を製造する方法である。
【０００９】
アトマイズ法は、粉末を構成する金属を加熱して溶融状態とし、この溶融金属を噴霧して液滴にし、冷却する過程で凝固させて粉末粒子を製造する方法である。特開平８−１３４５０１号公報（特許文献４）は、貴金属原料を水アトマイズ法によって粉末化して得られる貴金属製品用焼結材料を開示している。この公報には、水アトマイズ法によって得た貴金属粉末に、有機系結合材溶液と酸化鉛とを添加し、さらに酸化珪素とアルミナのうちどちらか一方、或いは両方を添加して粘土状材料を作製し、これを成形・焼結することで貴金属宝飾品を製造することが記載されている。ここで金粉末に添加する酸化物として、酸化珪素またはアルミナのほかに、酸化鉛を必須のものとするのは、無色で高い強度の焼結体を得るためである（段落番号００１１）。
【特許文献１】特開２００２−２０８０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９３１０１号公報
【特許文献３】特開平１０−１０２１０８号公報
【特許文献４】特開平８−１３４５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の先行技術に見られるように、導電性ペーストや粘土材料において用いられる金属粉末の一つとして金（Ａｕ）がある。前述したように、セラミックス配線基板等の上に形成される導電膜については、焼成中における導電膜の膨張・収縮現象をできる限り抑制することが必要である。また、金粉末を含む貴金属製粘土を所望の寸法や形状の宝飾品に仕上げるには、焼結過程での膨張・収縮量をできる限り小さくすることが必要である。
【００１１】
本願発明者は、金粉末の結晶粒径が、ペーストや粘土を焼結する過程における膨張・収縮現象と密接な関係があることを見出した。上記に引用した特許文献１〜４には、金粉末の結晶粒径についての記載がない。
【００１２】
噴霧熱分解法によれば、金粉末の素地を構成する結晶粒径が５０ナノメートル（ｎｍ）といった微細な組識構造を有する粉末を製造することが可能である。このように微細な結晶粒径を有する金粉末をペーストや粘土材料として用いた場合、加熱過程において金粉末粒子間での拡散・焼結現象が低温で顕著に進行するため、異常な収縮挙動を示す。この異常な収縮挙動は、ペースト薄膜におけるクラックや基板との剥離などの問題や、宝飾品の変形や寸法誤差などの外観不良を引き起こす。このような異常な収縮挙動を生じさせないようにするには、金粉末の結晶粒径をより大きくすることが必要である。しかしながら、噴霧熱分解法では、より適切な結晶粒径の範囲、例えば、１００ｎｍ〜１μｍの結晶粒径を有する金粉末を製造することは困難である。
【００１３】
化学還元法による金粉末の製造方法においても、噴霧熱分解法と同様、１００ｎｍ〜１μｍ程度の結晶粒径を有する金粉末を製造することは困難である。
【００１４】
特開平８−１３４５０１号公報（特許文献４）は、貴金属製品用焼結材料として、水アトマイズ法によって得られた金粉末の使用を記載している。そして、焼結体の強度向上のために、金のような貴金属粉末に対して、有機系結合材溶液と酸化鉛とを添加し、さらに酸化珪素とアルミナのうちどちらか一方、或いは両方を添加して粘土状にすることを特徴としている。この方法の場合、微細な酸化物粒子が凝集し易いため、十分な攪拌処理を行なわないと却って焼結体の強度を低下させてしまう。また、環境面からは、鉛成分を有する酸化鉛の必須使用は好ましくないといった問題点を指摘できる。そこで、焼結体の強度向上に関しては、特開平８−１３４５０１号公報に開示されたような酸化物粒子の添加といったアプローチに頼らない別の手法が要望される。
【００１５】
この発明の目的は、焼結過程における膨張・収縮量を抑制することのできる金粉末を提供することである。
【００１６】
この発明の他の目的は、上記の金粉末を用いた導電性金ペーストを提供することである。
【００１７】
この発明のさらに他の目的は、上記の金粉末を用いた装飾用金粘土を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明は、アトマイズ法によって得られた金粉末であって、その結晶粒径が１００〜８００ナノメートル（ｎｍ）であることを特徴とする。なお、本明細書においては、「結晶粒径」は、平均結晶粒径のことを意味する。
【００１９】
より好ましい金粉末の結晶粒径は、２００〜５００ｎｍである。
【００２０】
好ましい金粉末の平均粒径は、１〜１０μｍであり、より好ましくは、３〜５μｍである。
【００２１】
好ましくは、金粉末は、焼結過程で膨張挙動を示さない特性を有する。なお、本明細書においては、「焼結」という用語と、「焼成」という用語とを厳格に使い分けておらず、両者を含む概念として主に「焼結」という用語を使用する。
【００２２】
好ましくは、金粉末の焼結過程での収縮挙動開始温度が３５０℃以上である。
【００２３】
好ましくは、金粉末の融点が６００℃以上であり、より好ましくは８００℃以上である。
【００２４】
金粉末は、好ましくは、金溶湯からの微細液滴に水を噴霧して凝固後に得られた水アトマイズ金粉末である。
【００２５】
この発明に従った導電性金ペーストは、上記のアトマイズ金粉末を用いたことを特徴とする。
【００２６】
この発明に従った装飾用金粘土は、上記のアトマイズ金粉末を用いたことを特徴とする。好ましくは、装飾用金粘土は、アトマイズ金粉末に加えて、有機系結合材溶液と、酸化物粒子とを含む。この場合、酸化物粒子は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化銅および酸化銀からなる群から選ばれた１または２以上の酸化物である。
【００２７】
本発明の構成は上記の通りであるが、各構成の作用効果、意義等については、以下の「発明を実施するための最良の形態」の項で説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（１）アトマイズ金粉末の結晶粒径
本願発明者は、金粉末の結晶粒径が、導電性ペーストや粘土状材料に用いた場合における、焼結過程での膨張・収縮挙動と焼結体の強度に大きく影響を及ぼすことを見出した。金粉末の結晶粒径は１００〜８００ナノメートル（ｎｍ）の範囲にすることが必要であり、より好ましい範囲は、２００〜５００ｎｍである。
【００２９】
本願発明者は、多くの試作および実験等を通して、金粉末の結晶粒径が１００ｎｍ未満の場合には、金粉末粒子間での拡散が進行し易くなるために、３５０℃までの焼成過程において異常な収縮現象が生じることを見出した。そのため、結晶粒径が１００ｎｍ未満の金粉末を導電性ペーストとして用いた場合には、収縮によってペースト膜におけるクラックや基板とペーストの間での剥離といった問題が生じる。またそのような微細な結晶粒径の金粉末を宝飾品用焼結粘土材料として用いた場合、焼結前の粘土状態と比較して、焼結後の宝飾品での寸法変化や変形が顕著になるので宝飾品や工芸品として利用できなくなる。
【００３０】
さらに、結晶粒径が１００ｎｍ未満の金粉末の場合には、融点が７００〜８００℃を下回るようになり、その結果、焼結過程において粘土成形体が溶融して宝飾品の製作が困難となる。
【００３１】
図１〜図３は、結晶粒径の異なる金粉末について、加熱過程における膨張・収縮挙動をデラートメーターで測定した結果を示す。図１は、水アトマイズ法によって作製した金粉末を用いた場合の結果であり、図２は、化学還元法によって作製した金粉末を用いた場合の結果であり、図３は、噴霧熱分解法によって作製した金粉末を用いた場合の結果である。各粉末の結晶粒径および粉末平均粒径は、次の通りであった。
【００３２】
図１の水アトマイズ法によって作製した金粉末の場合、結晶粒径が２５５ｎｍであり、粉末平均粒径が４．６μｍであった。図２の化学還元法によって作製した金粉末の場合、結晶粒径が５４ｎｍであり、粉末平均粒径が０．５μｍであった。図３の噴霧熱分解法によって作製した金粉末の場合、結晶粒径が５５ｎｍであり、粉末平均粒径が５．７μｍであった。
【００３３】
図１に示す結晶粒径２５５ｎｍの水アトマイズ金粉末では、４０７℃において収縮現象が開始するのに対して、図２に示す結晶粒径５１ｎｍの化学還元法による金粉末では、２２１℃といった低温度域において収縮現象が開始する。また図３の結晶粒径５５ｎｍの噴霧熱分解法による金粉末では、４００℃付近において膨張現象を示す。このような膨張現象を起こす金粉末を導電性ペーストとして用いた場合には、膨張現象によって基材とペースト間での剥離を引き起こすといった問題を伴う。
【００３４】
一方、各粉末の融点を比較すると、図１の水アトマイズ法による金粉末は約１０００℃の融点を有するのに対して、図２および図３に示す１００ｎｍ未満の微細な結晶粒径を有する化学還元法あるいは噴霧熱分解法による金粉末は６８０〜７００℃といった低い融点を有することがわかる。
【００３５】
導電性ペーストおよび粘土状材料は、６００〜８００℃付近で焼結する。図１〜図３において、例えば６００℃における各金粉末の収縮量を比較すると、水アトマイズ金粉末では０．４％であるのに対して、化学還元法あるいは噴霧熱分解法による金粉末は、それぞれ２．５％と２．７％と高い値を示している。この結果からわかるように、１００ｎｍ未満の微細な結晶粒径を有する金粉末では、焼結が顕著に進行する結果、焼結過程での収縮量が増大してペースト膜の亀裂や基板との剥離、宝飾品における亀裂や変形、寸法誤差などの外観不良を引き起こす。
【００３６】
他方、焼結後のペースト膜や粘土焼結体の強度の観点からは、金粉末の結晶粒径は小さい方が望ましい。結晶粒径が８００ｎｍを超えると、焼結後のペースト膜や粘土焼結体において十分な強度や硬さが得られなくなる。また、８００ｎｍを超えるような大きな結晶粒径の金粉末では焼結性が低下するために、高い導電性を有する良好なペーストを得ることが困難となる。
【００３７】
以上のように、焼結過程での収縮量を出来る限り低減し、しかも焼結後の強度を向上させるためには、金粉末をアトマイズ法よって作製し、かつその結晶粒径を１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲にすることが必要である。より好ましい結晶粒径としては、２００〜５００ｎｍである。
【００３８】
（２）アトマイズ金粉末の平均粒径
金粉末の粒子径は、粉末間の焼結性を支配する要因の一つである。本発明に従ったアトマイズ金粉末の平均粒径は、好ましくは、１〜１０μｍの範囲である。さらに、焼結過程における異常な収縮現象を抑えて、良好な焼結性を確保するには、金粉末の平均粒径を３〜５μｍの範囲にすることがより望ましい。
【００３９】
金粉末の平均粒径が１μｍ未満の場合、粉末間での表面拡散が促進するので焼結に伴う収縮現象の開始温度が３５０℃を下回るようになり、ペーストや粘土状材料に用いた場合には上述のような欠陥が生じる。また粉末の凝集や、タップ密度が低下するといった問題が生じるため、導電ペーストに適さなくなる。
【００４０】
他方、金粉末の平均粒径が１０μｍを超える場合、ペーストとしての要求特性である、微細な電子回路パターンの形成が困難となる。
【００４１】
なお、化学還元法により作製した金粉末では、粉末平均粒径が０．５〜１μｍ以下と微細であるため、粉末表面拡散が進行し易く、前述のように２２０〜２５０℃付近で粉末間の焼結が開始する。そのため、６００〜８００℃での焼結においては異常な収縮現象を伴い、ペースト膜中の亀裂や基板との剥離といった問題が生じる。
【００４２】
（３）アトマイズ金粉末の焼結過程での挙動および融点
前述したように、焼結過程で膨張現象を起こす金粉末を導電性ペーストとして用いると、膨張現象によって基材とペースト間での剥離を引き起こす。そこで、好ましくは、アトマイズ金粉末は、不活性ガス雰囲気中または大気中での焼結過程で膨張挙動を示さない特性を有する。
【００４３】
金粉末の結晶粒径および粉末平均粒径を適正な範囲にすることにより、焼結過程の低温度域での異常な収縮挙動を抑えることができる。焼結に伴う多少の収縮現象は避けられないが、本発明の金粉末の場合、好ましくは、不活性ガス雰囲気中または大気中の焼結過程での収縮挙動開始温度が３５０℃以上である。
【００４４】
噴霧熱分解法や化学還元法によって作製した金粉末に比べて、アトマイズ法によって作製した金粉末は、不活性ガス雰囲気中または大気中の焼結過程で高い融点を示す。好ましい金粉末の融点は６００℃以上であり、より好ましくは８００℃以上である。
【００４５】
アトマイズ法には、ガスアトマイズ法と水アトマイズ法とがあるが、上述したような適正範囲の結晶粒径および粉末平粒径等の物理特性を有する金粉末を得るには、水アトマイズ法が好ましい。具体的には、金粉末は、好ましくは、金溶湯からの微細液滴に水を噴霧して凝固後に得られた水アトマイズ金粉末である。
【００４６】
（４）アトマイズ金粉末を用いた導電性金ペースト
上述したような好ましい物理特性を有するアトマイズ金粉末を用いた導電性金ペーストであれば、焼結過程での導電膜の膨張・収縮現象を抑制できるので、信頼性の高い導電膜を得ることができる。
【００４７】
（５）アトマイズ金粉末を用いた装飾用金粘土
上述したような好ましい物理特性を有するアトマイズ金粉末に、有機系結合材溶液と酸化物粒子とを加えて金粘土を作製すれば、高強度でかつ寸法変化量が少ない、高寸法精度を有する金製宝飾品や金製工芸品などを製造できる。添加する酸化物粒子は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化銅および酸化銀からなる群から選ばれた１または２以上の酸化物である。
【００４８】
前述したように、特開平８−１３４５０１号公報（特許文献４）に開示された金粘土の作製方法では、焼結体の強度向上の目的から、酸化鉛の添加が必須である。環境面を考慮すると、鉛成分を有する酸化鉛の利用は好ましくない。これに対して、本発明の好ましい実施形態である水アトマイズ金粉末においては、酸化鉛以外の酸化物粒子を用いた場合であっても、結晶粒径が１００〜８００ｎｍといった適正範囲を満足することで、高い強度を有し、しかも焼結前後における寸法変化、特に異常収縮現象を伴うことなく、良好な金製宝飾品や金製工芸品を得ることができる。
【実施例１】
【００４９】
金粘土製リングの焼成時における収縮量の比較
平均粒径が３μｍの水アトマイズ法により作製した金粉末（平均結晶粒径：２８０ｎｍ）を重量比で９２％、水溶性セルロース粘土を８％準備し、それらを混錬してアトマイズ製金粉末入りの金粘土（粘土Ａとする）を作製した。一方、平均粒径が１．２μｍの化学還元法により作製した金粉末（平均結晶粒径：６０ｎｍ）も同様に、同配合比率で水溶性セルロース粘土と混錬し、化学還元製金粉末入りの金粘土（粘土Ｂとする）を作製した。粘土Ａ、粘土Ｂから厚み３ｍｍ、直径１３ｍｍのリング状試験片を各５個ずつ作製し、内部雰囲気温度が１５０℃の乾燥機にそれぞれ１０分間入れて乾燥させた。その後８００℃の焼成炉内で１０分間加熱保持して焼成し、収縮率を測定した。その際、焼成前の試験片の直径に対して５％以上の膨張収縮が生じるか否かを評価した。その結果、粘土Ａの試験片は全て５％未満の収縮であった。これに対して粘土Ｂの試験片はいずれも７〜１２％程度と大きな収縮現象が観察できた。
【実施例２】
【００５０】
水アトマイズ法により作製した平均粒径が３．１μｍ、平均結晶粒径３１５ｎｍの金粉末（粉末Ａ）と、その金粉末を熱処理して平均結晶粒径を２．４μｍとした金粉末（粉末Ｂ）、また化学還元法によって作製した平均粒径が０．９μｍ、平均結晶粒径４５ｎｍの金粉末（粉末Ｃ）を準備し、これらを用いてセラミックス配線基板用導電性金ペーストを作製した。各ペーストを用いて基板上に配線パターンを作製し、焼成したところ、粉末Ａではペースト薄膜に亀裂もなく、また基板との間に剥離もない良好な配線が得られた。他方、粉末Ｂを用いた場合には、金粉末間での焼結が十分に進行しないためにペースト薄膜内に多数の亀裂が発生した。また粉末Ｃにおいては、焼成後のペーストの収縮量が大きく、基板との間で剥離が生じた。
【実施例３】
【００５１】
水アトマイズ法によって異なる平均粒径および平均結晶粒径を有する金粉末を作製した。また一部の金粉末においては、平均結晶粒径を調整するために真空雰囲気中で熱処理を行った。各粉末の平均粒径および平均結晶粒径を表１に示す。各金粉末の加熱過程における膨張・収縮挙動をデラートメーターを用いて評価した。収縮開始温度を同表１に示す。また各金粉末と水溶性セルロース粘土の混合体において、金粉末の含有量が全体の９２重量％となるように配合し、得られた金粘土からリング状試験片を作製して、それぞれを１５０℃での乾燥工程を経て８００℃で２０分間焼成した。得られたリング試験片の圧環強度を測定した。その結果を同表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１中、試料Ｎｏ．４〜９は本発明例であり、試料Ｎｏ．１〜３，１０は比較例である。
【００５４】
本発明例のアトマイズ製金粉末においては、適正な平均粒径および平均結晶粒径を有することで、８００℃での焼成後に亀裂等のない良好なリング状焼成体が得られ、またリングとしての強度も十分である。他方、比較例においては以下のような問題が確認された。
【００５５】
すなわち、試料Ｎｏ．１，２では、平均粒径および平均結晶粒径が小さいために焼成過程で大きな異常収縮が生じ、その結果、試料Ｎｏ．１ではリング形状が維持できず、測定が不可能であった。また試料Ｎｏ．２では変形によってリング強度の低下が生じた。試料Ｎｏ．３，４では、平均結晶粒径が適正値を越えて大きいため、８００℃での焼成において十分に焼結が進行せず、その結果、リング体の強度が低下した。
【実施例４】
【００５６】
水アトマイズ法により作製した平均粒径が３．１μｍ、平均結晶粒径３１５ｎｍの金粉末、有機系結合材として６％濃度メチルセルロース水溶液、酸化錫と酸化アルミニウムの混合粉末（重量比で７０：３０）を準備した。重量基準で９８％の金粉末と２％の上記の混合酸化物粉末を配合し、この配合粉末に対して重量基準で１０％の上記メチルセルロース水溶液に配合粉末を添加・混錬して粘土状とした。この金粘土をリング状金型に充填し、成型固化した後、その成型体を１００℃以下で３０分間乾燥し、続いて７８０℃で３０分間焼成してリング状焼結体を作製した。得られた焼結体は、乾燥前の成型体の寸法に対して、平均収縮率は１．８％と小さく、亀裂や変形も見られず、また強度も十分であった。このことから本アトマイズ製金粉末を使用することで、環境や人体に影響を及ぼす酸化鉛を使用せずに良好な金粘土が得られることがわかった。なお、乾燥工程は成型体中の水分および有機系結合材を蒸発・除去することを目的としている。
【実施例５】
【００５７】
水アトマイズ法により作製した平均粒径が４．２μｍ、平均結晶粒径４１６ｎｍの金粉末、有機系結合材として６％濃度エチルセルロース水溶液、酸化マグネシウムと酸化カルシウムの混合粉末（重量比で５０：５０）を準備した。重量基準で９８％の金粉末と２％の上記の混合酸化物粉末を配合し、この配合粉末に対して重量基準で１０％の上記エチルセルロース水溶液に配合粉末を添加・混錬して粘土状とした。この金粘土をリング状金型に充填し、成型固化した後、その成型体を１８０℃で３０分間乾燥し、続いて８００℃で３０分間焼成してリング状焼結体を作製した。得られた焼結体は、乾燥前の成型体の寸法に対して、平均収縮率は２．１％と小さく、亀裂や変形も見られず、また強度も十分であった。このことから本アトマイズ製金粉末を使用することで、環境や人体に影響を及ぼす酸化鉛を使用せずに良好な金粘土が得られることがわかった。なお、乾燥工程は成型体中の水分および有機系結合材を蒸発・除去することを目的としている。
【００５８】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、金粉末ならびにそれを用いた導電性金ペーストおよび装飾用金粘土に有利に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】水アトマイズ法によって作製した金粉末の加熱過程における膨張・収縮挙動をデラートメーターで測定した結果を示す図である。
【図２】化学還元法によって作製した金粉末の加熱過程における膨張・収縮挙動をデラートメーターで測定した結果を示す図である。
【図３】噴霧熱分解法によって作製した金粉末の加熱過程における膨張・収縮挙動をデラートメーターで測定した結果を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アトマイズ法によって得られた金粉末であって、その結晶粒径が１００〜８００ナノメートル（ｎｍ）であることを特徴とする、アトマイズ金粉末。
【請求項２】
前記金粉末の結晶粒径が２００〜５００ｎｍである、請求項１に記載のアトマイズ金粉末。
【請求項３】
前記金粉末の平均粒径が１〜１０μｍである、請求項１または２に記載のアトマイズ金粉末。
【請求項４】
前記金粉末の平均粒径が３〜５μｍである、請求項１〜３のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項５】
前記金粉末は、焼結過程で膨張挙動を示さない特性を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項６】
前記金粉末の焼結過程での収縮挙動開始温度が３５０℃以上である、請求項１〜５のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項７】
前記金粉末の融点が６００℃以上である、請求項１〜６のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項８】
前記金粉末の融点が８００℃以上である、請求項１〜７のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項９】
前記金粉末は、金溶湯からの微細液滴に水を噴霧して凝固後に得られた水アトマイズ金粉末である、請求項１〜８のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のアトマイズ金粉末を用いた導電性金ペースト。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載のアトマイズ金粉末を用いた装飾用金粘土。
【請求項１２】
前記装飾用金粘土は、前記アトマイズ金粉末に加えて、有機系結合材溶液と、酸化物粒子とを含み、
前記酸化物粒子は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化銅および酸化銀からなる群から選ばれた１または２以上の酸化物である、請求項１１に記載の装飾用金粘土。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水アトマイズ法によって得られた金粉末であって、その結晶粒径が２５０〜７５０ナノメートル（ｎｍ）で、粉末の平均粒径が２．５〜９．５μｍであることを特徴とする、アトマイズ金粉末。
【請求項２】
前記金粉末は、焼結過程で膨張挙動を示さない特性を有する、請求項１に記載のアトマイズ金粉末。
【請求項３】
前記金粉末の焼結過程での収縮挙動開始温度が３５０℃以上である、請求項１または２に記載のアトマイズ金粉末。
【請求項４】
前記金粉末の融点が６００℃以上である、請求項１〜３のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項５】
前記金粉末の融点が８００℃以上である、請求項１〜４のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のアトマイズ金粉末を用いた導電性金ペースト。
【請求項７】
水アトマイズ法によって得られた金粉末と、有機系結合材溶液と、酸化物粒子とを含み、
前記金粉末は、その結晶粒径が２５０〜７５０ナノメートル（ｎｍ）で、粉末の平均粒径が２．５〜９．５μｍであり、
前記酸化物粒子は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化銅および酸化銀からなる群から選ばれた１または２以上の酸化物である、装飾用金粘土。
【請求項１】
アトマイズ法によって得られた金粉末であって、その結晶粒径が１００〜８００ナノメートル（ｎｍ）であることを特徴とする、アトマイズ金粉末。
【請求項２】
前記金粉末の結晶粒径が２００〜５００ｎｍである、請求項１に記載のアトマイズ金粉末。
【請求項３】
前記金粉末の平均粒径が１〜１０μｍである、請求項１または２に記載のアトマイズ金粉末。
【請求項４】
前記金粉末の平均粒径が３〜５μｍである、請求項１〜３のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項５】
前記金粉末は、焼結過程で膨張挙動を示さない特性を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項６】
前記金粉末の焼結過程での収縮挙動開始温度が３５０℃以上である、請求項１〜５のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項７】
前記金粉末の融点が６００℃以上である、請求項１〜６のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項８】
前記金粉末の融点が８００℃以上である、請求項１〜７のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項９】
前記金粉末は、金溶湯からの微細液滴に水を噴霧して凝固後に得られた水アトマイズ金粉末である、請求項１〜８のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のアトマイズ金粉末を用いた導電性金ペースト。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載のアトマイズ金粉末を用いた装飾用金粘土。
【請求項１２】
前記装飾用金粘土は、前記アトマイズ金粉末に加えて、有機系結合材溶液と、酸化物粒子とを含み、
前記酸化物粒子は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化銅および酸化銀からなる群から選ばれた１または２以上の酸化物である、請求項１１に記載の装飾用金粘土。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水アトマイズ法によって得られた金粉末であって、その結晶粒径が２５０〜７５０ナノメートル（ｎｍ）で、粉末の平均粒径が２．５〜９．５μｍであることを特徴とする、アトマイズ金粉末。
【請求項２】
前記金粉末は、焼結過程で膨張挙動を示さない特性を有する、請求項１に記載のアトマイズ金粉末。
【請求項３】
前記金粉末の焼結過程での収縮挙動開始温度が３５０℃以上である、請求項１または２に記載のアトマイズ金粉末。
【請求項４】
前記金粉末の融点が６００℃以上である、請求項１〜３のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項５】
前記金粉末の融点が８００℃以上である、請求項１〜４のいずれかに記載のアトマイズ金粉末。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のアトマイズ金粉末を用いた導電性金ペースト。
【請求項７】
水アトマイズ法によって得られた金粉末と、有機系結合材溶液と、酸化物粒子とを含み、
前記金粉末は、その結晶粒径が２５０〜７５０ナノメートル（ｎｍ）で、粉末の平均粒径が２．５〜９．５μｍであり、
前記酸化物粒子は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化銅および酸化銀からなる群から選ばれた１または２以上の酸化物である、装飾用金粘土。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１８３０７６（Ｐ２００６−１８３０７６Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７５７９４（Ｐ２００４−３７５７９４）
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（５０３２２１６４３）日本アトマイズ加工株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（５０３２２１６４３）日本アトマイズ加工株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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