氧化鎳微粉末的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2012年8月6日，申請?zhí)枮?01280049116. 3,發(fā)明名稱為"氧 化鎳微粉末及其制造方法"的申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及氧化鎳微粉末及其制造方法，更詳細(xì)而言，涉及硫品位得到控制，雜質(zhì) 品位、特別是氯品位和鈉品位低，并且微細(xì)，作為電子元件、固體氧化物型燃料電池的電極 中使用的材料合適的氧化鎳微粉末及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 通常，氧化鎳粉末通過使用旋轉(zhuǎn)窯等轉(zhuǎn)動爐、推桿式爐等連續(xù)爐、或燃燒器爐等間 歇爐，將硫酸鎳、硝酸鎳、碳酸鎳、氫氧化鎳等鎳鹽類或鎳金屬粉末在氧化性氣氛下焙燒來 制造。這些氧化鎳粉末作為電子元件、固體氧化物型燃料電池的電極等中使用的材料被用 于各種用途。
[0004] 例如，作為電子元件材料的用途中，通過與氧化鐵、氧化鋅等其它材料混合后，進(jìn) 行燒結(jié)，由此廣泛用作鐵素體元件等。已知如上述鐵素體元件那樣，通過將多種材料混合并 焙燒，使它們反應(yīng)來制造復(fù)合金屬氧化物時，生成反應(yīng)由固相的擴(kuò)散反應(yīng)控制速度，因此作 為所使用的原料，通常適宜使用微細(xì)的原料。由此，與其它材料的接觸幾率提高并且顆粒的 活性提高，因此通過低溫且短時間的處理，反應(yīng)就均勻地進(jìn)展。因此，制造這種復(fù)合金屬氧 化物的方法中，減小成為原料的粉體的粒徑使其微細(xì)是提高效率的重要要素。
[0005] 另外，固體氧化物型燃料電池從環(huán)境和能源這兩方面考慮作為新發(fā)電系統(tǒng)值得期 待，作為其電極材料，使用氧化鎳粉末。通常，固體氧化物型燃料電池的電池組具有包含空 氣極、固體電解質(zhì)和燃料極的單電池依次層疊而成的結(jié)構(gòu)。通常，作為燃料極，例如使用包 含鎳或氧化鎳和穩(wěn)定化氧化鋯的固體電解質(zhì)混合而成的燃料極。燃料極在發(fā)電時被氫氣、 烴之類的燃料氣體還原而形成鎳金屬，由鎳、固體電解質(zhì)和空隙形成的三相界面成為燃料 氣體與氧氣的反應(yīng)場所，因此與用作鐵素體元件時同樣地減小成為原料的粉體的粒徑使其 微細(xì)是發(fā)電效率提高的重要要素。
[0006] 作為測定粉體微細(xì)的指標(biāo)，有時使用比表面積。另外已知粒徑與比表面積有下述 計算式1的關(guān)系。下述計算式1的關(guān)系是假定顆粒為真球狀而導(dǎo)出的，因此在由計算式1 得到的粒徑與實際的粒徑之間包含一些誤差，但是可知比表面積越大則粒徑越小。
[0007] [計算式1]
[0008] 粒徑=6八密度X比表面積）
[0009] 近年，隨著鐵素體元件的高功能化以及氧化鎳粉末對鐵素體元件以外的電子元件 等的用途的擴(kuò)展，要求降低氧化鎳粉末中含有的雜質(zhì)元素。雜質(zhì)元素中特別是氯、硫有時與 電極中利用的銀反應(yīng)而產(chǎn)生電極劣化、或者腐蝕焙燒爐，因此優(yōu)選盡可能減少。
[0010] 另一方面，日本特開2002-198213(專利文獻(xiàn)1)中提出了原料階段中的鐵素體粉 的硫成分的含量按S換算為300ppm~900ppm并且氯成分的含量按C1換算為lOOppm的鐵 素體材料。記載了該鐵素體材料即使是低溫焙燒、不使用添加物也可以實現(xiàn)高密度化，可以 使由此構(gòu)成的鐵素體磁心和層疊芯片元件的耐濕性和溫度特性優(yōu)異。
[0011] 如上所述，氧化鎳粉末要求降低氯、硫的含量。進(jìn)而，作為電子元件材料的用途、特 別是作為鐵素體元件的原料使用的氧化鎳粉末的情況下，要求不僅僅降低硫的含量，還要 將硫的含量嚴(yán)格控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。如此，對于用作電子元件材料的氧化鎳粉末而言，需 要進(jìn)行粒徑的微細(xì)化和雜質(zhì)的降低、進(jìn)而硫的含量的嚴(yán)格控制。
[0012] 以往，作為制造上述特征的氧化鎳粉末的方法，提出了原料使用硫酸鎳、將其焙燒 的方法。例如，日本特開2001-32002號公報（專利文獻(xiàn)2)中提出了，進(jìn)行使用窯等將作為 原料的硫酸鎳在氧化氣氛中、于950~低于1000°C的焙燒溫度下焙燒的第一段焙燒，和于 1000~1200°C的焙燒溫度下焙燒的第二段焙燒，來制造氧化鎳粉末的方法。記載了根據(jù)該 制造方法，能夠得到平均粒徑得到控制并且硫品位為50質(zhì)量ppm以下的氧化鎳微粉末。
[0013] 另外，日本特開2004-123488號公報（專利文獻(xiàn)3)中提出了，明確地分離為通過 450~600°C的煅燒進(jìn)行的脫水工序、和通過1000~1200°C的焙燒進(jìn)行的硫酸鎳的分解工 序的氧化鎳粉末的制造方法。記載了根據(jù)該制造方法，可以穩(wěn)定地制造硫品位低并且平均 粒徑小的氧化鎳粉末。
[0014] 進(jìn)而，日本特開2004-189530號公報（專利文獻(xiàn)4)中提出了，使用臥式旋轉(zhuǎn)式制 造爐，強(qiáng)制性地導(dǎo)入空氣，并且使最高溫度為900~1250°C來進(jìn)行焙燒的方法。記載了通過 該制造方法，也能夠得到雜質(zhì)少、硫品位為500質(zhì)量ppm以下的氧化鎳粉末。
[0015] 但是，上述專利文獻(xiàn)2~4中的任一方法中，都存在若為了降低硫品位而提高焙燒 溫度則粒徑變得粗大，另外若為了使顆粒微細(xì)而降低焙燒溫度則硫品位提高的缺點，難以 將粒徑和硫品位同時控制于最優(yōu)值。進(jìn)而，存在加熱時產(chǎn)生大量的含有sox的氣體、為了將 其進(jìn)行除害處理而需要價格昂貴的設(shè)備的問題。
[0016] 作為合成氧化鎳微粉末的方法，也考慮到將含有硫酸鎳、氯化鎳等鎳鹽的水溶液 用氫氧化鈉水溶液等堿中和，使氫氧化鎳析晶，并將該晶體焙燒的方法。認(rèn)為利用上述方法 焙燒氫氧化鎳時，由于源自陰離子成分的氣體的產(chǎn)生少，因此無需廢氣處理、或者簡易的設(shè) 備即可，能夠以低成本制造。
[0017] 例如日本特開2011-042541號公報（專利文獻(xiàn)5)中提出了，將氯化鎳水溶液用堿 中和，將所得到的氫氧化鎳在500~800°C的溫度下進(jìn)行熱處理，形成氧化鎳，將所得到的 氧化鎳漿料化，使用濕式氣流磨破碎的同時進(jìn)行洗滌，由此得到硫品位和氯品位低、且粒徑 微細(xì)的氧化鎳粉末的方法。
[0018] 但是，利用專利文獻(xiàn)5的氧化鎳粉末的制造方法時，雖然由于原料使用氯化鎳而 能夠降低硫，但是難以將硫品位控制于規(guī)定的范圍內(nèi)。另外，由于進(jìn)行濕式破碎，因此干燥 時有可能聚集。進(jìn)而，由于破碎后需要干燥工序，在成本上也是不利的。
[0019] 如此，對于利用現(xiàn)有技術(shù)得到的氧化鎳粉末而言，作為具有微細(xì)粒徑，并且氯品位 低且硫品位得到控制的氧化鎳粉末是不充分的，期待進(jìn)一步改善。
[0020] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0021] 專利文獻(xiàn)
[0022] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2002-198213號公報
[0023] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2001-032002號公報
[0024] 專利文獻(xiàn)3:日本特開2004-123488號公報
[0025] 專利文獻(xiàn)4:日本特開2004-189530號公報
[0026] 專利文獻(xiàn)5:日本特開2011-042541號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 發(fā)明要解決的問題
[0028] 鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供含有含量得到控制的微粒的硫，雜質(zhì)品 位、特別是氯品位低，并且粒徑微細(xì)，作為電子元件材料、固體氧化物型燃料電池的電極材 料合適的氧化鎳微粉末及其制造方法。
[0029] 用于解決問題的方案
[0030] 本發(fā)明人為了達(dá)成上述目的而著眼于將熱處理時不會產(chǎn)生大量的有害氣體的中 和鎳鹽水溶液而得到的氫氧化鎳焙燒來制造氧化鎳微粉末的方法，并進(jìn)行了深入地研宄， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用堿中和硫酸鎳水溶液，將所得到的氫氧化鎳在規(guī)定條件下進(jìn)行熱處理，由此可 以得到硫品位得到控制，雜質(zhì)品位、特別是氯品位低的微細(xì)的氧化鎳微粉末，從而完成了本 發(fā)明。
[0031] 即，本發(fā)明提供的氧化鎳微粉末的制造方法，其特征在于，其包括下述工序：通過 堿將硫酸鎳水溶液中和而得到氫氧化鎳的工序；將所得到的氫氧化鎳在非還原性氣氛中于 超過850°C且低于1050°C的溫度下進(jìn)行熱處理而形成氧化鎳顆粒的工序；和將該熱處理時 形成的氧化鎳