用于制造金属粉末的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN03156825.4

申请日:

2003.09.10

公开号:

CN1494966A

公开日:

2004.05.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

B22F9/30

主分类号:

B22F9/30

申请人:

昭荣化学工业株式会社;

发明人:

秋本裕二; 小野信一; 永岛和郎; 前川雅之; 家田秀康

地址:

日本东京都

优先权:

2002.09.10 JP 264750/2002

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人:

蔡胜有

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内容摘要

一种方法,其中,在V/S>600条件下通过一个喷嘴将热可分解金属化合物粉末与载气一起喷射到一个反应容器中,其中V是单位时间载气流速(升/分钟)且S是喷嘴开口部分的横截面积(cm2);并且在将金属化合物粉末以10g/升或更小的浓度分散到气相中的状态下,在高于金属化合物粉末的分解温度且不低于(Tm-200)℃的温度下对该金属粉末加热,从而生产金属粉末,其中Tm(℃)为金属的熔点。该方法可以以低成本和简单的工艺提供一种微细、球形、高结晶度金属粉末,这种金属粉末具有高纯度、高密度、高可分散性和极为均匀的颗粒尺寸。

权利要求书

1: 一种用于制造高结晶度金属粉末的方法,该方法包括: 在V/S>600条件下,通过一个喷嘴将包含一种或多种热可分解的金 属化合物的原料粉末与载气一起喷射到一个反应容器中,其中V是单位 时间载气流速(升/分钟),且S是喷嘴开口部分的横截面积(cm 2 );并 且 在将原料粉末以10g/升或更小的浓度分散到气相中的状态下,通过 在高于原料粉末的分解温度且不低于(Tm-200)℃的温度下对原料粉末 加热,生产金属粉末,其中Tm(℃)为该金属的熔点。
2: 如权利要求1所述的方法,其中,在将原料粉末通过喷嘴喷射到 反应容器中之前,利用一个分散设备将原料粉末混合并分散到载气中。
3: 如权利要求1所述的方法,其中,已经预先对原料粉末的颗粒尺 寸进行了调节。
4: 如权利要求1所述的方法,其中,原料粉末为包含两种或多种金 属元素的金属化合物的复合粉末,并且金属粉末为合金粉末。
5: 一种用于制造高结晶金属粉末的方法,该方法包括: 以在原料粉末的单个颗粒中基本恒定的成分比,制备包含两种或多 种构成所要生产的合金粉末的金属元素的原料粉末; 收集原料粉末; 将收集的原料粉末在载气中分散; 在V/S>600的条件下,通过一个喷嘴将具有分散到其中的原料粉末 的载气喷射到一个反应容器中,其中V是单位时间载气流速(升/分 钟),且S是喷嘴开口部分的横截面积(cm 2 );并且 在将原料粉末以10g/升或更小的浓度分散到反应容器的气相中的状 态下,通过在高于原料粉末的分解温度且不低于(Tm-200)℃的温度下 对原料粉末加热,生产合金粉末形式的金属粉末,其中Tm(℃)为所要 生产的合金的熔点。
6: 一种利用权利要求1所述的方法制造的高结晶度金属粉末。
7: 一种利用权利要求5所述的方法制造的高结晶度金属粉末。
8: 一种导电膏,包含权利要求6所述的高结晶度金属粉末
9: 一种导电膏,包含权利要求7所述的高结晶度金属粉末。
10: 一种多层陶瓷电子零件,其中,导体层是采用如权利要求8所 述的导电膏形成的。
11: 一种多层陶瓷电子零件,其中,导体层是采用如权利要求9所 述的导电膏形成的。

说明书


用于制造金属粉末的方法

    【技术领域】

    本发明涉及一种用于制造适用于电子领域的金属粉末的方法,更具体地涉及用于制造一种微细、颗粒尺寸均匀且结晶度高的、在导电膏中作为导电粉末的金属粉末的方法。

    背景技术

    在用于形成电子电路的导电膏中使用的导电性金属粉末,希望这些粉末几乎不含有杂质,所述粉末为平均颗粒尺寸为0.1μm或更小至10μm的微细粉末,颗粒尺寸和颗粒形状均匀,并且颗粒是没有聚集的单分散颗粒。进而,还需要粉末在膏剂中具有良好的分散性,并且需要良好的结晶度,以便不会产生不均匀烧结。特别地,在将这种粉末用于形成多层陶瓷电子零件、例如多层电容器、多层电感等中的内部导体或外部导体的情况下,需要具有球形形状和低活性的高结晶度或单晶金属粉末,其中,所述颗粒为具有均匀颗粒尺寸和形状的更为微细的亚微米级颗粒,并且其中在烧结过程中不易发生由于氧化还原而造成膨胀和收缩,并且烧结初始温度高;以便防止例如层离、开裂等结构缺陷,并且以便能够减小导体层地膜厚。

    特别地,多层陶瓷电子零件通常是通过交替地叠层多个未烧结的介电材料、磁性材料等的陶瓷生片、和内部导电膏层来制造的,所述内部导电膏层的导电成分是贵金属、例如钯、银-钯等或者贱金属例如镍、铜等的粉末,并且在高温下对这种叠层体进行共烧。然而,在将易于氧化的贱金属用在内部导体中的情况下,产生了许多问题。例如,在将镍粉用作内部导电膏中的导电成分的情况下,叠层体在氧化性气氛中被加热至通常在大约300至600℃的温度下进行的粘结剂去除工艺的温度,以便通过燃烧将膏剂和陶瓷生片中的有机载体和完全去除。在这种情况下,镍粉会被轻微氧化。之后,在惰性气氛或还原性气氛中进行烧灼,并且如果需要可以进行还原处理;然而,在粘结剂去除工艺中被氧化的镍粉难以实现完全的还原,并且这导致电特性的削弱、例如电阻升高等。进而,电极随着氧化-还原而产生体积的膨胀和收缩,并且由于这种体积变化与陶瓷层的烧结收缩特性不一致,易于产生例如层离、开裂等结构缺陷。进而,在非氧化性气氛中,镍粉表现出快速的烧结,从而内部导体由于过度烧结而变成不连续的膜,导致电阻上升、电路中断和导体厚度增加的问题,这与近年来在叠层数量增加的同时减小内部导体层膜厚的需要相违背。在通过采用镍膏剂进行共烧以形成外部导体的情况下,这种氧化和过度烧结也存在类似的问题。因此,需要一种高结晶度的镍粉,这种镍粉至少在去除粘结剂的时候可以抗氧化,并且这种粉末具有很高的烧结初始温度。

    同时,作为贵金属的钯在灼烧过程中具有在相对较低的温度下发生氧化的性质,并且当加热至较高温度时被还原。从而,易于产生由于电极层和陶瓷层之间的烧结收缩特性不匹配所造成的结构缺陷。因此,在钯和钯合金的情况下,抗氧化性是需要的;在抗氧化方面,具有球形形状高结晶度粉末、尤其是单晶粉末是非常优异的。

    通常,作为用于制造这种具有高结晶度的金属粉末的方法,已知有喷射热解法和气相法。

    在喷射热解法中,使含有一种或多种化合物的溶液或悬浮液形成微细的液滴,并且优选在接近或不低于该金属的熔点的温度下对这些液滴加热,从而将金属化合物热解形成金属或合金粉末。采用这种方法,可以容易地获得具有高纯度、高密度和高可分散性的高结晶度或单晶金属或合金粉末。然而,在这种方法中,采用大量的水或有机溶剂、例如乙醇、丙酮、醚等作为熔剂或分散介质,使得热解过程中能量损耗大,增加了成本。特别是,在这种工艺中,金属化合物的热解是通过加热与熔剂蒸发同时进行的,或者金属化合物的热解是随熔剂的蒸发之后进行的;然而,在任意一种情况下,均需要大量的能量,以便将熔剂蒸发。进而,由于粉末的颗粒尺寸分布因液滴的聚集和分裂而变宽,所以难以设定反应条件、例如雾化速度、载气中液滴的浓度、在反应容器中的保持时间等,且生产率低下。进而,在贱金属粉末、例如镍、铁、钴、铜等的情况下,如果采用水作为熔剂,则由于水的分解所产生的氧化性气体将导致在高温下易于产生氧化,从而,不能获得结晶度良好的粉末。

    另一方面,在气相方法的情况下,金属化合物蒸汽在高温下被还原性气体还原,所生成的微细金属粉末易于发生聚集,并且难以控制颗粒尺寸。而且,不能精确控制成分的制造出具有不同蒸气压的金属合金。

    进而,还有一种由本发明的发明人发明的方法,其中,采用固体粉末作为原料,在所述原料分散与气相中的条件下,通过在高温下对原料进行热解,制造出具有高结晶度的金属粉末(参见日本专利公告No.2002-20809)。具体地,利用载气将热可分解金属化合物粉末供应到反应容器中,并且,在将金属化合物粉末以10g/升或更小的浓度分散到气相中的状态下,通过在高于分解温度且不低于(Tm-200)℃的温度下对这种金属化合物粉末进行加热,获得高结晶度的金属粉末,其中,Tm(℃)为金属的熔点。

    在这种情况下,与采用液滴的情况不同,由于初始原料是固态金属化合物粉末,所以不存在由于熔剂蒸发导致的能量损失。进而,不易于发生聚集和分裂,从而可以将粉末以相对高的浓度分散到气相中;因此,可以高效率地制造出具有高结晶度和优异抗氧化性的球形单分散金属粉末。进而,由于不会从熔剂中产生氧化性气体,所以这种方法也适用于制造必须在低氧分压下合成的、易于氧化的贱金属粉末。进而,通过控制原料粉末的颗粒尺寸和分散条件,可以获得具有任意的平均颗粒尺寸和均匀的颗粒尺寸的金属粉末。而且,由于不需要使原料形成溶液或悬浮液,所以可以从各种材料中选择初始原料,以便可以制造多种类型的金属粉末;另外,这种方法的优点在于,利用两种或多种类型的金属的混合或合成的复合物,可以容易地制造具有任意成分的合金粉末。

    基于上述日本专利公告No.2002-20809中描述的方法,本发明人等进一步进行研究,以便发现可以以一种更为稳定的方式和良好的再现性,制造颗粒尺寸均匀的,微细、高结晶度金属粉末的条件。通过这种研究完成了本发明。

    发明的概述

    本发明的一个目的是提供一种用于获得具有极窄的颗粒尺寸分布的高结晶度单分散金属粉末的方法。本发明的另一个目的是以低成本并且通过简单的工艺,制造具有高纯度、高密度、高可分散性和非常均匀的颗粒尺寸的微细、球形、高结晶度的金属粉末,并且这种金属粉末特别适于用在用于制造例如多层陶瓷电子零件的导电膏中。

    本发明的要点在于,一种用于制造高结晶度金属粉末的方法,该方法包括:

    在V/S>600条件下,通过一个喷嘴将包含一种或多种热可分解的金属化合物的原料粉末与载气一起喷射到一个反应容器中,其中V是单位时间载气流速(升/分钟)且S是喷嘴开口部分的横截面积(cm2);并且

    在将原料粉末以10g/升或更小的浓度分散到气相中的状态下,通过在高于原料粉末的分解温度且不低于(Tm-200)℃的温度下对原料粉末加热,生产金属粉末,其中Tm(℃)为该金属的熔点。

    根据本发明上述方法的一个实施方案,在通过喷嘴将原料粉末喷射到反应容器中之前,利用分散设备将原料粉末混合并分散到载气中。在本发明上述方法的另一个实施方案中,已经预先对原料粉末的颗粒尺寸进行了调节,并且/或者原料粉末为包含两种或多种金属元素的金属化合物的复合粉末,并且金属粉末为合金粉末。

    进而,本发明的要点在于,一种用于制造高结晶金属粉末的方法,该方法包括:

    以在原料粉末的单个颗粒中基本恒定的成分比,制备包含两种或多种构成所要生产的合金粉末的金属元素的原料粉末;

    收集原料粉末;

    将收集的原料粉末在载气中分散;

    在V/S>600的条件下,通过一个喷嘴将具有分散到其中的原料粉末的载气喷射到一个反应容器中,其中V是单位时间载气流速(升/分钟),并且S是喷嘴开口部分的横截面积(cm2);并且

    在将原料粉末以10g/升或更小的浓度分散到反应容器的气相中的状态下,通过在高于原料粉末的分解温度且不低于(Tm-200)℃的温度下对原料粉末加热,以合金粉末的形式生产金属粉末,其中Tm(℃)为所要生产的合金的熔点。

    进而,本发明针对通过任何一种上述方法制造的高结晶度金属粉末、包含上述高结晶度金属粉末的导电膏,以及采用上述导电膏形成导电层的多层陶瓷电子零件。

    优选实施例的详细说明

    对于用本方法生产的金属粉末没有限制;然而,本方法尤其适用于制造例如铜、镍、钴、铁等贱金属粉末、和例如银、钯、金、铂等贵金属粉末。通过采用原料金属化合物粉末,可以制造多种金属的混合粉末和合金粉末。本发明的“金属粉末”包括这种混合粉末和合金粉末。

    一种或多种无机化合物、例如氢氧化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、含氧硝酸盐、含氧硫酸盐、卤化物、氧化物、铵络合物等、或者有机化合物、例如羧酸盐、树脂酸盐、磺酸盐、乙酰丙酮化物、金属的单价或多价醇化物、酰氨化合物、二酰亚胺化合物、尿素化合物等,可以被用作作为金属粉末原料的热可分解金属化合物。特别地,尤其希望采用氢氧化物、碳酸盐、氧化物、羧酸盐、树脂酸盐、乙酰丙酮化物、醇化物等,这是由于这些化合物不会随着热解而产生有害的副产物。

    在制造合金粉末或混合粉末的情况下,采用包含两种或多种金属成分的原料粉末。在这种情况下,可以按特定的成分比均匀混合并供应各种金属成分的化合物粉末;然而,为了获得包含其中单个颗粒成分均匀的合金颗粒的粉末,希望采用预先复合的复合粉末,以便使需要合金化的多种金属成分以基本恒定的成分比包含在原材料粉末的每个颗粒中。可以采用通常已知的方法来获得复合粉末,例如:固相反应法,其中,预先将作为原料的金属化合物粉末混合,进行加热处理直到成分均匀,然后研磨成粉;和溶胶-凝胶法;共沉淀法;均匀沉淀法;和络合聚合法等。另外,也可以采用复盐粉末、配盐粉末、多核络合物粉末、络合醇盐粉末、金属双氧化物粉末等。利用上述方法制备的原料粉末,在被收集起来之后与载气混合。

    在贵金属的情况下,对于载气没有特别的限制,可以采用氧化性气体例如空气、氧气、水蒸汽等、惰性气体例如氮气、氩气等、以及由这些气体组成的混合气体。在易于氧化的贱金属例如镍、铜等的情况下,采用惰性气体;然而,为了通过在热解过程中使气氛为弱还原性气氛以提高抗氧化效果,可以在惰性气体中混入还原性气体例如氢气、一氧化碳、甲烷、氨气等、或者混入当加热时可以分解形成还原性气氛的有机化合物、例如酒精、羧酸盐等。进而,如果将可以通过在热解过程中产生一氧化碳、甲烷等而产生还原性气氛的金属化合物作为原料,则不需要从外部向反应系统提供还原性气体就可以产生还原性气氛,从而不需要在加热时对气氛进行精确的调节。

    在本发明的方法中,重要的是,通过喷嘴将固体原料粉末与载气一起以特定的线速度喷射到反应容器中,并且在较低的浓度和在气相中的高分散状态下对粉末进行加热处理,以便使原料颗粒和产品颗粒不会相互碰撞。

    为了达到在气相中的高度分散,在V/S>600的条件下,通过喷嘴以高速将原料粉末喷射到反应容器中,其中V是单位时间载气流速(升/分钟),并且S是喷嘴开口部分的横截面积(cm2)。在这种条件下,由于气体在反应容器内快速膨胀,所以可以将原料粉末非常好地分散到气相中,而不会产生任何原料粉末的再次聚集。因此认为,能够生产出具有非常窄的颗粒尺寸分布的微细金属粉末。进而,对于喷嘴没有特别的限制。可以采用任何形状的喷嘴、例如具有圆形、多边形或狭缝状截面的喷嘴、具有截面减小的尖端的喷嘴、在中间点具有减小的截面且具有扩大的开口部分的喷嘴等。进而,原料粉末在气相中的浓度必须为10g/升或更小。如果浓度高于此,则由于颗粒之间的碰撞和烧结,将不能获得具有均匀颗粒尺寸的金属粉末。只要浓度为10g/升或更小,则对于分散浓度没有特别的限制;这一浓度可以根据所使用的分散设备和加热设备适当地进行选择。然而,如果浓度太低,则生产效率会变差;因此,优选将浓度设定为0.01g/升或更大。

    为了以更为可靠的分散状态向反应容器中提供单独的原料粉末颗粒,希望在通过喷嘴将原料粉末喷射到反应容器中之前,利用分散装置将原料粉末混合并分散到载气中。可以采用通常已知的气体流动式分散装置,例如喷射式装置、文丘里式装置、孔式装置等或者采用已知的喷磨机作为分散装置。

    在本方法中,由于是在原料粉末颗粒在气相中高度分散的状态下进行加热,所以可想而知,从原料粉末的每个颗粒中产生出一个金属颗粒或合金颗粒。因此,所生产的金属粉末的颗粒尺寸根据所采用的原料种类而变化,但是或多或少地与原料粉末的颗粒尺寸成正比。因此,采用具有均匀颗粒尺寸的原料粉末,以便获得具有更为均匀的颗粒尺寸的金属粉末。在原料粉末的颗粒尺寸分布很宽的情况下,希望通过采用一个粉碎机或分选机进行粉碎、破碎或分选,预先对颗粒尺寸进行调节。可以采用例如喷磨机、湿式粉碎机、干式粉碎机等作为粉碎机。可以在将原料粉末分散到载气中之前对颗粒尺寸进行调节;然而,也可以采用喷磨机等,在分散在载气中之后对其进行调节。

    例如,为了在保持低浓度分散状态的同时进行热处理,采用从外部进行加热的管状反应容器,使原料粉末以恒定的流速与载气一起通过喷嘴从反应容器的开口部分喷射到反应容器中,并且穿过反应容器,从另一个开口部分收集由于热解而产生的金属粉末。根据所采用的设备,设定粉末和载气的混合物在反应容器中的通过时间,以便将粉末充分加热到特定的温度;不过,通常该时间大约为0.3至30秒。除了利用电炉、煤气炉等从反应容器的外部进行加热之外,可以通过向反应容器提供燃料气体、并采用燃烧火焰实现加热。

    在本发明中,由于来自喷嘴的高速气流,导致原料粉末在以低浓度存在于气相中且处于高分散状态下被加热,所以可以保持分散状态而不会由于在高温下熔融或烧结而造成任何的颗粒聚集,并且可以推断,在热解的同时在各颗粒内部产生固相反应。由于固相反应位于限定的区域内,所以可以认为,在短时间内促进了晶粒的生长,从而可以获得具有高结晶度和很少内部缺陷的、且包含无聚集一次颗粒的高可分散性金属粉末。

    进而,在常规的喷射热解法中,在原料液滴中的溶剂的量很大,并且从液滴的表面产生溶剂的蒸发;结果,如果加热温度低,则易于产生中空和开裂的产物颗粒。因此,在这种方法中,需要将粉末加热至高于熔点的温度并暂时将颗粒熔化,以便在短时间内获得具有高结晶度的球形、致密的粉末。然而,在这种情况下,当颗粒从熔融状态冷却时容易残留晶体的应变。相反,如上面所述本发明的反应完全在固态下进行,因而即使在低于熔点的温度下也可以容易地形成致密的固态金属粉末。因此,可以在金属不熔化的温度下,获得没有应变且具有高结晶度的金属粉末。

    如果加热温度低于(Tm-200)℃,其中Tm为目标金属或合金的熔点,则不能获得具有高结晶度的球形金属粉末。特别地,为了获得具有光滑表面的真正球形的单晶金属粉末,希望在接近或者不低于目标金属或合金的熔点的高温下进行热处理。

    进而,对于在热解过程中或者之后,所涉及的金属产生氧化物、氮化物、碳化物等的情况下,需要在使这些化合物分解的条件下进行热处理。

    利用本发明的方法生产的金属粉末包括具有均匀颗粒尺寸的无聚集的微细球形一次颗粒。进而,这些金属粉末表现出良好的结晶度且在颗粒内部几乎没有缺陷,并且几乎不包含晶界。因此,尽管这些粉末是微细的粉末,却仍然表现出低活性。特别地,即使在例如镍、铁、钴、铜等贱金属和其它易于氧化的金属、例如钯等的情况下,这些粉末仍然可以抗氧化,并且可以在空气中保持稳定的状态;进而,在高温下保持这种抗氧化能力。因此,在将这些粉末用在用于形成多层陶瓷电子零件、例如多层电容器等的内部导体或外部导体的导电膏中的情况下,可以制造出具有优异特性的零件,其中,电阻不会由于导电金属的氧化而提高,并且没有由于在烧成过程中因氧化-还原反应而造成的例如分层或裂纹等的结构缺陷。

    下面,将根据例子和比较例对本发明进行具体的说明。

    例1

    通过喷磨机对四水合乙酸镍粉末进行研磨,制备出具有大约1μm的平均颗粒尺寸和大约3μm的最大颗粒尺寸的原料粉末。通过一个开口部分截面面积为0.13cm2的喷嘴,以5kg/hr的供应速度,将这种粉末与以200升/分钟的流速供应的作为载气的氮气一起喷射到由电炉加热至1550℃的反应管中,并且在保持这种分散浓度通过反应管的同时加热该粉末。分散到反应管内的气相中的原料粉末的浓度为0.4g/升,并且V/S为1500。利用一个袋滤器收集这样生产出的粉末。

    当用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等对这样获得的粉末进行分析时,证实这种粉末基本上为金属镍的单晶粉末。利用SEM进行观察表明,颗粒的形状为尺寸大约0.3μm的真正的球形,并且未看到颗粒聚集。利用激光衍射颗粒尺寸分析仪以重量为基础进行颗粒尺寸分布测量,表明50%平均颗粒直径(D50)为0.51μm。99.9%直径(D99.9)为1.1μm,这表明构成粉末的99.9%的颗粒具有不超过1.1μm的颗粒尺寸。因此,D99.9/D50的比例为2.2。所获得的粉末的特征见表1。

    例2至7

    除了改变原料粉末的供应速度,并按照表1所示设定分散在气相中的原料粉末的浓度、喷嘴开口部分的横截面积和电炉的温度之外,以与例1相同的方式制造镍粉。所获得的粉末特征见表1。在所有情况下,D99.9/D50的比率为2.2至2.4,因而颗粒尺寸分布非常窄。

    例8

    利用喷射式分散装置,将与例1中所用相同的原料粉末分散到氮气中。通过一个开口部分横截面积为0.13cm2的喷嘴,以200升/分钟的流速将所获得的固-气混合物喷射到一个被电炉加热至1550℃的反应管中,并且在该混合物通过反应管时被加热。粉末的供应速度和分散到反应管内的气相中的原料粉末浓度与例1中的相同。这样获得的粉末的特性如表1所示。由于采用了分散装置,可以获得比例1中获得的粉末具有更加微细均匀颗粒尺寸的粉末。

    比较例1

    除了将喷嘴开口部分的横截面积设定为0.50cm2之外,以与例1相同的方式制造镍粉。V/S设定为400。在表1中表示出了这样获得的粉末特性。所获得的粉末包含基本上为单晶的真正球形的颗粒,但是根据SEM观察,其尺寸大约为0.5μm。颗粒尺寸分布测量结果显示,D50为0.74μm,并且D99.9/D50的比例为5.3。因此,该粉末更粗糙,并且与本发明的例子相比具有更宽的颗粒尺寸分布。

    比较例2

    除了将原料粉末的供应速度设定为150kg/hr之外,按照与例1相同的方式进行反应。在反应管内的气相中的粉末浓度为12.0g/升。根据对这样获得的粉末的SEM观察,该粉末具有宽的颗粒尺寸分布,包含尺寸大约为10至20m的非晶颗粒。该颗粒尺寸分布测量结果显示,D50为2.1μm,并且D99.9/D50的比例为6.2。在表1中表示出了粉末特性。

    表1 原料粉末* 原料粉末 在气相中 的浓度 (g/升) 喷嘴开口 部分的横 截面积S (cm2) V/S 加热温度 (℃) 产物粉末特性 成份结晶度形状D50(μm) D99.9 (μm) D99.9/D50例1 A 0.4 0.13 1500 1550 Ni单晶真球0.51 1.1 2.2例2 A 0.4 0.30 670 1550 Ni单晶真球0.57 1.3 2.3例3 A 0.4 0.03 6700 1550 Ni单晶真球0.46 1.0 2.2例4 A 0.1 0.03 6700 1550 Ni单晶真球0.43 1.0 2.3例5 A 5.0 0.13 1500 1550 Ni单晶真球0.67 1.6 2.4例6 A 0.4 0.13 1500 1400 Ni高结晶度球0.54 1.3 2.4例7 A 0.4 0.13 1500 1650 Ni单晶真球0.50 1.1 2.2例8 A 0.4 0.13 1500 1550 Ni单晶真球0.46 0.95 2.1比较例1 A 0.4 0.50 400 1550 Ni单晶真球0.74 3.9 5.3比较例2 A 12.0 0.13 1500 1550 Ni微晶**2.1 13.0 6.2例9 B 0.4 0.13 1500 1500 Ni-Cu合金单晶真球0.85 2.1 2.5例10 C 0.4 0.13 1500 1400 Ag-Pd合金单晶真球0.92 2.2 2.4

    注:*A:四水合乙酸镍粉末,B:氧化镍-氢氧化铜复合粉末

         C:银-钯复合碳酸盐粉末

    **真正的球形+不规则形状

    例9

    利用喷磨机对氧化镍粉末进行研磨,在所述氧化镍粉末中,亚微米细度的结晶颗粒产生聚集,这些粉末被分散到硝酸铜水溶液中,并且逐滴加入氢氧化钠水溶液,从而生产出其中复合有氧化镍粉末和氢氧化铜的复合粉末。其组成被设定为Ni∶Cu=7∶3。将这种复合粉末滤出,用水彻底清洗并干燥;然后用一个喷磨机对粉末进行粉碎,以便制成原料粉末。这种粉末的平均颗粒尺寸大约为1μm。采用包含4%的氢气的氮气作为载气,除了电炉的温度设定为1500℃之外,利用与例1相同的方法制造粉末。当利用XRD、TEM、SEM等对所获得的粉末进行分析时,证实该粉末基本上为单晶、真正球形的镍-铜合金粉末。在表1中表示出了如此获得的粉末的特性。

    例10

    将硝酸银和硝酸钯混合水溶液逐滴加入到碳酸氢钠水溶液中,在所述混合水溶液中的金属成份的重量比为Ag∶Pd=8∶2,从而产生其中复合了银和钯的碳酸盐粉末。将这种复合碳酸盐粉末滤出,用水彻底清洗并干燥;然后用喷磨机对粉末进行粉碎,以生产出原料粉末。原料粉末的平均颗粒尺寸大约为1μm。除了采用空气作为载气,并且电炉的温度设定为1400℃之外,利用与例1中相同的方法制造粉末。当利用XRD、TEM、SEM等对所获得的粉末进行分析时,证实该粉末基本为单晶的真正球形的银-钯合金粉末。在表1中表示出了其特性。

    本发明的方法,采用固态金属化合物粉末作为原料,通过将该原料粉末与载气一起从一个喷嘴以高速喷射,并且在低浓度和高分散的状态下进行加热处理,可以低成本、高效率地容易地制造由单分散颗粒构成且具有极窄的颗粒尺寸分布的、高可分散性和高纯度的球形高结晶度金属粉末。这样获得的金属粉末具有低活性和高抗氧化性;因此,在将该粉末用在用于形成多层陶瓷电子零件的电极的导电膏中的情况下,可以制造出没有裂纹等结构缺陷的高可靠性的零件。

    进而,通过控制原料粉末的颗粒尺寸的分散状态,可以容易地调节所获得的粉末的颗粒尺寸,从而可以获得从0.1μm或更小至大约20μm的任意平均颗粒尺寸金属粉末。而且,起始原料的选择范围宽;因此,可以制造出多种类型的金属粉末。另外,通过采用在原料粉末的单个颗粒中以基本恒定的成分比含有两种或多种元素的原料粉末,可以容易地制造出成分均匀的高结晶度合金粉末。因此,本发明的方法对于制造适于用在厚膜膏中的各种类型的金属粉末是非常有用的。

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一种方法,其中,在V/S600条件下通过一个喷嘴将热可分解金属化合物粉末与载气一起喷射到一个反应容器中,其中V是单位时间载气流速(升/分钟)且S是喷嘴开口部分的横截面积(cm2);并且在将金属化合物粉末以10g/升或更小的浓度分散到气相中的状态下,在高于金属化合物粉末的分解温度且不低于(Tm200)的温度下对该金属粉末加热,从而生产金属粉末,其中Tm()为金属的熔点。该方法可以以低成本和简单的工艺。

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