TANAKA的企業努力

持續以貴金屬材料開拓先進領域

(2009年 夏季)

各種電子儀器及汽車,乃至於水或空氣的淨化裝置等─這些全都會使用到貴金屬。不斷率先開發、製造這類貴金屬材料的即為田中貴金屬集團。有著124年的歷史,以此自豪的田中貴金屬集團完全與日本先進工業產品的歷史同步。早已於過去致力於環保、能源領域的田中貴金屬集團,今後也將以「新能源」、「資源循環」、「環保材料的開發」、「環境淨化」等四大支柱,為擴大貴金屬的應用領域做出一番貢獻。

田中貴金屬集團與尖端工業領域

「貴金屬至今仍是經常用於先進工業產品的材料。同時也獲得特性安定、可靠性高、容易使用的正面評價」。田中貴金屬集團創立於1885年,至今已經有124年的歷史。田中貴金屬工業董事技術開發部門部長─田中秀昌如此強調貴金屬材料的先進性。
說到田中貴金屬集團,一般都是聯想到金交易的公司,但仔細觀察田中貴金屬集團所涵蓋的事業領域,儼然就像是一部日本先進工業領域的發展史(圖1)。

圖1 田中貴金屬集團所開拓的貴金屬材料之應用市場的普及
田中 秀昌 田中貴金屬工業 董事 技術開發部門部長

田中 秀昌
田中貴金屬工業
董事
技術開發部門部長

充斥在生活周遭的貴金屬

初創立時原本只是貨幣兌換商,後來開始回收用於當時的先進工業產品——電燈泡之燈絲用電極的Pt(白金),因而從貨幣兌換商轉型,之後,在日本優先著手量產燈絲用的Pt電極之細線加工。戰後,即1955年時,將當時電信局的CORSS BAR交換機接點材料國產化,並開始生產。利用在接點上使用Pd(鈀)的技術,逐漸和其他競爭公司做出了區隔。
1964年,首次將使用於半導體晶粒的Au(金)線國產化,為之後半導體技術的發展做出了貢獻。現在,田中貴金屬集團的Au線之市占率為世界之首。
截至目前為止,田中貴金屬集團仍致力於貴金屬應用領域的擴大。除了用於生活週遭的電子機器中之半導體的貴金屬外,還有用來連接液晶顯示器用驅動IC的Au、用於汽車排氣淨化觸媒的Pt、Pd、Rh(銠)。
持續提供貴金屬材料給先進工業領域的田中貴金屬集團,早已於過去致力於倍受矚目的新能源、環境領域。(1)新能源、(2)資源循環、(3)環保材料的開發、(4)環境淨化(圖2)為田中貴金屬集團在環境相關事業上的四大支柱,在此就為大家具體介紹田中貴金屬發展的相關事業內容。

圖2. 田中貴金屬集團的環境、能源事業的四大支柱

燃料電池及太陽能電池的採用

首先,「新能源」中第一列舉的是燃料電池。燃料電池是所謂水的電氣分解的逆反應,將反應所產生的電流取至外部利用的電池。燃料電池的用途非常廣泛,從行動電話等行動裝置到汽車、家庭用電源專用的類型皆適用。
燃料電池有許多種類,現在正朝實用化演進的則是,將Pt使用於觸媒的質子交換膜燃料電池。目前正開始在部分行動裝置上進行實用化,期望未來市場能擴大至汽車用燃料電池。田中貴金屬集團從20多年以前便開始進行這項技術,「現在,田中貴金屬集團在全球燃料電池用Pt觸媒的市占率約佔了六成以上」(田中董事談)。
再來是與新能源相關,且在全球市場上急速擴大的太陽能電池,其也是貴金屬的應用市場。太陽能電池的受光面的電極所使用的是Ag(銀)膏材。
另外,在太陽能電池領域中,對於因低成本製造方法而受到矚目的染料敏化太陽能電池來說,貴金屬是相當有用的。染料敏化太陽能電池的發電方式有如植物之光合作用般,使用色素進行發電。而被使用於該色素的是Ru(釕)錯合物染料。雖然目前仍在進行替代材料的研究,但特性穩定的Ru依然有利。

貴金屬衍生出其他材料

除此之外,與其說是新能源,不如說是節約能源會比較恰當,功率半導體的需求正在發展。功率半導體掌握著機器節約能源化及控制性的關鍵。通常,半導體晶粒的連接是採用Au線,但大電流流動的功率半導體則比較適合採用Al(鋁)線。雖然Al並不是貴金屬,但為了讓高容量的電流通過,田中貴金屬集團仍利用細線技術將Al製成條狀化產品。
甚至,以次世代功率半導體持續進行研究的SiC(碳化矽)半導體專用方面,Al線也能產生效用。SiC是可高溫動作的元件,所以Al線是不可欠缺的材料。
田中貴金屬集團只要認為可替代貴金屬的材料具有發展性,就會像這樣進行研究,並加以商品化。
在更進一步的能源相關領域中,田中貴金屬集團也致力於發展超導電用基材。該集團認為「在接合技術上呈現對產品製造的堅持,製造超導電用基材的全新技術更被視為未來的重要接合技術」(田中董事)。現在,我們正在開發釔(Y)類的超導電用基材。雖然這種基材並不屬於貴金屬,但由於研究開發初期也曾使用過Ag類材料,所以才會採取這方面的研究。我們期待能透過這項開發,誕生未來的全新技術。

再利用是創業的原點

接著,來看看「資源循環」的部分吧!現今,以資源再利用為目標的循環型社會受到矚目,而對於貴金屬材料製造商來說,有效利用廢棄物更是最基本的常識。基本上,田中貴金屬集團的「創業原點即為回收‧再利用」(田中董事)。
若要列舉一項田中貴金屬集團再利用的案例,那就是使用於汽車用排氣淨化觸媒等的Pt。進行Pt再利用的日本PGM公司,是本集團與同和礦業、小坂製鍊共同出資、設立並進行相關事業的公司。
另外,對於購買貴金屬的機械製造商及元件製造商等顧客,我們也有提供再利用的服務(圖3)。不光是回收生產途中的不良品,進行電鍍、濺鍍時,沾黏於裝置周邊的殘渣等也進行回收。自顧客那裡回收的貴金屬原料會進行精算手續(「貴金屬原料收購」、「歸還」、「以貴金屬製品交貨」等彈性的細算方法)等措施。
 這種貴金屬回收、再利用的方法會因貴金屬材料製造商而有所不同。該系統也是各家公司所獨自擁有的專業知識。能夠回收多少貴金屬,不僅能左右貴金屬公司的收益性,也會影響到該公司的信用。
田中貴金屬集團受到全球金屬市場上最具權威的倫敦貴金屬交易市場的註冊認證機關「倫敦貴金屬交易協會」(LBMA)認證,為金銀的公認審核員。公認審核員在全球僅有5家公司,而在亞洲地區則只有本集團。從此點即可證明,除了在金銀市場上的品質保證之外,本集團的分析、檢查技術也有著世界最高水準。

圖3. 提供給顧客的貴金屬再利用系統

去除有害物質並提升性能

在第三項「環保材料」方面,從集團工廠的製造生產線及材料開發的階段開始去除有害物質,並開發不會對環境造成負擔的材料是非常重要的事情。
以接合材料來說,我們要求不使用Pb(鉛)材料的實用化,將Au-Sn(錫)等接合材料商品化,作為行動電話的液晶元件用。今後,將朝焊料替換的用途方面持續拓展。
在開關電路的繼電器方面,我們擁有去除有害物質並提升性能的實績。繼電器被廣泛使用於家電到汽車用材料。在繼電器開合部的鉚釘型接點材料方面,為了使特性提升,我們曾經添加了Cd(鎘),但為了對應環境問題,現在已經開發出即使不添加Cd,仍舊能展現出更高特性的材料。田中貴金屬集團的鉚釘型接點在汽車用繼電器市場上,占了全球市占率的5成以上。

對空氣、水等環境淨化做出貢獻

在第四項「環境淨化」方面,我們致力於開發能去除對人體、環境有害物質,並兼具環保功能的材料。
在再利用部分曾介紹過的汽車排氣氣體淨化系統就是對環境淨化有所貢獻的一項案例。
另外,揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds, VOC)氧化觸媒也有利於環境淨化。在汽車、家電產品等方面的馬達及繼電器所使用的漆包線的製造工程中,會產生含有VOC的排放氣體。使用了Pt、Pd等材料的觸媒能夠在VOC氣體的淨化、除臭上發揮威力。
另一方面,貴金屬對於水質改善、防止汙染也有所貢獻。可以用來去除附著在發電廠進水口的海洋生物,或用於鹼離子淨水器的鈦Pt電極。這些技術的開發已超過15年以上。

推行奈米微粒子的應用

雖然與環境淨化並沒有直接關係,田中貴金屬集團的貴金屬也有利於各種醫療用診斷產品。
在製作高純度貴金屬的過程中,田中貴金屬集團擁有製作均勻性高的奈米粒子的專業知識。貴金屬的奈米粒子中,由數十到數百的原子集合而成的團簇,可以將直徑控制在15nm至30nm,因此被導入生物製劑製程,並作為病毒套組使用。
甚至,抗癌藥、禽流感(H5N1型)的診斷藥等,在醫療診斷領域上也使用著貴金屬奈米粒子。
在無限擴大貴金屬材料之應用的同時,由於貴金屬的材料成本相當高,所以必須經常面臨業界研究替代材料、與替代材料競爭的宿命。因此,田中貴金屬集團一直在使用量減少方面下功夫,同時持續開拓全新的先進領域市場。

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