(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-22
(45)【発行日】2022-03-03
(54)【発明の名称】銅粉
(51)【国際特許分類】
B22F 1/00 20220101AFI20220224BHJP
B22F 1/102 20220101ALI20220224BHJP
C25C 5/02 20060101ALI20220224BHJP
C25C 7/06 20060101ALI20220224BHJP
B33Y 70/00 20200101ALI20220224BHJP
B22F 10/00 20210101ALN20220224BHJP
【FI】
B22F1/00 L
B22F1/102
C25C5/02
C25C7/06 301Z
B33Y70/00
B22F10/00
(21)【出願番号】P 2018077728
(22)【出願日】2018-04-13
【審査請求日】2021-04-06
【早期審査対象出願】
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】502362758
【氏名又は名称】JX金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】根本 峰雄
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 政行
【審査官】池田 安希子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2018/062527(WO,A1)
【文献】特開2004-052044(JP,A)
【文献】特開2015-105406(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B22F 1/00
B22F 1/102
C25C 5/02
C25C 7/06
B22F 10/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面の明度L
*が46.3以上であり、空気雰囲気下において、40℃、相対湿度(RH)85%で4日間放置した後に、表面の明度L
*が
35.0以上であ
り、防錆層を有する銅粉(ただし、銀被覆銅粉を除く)。
【請求項2】
前記銅粉が電解銅粉である請求項1に記載の銅粉。
【請求項3】
レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が0.001~300μmである請求項1又は2に記載の銅粉。
【請求項4】
レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が120μm以下である請求項1~3のいずれかに記載の銅粉。
【請求項5】
レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が50μm以下である請求項1~4のいずれかに記載の銅粉。
【請求項6】
レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が40μm以下である請求項1~5のいずれかに記載の銅粉。
【請求項7】
レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が30μm以下である請求項1~6のいずれかに記載の銅粉。
【請求項8】
レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が20μm以下である請求項1~7のいずれかに記載の銅粉。
【請求項9】
レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が15μm以下である請求項1~8のいずれかに記載の銅粉。
【請求項10】
前記防錆層が有機物を含む請求項
1に記載の銅粉。
【請求項11】
前記有機物がトリアゾール化合物を含む請求項
10に記載の銅粉。
【請求項12】
請求項1~
11のいずれかに記載の銅粉を用いて焼結製品を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、銅粉に関する。
【背景技術】
【0002】
銅粉は、様々な焼結製品の製造に使用される。例えば、焼結含油軸受、焼結機械部品、金属黒鉛刷子(電刷子)、電磁波シールド(EMI)用導電塗料等の分野における用途に加え、近年では、材料を付加しながら立体形状を造形していく造形加工方法AM (Additive Manufacturing, 3D printing)の金属粉にも使用される。銅粉は、例えば電気分解を利用して陰極に樹枝状に析出したものを電解銅粉として製造することができる(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
銅粉は、酸素が含まれる雰囲気下、例えば大気中において保存する場合、酸素と反応して表面が酸化により変色する問題がある。銅粉が変色すると、その外観が劣るだけでなく、場合によっては焼結製品の製造に支障をきたすことさえある。特に、温暖化の影響で夏季の気温が従来よりも高くなっているので、銅粉の表面酸化による変色という問題を解決する要請が高まっている。
【0005】
そこで、本発明は、酸化による変色が起こりにくい銅粉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は、鋭意検討の結果、銅粉の表面明度L*を一定以上とすることにより、酸化反応を抑制することができることを見出して、本発明に到達した。
【0007】
そこで、本発明は、以下のように特定される。
(1)表面の明度L*が46.3以上である銅粉。
(2)空気雰囲気下において、40℃、相対湿度(RH)85%で4日間放置した後に、表面の明度L*が30.0以上である(1)に記載の銅粉。
(3)前記銅粉が電解銅粉である(1)又は(2)に記載の銅粉。
(4)レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が0.001~300μmである(1)~(3)のいずれかに記載の銅粉。
(5)レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が120μm以下である(1)~(4)のいずれかに記載の銅粉。
(6)レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が50μm以下である(1)~(5)のいずれかに記載の銅粉。
(7)レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が40μm以下である(1)~(6)のいずれかに記載の銅粉。
(8)レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が30μm以下である(1)~(7)のいずれかに記載の銅粉。
(9)レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が20μm以下である(1)~(8)のいずれかに記載の銅粉。
(10)レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50が15μm以下である(1)~(9)のいずれかに記載の銅粉。
(11)防錆層を有する(1)~(10)のいずれかに記載の銅粉。
(12)前記防錆層が有機物を含む(11)に記載の銅粉。
(13)前記有機物がトリアゾール化合物を含む(12)に記載の銅粉。
(14)(1)~(13)のいずれかに記載の銅粉を用いて焼結製品を製造する方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、酸化しにくく、防錆に優れた銅粉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】加速試験後の実施例1及び比較例1の銅粉の外観写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に本発明を実施の態様をあげて詳細に説明する。ただし、本発明は以下にあげる具体的な実施の態様に限定されるものではない。
【0011】
[銅粉の製造]
本発明の銅粉は、銅又は銅合金からなるものである。そのため、本発明において単に「銅粉」と称する場合、銅又は銅合金からなる粉を含むものを指すものである。
【0012】
銅としては、典型的には、JIS H0500やJIS H3100に規定されるリン脱酸銅(JIS H3100 合金番号C1201、C1220、C1221)、無酸素銅(JIS H3100 合金番号C1020)及びタフピッチ銅(JIS H3100 合金番号C1100)に規格されている組成を有する銅、及び、電解銅粉などの銅濃度が95質量%以上、より好ましくは99.90質量%以上である銅が挙げられる。Sn、Ag、Au、Co、Cr、Fe、In、Ni、P、Si、Te、Ti、Zn、B、MnおよびZrの中の一種以上を合計で0.001~4.0質量%含有する銅又は銅合金とすることもできる。
【0013】
銅合金としては、例えばCu-Sn-Zn合金、Cu-Zn合金、Cu-Ni-Sn合金、Cu-Ti合金、Cu-Fe合金、Cu-Ni-Si合金、Cu-Ag合金等をあげることができる。また、銅合金としてはCu―8Sn―0.5Zn、Cu-3Sn-0.05P等をあげることができる。
【0014】
銅合金としては、更に、リン青銅、コルソン合金、丹銅、黄銅、洋白、その他銅合金等が挙げられる。また、銅または銅合金としてはJIS H3100~JIS H3510、JIS H5120、JIS H5121、JIS C2520~JIS C2801、JIS E2101~JIS E2102に規格されている銅または銅合金も、本発明に用いることができる。なお、本明細書においては特に断らない限りは、金属の規格を示すために挙げたJIS規格は2001年度版のJIS規格を意味する。
【0015】
リン青銅は典型的には、リン青銅とは銅を主成分としてSn及びこれよりも少ない質量のPを含有する銅合金のことを指す。一例として、リン青銅はSnを3.5~11質量%、Pを0.03~0.35質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物からなる組成を有する。リン青銅は、Ni、Zn等の元素を合計で10.0質量%以下含有しても良い。
【0016】
コルソン合金は典型的にはSiと化合物を形成する元素(例えば、Ni、Co及びCrの何れか一種以上)が添加され、母相中に第二相粒子として析出する銅合金のことをいう。一例として、コルソン合金はNiを0.5~4.0質量%、Siを0.1~1.3質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。別の一例として、コルソン合金はNiを0.5~4.0質量%、Siを0.1~1.3質量%、Crを0.03~0.5質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。更に別の一例として、コルソン合金はNiを0.5~4.0質量%、Siを0.1~1.3質量%、Coを0.5~2.5質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。更に別の一例として、コルソン合金はNiを0.5~4.0質量%、Siを0.1~1.3質量%、Coを0.5~2.5質量%、Crを0.03~0.5質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。更に別の一例として、コルソン合金はSiを0.2~1.3質量%、Coを0.5~2.5質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。コルソン合金には随意にその他の元素(例えば、Mg、Sn、B、Ti、Mn、Ag、P、Zn、As、Sb、Be、Zr、Al及びFe)が添加されてもよい。これらその他の元素は総計で5.0質量%程度まで添加するのが一般的である。例えば、更に別の一例として、コルソン合金はNiを0.5~4.0質量%、Siを0.1~1.3質量%、Snを0.01~2.0質量%、Znを0.01~2.0質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。
【0017】
本発明において、丹銅とは、銅と亜鉛との合金であり亜鉛を1~20質量%、より好ましくは亜鉛を1~10質量%含有する銅合金のことをいう。また、丹銅は錫を0.1~1.0質量%含んでも良い。
【0018】
本発明において、黄銅とは、銅と亜鉛との合金で、特に亜鉛を20質量%以上含有する銅合金のことをいう。亜鉛の上限は特には限定されないが60質量%以下、好ましくは45質量%以下、あるいは40質量%以下である。
【0019】
本発明において、洋白とは銅を主成分として、銅を60質量%から75質量%、ニッケルを8.5質量%から19.5質量%、亜鉛を10質量%から30質量%含有する銅合金のことをいう。
【0020】
本発明において、その他銅合金とはZn、Sn、Ni、Mg、Fe、Si、P、Co、Mn、Zr、Ag、B、CrおよびTiの内一種または二種以上を合計で8.0質量%以下含み、残部が不可避的不純物と銅からなる銅合金をいう。
【0021】
銅粉は、公知の手段で調製したものを使用することができる。銅粉として、例えばガスアトマイズ法やプラズマアトマイズ法等のアトマイズ法、電解法、不均化反応等の化学反応を利用して生成する方法によって製造された銅粉を使用することができる。また、上述の組成を有する銅又は銅合金をボールミル、高エネルギーボールミル、遊星型ボールミル、アトライターボールミル等により粉砕して得られる銅粉を使用することができる。また、後述のように、特に電解法により製造された銅粉について、本発明を適用することによる効果が高い。
【0022】
本願発明の銅粉の電解銅粉の製造条件の一例を示すと、次の通りである。例えば、球状に近く、粒径が106μm以上(+145mesh)170μm未満(-80mesh)の銅粉が60%程度で、樹枝状の粒子も一部含まれるような銅粉を製造する場合には、その条件の例は、以下のとおりである。なお、前述の百分率は、JIS Z2510 2004に記載されている、全ての分級物の合計の質量に対する、106μm以上(+145mesh)170μm未満(-80mesh)の銅粉の質量の百分率である。
銅濃度:10~13g/L
硫酸濃度:90~100g/L
塩化物イオン:1mg/L以下
電流密度:5~6A/dm2
液温:30~40℃
そして、陽極に電気銅地金板、陰極に圧延銅板を用いて、陰極に銅を析出させ、その後、析出させた銅を回収することで、銅粉を製造することができる。
【0023】
本願発明の銅粉の電解銅粉の製造条件の別の一例を示すと、次の通りである。
銅濃度:4~12g/L
硫酸濃度:80~120g/L
塩化物イオン:20mg/L以下
電流密度:70~90A/dm2
液温:30~40℃
そして、陽極に電気銅地金板、陰極に圧延銅板を用いて、陰極に銅を析出させ、その後、析出させた銅を回収することで、銅粉を製造することができる。
【0024】
なお、前述の製造条件において、銅濃度、塩化物イオン濃度、電流密度、及び/又は、液温について別の条件を用いてもよい。
【0025】
なお、銅濃度を高くすることで、銅粉の形状を、球形等の丸みのある形状とすることができる。また、銅濃度を高くすることで、銅粉の大きさを大きくすることができる。また、塩化物イオンの濃度を低くすることで、針状等、凸部を有する形状を有する銅粉の数を低減することができる。また、塩化物イオンの濃度を高くすることで、針状等、凸部を有する形状を有する銅粉の数を増加することができる。また、電流密度を低くすることで、銅粉の形状を、球形等の丸みのある形状とすることができる。また、電流密度を高くすることで、銅粉の形状を針状等、凸部を有する形状とすることができる。また、液温を高くすることで、銅粉の形状を、球形等の丸みのある形状とすることができる。また、液温を高くすることで、銅粉の大きさを大きくすることができる。
【0026】
電解法により銅粉を製造する場合、生成した銅粉を水洗処理を行う。銅粉に付着している電解液には硫酸が含まれるため、水洗を行った後に、塩基を用いて銅粉に付着している電解液を中和する工程を実施する。塩基としては例えばアンモニアが使用される。従来は、当該中和の効果を確保するために、銅粉表面pHが8.7に達した時点から10分前後続けてアンモニアを継続して供給するとされている。
しかし、今回、アンモニアを過剰に供給すると、所望の防錆効果を得られないという問題があることが明らかとなった。アンモニアを過剰に供給した場合、銅粉表面にアンモニアが配位するか、または、銅とアンモニアとの錯体が形成される場合がある。そして、銅粉表面にアンモニアが配位するか、または、銅とアンモニアとの錯体が形成された場合、その後、銅粉に対して例えばトリアゾール化合物等の防錆剤を添加して防錆処理を行う際、トリアゾール化合物等の防錆剤が銅粉と反応しにくくなることが原因と推定している。それにより、防錆層が銅粉の表面に形成されにくく、結果として銅粉が酸化しやすいと考えられる。
【0027】
そのため、中和処理工程において、pHが8.7に達してから2分以内、好ましくは1分以内、さらに好ましくはpHが8.7に達したと同時に、アンモニア水の供給を停止することが好ましい。これにより、銅粉の表面の明度L*が46.3以上であることを確保することができる。また、銅粉に防錆層を設ける工程において、処理液中の防錆剤の濃度を高くすることでも銅粉表面の明度L*を高くすることができる。銅粉表面の明度L*を46.3以上に制御した場合、銅粉の表面に適切に防錆層が形成されているため、銅粉が酸化しにくいという効果がある。
【0028】
好適な実施態様において、銅粉のレーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50は、例えば0.001~300μmであり、例えば0.01~200μmであり、例えば0.05~150μmであり、例えば1~120μmであり、例えば1~100μmである。銅粉のレーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50の上限は特に限定する必要はないが、例えば300μm以下であり、より好ましくは250μm以下であり、より好ましくは200μm以下であり、より好ましくは180μm以下であり、より好ましくは150μm以下であり、より好ましくは120μm以下であり、より好ましくは110μm以下であり、より好ましくは100μm以下であり、より好ましくは90μm以下であり、より好ましくは80μm以下であり、より好ましくは70μm以下であり、より好ましくは60μm以下であり、より好ましくは50μm以下であり、より好ましくは40μm以下であり、より好ましくは30μm以下であり、より好ましくは20μm以下であり、より好ましくは15μm以下である。銅粉のレーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50の下限は特に限定する必要はないが、例えば0.001μm以上、例えば0.01μm以上、例えば0.05μm以上、例えば0.1μm以上、例えば0.2μm以上、例えば0.3μm以上、例えば0.4μm以上、例えば0.5μm以上、例えば1μm以上、例えば2μm以上、例えば3μm以上、例えば4μm以上、例えば5μm以上、例えば6μm以上、例えば7μm以上、例えば8μm以上、例えば9μm以上、例えば10μm以上、例えば11μm以上、例えば12μm以上、例えば13μm以上、例えば14μm以上、例えば15μm以上、例えば16μm以上、例えば17μm以上、例えば18μm以上、例えば19μm以上、例えば20μm以上、例えば21μm以上、例えば80μm以上である。レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50の小さい銅粉ほど、銅粉1g当たりの総表面積(銅粉1g中に含まれる銅粉の表面積の総和)が大きい。銅粉と酸素との反応は、銅粉の表面で起こる。そのため、銅粉1g当たりの総表面積が大きい場合、銅粉と酸素との反応するサイトが多いため、銅粉と酸素との反応が起こりやすいため、本願発明を適用する効果がより顕著に表れる。
なお、レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50とは、レーザー回折・散乱法による粒子径分布測定により得られた体積基準の積算分率における50%粒子径である。レーザー回折・散乱法は、分散媒中に分散した粒子にレーザー光を照射し、粒子の大きさ(体積、光学的相当径)に応じた散乱を測定しているため、粒子の体積に対応した値を測定している。レーザー回折式の測定装置としては、例えば島津製作所製のレーザー回折式粒度測定装置(型番SALD-2100)を用いることができる。分散媒としては、例えば純水を用いることができる。
ここで、積算体積百分率径とは、粒子の累積体積が所定の百分率となる粒子径Dであり、Dの添字は百分率の値を示す。例えば、D50は、ある粒子径より小さい個数(粒子の合計体積)が、全粉体の合計体積の50%を占めるときの粒子径である。上述のようにレーザー回折・散乱法では粒子の大きさ(体積、光学的相当径)に応じた散乱を測定しているため、レーザー回折・散乱法で測定した粒子の大きさの積算百分率径は積算体積百分率径となる。レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50はメジアン径とも呼ばれる。
【0029】
好適な実施態様において、銅粉は、さらに防錆層を有する。本明細書において「防錆層」は銅粉の酸化を抑制又は低減する効果を有する層を含む概念である。防錆層は、防錆効果を有する有機物、及び/又は無機物を含む液を銅粉に塗布することにより設けることができる。また、防錆層は公知の防錆剤を含む液を銅粉に塗布することにより設けることができる。例えば防錆層は銅粉にクロメート処理をすることにより設けることができる。例えば防錆層は銅粉に錫めっき、コバルトめっき、パラジウムめっき又は銀めっきをすることにより設けることができる。また、銅粉にシランカップリング処理、チタネート化合物を含む液での処理、ジルコネート化合物を含む液での処理、及び/又は、アルミネート化合物を含む液での処理をすることにより、銅粉に防錆層を設けることができる。また、銅粉に窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物及びカルボン酸からなる群から選択される一種以上の有機物を含む液を塗布することにより、銅粉に防錆層を設けることができる。また、前述の窒素含有有機化合物としては、置換基を有するトリアゾール化合物であるBTA(1,2,3-ベンゾトリアゾール)、カルボキシベンゾトリアゾール、N’,N’-ビス(ベンゾトリアゾリルメチル)ユリア、1H-1,2,4-トリアゾール、3-アミノ-1H-1,2,4-トリアゾール、及び/又は、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール(トリルトリアゾール)等を用いることが好ましい。前述の硫黄含有有機化合物としては、MBT(メルカプトベンゾチアゾール)、チオシアヌル酸、及び/又は、2-ベンズイミダゾールチオール等を用いることが好ましい。前述のカルボン酸としては、特にモノカルボン酸を用いることが好ましく、中でもオレイン酸、リノール酸、及び/又は、リノレイン酸等を用いることが好ましい。上述の化合物、有機物、無機物として、公知の化合物、公知の有機物、公知の無機物を用いることができる。なお、銅粉の表面を以下のXPS survey測定をした際に、銅粉の組成以外の元素又は防錆層を構成する化合物が有する元素又は防錆剤である化合物が有する元素が検出された場合には、銅粉は防錆層を有すると判定することができる。また、例えば防錆層を構成する化合物が有する元素又は防錆剤である化合物が有する元素が0.1atom%以上の濃度で検出された場合には、銅粉は防錆層を有すると判定してもよい。
・XPS survey測定
下記の、XPS(X線光電子分光法)のsurvey測定で防錆剤である化合物が有する元素が検出された場合には、当該銅粉は防錆層を有すると判定する。
まず、直径0.5mmの円筒状の容器に銅粉0.5gをそれぞれ充填して、底面が隙間なく覆われるように敷きつめた。円筒容器に敷きつめられた銅粉の上面をXPS survey測定(銅粉の上半分の表面に付着した元素の半定量分析)を、以下の装置と条件で行い、銅粉表面に存在する元素を特定する。
装置:アルバックファイ社製5600MC
到達真空度:5.7×10-9Torr
励起源:単色化 AlKα
出力:210W
検出面積:800μmφ
入射角、取出角:45°
中和銃使用
【0030】
[銅粉表面の明度L*]
本開示の銅粉は、表面の明度L*が46.3以上である。表面の明度L*を46.3以上とすることにより、銅粉と酸素との反応が起きにくくなり、良好な防錆効果が得られる。銅粉は、上述の処理で、銅粉の表面に適切に防錆層が設けられた場合、銅粉表面の明度L*を46.3以上に制御することができる。銅粉表面の明度L*を46.3以上に制御した場合、大気中においても防錆剤の働きにより銅粉表面の近傍の銅原子が金属(0価)の状態で良好に存在しえる状態とすることができ、銅粉が酸化しにくい状態に保つことができる。ここで、銅粉表面の明度L*はJIS Z8729(2004)に規定するL*a*b*表色系における物体色のCIE明度L*である。
【0031】
本開示における銅粉は、好適な実施態様において、表面の明度L*が46.5以上であることが好ましく、46.7以上であることがより好ましく、46.9以上であることがより好ましく、47.1以上であることがより好ましく、47.3以上であることがより好ましく、47.5以上であることがより好ましく、47.7以上であることがより好ましく、47.9以上であることがより好ましい。なお、銅粉の表面の明度L*の上限は特に限定する必要はないが、例えば、100.0以下、例えば90.0以下、例えば80.0以下、例えば70.0以下、例えば60.0以下、例えば55.0以下である。
【0032】
また、本発明の好適な実施態様において、銅粉を空気雰囲気下において、温度40℃、相対湿度(RH)85%で4日間放置した後に、銅粉の表面の明度L*が30.0以上であることが好ましく、35.0以上であることがより好ましく、40.0以上であることがより好ましく、41.0以上であることがより好ましく、42.0以上であることがより好ましく、43.0以上であることがより好ましく、44.0以上であることがより好ましい。銅粉の表面の明度L*が低下する度合いが少なければ少ないほど、銅粉の酸化しにくさがより良好であることを示し、より良好な防錆効果が得られることになる。なお、銅粉を空気雰囲気下において、温度40℃、相対湿度(RH)85%で4日間放置した後に、銅粉の表面の明度L*の上限を限定する必要はないが、例えば100.0以下、例えば90.0以下、例えば80.0以下、例えば70.0以下、例えば60.0以下、例えば55.0以下である。
【0033】
なお、銅粉表面の明度L*は、例えばガラス板等の上に銅粉を敷き詰めた後に、当該敷き詰めた銅粉の明度L*を色差計で測定することで得ることができる。また、銅粉表面の明度L*を測定する際、色差計とは反対側の銅粉の下の物体の物体色や明度が銅粉表面の明度L*の測定値に影響を及ぼす場合には、銅粉の敷き詰める厚みを1mmよりも大きな厚みとすることが好ましい。
【0034】
なお、明度L*を測定するための装置が銅粉で汚染される等の問題が生じる場合には、例えば透明なポリエチレン等の樹脂製の袋(厚み0.005~0.05mm)に銅粉を入れ、当該樹脂製の袋越しに上記の色差を測定しても良い。なお、前述の樹脂製の袋の厚みは小さい方がよく、例えば0.05mm以下、例えば、0.04mm以下、例えば0.03mm以下、例えば0.01mm以下である。
【0035】
本発明の銅粉は、様々な焼結製品の製造に用いることができる。そのため、本発明の一側面は、銅粉を用いて焼結製品を製造する方法である。焼結製品としては例えば焼結含油軸受、焼結機械部品、金属黒鉛刷子(電刷子)、電磁波シールド(EMI)用導電塗料、材料を付加しながら立体形状を造形していく造形加工方法で製造した焼結材、ブラシモーター用のブラシ等が挙げられる。
【実施例】
【0036】
以下に実施例をあげて、本発明を詳細に説明する。本発明は、以下に例示する実施例に
限定されるものではない。
【0037】
(実施例1)
銅濃度:7g/L、硫酸濃度:100g/L、塩素イオン濃度:20mg/L以下の電解液を用い、陽極に電気銅地金板、陰極に圧延銅板を用いて、電流密度:80A/dm2、液温:35℃として、24時間電解を行い、銅粉を製造した。
生成した銅粉を水洗処理した後、アンモニア濃度が0.0095wt%であるアンモニア水を300L/minの流量で供給して中和処理をし、中和処理槽中の液の表面pHが8.7に達した時点でアンモニア水の供給を停止した。なお、中和処理槽の容積は375Lとした。その後、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾールと1,2,3-ベンゾトリアゾールとを合計で0.0025wt%含む防錆処理液(水溶液)を280L/minの流量で10分間添加して防錆処理をし、脱脂、乾燥を経て銅粉を得た。なお、防錆処理槽の容積は375Lとした。
【0038】
(比較例1)
銅濃度:7g/L、硫酸濃度:100g/L、塩素イオン濃度:20mg/L以下の電解液を用い、陽極に電気銅地金板、陰極に圧延銅板を用いて、電流密度:80A/dm2、液温:35℃として、電解を行い、銅粉を製造した。
生成した銅粉を水洗処理した後、アンモニア濃度が0.0095wt%であるアンモニア水を300L/minの流量で供給して中和処理をし、中和処理槽中の液の表面pHが8.7に達してからさらにアンモニア水を300L/minの流量で10分間供給し続けた。なお、中和処理槽の容積は375Lとした。その後、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾールと1,2,3-ベンゾトリアゾールとを合計で0.0025wt%含む防錆処理液(水溶液)を280L/minの流量で10分間添加して防錆処理をし、脱脂、乾燥を経て銅粉を得た。なお、防錆処理槽の容積は375Lとした。
【0039】
[レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50の測定]
各実施例及び比較例の銅粉について、レーザー回折式粒度分布測定装置(株式会社島津製作所製SALD-2100)を用いて、レーザー回折・散乱法による粒子径分布測定により得られた体積基準の積算分率における50%粒子径(レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50)を測定した。なお、レーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50の測定に当たっては、10ccビーカーに銅微粉をスパチュラで1さじ(約0.1g)加え、さらに純水(分散媒)を加えて懸濁液を調製した。この懸濁液を、測定装置の分散槽に投入し、まず、超音波照射なしで測定を実施した。次に、超音波を照射し、1分ごとに測定を実施し、10分までの測定を行った。超音波照射開始後10分のときの測定値をレーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50の値として採用した。
【0040】
[銅粉表面の明度L
*の測定]
各実施例及び比較例の銅粉をポリエチレン製の無色の透明なビニール袋(株式会社生産日本社製、セイニチグリップス ユニパック 0.04タイプ、品番:E-4、チャック付、厚み0.04mm、幅100mm、チャック下長さ:140mm)に袋の約半分の量を入れた。
まず、スガ試験機株式会社製の測色計であるCOLOUR TESTER(カラーテスター)を白色板を用いて校正した。その後、前述のCOLOUR TESTER(カラーテスター)を用いて銅粉表面の明度L
*の測定を行った。なお、前述のCOLOUR TESTER(カラーテスター)の校正には以下の白色板を用いた。
・白色板
スガ試験機株式会社製
Colour Standard
三刺激値:X=76.26、Y=78.78、Z=90.84
TEST NO864141 STANDARD NO1
LIGHT SOURCE -C
VISUAL FIELD -2°
TEST 1996.12.16.
さらに、上記銅粉を空気雰囲気下(大気下)において、40℃、相対湿度(RH)85%で4日間(96時間)放置した(表1の「加速試験」を意味する。)後、再度上記の方法により銅粉表面の明度L
*を測定した。また、各実施例及び比較例について、目視により変色の有無を確認した。目視において、変色がないものは「〇」、変色があるものは「×」と評価した。測定結果は表1に示す。また、加速試験後の銅粉の外観写真を
図1に示す。
図1中の1(中丸に1)が実施例1の銅粉の外観を示す。また、
図1中の2(中丸に2)が比較例1の銅粉の外観を示す。
図1からわかるように、実施例1の銅粉の方が、比較例1の銅粉より明らかに明度が高かった。
【0041】
[防錆層の有無の確認]
実施例1および比較例1の銅粉について、防錆層の有無を以下の様に確認した。
下記の、XPS(X線光電子分光法)のsurvey測定で防錆剤である化合物が有する元素が検出された場合には、当該銅粉は防錆層を有すると判定した。
まず、直径0.5mmの円筒状の容器に銅粉0.5gをそれぞれ充填して、底面が隙間なく覆われるように敷きつめた。円筒容器に敷きつめられた銅粉の上面をXPS survey測定(銅粉の上半分の表面に付着した元素の半定量分析)を、以下の装置と条件で行い、銅粉表面に存在する元素を特定した。
装置:アルバックファイ社製5600MC
到達真空度:5.7×10-9Torr
励起源:単色化 AlKα
出力:210W
検出面積:800μmφ
入射角、取出角:45°
中和銃使用
その結果、実施例1の銅粉および比較例1の銅粉共に、防錆剤である5-メチル-1H-ベンゾトリアゾールと1,2,3-ベンゾトリアゾールが有する元素であるC及びNが検出されたため、実施例1および比較例1の銅粉は防錆層を有していることが確認された。
【0042】
【0043】
表1から、表面の明度L*が46.3以上である銅粉は、酸化による変色が起こりにくいことが確認できた。
一方、比較例1は、表面の明度L*が46.1と、46.3未満であり所望の酸化による変色を抑制または低減する効果が得られなかった。
【0044】
(実施例2)
電解の条件を変更して銅粉のレーザー回折・散乱法で測定した積算体積百分率径D50を変更し、及び防錆処理液(水溶液)中の5-メチル-1H-ベンゾトリアゾールと1,2,3-ベンゾトリアゾールとの合計濃度を比較例1よりも高くしたこと以外は比較例1と同様の条件で銅粉を製造した。その結果、表面の明度L*が表2に記載の値である銅粉が得られた。表2に記載の銅粉はいずれも夏季において酸化による変色の問題を生じなかった。表2に記載の銅粉もXPSのsurvey測定をした結果、C及びNが検出されたため、防錆層を有していることが確認された。
【0045】