金属微粉の分級方法
【課題】平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去することが可能な金属微粉の分級方法を提供する。
【解決手段】金属微粉を溶媒に分散させた金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕し、その後、この解砕された金属粒子スラリーを湿式分級機にて湿式分級する。この際、金属微粉を分散させる溶媒としてヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いることにより、金属微粉の分散状態を向上させる。金属微粉の分散状態が向上した金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕することで、凝集した金属粒子同士が解砕されて良好な分散状態となり、その後、液体サイクロンにて湿式分級することにより、分級性能を向上させる。
【解決手段】金属微粉を溶媒に分散させた金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕し、その後、この解砕された金属粒子スラリーを湿式分級機にて湿式分級する。この際、金属微粉を分散させる溶媒としてヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いることにより、金属微粉の分散状態を向上させる。金属微粉の分散状態が向上した金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕することで、凝集した金属粒子同士が解砕されて良好な分散状態となり、その後、液体サイクロンにて湿式分級することにより、分級性能を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属微粉の分級方法に関するものであり、詳しくは、電子部品等の材料に用いられる金属微粉から粗大粒子を効率良く除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粒子径が１．０μｍ以下の金属微粉は、積層セラミックコンデンサ等の電子部品の導電体形成用材料として広く用いられている。金属微粉を積層型の導電体形成材料として使用する場合、導電体形成材料の性能を向上させるためには、その積層数を増加させることが有効な手段となる。
【０００３】
しかしながら、導電体形成材料の積層数を増加させると、電子部品の大型化の原因となる。このため、一層当たりの厚みを薄くする必要があるが、電極層を薄層化する場合、その材料となる金属微粉としては、粒子径が小さいとともに金属微粉中に粗大粒子が少ないことが要求される。
【０００４】
仮に、粗大粒子を多く含む金属微粉を用いて導電体形成材料を製造した場合、粗大粒子がグリーンシート層を突き抜け、これにより電極が短絡した不良品となってしまう。また、たとえこのような突き抜けが起こらない場合でも、電極間距離が短くなることで、部分的に電流集中が発生し、積層セラミックコンデンサの寿命を短縮させるおそれがある。このような理由から、電子部品材料用の金属微粉を製造する上では、金属微粉中に粗大粒子が少ないこととすることが重要となる。
【０００５】
粒子径が小さく粗大粒子が少ない金属微粉を製造する方法としては、例えば、湿式還元法、気相粒子合成法等が挙げられる。
【０００６】
湿式還元法による金属微粉の製造方法は、粒子径が微細で分散性に優れた粒子の製造方法として適している。しかしながら、この湿式還元法による金属微粉の製造方法では、通常、多量の還元剤を用いるとともに、金属表面に分散剤等を吸着させるため、不純物品位の増加や製造時に発生する廃液の処理コストが増大する等の問題がある。また、一般的に、湿式還元法により得られた金属微粉は、気相粒子合成法により得られた金属微粉に比べて結晶性が低いために収縮開始温度が低くなりやすく、積層型の導電体形成材料として使用した場合には、グリーンシートとの焼結ミスマッチが生じるといった問題が起こる可能性がある。
【０００７】
一方、気相還元法、噴霧熱分解法、蒸発凝集法に代表される気相粒子合成法においては、微細な金属粒子を製造するために金属粒子の生成密度を小さくする制御を行う必要があり、製造コストが増大するといった問題がある。一方で、生産性を重視した場合には、連結粒子や粗大粒子が発生しやすくなり、この粗大粒子を除去するためには分散や分級の操作を繰り返す必要が生じる。このため、同じく製造コストが増大するといった問題が生じてしまう。
【０００８】
そこで、金属微粉に含まれる粗大粒子の除去を目的とした分級方法として、例えば特許文献１〜３に示すように、様々な技術が提案されている。
【０００９】
例えば、特許文献１に記載の金属超微粉の分級方法では、金属超微粉として一次粒子の平均粒径が０．０５〜０．６μｍの金属超微粉を採用し、その金属粉末を水中に分散させた水スラリーのｐＨ、電解質濃度の少なくとも一方を調整してからガラス又はセラミックスのチューブを通過させる。そして、この金属粉末の粒子とチューブ壁間との引力を利用してこのチューブ内壁に粗大粒子を吸着させて除去し、この粗大粒子を除去した水スラリーを回収する。
【００１０】
しかしながら、この特許文献１に記載の方法では、ガラス又はセラミックスのチューブ径が増加した場合には、チューブ内壁との距離が長くなり、そのチューブ中央部を通過する粗大粒子は、チューブ内壁への吸着が困難になると考えられる。また、水スラリーの注入速度を速くした場合にも、粗大粒子がチューブ内壁に吸着する際の吸着効率が悪化すると考えられる。このことから、大量の金属粉末を効率良く分級することは困難である。一方、分級性能を優先させるために、小さな規模で分級を行えば、作業効率が悪化し、製造コストが増大する。
【００１１】
また、例えば特許文献２に記載の粗大金属粒子の除去方法では、金属粒子を主たる固形分として含有するスラリー（以下「金属粒子スラリー」）をフィルターにて濾過し、これにより所定の粒子径以上の粗大金属粒子を除去する。この粗大金属粒子の除去装置には、フィルターを通過させるべき金属粒子スラリーが供給されるフィルター前室として機能するスラリーチャンバーから金属粒子スラリーを抜き出し所定の経路で循環させて再びスラリーチャンバーに戻す循環ラインが設けられている。そして、この循環ラインに金属粒子スラリーを循環させながら、スラリーチャンバー内の金属粒子スラリーを所定の目開きのフィルターにより濾過して、粗大金属粒子を除去する。
【００１２】
しかしながら、この特許文献２に記載の方法において、フィルターを用いた濾過により粒子径が１．０μｍ以上の金属粒子を除去するためには、目開きが１．０μｍ以下のフィルターを使用する必要があり、フィルターの目開きが１．０μｍ程度にまで小さくなると、濾過速度の低下やフィルターの目詰まりが生じるおそれがある。
【００１３】
このため、フィルターの目詰まりを防止するためには、金属粒子スラリーの濃度を薄くすることが効果的であるが、金属粒子スラリーの濃度を薄くした場合には、処理効率が悪化し、製造コストが増大する。
【００１４】
また、例えば特許文献３に記載のニッケル微粉の分級方法では、液体混合液中の粉体を少なくとも粗粒と細粒に分級する液体サイクロンに、平均粒径が０．１〜１．０μｍのニッケル微粉を５〜２５ｗｔ％含有させたスラリーを供給する。液体サイクロンは、遠心力を利用して粗大粒子を分離及び除去する分級装置であるが、液体サイクロン内部での液体の流れは、乱流であり、粗粒側の粒子が細粒側の粒子に混入しやすい。このような粗大粒子を完全に分離及び除去するためには、繰り返し分級する必要があるが、繰り返し分級すると収率が低下し、製造コストが増大する。
【００１５】
このように、従来の分級方法では、上述したような様々な要因から、平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−３４２５８１号公報
【特許文献２】特開２００２−１７７７４３号公報
【特許文献３】特開２００１−６２３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去することが可能な金属微粉の分級方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本件発明者らは、平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去することが可能な分級方法について鋭意検討した。その結果、湿式分級機を用いて金属微粉の分級を行う際に、金属微粉の分散性を向上させることにより分級性能が向上することを見出し、本発明を完成した。
【００１９】
すなわち、本発明に係る金属微粉の分級方法は、湿式分級にて金属微粉の分級を行う金属微粉の分級方法であって、ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に分散させた金属微粉を湿式解砕する湿式解砕工程と、前記湿式解砕工程で解砕された前記金属微粉を湿式分級する湿式分級工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る金属微粉の分級方法において、金属微粉は、ニッケル微粉であることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る金属微粉の分級方法において、金属微粉は、熱プラズマを用いて製造した金属微粉であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係る金属微粉の分級方法において、湿式分級工程では、液体サイクロンを用いて金属微粉の湿式分級を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る金属微粉の分級方法によれば、平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去できる。これにより、得られた金属微粉は、電子部品材料として好適であり、特に、配線材料、電極材料等として好適であり、ペーストとしても安定して用いることができることから、その工業的価値は極めて大きい。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を適用した金属微粉の分級方法の具体的な実施の形態（以下、「本実施の形態」と記す。）について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態における金属微粉の分級方法は、平均粒径（例えば、比表面積径）が１．０μｍ以下の金属微粉に含まれる粗大粒子を効率良く除去することを目的として金属微粉を湿式分級するものである。なお、平均粒径は、比表面積径でなく、他の算出方法によって定義される平均粒径を用いるようにしてもよい。
【００２５】
本実施の形態では、金属微粉から粗大粒子を除去するために、金属微粉を溶媒に分散させた金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕し、その後、この解砕された金属粒子スラリーを湿式分級機にて湿式分級する。
【００２６】
湿式解砕は、例えば、ホモジナイザー等の湿式解砕装置を用いて行うことができる。ホモジナイザーは、高い衝撃力と瞬間的な高圧を伴うキャビテーション現象を発現することで、金属微粉の凝集体を解砕し、さらには再凝集を抑制することで、金属粒子を安定化させる。
【００２７】
ホモジナイザーとしては、超音波ホモジナイザー、圧力式ホモジナイザー等が挙げられる。超音波ホモジナイザーを使用する場合は、真空引き、脱泡、脱気を行ってから分散処理することが望ましい。また、投入する分散エネルギーの使用効率の観点から、圧力式ホモジナイザーがより好ましい。
【００２８】
湿式解砕装置として圧力式ホモジナイザーを用いる場合、装置内部を所定の高圧状態とし、この高圧状態で相互に向かい合ったノズルから金属粒子スラリーを放出し、金属粒子同士が衝突し合うことにより、凝集した金属微粉を解砕する。このような解砕処理における圧力は、例えば２００ＭＰａとすることができる。
【００２９】
湿式分級は、例えば湿式分級機の一種である液体サイクロンを用いて行うことができる。液体サイクロンの構成としては、例えば、細粒を液体サイクロンの上部（トップ部）から排出し、粗粒を液体サイクロンの底部（ボトム部）から排出する２液分離型や、細粒より細かな微細粒を液体サイクロンの上部（トップ部）から排出し、細粒を液体サイクロンの中間部（ミドル部）から排出し、粗粒を液体サイクロンの底部（ボトム部）から排出する３液分離型等を挙げることができる。
【００３０】
２液分離型の液体サイクロンは、処理流量が多い場合、粒子径範囲において細粒と粗粒とを分離し、粗粒の除去を目的とする場合等に有効である。一方、３液分離型の液体サイクロンは、分級精度がより厳しく求められ、微粒の除去又は捕集を目的とする場合等に有効である。
【００３１】
液体サイクロンは、金属粒子スラリーが液体サイクロンのスラリー注入口から注入された後、回転運動を起こして遠心力を働かせ、金属微粉をその粒子径に応じて分級する。この遠心力により、金属粒子は、液体サイクロン内部の周壁部へ行く程、比重及び粒子径の大きいものに配列され、また、中心部へ行く程、比重及び粒子径の小さいものに配列される。
【００３２】
周壁部には、液体サイクロンのテーパーに沿い下降流が発生しており、この流れに乗って比重及び粒子径の大きいものは底部へ導かれて排出される。逆に、中心部は、上昇流が発生しており、比重及び粒子径の小さいものはこの流れに乗って上部に導かれて排出される。この回転運動の際に円周方向に生じる重力加速度は、数万Ｇにまでに達し、これにより、急速に金属粉を沈降分離濃縮することができる。
【００３３】
液体サイクロンは、回転運動の後、金属微粉の細粒を、上部から排出し、粗粒を底部から排出する。この液体サイクロンにおいて、金属粒子スラリーの供給速度（供給圧力、供給流量）、出口部分の流量比等を変化させることで分離濃度を制御することができる。
【００３４】
このような液体サイクロンは、一基のみを稼動させても、複数基を同時に稼動させてもよい。複数基の液体サイクロンを同時に稼動させた場合には、効率的に金属微粉を分級することができ、生産性を向上させることが可能となる。
【００３５】
液体サイクロンの材質としては、耐食性及び耐摩耗性を備えたものが好ましく、その観点から例えばナイロン、セラミック等であることが好ましい。セラミックとしては、アルミナ、窒化ケイ素であることが好ましい。
【００３６】
液体サイクロンを用いて分級する際には、溶媒中での金属微粉の分散状態が良好であることが重要となる。しかしながら、通常、微細な金属粒子は、比表面積が大きいために凝集が起こりやすく、金属微粉の乾燥粉末を溶媒中に混合させただけでは、金属微粉は、十分に分散されない。
【００３７】
金属微粉が凝集した状態で分級すると、液体サイクロン内部での流れが乱れやすくなり、粗大粒子が微粒側へ混入しやすくなる。また、凝集した粒子は、粗大粒子と同様に粗粒側へ分級されやすいために、微粒側で得られる金属微粉の回収率も低下しやすくなる。
【００３８】
そこで、本実施の形態では、金属微粉を分散させる溶媒として、ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いることにより、金属微粉の分散状態を向上させることができる。
【００３９】
金属微粉を分散させる溶媒としてヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いることにより、分散状態が向上された金属微粉の金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕する。この湿式解砕により、凝集した金属粒子同士が解砕されて良好な分散状態となった後に、液体サイクロンにて湿式分級することにより、分級性能を向上させることが可能となる。
【００４０】
仮に、金属微粉を分散させる溶媒として、水やグルタミン酸水溶液を用いた場合には、金属微粉が凝集しやすくなる。金属微粉の凝集が多い状態で湿式分級すると、液体サイクロン内部での流れに乱れが生じやすくなり、粗大粒子が細粒側へ混入しやすくなる。また、凝集した金属粒子は、粗大粒子と同様に粗粒側へ分級されやすいために、微粒側で得られるニッケル微粉の回収率も低下しやすくなる。これに対し、ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液は、このような金属微粉の凝集を防止し、金属微粉の分散性を向上させることができる。
【００４１】
水溶液中のヘキサメタリン酸ナトリウム濃度は、０．０１質量％〜２．０質量％とすることが好ましく、０．０５質量％〜１．０質量％とすることがより好ましい。水溶液中のヘキサメタリン酸ナトリウム濃度を２．０質量％よりも大きい値とした場合には粒子表面への分散剤の吸着量が多くなりすぎて金属微粉が凝集しやすくなる。また、水溶液中のヘキサメタリン酸ナトリウム濃度を０．０１質量％未満とした場合には粒子表面への分散剤の吸着量が少なすぎるために十分な分散効果が得られない。
【００４２】
金属粒子スラリー中の金属含有率（以下、「スラリー濃度」と記す。）は、１．０質量％〜３０．０質量％とすることが好ましく、５．０質量％〜１５．０質量％とすることがより好ましい。スラリー濃度を３０．０質量％よりも大きい値とした場合には、スラリー濃度が濃すぎるために粒子同士が衝突しやすくなる。そのため、液体サイクロン内部での流れに乱れが生じやすくなり、粗大粒子が細粒側へ混入しやすくなる。また、スラリー濃度を１．０質量％未満とした場合には、スラリー量が多くなりすぎるために処理時間が大幅に増加してしまい処理効率が悪化する。さらに、廃液量も増加するために廃水処理コストも増加する。
【００４３】
金属微粉としては、熱プラズマを用いて製造した金属微粉であることが好ましい。熱プラズマを用いて製造した金属微粉は、真球状の形状を有しており、また、粒子表面が非常に平滑であることから、溶媒中での動きに乱れが生じにくく、高い分級性能を得ることができる。仮に、金属粒子の粒子形状が球状以外である場合や、金属粒子の表面が平滑でない場合には、金属粒子の動きが乱れやすくなるために分級性能が低下しやすくなる。このように、熱プラズマを用いることにより、平均粒径が１．０μｍ以下の粒子形状が球状の金属微粉を得ることができる。
【００４４】
金属微粉としては、ニッケル、銅、銀等の金属微粉が、積層セラミックコンデンサ等の導電体形成材料として有用であり、特にニッケル微粉は安価な点で好ましい。
【００４５】
本実施の形態では、このように、金属微粉を溶媒に分散させた金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕し、その後、この解砕された金属粒子スラリーを湿式分級機にて湿式分級する。この際、金属微粉を分散させる溶媒としてヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いることにより、金属微粉の分散状態を向上させることができる。
【００４６】
そして、分散状態が向上された金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕することで、凝集した金属粒子同士が解砕されて良好な分散状態となり、その後に液体サイクロンにて湿式分級することにより、分級性能を向上させることが可能となり、粗大粒子の少ない金属微粉を効率良く得ることができる。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。
【００４８】
なお、実施例１及び比較例１、２にそれぞれ示す粗大粒子数は、走査電子顕微鏡（ＪＳＭ−６３６０ＬＡ（日本電子株式会社製）、以下、「ＳＥＭ」と記載する。）を用いて視野全面がニッケル粒子で埋め尽くされるように１００００倍のＳＥＭ像を８０視野で撮影し、この撮影した８０枚のＳＥＭ像中に存在する０．８μｍ以上１．０μｍ未満、１．０μｍ以上の粒子数を調査した結果、得られたものである。
【００４９】
（実施例１）
先ず、０．１質量％のヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液４．５Ｌ中に、熱プラズマを用いて製造した比表面積径が０．１３μｍのニッケル微粉を５００ｇ加えてニッケル微粉スラリーとした。なお、熱プラズマを用いて製造したニッケル微粉は、一次粒子で構成されており、ＳＥＭ観察による平均粒径と比表面積径とは近似の値となる。このニッケル微粉スラリー中のニッケル含有率（以下、「スラリー濃度」と記す。）を１０．０質量％に調整した。
【００５０】
次に、このニッケル微粉スラリーを超音波発信機（Ｕ０３００ＦＢ（国際電機エルテック製））にて１０分間分散化処理した。続いて、分散化処理後のニッケル微粉スラリーを圧力式ホモジナイザー（連続式微粒化装置アルティマイザーシステムＨＪＰ−２５００５（株式会社スギノマシン製））を用いて２００ＭＰａの圧力で湿式解砕した。
【００５１】
そして、解砕処理後のニッケル微粉スラリー５．３Ｌに、０．１質量％のグルタミン酸水溶液３．９Ｌを加えてスラリー濃度を５．０質量％に調整した。続いて、スラリー濃度を５．０質量％に調整したニッケル微粉スラリーを２液分離型の液体サイクロン装置（ハイドロサイクロンＮＨＣ−１（日本化学機械製造株式会社製））に０．９ＭＰａの圧力で供給して湿式分級した。
【００５２】
その後、軽液（細粒）側で得られたニッケル微粉スラリーを濾過及び乾燥してニッケル微粉を得た。得られたニッケル微粉のＳＥＭ像を撮影し、そのＳＥＭ像を基に粗大粒子数を調査した。
【００５３】
（比較例１）
先ず、純水９．０Ｌの中に、熱プラズマを用いて製造した比表面積径が０．１３μｍのニッケル微粉を１ｋｇ加えてニッケル微粉スラリーとした。このニッケル微粉スラリー中のニッケル含有率（以下、「スラリー濃度」と記す。）を１０．０質量％に調整した。次に、このニッケル微粉スラリーを超音波発信機（Ｕ０３００ＦＢ（国際電機エルテック製））にて１０分間分散化処理した。続いて、分散化処理後のニッケル微粉スラリーを、圧力式ホモジナイザー（連続式微粒化装置アルティマイザーシステムＨＪＰ−２５００５（株式会社スギノマシン製））を用いて２００ＭＰａの圧力で湿式解砕した。
【００５４】
そして、解砕処理後のニッケル微粉スラリー９．７Ｌに純水８．９Ｌを加えてニッケル微粉スラリーのスラリー濃度を５．０質量％に調整した。続いて、スラリー濃度を５．０質量％に調整したニッケル微粉スラリーを２液分離型の液体サイクロン装置（ハイドロサイクロンＮＨＣ−１（日本化学機械製造株式会社製））に０．９ＭＰａの圧力で供給して湿式分級した。
【００５５】
その後、軽液（細粒）側で得られたニッケル微粉スラリーをろ過及び乾燥させてニッケル微粉を得た。得られたニッケル微粉のＳＥＭ像を撮影し、そのＳＥＭ像を基に粗大粒子数を調査した。
【００５６】
（比較例２）
溶媒を０．１質量％のグルタミン酸水溶液に変更する以外は、実施例１と同様に、ハイドロサイクロンＮＨＣ−１（日本化学機械製造株式会社製）を用いて湿式分級した。得られたニッケル微粉のＳＥＭ像を撮影し、そのＳＥＭ像を基に粗大粒子数を調査した。
【００５７】
［表１］に、実施例１、及び比較例１、２において得られた粗大粒子数（個）を示す。なお、実施例１、及び比較例１、２をそれぞれ行う前に、原料となるニッケル微粉中に含まれる粗大粒子数を調査したところ、粒子径が０．８μｍ以上１．０μｍ未満の粗大粒子は１２９個含まれており、また、粒子径が１．０μｍ以上の粗大粒子は８３個含まれていた。
【００５８】
【表１】
【００５９】
［表１］に示すように、ニッケル微粉を分散させる溶媒として０．１％ヘキサメタリン酸ナトリウムを用いた実施例１では、粒子径が０．８μｍ以上、１．０μｍ未満の粗大粒子は２０個に、粒子径が１．０μｍ以上の粗大粒子は５個にまで減少していた。
【００６０】
一方、比較例１では、粒子径が０．８μｍ以上、１．０μｍ未満の粗大粒子は４７個であり、粒子径が１．０μｍ以上の粗大粒子は８個であった。また、比較例２では、粒子径が０．８μｍ以上、１．０μｍ未満の粗大粒子は３４個であり、粒子径が１．０μｍ以上の粗大粒子は１３個であった。
【００６１】
このように、比較例１、２は、何れも、粒子径が０．８μｍ以上、１．０μｍ未満の粗大粒子、及び、粒子径が１．０μｍ以上の粗大粒子において、実施例１よりも多く含まれていた。
【００６２】
この［表１］に示す結果より、ニッケル微粉をヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に分散させることにより、ニッケル微粉の分散状態を向上させることができ、さらには、分散状態が向上されたニッケル微粉スラリーを湿式解砕装置である圧力式ホモジナイザーにて湿式解砕することで、凝集したニッケル粒子同士が解砕されて良好な分散状態となったと考えられる。そして、このニッケル粒子同士が解砕されたニッケル微粉スラリーを液体サイクロンに注入して湿式分級することにより、分級性能を向上させることができ、その結果、粗大粒子の少ないニッケル微粉が得られたと考えられる。
【００６３】
また、［表２］は、実施例１、及び比較例１、２における、分級時に上部（トップ部）から排出されたニッケル微粉スラリー中のニッケル微粉の細粒の１分間あたりの排出量（ｇ／分）とそのニッケル微粉の細粒の質量による排出比率（％）、及び、分級時に底部（ボトム部）から排出されたニッケル微粉スラリー中のニッケル微粉の粗粒の１分間あたりの排出量（ｇ／分）とそのニッケル微粉の粗粒の排出比率（％）を示す。
【００６４】
【表２】
【００６５】
この［表２］に示すように、ニッケル微粉を分散させる溶媒としてヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いた実施例１では、上部から排出されるニッケル微粉の細粒の排出比率（％）は比較例１、２よりも高い値となり、底部から排出されるニッケル微粉の粗粒の排出比率（％）は比較例１、２よりも低い値となった。
【００６６】
この［表２］に示す結果より、ニッケル微粉をヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に分散させることにより、ニッケル微粉の分散状態を向上させることができ、さらには、この分散状態が向上されたニッケル微粉スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕することで、凝集したニッケル粒子同士が解砕されて良好な分散状態となったと考えられる。そして、このように、良好な分散状態となったニッケル微粉スラリーを液体サイクロンにて湿式分級することにより、分級性能を向上させることができ、その結果、ニッケル微粉の細粒が多く得られ、ニッケル微粉が凝集してなる粗大粒子を減少させることができたためであると考えられる。
【００６７】
これに対し、ニッケル微粉を分散させる溶媒として純水を用いた比較例１、又は、この溶媒としてグルタミン酸水溶液を用いた比較例２においては、本来、上部から排出されるべき粒子径のニッケル微粉の粉末が、一部凝集した状態であるため、これにより粒子径の大きいニッケル微粉の凝集体が底部から排出されてしまい、これにより上部からのニッケル微粉の細粒の排出比率（％）が低くなったと考えられる。
【００６８】
このような［表１］及び［表２］の結果から、ニッケル微粉をヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に分散させることにより、ニッケル微粉の分散状態を向上させ、このニッケル微粉スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕することで、凝集したニッケル粒子同士が解砕されて良好な分散状態となった。そして、この分散状態が良好となったニッケル微粉スラリーを液体サイクロンにて湿式分級することにより、粗粒の排出比率（％）を減少させ、細粒の排出比率（％）を増加させることができた。このような処理を行うことにより、湿式分級の分級性能を向上させることができ、その結果、粗大粒子の少ないニッケル微粉を効率良く得ることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の金属微粉の分級方法により、平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去することができる。得られた金属微粉は、電子部品材料として好適であり、特に配線材料、電極材料等として好適であり、さらにはペーストとしても安定的に用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属微粉の分級方法に関するものであり、詳しくは、電子部品等の材料に用いられる金属微粉から粗大粒子を効率良く除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粒子径が１．０μｍ以下の金属微粉は、積層セラミックコンデンサ等の電子部品の導電体形成用材料として広く用いられている。金属微粉を積層型の導電体形成材料として使用する場合、導電体形成材料の性能を向上させるためには、その積層数を増加させることが有効な手段となる。
【０００３】
しかしながら、導電体形成材料の積層数を増加させると、電子部品の大型化の原因となる。このため、一層当たりの厚みを薄くする必要があるが、電極層を薄層化する場合、その材料となる金属微粉としては、粒子径が小さいとともに金属微粉中に粗大粒子が少ないことが要求される。
【０００４】
仮に、粗大粒子を多く含む金属微粉を用いて導電体形成材料を製造した場合、粗大粒子がグリーンシート層を突き抜け、これにより電極が短絡した不良品となってしまう。また、たとえこのような突き抜けが起こらない場合でも、電極間距離が短くなることで、部分的に電流集中が発生し、積層セラミックコンデンサの寿命を短縮させるおそれがある。このような理由から、電子部品材料用の金属微粉を製造する上では、金属微粉中に粗大粒子が少ないこととすることが重要となる。
【０００５】
粒子径が小さく粗大粒子が少ない金属微粉を製造する方法としては、例えば、湿式還元法、気相粒子合成法等が挙げられる。
【０００６】
湿式還元法による金属微粉の製造方法は、粒子径が微細で分散性に優れた粒子の製造方法として適している。しかしながら、この湿式還元法による金属微粉の製造方法では、通常、多量の還元剤を用いるとともに、金属表面に分散剤等を吸着させるため、不純物品位の増加や製造時に発生する廃液の処理コストが増大する等の問題がある。また、一般的に、湿式還元法により得られた金属微粉は、気相粒子合成法により得られた金属微粉に比べて結晶性が低いために収縮開始温度が低くなりやすく、積層型の導電体形成材料として使用した場合には、グリーンシートとの焼結ミスマッチが生じるといった問題が起こる可能性がある。
【０００７】
一方、気相還元法、噴霧熱分解法、蒸発凝集法に代表される気相粒子合成法においては、微細な金属粒子を製造するために金属粒子の生成密度を小さくする制御を行う必要があり、製造コストが増大するといった問題がある。一方で、生産性を重視した場合には、連結粒子や粗大粒子が発生しやすくなり、この粗大粒子を除去するためには分散や分級の操作を繰り返す必要が生じる。このため、同じく製造コストが増大するといった問題が生じてしまう。
【０００８】
そこで、金属微粉に含まれる粗大粒子の除去を目的とした分級方法として、例えば特許文献１〜３に示すように、様々な技術が提案されている。
【０００９】
例えば、特許文献１に記載の金属超微粉の分級方法では、金属超微粉として一次粒子の平均粒径が０．０５〜０．６μｍの金属超微粉を採用し、その金属粉末を水中に分散させた水スラリーのｐＨ、電解質濃度の少なくとも一方を調整してからガラス又はセラミックスのチューブを通過させる。そして、この金属粉末の粒子とチューブ壁間との引力を利用してこのチューブ内壁に粗大粒子を吸着させて除去し、この粗大粒子を除去した水スラリーを回収する。
【００１０】
しかしながら、この特許文献１に記載の方法では、ガラス又はセラミックスのチューブ径が増加した場合には、チューブ内壁との距離が長くなり、そのチューブ中央部を通過する粗大粒子は、チューブ内壁への吸着が困難になると考えられる。また、水スラリーの注入速度を速くした場合にも、粗大粒子がチューブ内壁に吸着する際の吸着効率が悪化すると考えられる。このことから、大量の金属粉末を効率良く分級することは困難である。一方、分級性能を優先させるために、小さな規模で分級を行えば、作業効率が悪化し、製造コストが増大する。
【００１１】
また、例えば特許文献２に記載の粗大金属粒子の除去方法では、金属粒子を主たる固形分として含有するスラリー（以下「金属粒子スラリー」）をフィルターにて濾過し、これにより所定の粒子径以上の粗大金属粒子を除去する。この粗大金属粒子の除去装置には、フィルターを通過させるべき金属粒子スラリーが供給されるフィルター前室として機能するスラリーチャンバーから金属粒子スラリーを抜き出し所定の経路で循環させて再びスラリーチャンバーに戻す循環ラインが設けられている。そして、この循環ラインに金属粒子スラリーを循環させながら、スラリーチャンバー内の金属粒子スラリーを所定の目開きのフィルターにより濾過して、粗大金属粒子を除去する。
【００１２】
しかしながら、この特許文献２に記載の方法において、フィルターを用いた濾過により粒子径が１．０μｍ以上の金属粒子を除去するためには、目開きが１．０μｍ以下のフィルターを使用する必要があり、フィルターの目開きが１．０μｍ程度にまで小さくなると、濾過速度の低下やフィルターの目詰まりが生じるおそれがある。
【００１３】
このため、フィルターの目詰まりを防止するためには、金属粒子スラリーの濃度を薄くすることが効果的であるが、金属粒子スラリーの濃度を薄くした場合には、処理効率が悪化し、製造コストが増大する。
【００１４】
また、例えば特許文献３に記載のニッケル微粉の分級方法では、液体混合液中の粉体を少なくとも粗粒と細粒に分級する液体サイクロンに、平均粒径が０．１〜１．０μｍのニッケル微粉を５〜２５ｗｔ％含有させたスラリーを供給する。液体サイクロンは、遠心力を利用して粗大粒子を分離及び除去する分級装置であるが、液体サイクロン内部での液体の流れは、乱流であり、粗粒側の粒子が細粒側の粒子に混入しやすい。このような粗大粒子を完全に分離及び除去するためには、繰り返し分級する必要があるが、繰り返し分級すると収率が低下し、製造コストが増大する。
【００１５】
このように、従来の分級方法では、上述したような様々な要因から、平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−３４２５８１号公報
【特許文献２】特開２００２−１７７７４３号公報
【特許文献３】特開２００１−６２３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去することが可能な金属微粉の分級方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本件発明者らは、平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去することが可能な分級方法について鋭意検討した。その結果、湿式分級機を用いて金属微粉の分級を行う際に、金属微粉の分散性を向上させることにより分級性能が向上することを見出し、本発明を完成した。
【００１９】
すなわち、本発明に係る金属微粉の分級方法は、湿式分級にて金属微粉の分級を行う金属微粉の分級方法であって、ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に分散させた金属微粉を湿式解砕する湿式解砕工程と、前記湿式解砕工程で解砕された前記金属微粉を湿式分級する湿式分級工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る金属微粉の分級方法において、金属微粉は、ニッケル微粉であることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る金属微粉の分級方法において、金属微粉は、熱プラズマを用いて製造した金属微粉であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係る金属微粉の分級方法において、湿式分級工程では、液体サイクロンを用いて金属微粉の湿式分級を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る金属微粉の分級方法によれば、平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去できる。これにより、得られた金属微粉は、電子部品材料として好適であり、特に、配線材料、電極材料等として好適であり、ペーストとしても安定して用いることができることから、その工業的価値は極めて大きい。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を適用した金属微粉の分級方法の具体的な実施の形態（以下、「本実施の形態」と記す。）について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態における金属微粉の分級方法は、平均粒径（例えば、比表面積径）が１．０μｍ以下の金属微粉に含まれる粗大粒子を効率良く除去することを目的として金属微粉を湿式分級するものである。なお、平均粒径は、比表面積径でなく、他の算出方法によって定義される平均粒径を用いるようにしてもよい。
【００２５】
本実施の形態では、金属微粉から粗大粒子を除去するために、金属微粉を溶媒に分散させた金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕し、その後、この解砕された金属粒子スラリーを湿式分級機にて湿式分級する。
【００２６】
湿式解砕は、例えば、ホモジナイザー等の湿式解砕装置を用いて行うことができる。ホモジナイザーは、高い衝撃力と瞬間的な高圧を伴うキャビテーション現象を発現することで、金属微粉の凝集体を解砕し、さらには再凝集を抑制することで、金属粒子を安定化させる。
【００２７】
ホモジナイザーとしては、超音波ホモジナイザー、圧力式ホモジナイザー等が挙げられる。超音波ホモジナイザーを使用する場合は、真空引き、脱泡、脱気を行ってから分散処理することが望ましい。また、投入する分散エネルギーの使用効率の観点から、圧力式ホモジナイザーがより好ましい。
【００２８】
湿式解砕装置として圧力式ホモジナイザーを用いる場合、装置内部を所定の高圧状態とし、この高圧状態で相互に向かい合ったノズルから金属粒子スラリーを放出し、金属粒子同士が衝突し合うことにより、凝集した金属微粉を解砕する。このような解砕処理における圧力は、例えば２００ＭＰａとすることができる。
【００２９】
湿式分級は、例えば湿式分級機の一種である液体サイクロンを用いて行うことができる。液体サイクロンの構成としては、例えば、細粒を液体サイクロンの上部（トップ部）から排出し、粗粒を液体サイクロンの底部（ボトム部）から排出する２液分離型や、細粒より細かな微細粒を液体サイクロンの上部（トップ部）から排出し、細粒を液体サイクロンの中間部（ミドル部）から排出し、粗粒を液体サイクロンの底部（ボトム部）から排出する３液分離型等を挙げることができる。
【００３０】
２液分離型の液体サイクロンは、処理流量が多い場合、粒子径範囲において細粒と粗粒とを分離し、粗粒の除去を目的とする場合等に有効である。一方、３液分離型の液体サイクロンは、分級精度がより厳しく求められ、微粒の除去又は捕集を目的とする場合等に有効である。
【００３１】
液体サイクロンは、金属粒子スラリーが液体サイクロンのスラリー注入口から注入された後、回転運動を起こして遠心力を働かせ、金属微粉をその粒子径に応じて分級する。この遠心力により、金属粒子は、液体サイクロン内部の周壁部へ行く程、比重及び粒子径の大きいものに配列され、また、中心部へ行く程、比重及び粒子径の小さいものに配列される。
【００３２】
周壁部には、液体サイクロンのテーパーに沿い下降流が発生しており、この流れに乗って比重及び粒子径の大きいものは底部へ導かれて排出される。逆に、中心部は、上昇流が発生しており、比重及び粒子径の小さいものはこの流れに乗って上部に導かれて排出される。この回転運動の際に円周方向に生じる重力加速度は、数万Ｇにまでに達し、これにより、急速に金属粉を沈降分離濃縮することができる。
【００３３】
液体サイクロンは、回転運動の後、金属微粉の細粒を、上部から排出し、粗粒を底部から排出する。この液体サイクロンにおいて、金属粒子スラリーの供給速度（供給圧力、供給流量）、出口部分の流量比等を変化させることで分離濃度を制御することができる。
【００３４】
このような液体サイクロンは、一基のみを稼動させても、複数基を同時に稼動させてもよい。複数基の液体サイクロンを同時に稼動させた場合には、効率的に金属微粉を分級することができ、生産性を向上させることが可能となる。
【００３５】
液体サイクロンの材質としては、耐食性及び耐摩耗性を備えたものが好ましく、その観点から例えばナイロン、セラミック等であることが好ましい。セラミックとしては、アルミナ、窒化ケイ素であることが好ましい。
【００３６】
液体サイクロンを用いて分級する際には、溶媒中での金属微粉の分散状態が良好であることが重要となる。しかしながら、通常、微細な金属粒子は、比表面積が大きいために凝集が起こりやすく、金属微粉の乾燥粉末を溶媒中に混合させただけでは、金属微粉は、十分に分散されない。
【００３７】
金属微粉が凝集した状態で分級すると、液体サイクロン内部での流れが乱れやすくなり、粗大粒子が微粒側へ混入しやすくなる。また、凝集した粒子は、粗大粒子と同様に粗粒側へ分級されやすいために、微粒側で得られる金属微粉の回収率も低下しやすくなる。
【００３８】
そこで、本実施の形態では、金属微粉を分散させる溶媒として、ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いることにより、金属微粉の分散状態を向上させることができる。
【００３９】
金属微粉を分散させる溶媒としてヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いることにより、分散状態が向上された金属微粉の金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕する。この湿式解砕により、凝集した金属粒子同士が解砕されて良好な分散状態となった後に、液体サイクロンにて湿式分級することにより、分級性能を向上させることが可能となる。
【００４０】
仮に、金属微粉を分散させる溶媒として、水やグルタミン酸水溶液を用いた場合には、金属微粉が凝集しやすくなる。金属微粉の凝集が多い状態で湿式分級すると、液体サイクロン内部での流れに乱れが生じやすくなり、粗大粒子が細粒側へ混入しやすくなる。また、凝集した金属粒子は、粗大粒子と同様に粗粒側へ分級されやすいために、微粒側で得られるニッケル微粉の回収率も低下しやすくなる。これに対し、ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液は、このような金属微粉の凝集を防止し、金属微粉の分散性を向上させることができる。
【００４１】
水溶液中のヘキサメタリン酸ナトリウム濃度は、０．０１質量％〜２．０質量％とすることが好ましく、０．０５質量％〜１．０質量％とすることがより好ましい。水溶液中のヘキサメタリン酸ナトリウム濃度を２．０質量％よりも大きい値とした場合には粒子表面への分散剤の吸着量が多くなりすぎて金属微粉が凝集しやすくなる。また、水溶液中のヘキサメタリン酸ナトリウム濃度を０．０１質量％未満とした場合には粒子表面への分散剤の吸着量が少なすぎるために十分な分散効果が得られない。
【００４２】
金属粒子スラリー中の金属含有率（以下、「スラリー濃度」と記す。）は、１．０質量％〜３０．０質量％とすることが好ましく、５．０質量％〜１５．０質量％とすることがより好ましい。スラリー濃度を３０．０質量％よりも大きい値とした場合には、スラリー濃度が濃すぎるために粒子同士が衝突しやすくなる。そのため、液体サイクロン内部での流れに乱れが生じやすくなり、粗大粒子が細粒側へ混入しやすくなる。また、スラリー濃度を１．０質量％未満とした場合には、スラリー量が多くなりすぎるために処理時間が大幅に増加してしまい処理効率が悪化する。さらに、廃液量も増加するために廃水処理コストも増加する。
【００４３】
金属微粉としては、熱プラズマを用いて製造した金属微粉であることが好ましい。熱プラズマを用いて製造した金属微粉は、真球状の形状を有しており、また、粒子表面が非常に平滑であることから、溶媒中での動きに乱れが生じにくく、高い分級性能を得ることができる。仮に、金属粒子の粒子形状が球状以外である場合や、金属粒子の表面が平滑でない場合には、金属粒子の動きが乱れやすくなるために分級性能が低下しやすくなる。このように、熱プラズマを用いることにより、平均粒径が１．０μｍ以下の粒子形状が球状の金属微粉を得ることができる。
【００４４】
金属微粉としては、ニッケル、銅、銀等の金属微粉が、積層セラミックコンデンサ等の導電体形成材料として有用であり、特にニッケル微粉は安価な点で好ましい。
【００４５】
本実施の形態では、このように、金属微粉を溶媒に分散させた金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕し、その後、この解砕された金属粒子スラリーを湿式分級機にて湿式分級する。この際、金属微粉を分散させる溶媒としてヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いることにより、金属微粉の分散状態を向上させることができる。
【００４６】
そして、分散状態が向上された金属粒子スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕することで、凝集した金属粒子同士が解砕されて良好な分散状態となり、その後に液体サイクロンにて湿式分級することにより、分級性能を向上させることが可能となり、粗大粒子の少ない金属微粉を効率良く得ることができる。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。
【００４８】
なお、実施例１及び比較例１、２にそれぞれ示す粗大粒子数は、走査電子顕微鏡（ＪＳＭ−６３６０ＬＡ（日本電子株式会社製）、以下、「ＳＥＭ」と記載する。）を用いて視野全面がニッケル粒子で埋め尽くされるように１００００倍のＳＥＭ像を８０視野で撮影し、この撮影した８０枚のＳＥＭ像中に存在する０．８μｍ以上１．０μｍ未満、１．０μｍ以上の粒子数を調査した結果、得られたものである。
【００４９】
（実施例１）
先ず、０．１質量％のヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液４．５Ｌ中に、熱プラズマを用いて製造した比表面積径が０．１３μｍのニッケル微粉を５００ｇ加えてニッケル微粉スラリーとした。なお、熱プラズマを用いて製造したニッケル微粉は、一次粒子で構成されており、ＳＥＭ観察による平均粒径と比表面積径とは近似の値となる。このニッケル微粉スラリー中のニッケル含有率（以下、「スラリー濃度」と記す。）を１０．０質量％に調整した。
【００５０】
次に、このニッケル微粉スラリーを超音波発信機（Ｕ０３００ＦＢ（国際電機エルテック製））にて１０分間分散化処理した。続いて、分散化処理後のニッケル微粉スラリーを圧力式ホモジナイザー（連続式微粒化装置アルティマイザーシステムＨＪＰ−２５００５（株式会社スギノマシン製））を用いて２００ＭＰａの圧力で湿式解砕した。
【００５１】
そして、解砕処理後のニッケル微粉スラリー５．３Ｌに、０．１質量％のグルタミン酸水溶液３．９Ｌを加えてスラリー濃度を５．０質量％に調整した。続いて、スラリー濃度を５．０質量％に調整したニッケル微粉スラリーを２液分離型の液体サイクロン装置（ハイドロサイクロンＮＨＣ−１（日本化学機械製造株式会社製））に０．９ＭＰａの圧力で供給して湿式分級した。
【００５２】
その後、軽液（細粒）側で得られたニッケル微粉スラリーを濾過及び乾燥してニッケル微粉を得た。得られたニッケル微粉のＳＥＭ像を撮影し、そのＳＥＭ像を基に粗大粒子数を調査した。
【００５３】
（比較例１）
先ず、純水９．０Ｌの中に、熱プラズマを用いて製造した比表面積径が０．１３μｍのニッケル微粉を１ｋｇ加えてニッケル微粉スラリーとした。このニッケル微粉スラリー中のニッケル含有率（以下、「スラリー濃度」と記す。）を１０．０質量％に調整した。次に、このニッケル微粉スラリーを超音波発信機（Ｕ０３００ＦＢ（国際電機エルテック製））にて１０分間分散化処理した。続いて、分散化処理後のニッケル微粉スラリーを、圧力式ホモジナイザー（連続式微粒化装置アルティマイザーシステムＨＪＰ−２５００５（株式会社スギノマシン製））を用いて２００ＭＰａの圧力で湿式解砕した。
【００５４】
そして、解砕処理後のニッケル微粉スラリー９．７Ｌに純水８．９Ｌを加えてニッケル微粉スラリーのスラリー濃度を５．０質量％に調整した。続いて、スラリー濃度を５．０質量％に調整したニッケル微粉スラリーを２液分離型の液体サイクロン装置（ハイドロサイクロンＮＨＣ−１（日本化学機械製造株式会社製））に０．９ＭＰａの圧力で供給して湿式分級した。
【００５５】
その後、軽液（細粒）側で得られたニッケル微粉スラリーをろ過及び乾燥させてニッケル微粉を得た。得られたニッケル微粉のＳＥＭ像を撮影し、そのＳＥＭ像を基に粗大粒子数を調査した。
【００５６】
（比較例２）
溶媒を０．１質量％のグルタミン酸水溶液に変更する以外は、実施例１と同様に、ハイドロサイクロンＮＨＣ−１（日本化学機械製造株式会社製）を用いて湿式分級した。得られたニッケル微粉のＳＥＭ像を撮影し、そのＳＥＭ像を基に粗大粒子数を調査した。
【００５７】
［表１］に、実施例１、及び比較例１、２において得られた粗大粒子数（個）を示す。なお、実施例１、及び比較例１、２をそれぞれ行う前に、原料となるニッケル微粉中に含まれる粗大粒子数を調査したところ、粒子径が０．８μｍ以上１．０μｍ未満の粗大粒子は１２９個含まれており、また、粒子径が１．０μｍ以上の粗大粒子は８３個含まれていた。
【００５８】
【表１】
【００５９】
［表１］に示すように、ニッケル微粉を分散させる溶媒として０．１％ヘキサメタリン酸ナトリウムを用いた実施例１では、粒子径が０．８μｍ以上、１．０μｍ未満の粗大粒子は２０個に、粒子径が１．０μｍ以上の粗大粒子は５個にまで減少していた。
【００６０】
一方、比較例１では、粒子径が０．８μｍ以上、１．０μｍ未満の粗大粒子は４７個であり、粒子径が１．０μｍ以上の粗大粒子は８個であった。また、比較例２では、粒子径が０．８μｍ以上、１．０μｍ未満の粗大粒子は３４個であり、粒子径が１．０μｍ以上の粗大粒子は１３個であった。
【００６１】
このように、比較例１、２は、何れも、粒子径が０．８μｍ以上、１．０μｍ未満の粗大粒子、及び、粒子径が１．０μｍ以上の粗大粒子において、実施例１よりも多く含まれていた。
【００６２】
この［表１］に示す結果より、ニッケル微粉をヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に分散させることにより、ニッケル微粉の分散状態を向上させることができ、さらには、分散状態が向上されたニッケル微粉スラリーを湿式解砕装置である圧力式ホモジナイザーにて湿式解砕することで、凝集したニッケル粒子同士が解砕されて良好な分散状態となったと考えられる。そして、このニッケル粒子同士が解砕されたニッケル微粉スラリーを液体サイクロンに注入して湿式分級することにより、分級性能を向上させることができ、その結果、粗大粒子の少ないニッケル微粉が得られたと考えられる。
【００６３】
また、［表２］は、実施例１、及び比較例１、２における、分級時に上部（トップ部）から排出されたニッケル微粉スラリー中のニッケル微粉の細粒の１分間あたりの排出量（ｇ／分）とそのニッケル微粉の細粒の質量による排出比率（％）、及び、分級時に底部（ボトム部）から排出されたニッケル微粉スラリー中のニッケル微粉の粗粒の１分間あたりの排出量（ｇ／分）とそのニッケル微粉の粗粒の排出比率（％）を示す。
【００６４】
【表２】
【００６５】
この［表２］に示すように、ニッケル微粉を分散させる溶媒としてヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いた実施例１では、上部から排出されるニッケル微粉の細粒の排出比率（％）は比較例１、２よりも高い値となり、底部から排出されるニッケル微粉の粗粒の排出比率（％）は比較例１、２よりも低い値となった。
【００６６】
この［表２］に示す結果より、ニッケル微粉をヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に分散させることにより、ニッケル微粉の分散状態を向上させることができ、さらには、この分散状態が向上されたニッケル微粉スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕することで、凝集したニッケル粒子同士が解砕されて良好な分散状態となったと考えられる。そして、このように、良好な分散状態となったニッケル微粉スラリーを液体サイクロンにて湿式分級することにより、分級性能を向上させることができ、その結果、ニッケル微粉の細粒が多く得られ、ニッケル微粉が凝集してなる粗大粒子を減少させることができたためであると考えられる。
【００６７】
これに対し、ニッケル微粉を分散させる溶媒として純水を用いた比較例１、又は、この溶媒としてグルタミン酸水溶液を用いた比較例２においては、本来、上部から排出されるべき粒子径のニッケル微粉の粉末が、一部凝集した状態であるため、これにより粒子径の大きいニッケル微粉の凝集体が底部から排出されてしまい、これにより上部からのニッケル微粉の細粒の排出比率（％）が低くなったと考えられる。
【００６８】
このような［表１］及び［表２］の結果から、ニッケル微粉をヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に分散させることにより、ニッケル微粉の分散状態を向上させ、このニッケル微粉スラリーを湿式解砕装置にて湿式解砕することで、凝集したニッケル粒子同士が解砕されて良好な分散状態となった。そして、この分散状態が良好となったニッケル微粉スラリーを液体サイクロンにて湿式分級することにより、粗粒の排出比率（％）を減少させ、細粒の排出比率（％）を増加させることができた。このような処理を行うことにより、湿式分級の分級性能を向上させることができ、その結果、粗大粒子の少ないニッケル微粉を効率良く得ることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の金属微粉の分級方法により、平均粒径が１．０μｍ以下の金属微粉中に含まれる粗大粒子を効率良く除去することができる。得られた金属微粉は、電子部品材料として好適であり、特に配線材料、電極材料等として好適であり、さらにはペーストとしても安定的に用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式分級にて金属微粉を分級する金属微粉の分級方法であって、
ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に分散させた金属微粉を湿式解砕する湿式解砕工程と、
前記湿式解砕工程で解砕された前記金属微粉を湿式分級する湿式分級工程と
を有することを特徴とする金属微粉の分級方法。
【請求項２】
前記金属微粉は、ニッケル微粉であることを特徴とする請求項１に記載の金属微粉の分級方法。
【請求項３】
前記金属微粉は、熱プラズマを用いて製造した金属微粉であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属微粉の分級方法。
【請求項４】
前記湿式分級工程では、液体サイクロンを用いて前記金属微粉を湿式分級することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の金属微粉の分級方法。
【請求項１】
湿式分級にて金属微粉を分級する金属微粉の分級方法であって、
ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に分散させた金属微粉を湿式解砕する湿式解砕工程と、
前記湿式解砕工程で解砕された前記金属微粉を湿式分級する湿式分級工程と
を有することを特徴とする金属微粉の分級方法。
【請求項２】
前記金属微粉は、ニッケル微粉であることを特徴とする請求項１に記載の金属微粉の分級方法。
【請求項３】
前記金属微粉は、熱プラズマを用いて製造した金属微粉であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属微粉の分級方法。
【請求項４】
前記湿式分級工程では、液体サイクロンを用いて前記金属微粉を湿式分級することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の金属微粉の分級方法。
【公開番号】特開２０１１−１５６５２０（Ｐ２０１１−１５６５２０Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２７７２（Ｐ２０１０−２２７７２）
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
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