專利名稱：金屬粉末的制造方法和制造裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于電子部件等中的導電漿狀填料、鈦材料的粘合材料以及適于催化劑等各種用途的鎳、銅或銀等金屬粉末的制造方法，特別涉及凝集粒子等粗粉少、且能夠穩(wěn)定獲得充分滿足近年來電容器所要求的薄層化·多層化的金屬粒子的金屬粉末的制造技術。
背景技術：
鎳、銅、銀等導電性金屬粉末作為層壓陶瓷電容器的內(nèi)部電極用途是有用的，特別是鎳粉末的這種用途引人注目。其中，用干式制造反應方法制造的鎳超微粉末有望看到。隨著電容器的小型化·大容量化，要求內(nèi)部電極的薄層化·低電阻化等，因此需要開發(fā)粒徑1μm以下，當然還有粒徑0.5μm以下的超微粉末。
以往，提出了各種上述超微粒金屬粉末的制造方法。例如，在特公昭59-7765號公報中記載的制造方法中，作為平均粒徑0.1～數(shù)μm的球狀鎳超微粉的制造方法，公開了加熱蒸發(fā)固體氯化鎳制成氯化鎳蒸汽，對其高速噴氫氣，在界面不穩(wěn)定區(qū)域使核成長的技術。
另外，在特開平4-365806號公報中公開了使蒸發(fā)固體氯化鎳得到的氯化鎳蒸汽的分壓為0.05～0.3，在1004℃～1453℃進行氣相還原的技術。在該金屬粉末的制造方法中，還原反應在1000℃左右或者其以上的高溫下進行，因此生成的金屬粉末粒子在還原工序或其后工序的溫度范圍內(nèi)，易于凝集成長為二次粒子，結(jié)果，存在不能穩(wěn)定獲得所期望的超微粉金屬粉末的問題。
而且，在特開平11-350010號公報中公開了使金屬氯化物氣體和還原性氣體接觸生成的金屬粉末與惰性氣體接觸，以30℃/秒以上的速度迅速冷卻至800℃，從而抑制生成的金屬粉粒子凝集成長為二次粒子的技術。在該金屬粉末的制造方法中，抑制了還原工序生成的金屬粉末粒子在還原工序后凝集成長為二次粒子，可以得到超微粉金屬粉末。
但是，在近年來的電容器中，伴隨著更小型大容量化，要求進一步的薄層化·多層化。上述特開平11-350010號公報中記載的技術不能抑制生成金屬粉粒子的凝集和成長為二次粒子，穩(wěn)定生成粗粉少且粒度均勻的金屬粉末，存在不能滿足上述要求的問題。
另外，如果在使金屬氯化物氣體和還原性氣體接觸的還原爐內(nèi)部以及將上述還原工序中生成的金屬粉末迅速冷卻的冷卻工序中的裝置內(nèi)部的壁面上附著生成的金屬粉末，則存在該附著的金屬粉末成長為粗粉，或者附著的金屬粉末彼此之間凝集成長為二次粒子而變成粗大粒子，其會混入產(chǎn)品中的問題。
作為解決這種金屬粉末制造裝置內(nèi)部的壁面上附著的金屬粉末成長、凝集的問題點的方法，在特開平5-163513號公報中公開了定期停止制造，機械除去附著在裝置內(nèi)部的附著物的方法。另外，在特開平5-247506號公報中公開了裝備了除去手段的金屬磁性粉的制造裝置，該除去手段用于除去附著在金屬磁性粉的反應器壁上的金屬磁性粉而不使反應器開放。
在上述特開平5-247506號公報中，作為除去附著的磁性粉的手段，公開了噴惰性氣體而吹掉附著粉的方法、和惰性氣體一起噴金屬或陶瓷粒子而吹落附著粉的方法、從反應器外部施加沖擊力的方法等。
但是，這些方法和上述特開平5-163513號公報中記載的方法一樣，是定期停止制造而除去附著物的方法。因此，不能完全防止生成的金屬粉末附著到制造過程中的裝置內(nèi)部壁面上，也不能完全防止粗大粒子混入到產(chǎn)品金屬粉末中。另外，不能避免必須定期停止制造帶來的生產(chǎn)率降低。
因此，本發(fā)明是為了克服上述問題而提出的，目的在于以采用使金屬氯化物氣體和還原性氣體反應的氣相還原法生成金屬粉末為前體，確實抑制生成的金屬粉末粒子在還原工序后凝集成長為二次粒子，可以穩(wěn)定得到凝集粒子等粗粉少的金屬粒子，可以達到充分滿足近年來電容器所要求的薄層化·多層化程度的金屬粉末的制造方法和制造裝置。

發(fā)明內(nèi)容
關于采用氣相還原法生成金屬粉末的技術，以下事項是已知的。即，在采用氣相還原反應的金屬粉末的制造過程中，金屬氯化物氣體和還原性氣體接觸的瞬間生成金屬原子，金屬原子相互之間沖突·凝集從而生成超微細粒子，并成長。此外，還原工序環(huán)境中的金屬氯化物氣體的分壓和溫度等條件決定生成的金屬粉末的粒徑。這樣，生成所期望粒徑的金屬粉末后，通常，洗滌該金屬粉末后進行回收，因此需要冷卻從還原工序輸送的金屬粉末的工序。
圖1是在上述采用氣相還原法生成金屬粉末時的冷卻工序中使用的以往的還原爐的概念圖。該圖的下部是還原工序部和冷卻工序部在垂直方向鄰接配置的正視圖，該圖的上部是表示還原工序部的光焰(類似于LPG等氣體燃料的燃燒焰的火焰)和冷卻工序部的惰性氣體吹出方向(該圖的4個粗箭頭方向)的平面圖。還原反應通常在1000℃左右或其以上的溫度范圍進行。因此，從還原反應溫度將金屬粉末冷卻到粒子停止成長的溫度期間，生成的金屬粉末離子彼此之間可能再度凝集，生成二次粒子。為了抑制該二次粒子的生成，需要以一定的冷卻速度以上的速度進行迅速冷卻。但是，如圖1所示，在從冷卻工序部的多處向含有生成金屬粉末的氣流導入惰性氣體的以往的迅速冷卻方法中，在迅速冷卻時，冷卻用惰性氣體使冷卻工序部內(nèi)含有生成金屬粉末的氣流產(chǎn)生紊亂。在該產(chǎn)生紊亂的部分，生成的金屬粉末返回到還原工序部一側(cè)(該圖的上側(cè))，在還原工序部內(nèi)長期滯留。因此，在以往技術中，冷卻速度低，結(jié)果金屬粉末粒子彼此之間凝集，常常產(chǎn)生被稱為連結(jié)粒子的二次粒子。
本發(fā)明人等著眼于這種導入用于冷卻的惰性氣體產(chǎn)生的氣流紊亂，發(fā)現(xiàn)在還原工序部內(nèi)，只要是采用抑制氣流紊亂的惰性氣體的冷卻手段，就可以獲得連結(jié)粒子極其少的微細金屬粉末，從而完成了本發(fā)明。例如，作為本發(fā)明所含的還原爐，如圖2所示，可以舉出從冷卻工序部的周面的法線方向向相同方向稍微挪動冷卻工序部中多個惰性氣體的吹出方向(圖2的4個粗箭頭方向)，同時相對于水平方向，也稍微挪動吹出方向的方式。另外，如圖3所示，可以舉出從冷卻工序部的周面的法線方向向相同方向稍微挪動冷卻工序部中多個惰性氣體的吹出方向(圖3的4個粗箭頭方向)，同時相對于水平方向，不挪動吹出方向的方式。
另外，生成的金屬粉末如果在上述還原工序部和冷卻工序部內(nèi)部的壁面上附著，則該附著粉末在還原工序內(nèi)長期滯留，就會以低的冷卻速度冷卻，結(jié)果，成長為粗粒，或者附著的粉末彼此之間凝集，成長為二次粒子，成為粗大粒子，混入產(chǎn)品中。
本發(fā)明人等就通過防止生成的金屬粉末附著到上述金屬粉末的制造裝置內(nèi)部壁面上，從而防止混入粗大粒子的方法進行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在金屬粉末制造過程中，經(jīng)常連續(xù)地沿金屬粉末制造裝置的還原爐內(nèi)部壁面，在垂直方向產(chǎn)生惰性氣流，可以獲得大的效果，從而完成了本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的方法，由于能夠防止生成的金屬粉末附著到制造裝置內(nèi)部壁面上，因此除了可以防止產(chǎn)生粗大粒子的效果之外，進一步與必須中止金屬粉末的制造以除去附著粉末的以往方法相比，還具有可以抑制生產(chǎn)效率降低的優(yōu)點。
本發(fā)明的金屬粉末的制造方法是基于以上發(fā)現(xiàn)而提出的，其特征在于，具備使還原性氣體與金屬氯化物氣體接觸連續(xù)還原金屬氯化物的還原工序，和用惰性氣體冷卻還原工序中生成的含金屬粉末的氣體的冷卻工序，在冷卻工序中，在金屬粉末流過路徑周圍的1處以上吹出惰性氣體，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流。
根據(jù)本發(fā)明的金屬粉末的制造方法，在該冷卻工序部中，從金屬粉末流過路徑周圍的1處以上，優(yōu)選從多處吹出惰性氣體，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流。因此，冷卻用的惰性氣體在還原爐的冷卻工序部不滯留，無論在冷卻工序部的哪個位置，均可實現(xiàn)金屬粉末一樣的流過方式，因此可以抑制起因于以往的金屬粉末流過慢的部分中金屬粉末彼此凝集的二次粒子的成長。由此，可以穩(wěn)定獲得凝集粒子等粗粉少的金屬粒子。
這種金屬粉末的制造方法希望垂直向下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流。其中使旋轉(zhuǎn)回流垂直向下是指相對于水平方向，使上述惰性氣體的吹出方向向下方傾斜。旋轉(zhuǎn)回流垂直向上產(chǎn)生時，含有金屬粉末的氣流在垂直方向流過，因此迅速冷卻時，冷卻用惰性氣體使冷卻爐內(nèi)的含生成金屬粉末的氣流產(chǎn)生紊亂。此外，在產(chǎn)生該紊亂的部分中，生成的金屬粉末返回到還原工序部側(cè)，在還原工序部內(nèi)長期滯留。從而，由于該滯留，金屬粉末粒子彼此之間凝集，常常產(chǎn)生被稱為連結(jié)粒子的二次粒子。與此相反，旋轉(zhuǎn)回流垂直向下產(chǎn)生時，可以防止起因于上述氣流紊亂的金屬粉末在還原工序部內(nèi)的長期滯留，由此，可以抑制粉末粒子彼此之間凝集而產(chǎn)生二次粒子。因此，在本發(fā)明中，可以進一步穩(wěn)定獲得凝集粒子等粗粉少的金屬粒子。
另外，在本發(fā)明的金屬粉末的制造方法中，希望使惰性氣體的吹出處以等間隔為4處以上。以這種結(jié)構(gòu)，無論在冷卻爐內(nèi)的任何位置，都可以大致均勻地產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流。也就是說，在冷卻工序中，沒有局部不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流的部分。因此，在本發(fā)明中，可以更加穩(wěn)定獲得凝集粒子等粗粉少的金屬粒子。
進一步在本發(fā)明的金屬粉末的制造方法中，希望相對于水平方向，使惰性氣體的吹出方向向下為5～25°。上述角度低于5°時，如圖1所示，與以往的迅速冷卻方法即從還原爐下部的多處向含有生成金屬粉末的氣流導入惰性氣體在方式上并沒有太大的差別。因此，迅速冷卻時氣流產(chǎn)生紊亂，生成的金屬粉末返回到還原工序部側(cè)，在還原工序部內(nèi)長期滯留，常常產(chǎn)生二次粒子。另外，上述角度超過25°時，從多個吹出口出來的惰性氣體彼此攪在一起，也不能產(chǎn)生適當?shù)男D(zhuǎn)回流。為此，惰性氣體不能充分起到冷卻溶劑的作用。在本發(fā)明中，采用上述結(jié)構(gòu)，對流過的金屬粉末產(chǎn)生適當?shù)男D(zhuǎn)回流，由此可以極其穩(wěn)定地獲得凝集粒子等粗粉少的金屬粒子。另外，上述冷卻工序中的惰性氣體的旋轉(zhuǎn)回流在垂直方向的距離取決于還原爐的直徑、制造的金屬粉末的量，進一步也取決于供給的惰性氣體的量，希望設定為至少將在還原爐中生成的金屬粉末冷卻至比其反應溫度低200℃。
而且，本發(fā)明的特征在于在金屬粉末生產(chǎn)中經(jīng)常連續(xù)地沿制造裝置(還原工序、冷卻工序)內(nèi)部壁面在垂直方向上產(chǎn)生惰性氣體流，從而防止生成的金屬粉末附著在該制造裝置內(nèi)部壁面上。
另外，本發(fā)明提供一種金屬粉末的制造裝置，其特征在于，在生成的金屬粉末的冷卻工序中，從金屬粉末流過路徑周圍的1處以上，噴出惰性氣體，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流。本發(fā)明進一步提供一種金屬粉末的制造裝置，其特征在于，在金屬粉末的制造中經(jīng)常連續(xù)地沿制造裝置內(nèi)部壁面在垂直方向上產(chǎn)生惰性氣體流。
下面，參照附圖，就本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，以鎳的制造例為基礎，進行詳細說明。另外，由本發(fā)明金屬粉末的制造方法能夠制造的金屬粉末除鎳之外，還可以舉出銅或銀的漿狀填料、鈦材料的復合材料、或者適于催化劑等各種用途的金屬粉末，進一步也可以制造鋁、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鉑、鉍等金屬粉末。
在本發(fā)明中，首先，使金屬氯化物氣體與還原性氣體接觸、反應，對于產(chǎn)生金屬氯化物氣體的方法，可以采用公知的方法。例如，可以舉出將固體氯化鎳等固體狀的金屬氯化物加熱蒸發(fā)的方法?；蛘咭部梢圆捎檬孤葰馀c所需的金屬接觸，連續(xù)產(chǎn)生金屬氯化物氣體的方法。在這些方法中，前者以固體狀金屬氯化物為原料的方法需要加熱蒸發(fā)(升華)操作，因此難于穩(wěn)定產(chǎn)生蒸汽，結(jié)果，金屬氯化物氣體的分壓發(fā)生變動，生成的金屬粉末的粒徑難于穩(wěn)定。另外，由于例如固體氯化鎳具有結(jié)晶水，因此使用前不僅需要脫水處理，而且如果脫水不充分的話，就會成為生成的Ni粉末氧污染的原因。因此，更優(yōu)選后者使氯氣與金屬接觸，連續(xù)產(chǎn)生金屬氯化物氣體的方法。
A.氯化工序圖4是用于實施本發(fā)明的金屬粉末制造方法的金屬粉末的制造裝置。氯化工序采用該圖所示的氯化爐10進行比較好。在氯化爐10的上端面，設置用于供給原料金屬鎳(M)的原料供給管11。
另外，氯氣供給管12與氯化爐10的一個上側(cè)部連接，惰性氣體供給管13與其下側(cè)部連接。在氯化爐10的周圍，配置加熱手段14，輸送管兼噴嘴15與氯化爐10的其它上側(cè)部連接。氯化爐10無論是立式還是臥式均可，但為了均勻地進行固體-氣體接觸反應，優(yōu)選臥式。通過流量計量，連續(xù)地從氯氣供給管12導入氯氣。輸送管兼噴嘴15與后面所述的還原爐20上端面連接，具有將氯化爐10中產(chǎn)生的氯化鎳氣體等輸送到還原爐20的功能。另外，輸送管兼噴嘴15的下端部突出到還原爐20內(nèi)，作為噴出氯化鎳的噴嘴發(fā)揮功能。不管作為起始原料的金屬鎳(M)的形態(tài)，從接觸效率、防止壓力損失上升的觀點看，優(yōu)選粒徑約5mm～20mm的粒狀、粗狀、板狀等，另外，優(yōu)選其純度大致為99.5％以上。氯化爐10內(nèi)的金屬鎳(M)的填充層高度可以根據(jù)氯氣供給速度、氯化爐內(nèi)溫度、連續(xù)運轉(zhuǎn)時間、金屬鎳(M)的形狀等，在供給的氯氣轉(zhuǎn)化為氯化鎳氣體的充分范圍內(nèi)適當設定。為充分促進反應，使氯化爐10內(nèi)的溫度為800℃以上，鎳的熔點1483℃以下。如果考慮反應速度和氯化爐10的耐久性，在實用性上優(yōu)選900℃～1100℃的范圍。
在本發(fā)明的金屬粉末的制造方法中，向填充了金屬鎳(M)的氯化爐10中連續(xù)供給氯氣導致連續(xù)產(chǎn)生氯化鎳氣體。此外，氯氣供給量支配氯化鎳氣體的產(chǎn)生量，因此支配后面所述的還原反應，結(jié)果，可以生產(chǎn)所需的產(chǎn)品鎳粉末。另外，就氯氣的供給方式，在以下的還原工序項中更具體地進行說明。
在氯化工序中產(chǎn)生的氯化鎳氣體直接由輸送管兼噴嘴15輸送到還原爐20，或者根據(jù)情況，從惰性氣體供給管13，相對于氯化鎳氣體，混合1摩爾％～30摩爾％的氮氣或氬氣等惰性氣體，將該混合氣體輸送到還原爐20。該惰性氣體的供給成為控制鎳粉末粒徑的因素。惰性氣體過量混合不用說會大量消耗惰性氣體，而且能量損失，是不經(jīng)濟的。從這樣的觀點看，通過輸送管兼噴嘴15的混合氣體中優(yōu)選的氯化鎳氣體分壓以總壓為1.0時，在0.5～1.0的范圍，尤其是制造所謂粒徑0.2μm～0.5μm的小粒徑鎳粉末時，分壓約0.6～0.9比較合適。此外，如上所述，可以通過氯氣供給量來任意調(diào)節(jié)氯化鎳氣體產(chǎn)生量，另外，也可以用惰性氣體供給量來任意調(diào)節(jié)氯化鎳氣體的分壓。
B.還原工序在氯化工序中產(chǎn)生的氯化鎳氣體被連續(xù)輸送到還原爐20中。還原工序希望使用圖4所示的還原爐20進行。該圖所示的還原爐20呈圓筒狀，在其上半部進行還原，在其下半部進行冷卻。在還原爐20的上端部，上述輸送管兼噴嘴15的噴嘴(以下簡稱為噴嘴15)向下方突出。另外，在還原爐20的上端面，連接還原性氣體供給管(氫氣供給管)21。還有，在還原爐20的周圍，配置加熱手段22。噴嘴15具有以優(yōu)選的流速從氯化爐10向還原爐20內(nèi)噴出氯化鎳氣體(有時含惰性氣體)的功能。
進行氯化鎳氣體和氫氣的還原反應時，從噴嘴15的前端部，形成類似于LPG等氣體燃料的燃燒焰向下方延展的光焰F。向還原爐20供給氫氣的量，為氯化鎳氣體的化學當量，即向氯化爐10供給的氯氣的化學當量的約1.0～3.0倍，優(yōu)選約1.1～2.5倍，對此沒有限定。但是，過量供給氫氣時，在還原爐20內(nèi)造成大的氫氣流，打亂了來自噴嘴15的氯化鎳噴出流，成為還原反應不均勻的原因，同時造成放出沒有消耗的氣體，是不經(jīng)濟的。另外，還原反應的溫度只要是足以結(jié)束反應的溫度以上即可，但由于生成固體狀的鎳粉末易于處理，因此優(yōu)選在鎳的熔點以下。另外，上述溫度如果考慮反應速度、還原爐20的耐久性、經(jīng)濟性的話，在900℃～1100℃之間是實用的，對此沒有特別的限定。
如上所述，導入到氯化爐10中的氯氣實質(zhì)上是等摩爾量的氯化鎳氣體，將其作為還原原料。通過調(diào)節(jié)氯化鎳氣體或者氯化鎳與惰性氣體的混合氣體從噴嘴15前端噴出的氣流的線速度，可以將所得鎳粉末P的粒徑最佳化。也就是說，噴嘴直徑一定的話，通過調(diào)節(jié)向氯化工序供給的氯量和惰性氣體量，可以將還原爐20中生成的鎳粉末P的粒徑調(diào)節(jié)到所需范圍內(nèi)。噴嘴15前端的優(yōu)選的氣流線速度(氯化鎳氣體和惰性氣體合計(換算成還原溫度下的氣體供給量的計算值))在900℃～1100℃的還原溫度下設定為約1m/秒～30m/秒，制造0.1μm～0.3μm的小粒徑鎳粉末時，約5m/秒～25m/秒合適，制造0.4μm～1.0μm的鎳粉末時，約1m/秒～15m/秒合適。氫氣在還原爐20內(nèi)的軸方向上的線速度可以為氯化鎳氣體的噴出速度<線速度>的1/50～1/300左右，優(yōu)選1/80～1/250。因此，實質(zhì)上是從噴嘴15向靜態(tài)的氫氣環(huán)境中噴射氯化鎳氣體的狀態(tài)。另外，還原氣體供給管21的出口方向優(yōu)選不向著光焰F側(cè)。再者，作為生成鎳粉末時使用的還原性氣體，除以上所示的氫氣之外，還可以使用硫化氫氣體等，但如果考慮對生成的鎳粉末的影響的話，氫氣比較合適。而且，制造鎳粉末時的金屬氯化物氣體和還原性氣體接觸、反應的還原反應溫度范圍通常為900～1200℃，優(yōu)選950～1100℃，更優(yōu)選980～1050℃。
C.冷卻工序冷卻工序如圖4所示，在和還原爐20內(nèi)的噴嘴15相反側(cè)的空間部分(下方部分)進行。另外，冷卻工序如圖5所示，也可以用噴嘴50連結(jié)還原爐30和冷卻筒40，在不同的容器中進行還原工序和冷卻工序。但是，如果考慮本發(fā)明的目的即抑制金屬粉末凝集，更優(yōu)選如圖4所示，剛進行還原工序后立刻進行冷卻工序的方式。另外，本發(fā)明中所述的冷卻是用于停止或抑制還原反應中生成的氣流(含氯化氫氣體)中的鎳粒子的成長而進行的操作，具體地說，是指使還原反應結(jié)束時約1000℃的氣流急速冷卻至400℃～800℃左右的操作。當然也可以冷卻至該溫度以下的溫度。
在該實施方式中，作為進行冷卻的優(yōu)選實例，如下構(gòu)成即從光焰F前端向下方的空間部分吹入惰性氣體。也就是說，在圖4中，從冷卻氣體供給管23吹入氮氣，來冷卻氣流。通過吹入惰性氣體，可以防止鎳粉末P的凝集，同時控制粒徑。具體地說，在鎳粉末P的流過方向(圖4的垂直向下)的周圍(在該圖中，還原爐20的冷卻工序部的周壁)的多處以等間隔連結(jié)冷卻氣體供給管23。另外，冷卻氣體供給管23為如下構(gòu)成從冷卻工序部的周圍的法線方向沿相同方向稍微挪動，同時相對于水平方向向下方也稍微挪動吹出方向。通過該構(gòu)成，可以從這些冷卻氣體供給管23吹出惰性氣體，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流。因此，可以任意改變冷卻條件，可以更精確地控制粒徑。另外，通過垂直向下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流、以等間隔使吹出惰性氣體處為4個以上或者相對于水平方向，向下使惰性氣體的吹出方向為5～25°，可以更加穩(wěn)定地獲得凝集粒子等粗粉少的金屬粒子。另外，如圖6所示，以與冷卻氣體供給管23的配置方式一樣的配置方式，在冷卻氣體供給管23的下方設置冷卻氣體供給管24，從而可以使冷卻工序為2個階段，與圖4所示的例子相比，可以更加穩(wěn)定地獲得凝集粒子等粗粉少的金屬粒子。另外，作為用于將生成的鎳粉末迅速冷卻的惰性氣體，只要不影響生成的鎳粉末即可，對此沒有特別的限定，可以適當使用氮氣、氬氣等。其中，由于氮氣便宜，因而是優(yōu)選的。而且，供給氮氣等惰性氣體來冷卻還原反應生成的金屬粉末時，惰性氣體的供給量通常相對于1克生成的金屬粉末為5N1/分以上，優(yōu)選10～50N1/分。再者，供給的惰性氣體的溫度通常為0～100℃，優(yōu)選0～80℃，比較有效。
如上所述，還原反應后立刻冷卻生成的鎳粉末，可以抑制鎳粉末粒子凝集引起的二次粒子的產(chǎn)生和成長，確實可以控制鎳粉末的粒徑。結(jié)果，在充分滿足近年來電容器所要求的薄層化·多層化(例如，粒徑1μm)的程度下，可以穩(wěn)定地獲得凝集粒子等粗粉少的金屬粒子。
而且，上述還原工序和該冷卻工序如圖7所示，沿著制造裝置內(nèi)部壁面在垂直方向由噴出惰性氣體的噴嘴26產(chǎn)生惰性氣體流時，是更有效的。沿著該金屬粉末制造裝置內(nèi)部壁面在垂直方向產(chǎn)生的惰性氣體流從制造裝置內(nèi)部壁面的1處以上，優(yōu)選多處產(chǎn)生。此時，惰性氣體的供給量為0.1～10m/秒即可。
D.回收工序以上依次經(jīng)過氯化、還原和冷卻各工序的鎳粉末P和氯化氫氣體以及惰性氣體的混合氣體經(jīng)過圖4的噴嘴25，被輸送到回收爐(未圖示出)，在其中從混合氣體分離回收鎳粉末P。在分離回收中，例如袋濾器、水中捕集分離手段、油中捕集分離手段和磁分離手段中的1種或2種以上的組合比較合適，但對此沒有特別的限定。另外，分離回收前或后，根據(jù)需要，也可以用水、碳原子數(shù)1～4的一元醇等溶劑洗滌生成的鎳粉末。


圖1是以往還原爐的概念圖。
圖2是本發(fā)明的一個還原爐的概念圖。
圖3是本發(fā)明的其它還原爐的概念圖。
圖4是表示本發(fā)明金屬粉末制造裝置一個實例的圖。
圖5是表示本發(fā)明金屬粉末制造裝置其它實例的圖。
圖6是表示本發(fā)明金屬粉末制造裝置其它實例的圖。
圖7是表示本發(fā)明金屬粉末還原爐的其它實例的圖。
圖8是實施例1中得到的鎳粉末的SEM照片。
圖9是實施例2中得到的鎳粉末的SEM照片。
圖10是比較例中得到的鎳粉末的SEM照片。
具體實施例方式
下面，參照附圖，對作為本發(fā)明的具體實例的制造鎳粉末的實施例進行說明，從而進一步明確本發(fā)明的效果。
首先，作為氯化工序，在圖4所示的金屬粉末的制造裝置的氯化爐10內(nèi)，從在氯化爐10的上端面設置的原料供給管11填充作為起始原料的鎳粉末M，同時用加熱手段14使爐內(nèi)環(huán)境溫度為1100℃。接著，從氯氣供給管12向氯化爐10內(nèi)供給氯氣，氯化金屬鎳，產(chǎn)生氯化鎳氣體。從設置在氯化爐10的下側(cè)部的惰性氣體供給管13向氯化爐10內(nèi)供給氯氣供給量10％(摩爾比)的氮氣，與該氯化鎳氣體混合。此外，通過噴嘴15，將氯化鎳氣體和氮氣的混合氣體導入到還原爐20中。
然后，作為還原工序，從噴嘴15以流速2.3m/秒(1000℃換算)將氯化鎳和氮氣的混合氣體導入到用加熱手段22使爐內(nèi)環(huán)境溫度為1000℃的還原爐20內(nèi)。同時從在還原爐20的上端面上設置的還原性氣體供給管21以流速0.02m/秒將氫氣供給到還原爐20內(nèi)，還原氯化鎳氣體，得到鎳粉末P。另外，在進行氯化鎳氣體和氫氣的還原反應時，從噴嘴15的前端部，形成類似于LPG等氣體燃料的燃燒焰的光焰F。
上述還原工序后，作為冷卻工序，使從在還原爐20下側(cè)部設置的冷卻氣體供給管23以16.4N1/分·g供給的氮氣與由還原反應生成的鎳粉末P接觸，由此冷卻鎳粉末P。此時，以上述圖2所示的方式，對光焰F噴氮氣。此外，通過噴嘴25，將生成的鎳粉末P和氮氣以及氯化氫蒸汽一起導入到?jīng)]有圖示的回收爐中。
接著，將從噴嘴25導入到回收爐中的氮氣、氯化氫蒸汽和鎳粉末P導入到?jīng)]有圖示的袋濾器中，分離回收鎳粉末P。此后，用熱水洗滌回收的鎳粉末P后，干燥，得到產(chǎn)品鎳粉末。實施例1中得到的鎳粉末的SEM照片如圖8所示。從該圖可以看出，該鎳粉末的粗大粒子和連結(jié)粒子(二次粒子)少。
和實施例1一樣，通過冷卻工序?qū)⑸傻逆嚪勰㏄冷卻時，如圖6所示，使來自冷卻氣體供給管23的氮氣供給量為8.2N1/分·g。此時，噴氮氣的方向和實施例1一樣，以上述圖2所示的方式，對著光焰F噴。而且，作為再冷卻工序，使鎳粉末P與從在冷卻氣體供給管23的下側(cè)部設置的2次冷卻氣體供給管24以8.2N1/分·g供給的氮氣接觸，對鎳粉末P施行2階段冷卻。然后，和實施例1一樣，回收、洗滌、干燥，得到產(chǎn)品鎳粉末。實施例2中得到的鎳粉末的SEM照片如圖9所示。該鎳粉末與實施例1中得到的鎳粉末相比，粗大粒子和連結(jié)粒子(二次粒子)更少。
和實施例2一樣制造金屬鎳粉末時，使用圖7所示的還原爐，在金屬鎳粉末制造中，經(jīng)常連續(xù)地從噴出惰性氣體的噴嘴26以2.0m/秒噴出氮氣，沿著還原爐內(nèi)部壁面，在垂直方向上產(chǎn)生氮氣流，除此之外，在和實施例2一樣的條件下，制造鎳粉末。該鎳粉末與實施例2中得到的鎳粉末相比，粗大粒子和連結(jié)粒子(二次粒子)更少。
和實施例1、2一樣，在通過冷卻工序?qū)⑸傻逆嚪勰㏄冷卻時，使用圖4所示的裝置，從冷卻氣體供給管23以16.4N1/分·g供給氮氣。此時，以圖1所示的方式，對光焰F噴氮氣。和實施例1、2一樣進行此后的回收、洗滌、干燥工序。比較例中得到的鎳粉末的SEM照片如圖10所示。從圖10可以看出，這樣得到的鎳粉末與實施例的鎳粉末相比，粗大粒子和連結(jié)粒子(二次粒子)多。表1示出有關實施例1、2和比較例中得到的鎳粒子的粗大粒子數(shù)、連結(jié)粒子數(shù)的測定結(jié)果。
表1

根據(jù)表1，各實施例與比較例相比，可知粗大粒子數(shù)和連結(jié)粒子數(shù)都少。特別是對于連結(jié)粒子數(shù)，各實施例比比較例少得多。因此，各實施例與比較例相比，作為近年來要求薄層化·多層化的電容器等的材料更合適。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的金屬粉末制造方法，在冷卻工序中，從金屬粉末流過路徑的周圍的多處吹出惰性氣體，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流，從而生成的金屬粉末粒子在還原工序后凝集成長為二次粒子確實得以抑制。因此，本發(fā)明在實現(xiàn)近年來要求薄層化·多層化的電容器等的材料的制造方面是有望的。
權(quán)利要求
1.一種金屬粉末的制造方法，具備使金屬氯化物氣體和還原性氣體接觸連續(xù)還原金屬氯化物的還原工序，和用惰性氣體連續(xù)冷卻該還原工序中生成的含金屬粉末的氣體的冷卻工序，在上述冷卻工序中，從金屬粉末流過路徑的周圍的1處以上吹出惰性氣體，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流。
2.權(quán)利要求1所述的金屬粉末的制造方法，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)回流垂直向下產(chǎn)生。
3.權(quán)利要求1或2所述的金屬粉末的制造方法，其特征在于，使上述惰性氣體的吹出處以等間隔為4個以上。
4.權(quán)利要求1～3中任一項所述的金屬粉末的制造方法，其特征在于，相對于水平方向，使惰性氣體吹出方向向下為5～25°。
5.權(quán)利要求1～4中任一項所述的金屬粉末的制造方法，其特征在于，使上述惰性氣體的供給量相對于1g生成的金屬粉末為5N1/分以上。
6.權(quán)利要求1～5中任一項所述的金屬粉末的制造方法，其特征在于，使上述惰性氣體的溫度為0～100℃。
7.權(quán)利要求1所述的金屬粉末的制造方法，其特征在于，使氯氣與固體金屬接觸連續(xù)產(chǎn)生上述金屬氯化物氣體，或者加熱蒸發(fā)固體金屬氯化物生成上述金屬氯化物氣體。
8.一種金屬粉末的制造方法，其特征在于，作為權(quán)利要求1所述的冷卻工序的后續(xù)工序，設置和權(quán)利要求1～6中任一項所述的冷卻工序一樣的冷卻工序，使冷卻工序為2個階段。
9.權(quán)利要求1～8中任一項所述的金屬粉末制造方法，其特征在于，在金屬粉末生產(chǎn)過程中，經(jīng)常連續(xù)地沿還原爐內(nèi)壁面產(chǎn)生向下方的惰性氣體流。
10.一種金屬粉末的制造裝置，具有使填充于內(nèi)部的金屬氯化的氯化爐，和將在該氯化爐中產(chǎn)生的金屬氯化物氣體還原成金屬粉末的還原爐，該還原爐具有將生成的金屬粉末冷卻的冷卻工序，該冷卻工序從金屬粉末流過路徑的周圍1處以上噴出惰性氣體，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流。
11.權(quán)利要求10所述的金屬粉末的制造裝置，作為上述冷卻工序的后續(xù)工序，設置和權(quán)利要求1～6中任一項所述的冷卻工序一樣的冷卻工序，使冷卻工序為2個階段。
12.權(quán)利要求10或11所述的金屬粉末的制造裝置，其特征在于，在金屬粉末生產(chǎn)過程中，經(jīng)常連續(xù)沿上述還原爐內(nèi)壁面產(chǎn)生向下方的惰性氣體流。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供確實可以抑制生成的金屬粉末粒子在還原工序后凝集并成長為二次粒子、能夠穩(wěn)定獲得凝集粒子等粗粉少、且充分滿足近年來電容器所要求的薄層化·多層化的金屬粒子的金屬粉末的制造方法和制造裝置。具備使金屬氯化物氣體和還原性氣體接觸連續(xù)還原金屬氯化物的還原工序，和用惰性氣體連續(xù)冷卻在還原工序中生成的含金屬粉末的氣體的冷卻工序，在冷卻工序中，從金屬粉末流過路徑的周圍1處以上吹出惰性氣體，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流。而且，在金屬粉末制造過程中，經(jīng)常連續(xù)沿制造裝置(還原工序、冷卻工序)內(nèi)部壁面，在垂直方向產(chǎn)生惰性氣體流?？梢砸种粕傻慕饘俜勰┠统砷L為二次粒子，可以穩(wěn)定生成粗粉少且粒度均勻的金屬粉末。
文檔編號B22F9/28GK1684787SQ0382340
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者淺井剛, 宮城卓也 申請人:東邦鈦株式會社