具备突起的金属微粒

申请号 CN201280076939.5 申请日 2012-11-08 公开(公告)号 CN104781890A 公开(公告)日 2015-07-15
申请人 M技术株式会社; 发明人 前川昌辉; 榎村真一;
摘要 针对随着近年来的工业上的急剧的进步、发展而要求控制了形状的金属微粒,本 发明 提供在粒子的表面具有与该粒子一体化了的突起形状的金属微粒。提供为在粒子的表面具有一体化了的锥状的突起形状的金属微粒、该突起的至少一部分大于所述粒子的粒径的1/4的金属微粒。就该金属微粒而言,在低于金属自身的熔点的 温度 下上述突出的突起进行熔融 变形 。
权利要求

1.一种金属微粒,其特征在于,为具备粒子本体和从所述粒子本体突出的突起、所述粒子本体的粒径为5μm以下的含镍元素的金属微粒,其中,所述突起内的至少1个突起具有尖细形状,且利用电子显微镜的表观上的高度相对于所述粒子本体的所述粒径大于1/4且为8/4以下。
2.一种金属微粒,其特征在于,其为具备粒子本体和从所述粒子本体突出的突起、所述粒子本体的粒径为5μm以下的含镍元素的金属微粒,其中,在低于构成所述突起的金属自身的熔点的温度下,所述突起熔融变形
3.根据权利要求1或2所述的金属微粒,其特征在于,所述至少1个突起具有随着从其基端向顶端、利用电子显微镜的表观上的宽度逐渐变小的尖细形状,所述基端的表观上的宽度为所述表观上的高度的2倍的值以下。
4.根据权利要求1~3的任一项所述的金属微粒,其特征在于,所述金属微粒的比表面积相对于由所述粒子本体的粒径所换算的将所述金属微粒设为球形的情况下的比表面积为2.5倍以上。
5.根据权利要求1~4的任一项所述的金属微粒,其特征在于,所述金属微粒的微晶直径(d)相对于所述粒子本体的粒径(D)的比率(d/D)为0.02以上。
6.根据权利要求1~5的任一项所述的金属微粒,其特征在于,所述粒子本体和所述突起是由相同的原材料形成为一体。
7.根据权利要求1~6的任一项所述的金属微粒,其特征在于,多根所述突起从所述粒子本体突出,
利用电子显微镜的表观上的高度相对于所述粒子本体的所述粒径大于1/4的大突起的根数为突起的总根数的30%以上。
8.一种金属微粒,其特征在于,其为具备粒子本体和从所述粒子本体突出的多个突起的含镍元素的金属微粒,其中,
所述突起具有随着从其基端向顶端、利用电子显微镜的表观上的宽度逐渐变小的尖细形状,且在所述多个突起间的利用电子显微镜的表观上成为最长的平面距离为7.5μm以下,在所述突起中具有最长的长度的突起的利用电子显微镜的表观上的高度大于所述最长平面距离的1/6。
9.一种含金属粒子组合物,其是含有权利要求1~8的任一项所述的金属微粒的组合物,所述组合物的形态为粉体状或浆料状。

说明书全文

具备突起的金属微粒

技术领域

[0001] 本发明涉及具有锥状的突起等、表观上形成尖细的突起的、含镍元素的金属微粒。

背景技术

[0002] 镍微粒使用于导电性材料、催化剂等,为近年来非常受到注目的材料。就镍微粒等的金属微粒而言,根据其所使用的领域,所需要的特性不同,因此除粒径、微晶直径以外,需要控制粒子的形状。例如在使用于电路板等的电连接的导电性微粒中,以在基体中的接触处的增大以及导电性能的提高为目的,需要在粒子表面具有突起形状的粒子。此外即使在使用于催化剂的情况下,如果为相同的粒径,则比表面积大的粒子的一方的特性优异,因此需要具有突起的金属微粒。
[0003] 到目前为止公开有专利文献1、专利文献2中记载那样的在由树脂微粒构成的基材粒子表面具有镍或镍合金的导电层、上述导电层具有突起形状的微粒。但是,只不过是在粒子表面微细的镍微粒或其凝聚体点状、带状地附着。由于该微粒在同种类材料的层叠、由不同种类的材料构成的情况下热膨胀等的物性不同,因此具有剥离、变质的问题。另外,公开有如专利文献3中记载那样的粒径为0.1~10μm、且在外表面一体地具有低于粒径的1/4的多个锥状的突起的镍微粒,但由于突起小,因此难以保持充分的接触,导电不良的防止、电阻值的降低化等的实现难。
[0004] 进而,在任何的文献中,对于微晶直径(d)相对于粒径(D)的比率(d/D),未进行充分的研究。
[0005] 另外,为了提高作为导电性浆料的有用性,认为相对于金属自身的熔点优选1/5以下的较低温区域下的粒子彼此的热粘接性高,但实际情况是:关于该方面的考察不充分。
[0006] 另外进而,在金属微粒等的微粒的制造中,多需要防止所得到的微粒彼此的凝聚,但在以往的技术中,一般通过分散剂等的利用来防止凝聚,现状是未进行从微粒的形状来防止凝聚这样的想法。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:日本特开2012-134156号公报
[0010] 专利文献2:日本特开2000-243132号公报
[0011] 专利文献3:日本特开2007-191786号公报

发明内容

[0012] 发明要解决的课题
[0013] 课题为:关于导电特性、催化剂特性的提高、例如200℃以下左右的较低温度区域下的粒子彼此的热粘接性、粒子彼此的凝聚的防止等,由从粒子本体突出的突起所带来的效果可充分地得到发挥的新的金属微粒以及含有该金属微粒的金属微粒粉体及浆料的提供。
[0014] 用于解决课题的手段
[0015] 就本发明人而言,在具备粒子本体和从上述粒子本体突出的突起、上述粒子本体的粒径为5μm以下的金属微粒中,可制造具有充分长的突起的具备新颖的形状的含镍元素的金属微粒,由此完成本发明。
[0016] 予以说明,在本说明书的记载中,所谓“粒径”,只要没有特别说明,意思为不包括突起的粒子本体的粒径。
[0017] 在本发明涉及的金属微粒的情况下,其特征在于,上述突起具有随着从其基端向顶端、表观上的宽度逐渐变小的尖细形状,且在上述突起内至少1个突起的高度相对于上述粒子本体的上述粒径为大于1/4、8/4以下。
[0018] 另外,在本发明涉及的金属微粒中,其特征在于,在具备粒子本体和从上述述粒子本体突出的突起、上述粒子本体的粒径为5μm以下的金属微粒中,在低于构成上述突起的金属自身的熔点的温度下上述突起熔融变形
[0019] 另外本发明提供为含有上述的金属微粒的组合物、上述组合物的形态为粉体状或浆料状的含有金属粒子的组合物。
[0020] 上述的突起具有随着从其基端向顶端、利用电子显微镜的表观上的宽度逐渐变小的尖细形状,优选上述基端的表观上的宽度为上述表观上的高度的2倍的值以下。更优选上述基端的表观上的宽度为上述表观上的高度以下,进一步优选上述基端的表观上的宽度为上述表观上的高度的1/2的值以下。这样,突起细长的一方可促进上述的熔融变形,在低于构成突起的金属自身的熔点的温度下、即使例如在该熔点的1/5以下的温度下,也产生熔融变形,另外,粒子彼此的凝聚防止效果也提高。本发明涉及的金属微粒,为上述粒子本体和上述突起由相同原材料形成为一体的镍、镍合金、镍化合物等的微粒,作为导电材料、催化剂的有用性高。另外,通过上述粒子本体和上述突起由相同原材料形成为一体,可降低剥离、变质的可能性,可以显示稳定的特性。另外,使上述金属微粒的微晶直径(d)相对于粒径(D)的比率(d/D)为0.02以上来实施是有利的。该比率(d/D)越大,越具有可降低热收缩、劣化等的可能性。
[0021] 在本发明的金属微粒中,其特征在于,突起的长度与公知的相比充分长,但粒子本体的形状没有特别要求。粒子本体的形状不限于球体,即使为不定形,也发挥本发明的效果。另外,就金属微粒而言,其比表面积相对于由上述粒子本体的粒径换算的、将上述金属微粒设为球形的情况下的表面积,优选为2.5倍以上。
[0022] 发明的效果
[0023] 本发明可提供导电特性、催化剂特性的提高等、由从粒子本体突出的突起带来的效果可得到充分发挥的新的金属微粒。
[0024] 就该金属微粒而言,可以以具有各种特性的物质的形式来实施,例如,可提供上述金属微粒的微晶直径(d)相对于粒径(D)的比率(d/D)为0.02以上的金属微粒,具有可降低热收缩、劣化等的可能性,可期待导电特性、催化剂特性的提高。另外由于与不具有突起的粒子、以往公开了的具有突起的粒子相比可确保表面积,因此具有与以往相比能够以少量得到同等或者其以上的效果的可能性,因此可期待节省资源。另外,从粒子本体突出的突起在低于构成上述突起的金属自身的熔点的温度下进行熔融变形,由此通过在低于以往的低温下的热处理可以使粒子彼此热粘接,因此可以以低能量得到导电性微粒及使用了其的配线部件等。另外,通过充分长的突起的存在,可以抑制金属微粒彼此的凝聚。附图说明
[0025] 图1是本发明的实施方式涉及的流体处理装置的大致剖面图。
[0026] 图2(A)是图1中所示的流体处理装置的第1处理用面的大致平面图,(B)是该装置的处理用面的主要部分放大图。
[0027] 图3(A)是该装置的第2导入部的剖面图,(B)是用于说明该第2导入部的处理用面的主要部分放大图。
[0028] 图4是制造例1中所得到的镍微粒的10万倍的SEM照片。
[0029] 图5是制造例1中所得到的镍微粒的3万倍的SEM照片。
[0030] 图6是制造例2中所得到的镍微粒的10万倍的SEM照片。
[0031] 图7是制造例2中所得到的镍微粒的3万倍的SEM照片。
[0032] 图8是制造例3中所得到的镍微粒的5万倍的SEM照片。
[0033] 图9是制造例3中所得到的镍微粒的1万倍的SEM照片。
[0034] 图10是制造例4中所得到的镍微粒的TEM照片。
[0035] 图11是制造例5中所得到的镍微粒的3万倍的SEM照片。
[0036] 图12是制造例6中所得到的镍微粒的10万倍的SEM照片。
[0037] 图13是制造例7中所得到的镍微粒的10万倍的SEM照片。
[0038] 图14是制造例7中所得到的镍微粒的3万倍的SEM照片。
[0039] 图15是制造例8中所得到的镍微粒的5万倍的SEM照片。
[0040] 图16是制造例9中所得到的镍微粒的5万倍的SEM照片。
[0041] 图17是制造例10中所得到的镍微粒的TEM照片。
[0042] 图18是制造例10中所得到的镍微粒的、与图17不同的视野的TEM照片。
[0043] 图19是将制造例7中所得到的镍微粒在150℃下进行了3小时的热处理后的5万倍的SEM照片。
[0044] 图20是将制造例7中所得到的镍微粒在150℃下进行了3小时的热处理后的10万倍的SEM照片。
[0045] 图21是将制造例7中所得到的镍微粒在250℃下进行了3小时的热处理后的5万倍的SEM照片。
[0046] 图22是将制造例9中所得到的镍微粒在150℃下进行了3小时的热处理后的3万倍的SEM照片。
[0047] 图23(A)(B)是本发明涉及的金属微粒的说明图。

具体实施方式

[0048] 本发明的金属微粒为具有突起的金属微粒。上述突起优选与粒子本体一体化,可由单个或多个构成来实施。如图23(A)中所示,突起的至少一个的高度(H)优选相对于粒子本体的粒径(D)大于1/4。上述突起优选为棱锥、圆锥等的锥状。就上述突起而言,全部的突起可以为相同的形状,也可以为不同的形状。另外,本发明中的金属微粒优选为5μm以下、优选1μm以下的微细的粒子。
[0049] 更详细而言,粒径(D)优选10~1000nm,进一步优选20~1000nm,更优选50nm~1000nm。若粒径(D)低于10nm,则认为由纳米粒子化所导致的粒子整体的熔点降低进行影响的可能性,因此特别是设置突起的意义减少。
[0050] 在上述的各种粒径的粒子本体中,本发明人可以制造具有各种大小的突起的粒子,但对于最长的突起,确认10~630nm的高度(H)的突起,在与粒径(D)的比率中,可以确认突起的高度(H)为粒径(D)的约1/4~8/4。特别是对于2/4~5/4的突起可以稳定地制造。
[0051] 另一方面,对于短的突起,确认1~250nm的高度(H)的突起,在与粒径(D)的比率中,确认突起的高度(H)低于粒径(D)的1/4至不到1/100。
[0052] 但是,这些值基于利用电子显微镜的观察结果,在现在的技术中,即使对于立体的粒子本体以及突起,也不得不作为平面的观察,因此对于实物的突起,认为形成比这些数值稍大的数值。
[0053] 各突起的基端的宽度(W)也根据粒径(D)而不同,为1nm~500nm,确认基端的宽度(W)为上述突起的高度(H)的约2/1~1/10。
[0054] 1个粒子上的全部突起的根数为2~1000根,优选为10~500根,在良好地制造了的粒子中确认约2~100根突起。
[0055] 对于粒子中的全部的突起,优选上述的利用电子显微镜的表观上的高度(H)为相对于粒子本体的粒径(D)大于1/4的突起(大突起),但本发明并不限定于该突起,也可以与高度(H)相对于粒径(D)为1/4以下的小的突起(小突起)混杂。该大突起最优选为全部突起的根数的30%以上,但在突起的根数多的情况等中,可以为10%以上,最低限度可以为1根突起为大突起、其它的突起都为小突起。
[0056] 予以说明,如图23(B)中所示,在粒径(D1)为5.0μm以下、突起存在于对向的位置的情况下,两突起间的利用电子显微镜的表观上的平面距离(D8)为7.5μm以下。而且,在这些突起中,具有最长的长度的突起的高度(H8)优选大于上述平面距离(D8)的1/6。予以说明,在实际的粒子中,不限于大突起存在于对向的位置,因此在多个突起间的利用电子显微镜的表观上成为最长的突起间的平面距离可为7.5μm以下。
[0057] 另外,就上述粒子而言,在低于其金属自身的熔点的温度下上述突出的突起进行熔融变形。例如,在下述实施例中记载的镍的情况下,一般而言熔点为1450℃(物理化学辞典第4版编久保亮五等发行岩波书店),但在该熔点的1/5以下的温度即150℃的低温下熔融变形、粒子彼此热粘接。因此,在此以上低温下将粒子彼此热粘接、接合成为可能。
[0058] 更具体而言,本发明涉及的金属微粒具有从粒子本体的表面突出的尖细的突起。该突起充分长、越成为突起的顶端越变得尖细,因此形成纳米级,容易呈现所谓的量子尺寸效果。因此认为:在突起部分中在状的物质、所谓的大块物质中显示不可能发生的特异性的行为,在相对于其物质自身的熔点的1/5以下的温度下上述突出的突起可熔融变形。
[0059] 另外,上述金属微粒的微晶直径(d)相对于粒径(D)的比率(d/D)优选为0.02以上。上述金属微粒的粒径没有特别限定,优选为5μm以下、优选1μm以下的微粒。该比率(d/D)越大,可降低热收缩及恶化等的可能性越高。
[0060] 另外,本发明中的上述金属含镍元素,除作为纯金属的镍以外,可以为由镍和镍以外的等的其它的元素的1种或多种构成的合金,也可以为含镍和其它的金属元素或非金属元素的金属化合物。
[0061] 作为本发明中的金属微粒的制造方法,没有特别限定。作为一个例子,可使用通过本申请申请人所公开的国际公开WO2009/008393号小册子中记载的那样的装置来制作,在制作5μm以下、优选1μm以下的微细且均匀的粒子的方面是有利的。
[0062] (装置的说明)图1~图3中所示的流体处理装置,与上述国际公开WO2009/008393号小册子中记载的装置同样,在可接近·分离的至少一方相对于另一方相对地进行旋转的处理用部中的处理用面之间处理被处理物,且将被处理流动体中的作为第
1被处理流动体的第1流体导入处理用面间,从与导入了上述第1流体的流路独立、具备与处理用面间相通的开口部的其它的流路将被处理流动体中的作为第2被处理流动体的第2流体导入处理用面间,在处理用面间将上述第1流体和第2流体进行混合·搅拌来进行处理。需要说明的是,在图1中,U表示上方,S表示下方,在本发明中,上下前后左右仅限于表示相对的位置关系,并不限定绝对的位置。在图2(A)、图3(B)中,R表示旋转方向。在图
3(B)中C表示离心方向(半径方向)。
[0063] 该装置为如下装置:作为被处理流动体使用至少2种流体,对于其中至少1种流体含有至少1种被处理物,具备可接近·分离地相互对向配设的至少一方相对于另一方进行旋转的处理用面,在这些处理用面之间使上述的各流体进行合流而形成薄膜流体,在该薄膜流体中处理上述的被处理物。该装置,如上所述,可以处理多种被处理流动体,但也可以处理单一的被处理流动体。
[0064] 该流体处理装置具备对向的第1及第2的2个处理用部10、20,至少一方的处理用部进行旋转。两处理用部10、20的对向的面分别成为处理用面。第1处理用部10具备第1处理用面1,第2处理用部20具备第2处理用面2。
[0065] 两处理用面1、2与被处理流动体的流路连接,构成被处理流动体的流路的一部分。该两处理用面1、2间的间隔可以适宜变更而实施,通常调整为1mm以下,例如0.1μm~50μm左右的微小间隔。由此,通过该两处理用面1、2间的被处理流动体,成为由两处理用面1、2所强制的强制薄膜流体。
[0066] 在使用该装置处理多个被处理流动体的情况下,该装置与第1被处理流动体的流路连接,形成该第1被处理流动体的流路的一部分,同时,形成与第1被处理流动体不同的第2被处理流动体的流路的一部分。而且,该装置进行如下流体的处理:使两流路合流,在处理用面1、2间,混合两被处理流动体,使其反应等。需要说明的是,在此,“处理”并不限于被处理物反应的方式,也包含不伴随反应而仅进行混合·分散的方式。
[0067] 具体地进行说明时,具备:保持上述第1处理用部10的第1托架11、保持第2处理用部20的第2托架21、接面压力赋予机构、旋转驱动机构、第1导入部d1、第2导入部d2和流体压力赋予机构p。
[0068] 如图2(A)所示,在该实施方式中,第1处理用部10为环状体,更详细而言,其为圈状的圆盘。另外,第2处理用部20也为环状的圈状的圆盘。第1、第2处理用部10、20的材质除金属之外,可以采用对陶瓷或烧结金属、耐磨耗、蓝宝石、其它金属实施有固化处理的材料或将硬质材料实施有加衬或涂覆、敷等的材料。在该实施方式中,两处理用部10、20,相互对向的第1、第2处理用面1、2的至少一部分被行镜面研磨
[0069] 该镜面研磨的面粗糙度没有特别限定,优选设为Ra0.01~1.0μm,更优选为Ra0.03~0.3μm。
[0070] 至少一方的托架可以用电动机等旋转驱动机构(无图示)相对于另一方的托架相对地进行旋转。图1的50表示旋转驱动机构的旋转轴,在该例中,该旋转轴50上所安装的第1托架11进行旋转,该第1托架11上所支承的第1处理用部10相对于第2处理用部20进行旋转。当然,可以使第2处理用部20旋转,也可以使两者旋转。另外,在该例中,将第1、第2托架11、21,使第1、第2处理用部10、20相对于该第1、第2托架11、21旋转也是可以的。
[0071] 所谓第1处理用部10和第2处理用部20,至少任一方可与至少任意另一方接近·分离,两处理用面1、2可接近·分离。
[0072] 在该实施方式中,第2处理用部20相对于第1处理用部10接近·分离,在设置于第2托架21的收容部41中可以可出没地收容第2处理用部20。但是,相反地,可以第1处理用部10可相对于第2处理用部20接近·分离,也可以两处理用部10、20相互接近·分离。
[0073] 该收容部41为第2处理用部20的主要收容与处理用面2侧相反侧的部位的凹部,从平面看,其为呈现圆的即形成为环状的槽。该收容部41具有可以可使第2处理用部20旋转的充分的间隙,收容第2处理用部20。需要说明的是,第2处理用部20以在轴方向可以仅进行平行移动的方式配置,通过增大上述间隙,第2处理用部20也可以以消除与上述收容部41的轴方向平行的关系的方式使处理用部20的中心线相对于收容部41倾斜而位移,进而,可以以第2处理用部20的中心线和收容部41的中心线在半径方向偏离的方式进行位移。
[0074] 这样,优选通过3维且可以位移地保持的浮动机构来保持第2处理用部20。
[0075] 上述的被处理流动体,在通过由各种、位置能量等构成的流体压力赋予机构p赋予压力的状态下,从成为流体流动的流路的第1导入部d1和第2导入部d2导入两处理用面1、2间。在该实施方式中,第1导入部d1为设置在环状的第2托架21的中央的流体的通路,其一端从环状的两处理用部10、20的内侧被导入两处理用面1、2间。第2导入部d2向处理用面1、2供给第1被处理流动体和进行反应的第2被处理流动体。在该实施方式中,第2导入部d2为设置于第2处理用部20的内部的流体的通路,其一端在第2处理用面2上开口。通过流体压力赋予机构p所加压的第1被处理流动体从第1导入部d1被导入两处理用部10、20的内侧的空间,通过第1处理用面1和第2处理用面2之间,在两处理用部10、20的外侧穿过。在这些处理用面1、2间,从第2导入部d2供给通过流体压力赋予机构p所加压的第2被处理流动体,与第1被处理流动体合流,进行混合、搅拌、乳化、分散、反应、晶出、晶析、析出等的各种流体处理,从两处理用面1、2排出至两处理用部10、20的外侧。需要说明的是,也可以通过减压泵使两处理用部10、20的外侧的环境为负压
[0076] 上述的接面压力赋予机构将作用于使第1处理用面1和第2处理用面2接近的方向的力赋予处理用部。在该实施方式中,接面压力赋予机构设置在第2托架21上,将第2处理用部20向第1处理用部10赋能。
[0077] 上述的接面压力赋予机构,为用于产生第1处理用部10的第1处理用面1和第2处理用部20的第2处理用面2压在进行接近的方向的挤压力(以下称为接面压力)的机构。通过该接面压力与流体压力等的使两处理用面1、2间分离的力的均衡,产生具有nm单位至μm单位的微小的膜厚的薄膜流体。换言之,通过上述力的均衡,将两处理用面1、2间的间隔保持在规定的微小间隔。
[0078] 在图1中所示的实施方式中,接面压力赋予机构配位于上述收容部41和第2处理用部20之间。具体而言,由向将第2处理用部20靠近于第1处理用部10的方向赋能的弹簧43和导入空气、油等赋能用流体的赋能用流体的导入部44构成,通过弹簧43和上述赋能用流体的流体压力赋予上述接面压力。该弹簧43和上述赋能用流体的流体压力赋予任一方即可,可以为磁力或重力等其它的力。抵抗该接面压力赋予机构的赋能,由于通过流体压力赋予机构p所加压的被处理流动体的压力、粘性等产生的分离力,第2处理用部20远离第1处理用部10,在两处理用面间打开微小的间隔。这样,利用该接面压力和分离力的平衡,以μm单位的精度设定第1处理用面1和第2处理用面2,进行两处理用面1、2间的微小间隔的设定。作为上述分离力,可以举出被处理流动体的流体压或粘性和处理用部的旋转形成的离心力、对赋能用流体导入部44施加负压时的该负压、将弹簧43制成抗张弹簧时的弹簧的力等。该接面压力赋予机构不是第2处理用部20,可以设置于第1处理用部10,也可以设置于两者。
[0079] 对上述分离力具体进行说明时,第2处理用部20与上述第2处理用面2一起具备位于第2处理用面2的内侧(即,被处理流动体向第1处理用面1和第2处理用面2之间的进入口侧)而与该第2处理用面2邻接的分离用调整面23。在该例中,分离用调整面23作为倾斜面被实施,但也可以为平面。被处理流动体的压力作用于分离用调整面23,产生使第2处理用部20从第1处理用部10分离的方向的力。因此,用于产生分离力的受压面成为第2处理用面2和分离用调整面23。
[0080] 进而,在该图1的例中,在第2处理用部20中形成有近接用调整面24。该近接用调整面24,为与分离用调整面23在轴方向上相反侧的面(在图1中为上方的面),被处理流动体的压力发生作用,产生使第2处理用部20向第1处理用部10接近的方向的力。
[0081] 需要说明的是,作用于第2处理用面2及分离用调整面23的被处理流动体的压力、即流体压,可理解为构成机械密封中的开启力的力。投影于与处理用面1、2的接近·分离的方向、即第2处理用部20的出没方向(在图1中为轴方向)正交的假想平面上的近接用调整面24的投影面积A1和投影于该假想平面上的第2处理用部20的第2处理用面2及分离用调整面23的投影面积的合计面积A2的面积比A1/A2被称为平衡比K,上述开启力的调整上是重要的。对该开启力而言,可以通过变更上述平衡线、即近接用调整面24的面积A1,通过被处理流动体的压力、即流体压进行调整。
[0082] 滑动面的实面压P、即接面压力中的流体压产生的压力用下式进行计算。
[0083] P=P1×(K-k)+Ps
[0084] 在此,P1表示被处理流动体的压力即流体压,K表示上述的平衡比,k表示开启力系数,Ps表示弹簧及背压力。
[0085] 通过利用该平衡线的调整调整滑动面的实面压P而使处理用面1、2间为所期望的微小间隙量,形成被处理流动体产生的流动体膜,将产物等被处理了的被处理物制成微细,另外,进行均匀的反应处理。
[0086] 需要说明的是,省略图示,也可以将近接用调整面24形成具有比分离用调整面23还大的面积的面进行实施。
[0087] 被处理流动体成为通过保持上述的微小的间隙的两处理用面1、2而被强制了的薄膜流体,要移动至环状的两处理用面1、2的外侧。但是,由于第1处理用部10旋转,因此,所混合的被处理流动体不会从环状的两处理用面1、2的内侧向外侧直线地移动,向环状的半径方向的移动向量和向周方向的移动向量的合成向量作用于被处理流动体,从内侧向外侧大致漩涡状地移动。
[0088] 需要说明的是,旋转轴50并不限定于垂直配置的旋转轴,可以为在水平方向配位的旋转轴,也可以为倾斜配位的旋转轴。这是因为被处理流动体以两处理用面1、2间的微细的间隔进行处理,实质上可以排除重力的影响。另外,该接面压力赋予机构通过与可位移地保持上述第2处理用部20的浮动机构并用,也作为微振动、旋转对准的缓冲机构起作用。
[0089] 第1、第2处理用部10、20可以将其至少任一方进行冷却或加热而调整其温度,在图1中,图示有在第1、第2处理用部10、20上设有温调机构(温度调整机构)J1,J2的例子。另外,可以将所导入的被处理流动体进行冷却或加热而调整其温度。这些温度也可以用于所处理的被处理物的析出,另外,也可以为了在第1、第2处理用面1、2间的被处理流动体上产生贝纳尔对流朗格尼对流而设定。
[0090] 如图2中所示,可以在第1处理用部10的第1处理用面1上形成从第1处理用部10的中心侧向外侧、即在径方向伸长的槽状的凹部13而实施。该凹部13的平面形状,如图2(B)所示,可以为将第1处理用面1上弯曲或漩涡状地伸长而成的形状或没有图示,也可以为笔直地向外方向伸长的形状、L字状等地屈曲或弯曲而成的形状、连续而成形状、断续而成的形状、分支而成的形状。另外,该凹部13也可作为形成于第2处理用面2而实施,也可作为形成于第1及第2处理用面1、2的两者而实施。通过形成这样的凹部13可得到微泵效果,具有可在第1及第2处理用面1、2间抽吸被处理流动体的效果。
[0091] 该凹部13的基端优选达到第1处理用部10的内周。该凹部13的顶端向第1处理用部面1的外周面侧延伸,其深度(横截面积)随着从基端向顶端而逐渐减小。
[0092] 该凹部13的顶端与第1处理用面1的外周面之间,设有没有凹部13的平坦面16。
[0093] 在第2处理用面2上设有上述第2导入部d2的开口部d20的情况下,优选设置于与对向的上述第1处理用面1的平坦面16对向的位置。
[0094] 该开口部d20,优选设于与第1处理用面1的凹部13相比下游侧(在该例子中,外侧)。特别优选设于与通过微泵效果而导入时的流动方向变换为在处理用面间形成的以螺旋状层流的流动方向的点相比外径侧的与平坦面16对向的位置。具体而言,在图2(B)中,优选使从设于第1处理用面1的凹部13的最外侧的位置起向径向的距离n为约0.5mm以上。特别是在从流体中使微粒析出的情况下,优选在层流条件下进行多个被处理流动体的混合、和微粒的析出。开口部d20的形状,可以如图2(B)、图3(B)中所示为圆形状,虽然没有图示,也可以为卷绕作为环形盘的处理用面2的中央的开口的同心圆状的圆环形状。另外,在使开口部为圆环形状的情况下,其圆环形状的开口部既可以连续,也可以不连续。
[0095] 该第2导入部d2可以具有方向性。例如,如图3(A)中所示,来自上述的第2处理用面2的开口部d20的导入方向相对于第2处理用面2以规定的仰(θ1)倾斜。该仰角(θ1)设为超过0度且小于90度,进而在反应速度快的反应的情况下,优选以1度以上且45度以下设置。
[0096] 另外,如图3(B)中所示,来自上述第2处理用面2的开口部d20的导入方向在沿上述第2处理用面2的平面上具有方向性。该第2流体的导入方向在处理用面的半径方向的成分中为远离中心的外方向,且在相对于进行了旋转的处理用面间中的流体的旋转方向的成分中为正向。换言之,以通过开口部d20的半径方向即外方向的线段为基准线g,具有从该基准线g向旋转方向R的规定的角度(θ2)。关于该角度(θ2),也优选设为超过0度且低于90度。
[0097] 该角度(θ2),可以根据流体的种类、反应速度、粘度、处理用面的旋转速度等各种的条件进行变更而实施。另外,也可以在第2导入部d2中完全不具有方向性。
[0098] 上述的被处理流体的种类和其流路的数在图1的例中设为2个,但可以为1个,也可以为3个以上。在图1的例中,从第2导入部d2在处理用面1、2间导入第2流体,该导入部可以设置于第1处理用部10,也可以设置于两者。另外,可以对一种被处理流体准备多个导入部。另外,对设置于各处理用部的导入用的开口部而言,其形状或大小或数量没有特别限制,可以适宜变更而实施。另外,可以就在上述第1及第2处理用面间1、2之前或更上游侧设置导入部的开口部。
[0099] 需要说明的是,可以在处理用面1、2之间进行上述反应即可,因此也可以与上述相反地,从第1导入部d1导入第2流体,从第2导入部d2导入第1流体。也就是说,各流体中第1、第2这样的表述,只不过具有存在的多个流体的第n个这样为了识别的含义,也可能存在第3以上的流体。
[0100] 上述流体处理装置中,析出·沉淀或结晶化这样的处理,如图1中所示,一般在可以接近·分离地相互对向配设了的、至少一方相对于另一方进行旋转的处理用面1、2之间强制地均匀混合一边发生。被处理了的被处理物的粒径、单分散度,可以通过适当调整处理用部10、20的旋转数、流速、处理用面1、2间的距离、被处理流动体的原料浓度或者被处理流动体的溶剂种类等进行控制。
[0101] (制造例)对于制造本发明的金属微粒的方法,举出镍为一个例子示于以下。作为装置,为图1~图3中所示的装置,为上述国际公开WO2009/008393号小册子中所公开的原理,使用通过本申请申请人所出售的反应装置(产品名:ULREA SS-11、エム·テクニック株式会社制)。使用镍化合物溶液作为第一流体,使用还原剂溶液作为第二流体,使用上述装置混合第一流体和第二流体,使镍微粒析出。
[0102] 此时,为了稳定地得到具有突起的镍微粒,优选使第一流体和第二流体的混合后的流体的pH为14以下。更优选使该流体的pH为10~14。也可以直接调节第一流体或第二流体的pH,可以变更第一流体和第二流体的混合比而将混合后的pH调节为上述的范围来实施。通过上述操作,可得到具有突起的、微晶直径(d)相对于粒径(D)的比率d/D为0.02以上的金属微粒。
[0103] 将制造例1~7中使用的第一流体和第二流体、及第二流体的开口部d20(参照图2(B))的形状等的条件示于表1及表2。将这些各制造例中所得到的镍微粒的平均的微晶直径d(nm)、平均粒径D(nm)、平均的微晶直径d相对于平均粒径D的比率(d/D)及相对于平均粒径的最大突起高度[%]示于表3,同时将各制造例中所得到的镍微粒的粒径(nm)和最大突起高度(nm)的基于电子显微镜的观察的实测值、以及基于这些实测值的相对于粒径的最大突起高度[%]示于表4。
[0104] 另外,作为实施例1~7,将通过制造例1~制造例7所得到的镍微粒的电子显微镜照片示于图4~图14,作为比较例1~3,将通过制造例8~制造例10所得到的镍微粒的电子显微镜照片示于图15~图18。
[0105] (扫描型电子显微镜观察)在扫描型电子显微镜(SEM)观察中,使用场致发射型扫描电子显微镜(FE-SEM):日本电子制的JSM-7500F。作为观察条件,将观察倍率设为1万倍以上,对于粒径,以通过SEM观察确认到的微粒计,在球状的情况下将其直径作为直径,在椭圆等的非球状的情况下将最大的长度作为直径,将这些直径作为粒径(D)。对于粒径(D)和突起的高度(H),示于图23。予以说明,就粒径而言,为对于多个微粒进行SEM观察、以平均值的形式而求出的值。
[0106] (透射型电子显微镜)在透射型电子显微镜(TEM)观察中,使用透射型电子显微镜、JEM-2100(JEOL制)。作为观察条件,将观察倍率设为3万倍以上,对于粒径,采用100个一次粒径的平均值。以下,即使对于用TEM观察而确认了的微粒的直径也设为粒径。即使在TEM观察中,也与SEM同样地确定粒径(D)和突起的高度(H)。
[0107] (X射线衍射测定)在X射线衍射(XRD)测定中,使用粉末X射线衍射测定装置X‘Pert PRO MPD(XRDスペクトリスPANalytical事业部制)。测定条件为Cu对阴极、管电压45kV、管电流40mA、0.016step/10sec,测定范围为10~100[°2θ](Cu)。通过XRD测定而算出得到的镍微粒的微晶直径。多晶盘使用确认为47.3℃的峰值,在所得到的镍衍射图谱的44.5°附近的峰值中,应用Scherrer公式。
[0108] (BET比表面积)在表3中的BET比表面积(S2)的测定中,使用高速·比表面积/细孔分布测定装置、NOVA4200e(Quantachrome制)。测定样品的前处理条件设为100℃、1小时,测定时间设为50分钟。
[0109] 就表3中的比表面积(S1)而言,将镍的比重设为ρ(8908kg/m3),使用通过各实施例所得到的镍微粒的平均粒径D(nm)用以下的式(1)算出。
[0110] S1=3/(ρ×(D/2)×10-9)/1000[m2/g]…(1)
[0111] [表1]
[0112]
[0113] 表中的简称
[0114] HMH:肼一水合物、BYK154(ビックケミー分散剂、BYK-154)、KOH:氢、EG:乙二醇、PEG600(聚乙二醇600)、H2O:水(纯水)、H2SO4:硫酸、NiSO4·6H2O:硫酸镍六水合物、Ni(NO3)2·6H2O:硝酸镍六水合物、TEA:三乙醇胺、PAA:聚丙烯酸
[0115] 对于第2流体的开口部的形状,3孔为设置3个点状的开口部的形状、自第2处理用面的中心为等距离、每个等角度设置开口部彼此,圆环设有正圆的环状的开口部。
[0116] [表2]
[0117]
[0118] [表3]
[0119]
[0120] [表4]
[0121]制造例 粒径(nm) 最大突起高度(nm) 最大突起高度/粒径[%]
1 207 230 111.11
2 384 232 60.42
3 459 288 62.75
4 68.4 30.1 44.01
5 1020 630 61.76
6 451 191 42.35
7 342 138 40.35
10(比较例3) 843.2 30.1 3.57
[0122] 确认:在制造例1~7中所得到的镍微粒均具有多个突起,该突起的至少一个相对于上述镍微粒的粒径大于1/4,另外微晶直径(d)相对于粒径(D)的比率(d/D)为0.02以上。
[0123] (热处理)对通过制造例7及制造例9(比较例2)所得到的镍微粒进行热处理,将其结果示于图19~图22。
[0124] 图19是将制造例7的镍微粒在150℃下进行了3小时的热处理后的5万倍的SEM照片,图20是同样的10万倍的SEM照片。图21是将制造例7的镍微粒在250℃下进行了3小时的热处理后的5万倍的SEM照片。
[0125] 相对于此,图22是将制造例9(比较例2)中所得到的镍微粒在150℃下进行了3小时的热处理后的3万倍的SEM照片。
[0126] 制造例7及制造例9中所得到的粒子都为粒径、微晶直径以及微晶直径相对于粒径的比率(d/D)大致没有差别的粒子。但是,如在图19、图20中所看到的那样,就在制造例7中所得到的粒子而言,与在250℃下进行了3小时的热处理的情况相同,可确认即使通过在150℃下3小时的热处理粒子也热粘接的样子。进而,就在制造例7中所得到的粒子而言,如将图19和图21进行对比而所知的那样,在150℃下进行热处理或在250℃下进行热处理,在粒子的热粘接的程度方面不能确认大的差别。
[0127] 另一方面,如在图22中所看到地那样,在将制造例9(比较例2)中所得到的、在表面没有明确的突起的粒子在150℃下进行了3小时的热处理的情况下,粒子彼此明确地热粘接的样子没有得到确认。进而,虽然图示省略,但即使在将在制造例10(比较例3)中所得到的具有短突起的粒子在150℃下进行了3小时的热处理的情况下,突起的顶端变形或粒子彼此明确地热粘接的样子没有得到确认。
[0128] (凝聚)对于由制造例1~制造例7所得到的粒子,例如如图5、图7、图9、图10中所示,即使对于任意的粒子均未看到凝聚,相对于此,对于制造例8(比较例1)~制造例10(比较例3)粒子,例如如图17中所示,看到全部或一部分凝聚。
[0129] 产业上的可利用性
[0130] 根据本发明,可以提供为具有锥状的突起的金属微粒、且该突起内的至少1个的突起的高度相对于金属微粒的粒径大于1/4的金属微粒,可期待防止导通不良和电阻值的降低化,以及也可期待催化剂特性的提高、可将用于形成配线的热处理的温度降低化的可能性。
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