CH528598A - Tantalum and /or niobium alloys with elements of subgroups - 3-6 prodn - for use as electrodes - Google Patents

Tantalum and /or niobium alloys with elements of subgroups - 3-6 prodn - for use as electrodes

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CH528598A
CH528598A CH480168A CH480168A CH528598A CH 528598 A CH528598 A CH 528598A CH 480168 A CH480168 A CH 480168A CH 480168 A CH480168 A CH 480168A CH 528598 A CH528598 A CH 528598A
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CH
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ppm
tantalum
alloy
dependent
niobium
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CH480168A
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German (de)
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Gustav Dr Daendliker
Restelli Attilio
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Starck Hermann C Fa
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Abstract

Process comprising reduction of metal oxides with carbon or carbides of elements concerned according to the parent patent is improved in that the reduction is carried out under a protective gas or in vacuum, in one or two stages. The process is relatively simple and suitable for introduction of small amts. of e.g. grain-refining additives or recrystallisation temp. modifiers. Electrodes for electrolytic capacitors or sintered anodes can be obtd.

Description

       

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Legierungen oder Gemischen des Tantals oder Niobs
Das Hauptpatent Nr. 492 793 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Legierungen oder Gemischen von Tantal oder Niob mit einem oder mehreren Elementen der 3. bis 6. Nebengruppe. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man Gemische der Oxyde der aufgeführten Elemente mit Kohlenstoff und/oder mit Karbiden der aufgeführten Elemente reduziert.



   Das erfindungsgemässe Verfahren stellt eine Verbesserung dieses Verfahrens dar und ist dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion unter Schutzgas oder im Vakuum in einer oder zwei Stufen durchführt.



   Überraschenderweise gelingt die Herstellung von Legierungen mit den Elementen Niob und Tantal als überwiegendem Anteil nach einem Verfahren, das auch zur Herstellung der Reinmetalle Niob und Tantal selbst anwendbar ist, so dass die teuren, meist mehrstufigen Sinter- oder Umschmelzverfahren, die von Gemengen der reinen metallischen Komponenten ausgehen, überflüssig werden. Die Herstellungskosten der fertigen Legierung sind daher nach dem erfindungsgemässen Verfahren nicht höher als jene für reines Niob oder Tantal.



  Das Verfahren hat zudem den Vorteil, dass als Endprodukt poröse Sinterkörper anfallen, die je nach Verwendungszweck direkt zu Ingots verarbeitet oder leicht nach bekanntem Verfahren zu Pulver konvertiert werden können, die sich besonders für pulvermetallurgische Zwecke sehr gut eignen.



   Es können beispielsweise Reinoxide mit entsprechenden Mengen an Kohlenstoff und/oder Carbid des als Zusatz gewünschten Metalles oder Reinoxide und die nötige Menge eines Mischcarbids zur Reaktion gebracht werden.



   Überraschend ist, dass Legierungen aus solchen Metalloxiden ohne messbare Verdampfungsverluste hergestellt werden können, die bei Temperaturen in der Grössenordnung der Reaktionstemperatur flüchtig werden. Dies liegt zum Teil an der relativ niedrigen Reaktionstemperatur an sich, verglichen mit der Temperatur, die zum Umschmelzen der beiden Metalle Niob und Tantal oder ihrer Legierungen notwendig ist, zum Teil ist sie aber durch die Natur des Verfahrens bedingt. So ist es z.B. ohne weiteres möglich, Legierungen von Tantal mit 1   Atom-%    Molybdän bei   1400-18500C    ohne Ausbeuteverluste herzustellen, obschon Molybdäntrioxid oberhalb 700OC sehr leicht sublimiert.



   Der technologische Vorteil des Verfahrens beruht auch darin, dass die resultierende Legierung homogen anfällt und deshalb keiner weiteren Nachbehandlung bedarf. Soweit das Einphasensystem stabil ist, liegt tatsächlich eine feste Lösung der minderen Komponente oder Komponenten im Niob oder Tantal vor. Diese Bewandtnis ist von besonderer Bedeutung bei der Anwendung derart hergestellter Legierungen für Elektrolytkondensatoren, sei es als Sinterkörper, sei es als Folie.



  Nach der heutigen Erkenntnis sind nur jene Tantalsorten und Legierungen für qualitativ hochstehende Kondensatoren anwendbar, die in dem zur Anwendung gelangenden Zustand (Folien, Drähte oder Sinterkörper) einphasig sind und namentlich über ausscheidungsfreie Oberflächen verfügen. Das Verfahren ist auch zur Herstellung solcher Systeme geeignet, die beim Abkühlen zweiphasig werden, z.B. derart, dass sich die beiden Komponenten entmischen, oder dass sich Oxid-, Carbid-, Nitrid- oder intermetallische Phasen ausscheiden, wie dies von der Dispersionshärtung her bekannt ist.



   Das Verfahren wird vorteilhaft auch dort angewendet, wo es sich darum handelt, geringe Mengen eines weiteren Elementes zuzusetzen, namentlich zum Zwecke der Erhöhung der Rekristallisierungstemperatur des Metalles und der Verminderung des Kornwachstums bei erhöhter Temperatur.



   Das Oxidgemisch, welches reduziert werden soll, kann z.B.



  durch mechanisches Vermischen entsprechender Anteile von Reinoxid oder durch Hydrolysieren entsprechender Gemische von Halogeniden hergestellt werden, die zur besseren Vermischung einleitend zusammengeschmolzen werden. Die Verteilung der verschiedenen Komponenten kann so schon in der Oxidphase beliebig weit getrieben werden. Solche Oxidgemische können auch zur Erzeugung von Mischkarbiden herangezogen werden, die ihrerseits dann zur Reduktion von Oxiden gebraucht werden.



   Beispiel 1
30 kg Tantaloxid, das durch Hydrolyse eines Tantalpentachlorids mit 50 ppm Wolfram (als Oxychlorid) hergestellt wurde, wird mit 4060 g eines reinen Graphites (ca. 99,6% C)  gut vermischt. Diese Mischung wird zu Tabletten verpresst.



  2 kg davon werden anschliessend in einem Hochvakuumofen durch allmähliches Steigern auf 17500C erhitzt und solange bei dieser Temperatur belassen, bis der Druck auf 0.1 mm Hg absinkt. Nach erfolgtem Abkühlen werden die Tabletten gut durchmischt und erneut im Vakuumofen behandelt. Die Temperatur wird sukzessive auf 18500C gebracht und dort gehalten, bis der Druck noch 2-10-4 mm Hg beträgt. Die Tabletten werden anschliessend nach bekannten Methoden hydriert, zerkleinert, auf  <  125   ,u   ausgesiebt und dehydriert.



   Das so erhaltene Tantalpulver ergibt folgende Analyse:
O 1220 ppm
C 110 ppm
N 40 ppm
Fe 12 ppm
W 49 ppm
Die Elemente Ni, Cr, Mn, Mg, Al, Si, Ca, Cu sind jeweils in Konzentrationen unter 10 ppm enthalten.



   Beispiel 2
3 kg Tantalpentoxid werden zuerst mit 30 g Wolframtrioxid, dann mit 410,1 g eines reinen, pulverförmigen Graphits sehr gut vermischt. Aus dieser Mischung werden Tabletten gepresst, die anschliessend in einer Atmosphäre von Argon während 12 Stunden auf 14000, dann unter Vakuum allmählich auf 18000 geheizt werden. Sobald der Druck unter 6 10-4 mm Hg sinkt, wird die Heizung unterbrochen. Die Tabletten werden auf den Sauerstoff- und Kohlenstoffgehalt analysiert. Der Durchschnittswert für Sauerstoff beträgt 125 ppm, für Kohlenstoff 1100 ppm. Die Tabletten werden nun in einer Stahlretorte bei 270 bis 3500C schrittweise mit 3,6 Normallitern Sauerstoff oxydiert und dann während einer Stunde unter Vakuum auf   7000C    erhitzt.



   Dann werden sie erneut einer Hochvakuumbehandlung unterworfen, wobei diesmal die Temperatur sukzessive auf 18500C gebracht und dort gehalten wird, bis ein Vakuum von 2   10 '    mm Hg erreicht ist.



   Die so erzeugten, porösen Tabletten ergaben folgende Analyse:
W 10 000 ppm    O    420 ppm
C 115 ppm
Die Verunreinigungen an Fe, Ni, Cr, Mn, Cu, Mg, Al, Si, Ca liegen alle unter 20 ppm.



   Beispiel 3
3 kg Tantalpentoxid werden mit 19,5 g Molybdäntrioxid und 409,6 g reinem, pulverförmigem Graphit gut vermischt.



  Die weitere Verarbeitung geschieht analog wie im Beispiel 2.



  Nach der ersten Sinterbehandlung ist zur Korrektur des Kohlenstoffüberschusses in diesem Falle eine Oxydation mit 2.4 Normallitern Sauerstoff notwendig. Das Produkt enthält nach der zweiten Sinterung:
Mo 5000 ppm
0 510 ppm
C 95 ppm
Beispiel 4
Ein gutdurchmischtes Gemenge von 122.2 g Tantalpentoxid mit 28.2 mg Yttriumoxid und 16,52 g reinem Graphit von ca.



  99,6% C-Gehalt wird zu Tabletten verpresst und dann im Vakuum während 3 Stunden auf   130( >     gehalten und anschliessend schrittweise auf   1900 C    gebracht. Diese Temperatur wird solange aufrecht erhalten, bis ein Vakuum von 4,4 10-4 mm Hg erreicht ist. Das resultierende Tantal enthält:
Y 197 ppm
O 630 ppm
C 85 ppm
N 40 ppm
Beispiel 5
3 kg Tantalpentoxid und 250 g Niobpentoxid werden mit 466 g eines reinen, feinkörnigen Graphites gut vermischt und anschliessend zu Tabletten gepresst. Die Tabletten werden im Vakuumofen allmählich auf 16500 geheizt und auf dieser Temperatur während mehrerer Stunden belassen. Der Druck beträgt zum Schluss 0,1 mm Hg. Die Charge wird nun gut durchgemischt und erneut im Vakuum aufgeheizt, diesmal allmählich auf 22000C. Sie verbleibt 2 Stunden auf dieser Temperatur, wobei der Druck auf 5 10-4 mm Hg absinkt.



   Die resultierende Legierung enthält:    Nb    66 000 ppm
O 250 ppm
C 65 ppm
N 40 ppm
Beispiel 6
50 g Niobpentoxid, 0,94 g Zirkonoxid und 11.52 g reiner Graphit werden gut durchgemischt und zu Tabletten gepresst.

 

  Diese werden anschliessend im Vakuum im Laufe von 2 Stunden auf 14000C aufgeheizt und auf dieser Temperatur während 5 Stunden gehalten. Dann wird die Temperatur sukzessive weiter auf 18000C gesteigert und 3 Stunden gehalten.



   Die dabei entstandenen duktilen Metalltabletten ergeben folgende Analyse:
Zr 17 000 ppm
O 60 ppm
C 85 ppm
Beispiel 7
Eine Mischung aus 40 g Tantalpentoxid, 19.2 mg Dicertrioxid, 19.1 mg   Dineodymtrioxid    und 5.452 g Graphit wird zu Tabletten gepresst und wie im Beispiel 6 beschrieben weiterbehandelt, wobei bei der zweiten Behandlung nur auf 17000 gesteigert und dort 4 Stunden gehalten wird. Das Endvakuum beträgt 4    10-4    mm Hg. Die entstandene Legierung weist folgende Zusammensetzung auf:
O 900 ppm
C 205 ppm
Ce 110 ppm
Nd 170 ppm  
Beispiel 8
Eine Mischung von 30 kg Tantalpentoxid wird mit 2.5 g eines feinkörnigen Wolframcarbides und mit 4.063 g Graphit tablettiert und einleitend im Vakuum während 14 Stunden auf   1500-1550oC    erhitzt.

  Nach dem Erkalten wird das Material erneut durchmischt, wieder im Vakuum stufenweise auf   1800C    erhitzt und während 4 Stunden auf dieser Temperatur belassen.



   Die Tabletten werden anschliessend in bekannter Art hydriert. Das entstandene Hydrid wird durch Brechen zu einem feinen Pulver konvertiert. Die Fraktion  <  125   11    wird dehydriert und analysiert. Die durchschnittliche Teilchengrösse nach Fischer beträgt 11.4   Il.    Die Legierung enthält:
0 1400 ppm
C 195 ppm
W 106 ppm
Beispiel 9
Aus dem im Beispiel 1 hergestellten Metallpulver werden Anoden mit 6,7 mm Durchmesser und 2 g Gewicht durch 30minütiges Sintern entsprechender Presslinge im Hochvakuum bei   20500C    hergestellt. Diese Anoden weisen eine Kapazität von 4800   it      FV    auf und haben eine Durchschlagsspannung in 1% H3PO4 und bei   85     gemessen, die über 300 V liegt.

  Daraus hergestellte Kondensatoren mit Mangandioxydgegenelektrode für 50 V Nennspannung weisen Leckströme bei Vollbelastung von durchwegs unter 0,5   11    A bei 250C auf.



  Diese Ströme übersteigen den zehnfachen Wert nicht, wenn sie auf 850C geheizt werden. Die Kondensatoren können auch bei   1250C    unter Wahrung der üblichen Vorsichtsmassnahmen verwendet werden.



   PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung von Legierungen oder Gemischen von Tantal oder Niob mit einem oder mehreren Elementen der 3. bis 6. Nebengruppe, nach Patentanspruch I des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion unter Schutzgas oder im Vakuum in einer oder in zwei Stufen durchführt.



   UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion in Temperaturbereichen durchführt, in denen mindestens ein Oxyd der Reaktionspartner im unvermischten Zustand leichtflüchtig ist.



   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur des Kohlenstoff-Sauerstoffverhältnisses nach gründlichem Durchmischen des Reaktionsgutes a) durch Oxydation mit Sauerstoff, oder b) durch Zugabe von sauerstoffhaltigen Niob- oder Tantalverbindungen, oder c) durch Zumischen eines analogen Materials einer Charge, die entweder sauerstoff- oder kohlenstoffreicher ist, vorgenommen wird.



   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxyde durch Zusammenschmelzen der entsprechenden Chloride und anschliessende hydrolytische Konversion oder Verbrennung hergestellt werden.



      PATENTANSPRUCH II   
Legierung bzw. Mischung, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.



   UNTERANSPRÜCHE
4. Legierung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens 90% Niob und/oder Tantal enthält.



   5. Legierung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie neben Niob und/oder Tantal bis zu 10% Molybdän und/oder Wolfram enthält.



   6. Legierung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis   3%    Molybdän und/oder Wolfram enthält.

 

   7. Legierung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis 1% Yttrium enthält.



   8. Legierung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis 3% Elemente der 4. Nebengruppe enthält.



   9. Legierung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis   3 %    Zirkon enthält.



   10. Legierung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis   1%    Lanthanide enthält.



   11. Legierung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis   1%    Cer und/oder Neodym enthält.



   PATENTANSPRUCH III
Verwendung der Legierung oder Mischung nach Patentanspruch II in Form von Metallpulvern zur Herstellung von Sinteranoden.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   



  
 



  Process for the production of alloys or mixtures of tantalum or niobium
The main patent no. 492 793 relates to a process for the production of alloys or mixtures of tantalum or niobium with one or more elements of the 3rd to 6th subgroup. This process is characterized in that mixtures of the oxides of the listed elements are reduced with carbon and / or with carbides of the listed elements.



   The process according to the invention represents an improvement of this process and is characterized in that the reduction is carried out under protective gas or in a vacuum in one or two stages.



   Surprisingly, the production of alloys with the elements niobium and tantalum as a predominant part succeeds in a process that can also be used for the production of the pure metals niobium and tantalum itself, so that the expensive, mostly multi-stage sintering or remelting process, which consists of mixtures of the pure metallic Components run out, become superfluous. The production costs of the finished alloy are therefore not higher than those for pure niobium or tantalum according to the method according to the invention.



  The method also has the advantage that the end product is porous sintered bodies which, depending on the intended use, can be processed directly into ingots or easily converted to powder using known methods, which are particularly suitable for powder metallurgical purposes.



   For example, pure oxides can be reacted with corresponding amounts of carbon and / or carbide of the metal desired as an additive, or pure oxides and the necessary amount of a mixed carbide.



   It is surprising that alloys can be produced from such metal oxides without measurable evaporation losses, which become volatile at temperatures in the order of magnitude of the reaction temperature. This is partly due to the relatively low reaction temperature per se compared to the temperature required to remelt the two metals niobium and tantalum or their alloys, but partly due to the nature of the process. So it is e.g. It is easily possible to produce alloys of tantalum with 1 atom% molybdenum at 1400-18500C without loss of yield, although molybdenum trioxide sublimates very easily above 700OC.



   The technological advantage of the process is also based on the fact that the resulting alloy is homogeneous and therefore does not require any further treatment. As long as the single-phase system is stable, there is actually a solid solution of the minor component or components in the niobium or tantalum. This fact is of particular importance when using alloys produced in this way for electrolytic capacitors, be it as a sintered body or as a foil.



  According to current knowledge, only those types of tantalum and alloys can be used for high-quality capacitors that are single-phase in the state in which they are used (foils, wires or sintered bodies) and that have surfaces free of precipitation. The process is also suitable for the preparation of such systems which become biphasic on cooling, e.g. in such a way that the two components separate, or that oxide, carbide, nitride or intermetallic phases separate, as is known from dispersion hardening.



   The process is also advantageously used where it is a question of adding small amounts of a further element, namely for the purpose of increasing the recrystallization temperature of the metal and reducing the grain growth at elevated temperatures.



   The oxide mixture which is to be reduced can e.g.



  be prepared by mechanical mixing of corresponding proportions of pure oxide or by hydrolyzing corresponding mixtures of halides, which are initially melted together for better mixing. The distribution of the various components can thus be carried out as far as desired in the oxide phase. Such oxide mixtures can also be used to produce mixed carbides, which in turn are then used to reduce oxides.



   example 1
30 kg of tantalum oxide, which was produced by hydrolysis of a tantalum pentachloride with 50 ppm of tungsten (as oxychloride), is mixed well with 4060 g of a pure graphite (approx. 99.6% C). This mixture is compressed into tablets.



  2 kg of this are then heated in a high vacuum oven by gradually increasing to 17500C and left at this temperature until the pressure drops to 0.1 mm Hg. After cooling, the tablets are mixed thoroughly and treated again in the vacuum oven. The temperature is gradually brought to 18500C and held there until the pressure is 2-10-4 mm Hg. The tablets are then hydrated by known methods, crushed, sieved to <125 u and dehydrated.



   The tantalum powder obtained in this way gives the following analysis:
O 1220 ppm
C 110 ppm
N 40 ppm
Fe 12 ppm
W 49 ppm
The elements Ni, Cr, Mn, Mg, Al, Si, Ca, Cu are each contained in concentrations below 10 ppm.



   Example 2
3 kg of tantalum pentoxide are first mixed very well with 30 g of tungsten trioxide, then with 410.1 g of a pure, powdery graphite. Tablets are pressed from this mixture, which are then heated to 14,000 in an argon atmosphere for 12 hours, then gradually to 18,000 under vacuum. As soon as the pressure drops below 6 10-4 mm Hg, the heating is interrupted. The tablets are analyzed for oxygen and carbon content. The average value for oxygen is 125 ppm, for carbon 1100 ppm. The tablets are then gradually oxidized in a steel retort at 270 to 3500C with 3.6 normal liters of oxygen and then heated to 7000C for one hour under vacuum.



   Then they are again subjected to a high vacuum treatment, this time the temperature being brought successively to 185 ° C. and held there until a vacuum of 2 × 10 mm Hg is reached.



   The porous tablets produced in this way gave the following analysis:
W 10,000 ppm O 420 ppm
C 115 ppm
The impurities in Fe, Ni, Cr, Mn, Cu, Mg, Al, Si, Ca are all below 20 ppm.



   Example 3
3 kg of tantalum pentoxide are mixed well with 19.5 g of molybdenum trioxide and 409.6 g of pure, powdered graphite.



  Further processing takes place in the same way as in Example 2.



  After the first sintering treatment, an oxidation with 2.4 normal liters of oxygen is necessary to correct the excess carbon in this case. After the second sintering, the product contains:
Mo 5000 ppm
0 510 ppm
C 95 ppm
Example 4
A well-mixed mixture of 122.2 g tantalum pentoxide with 28.2 mg yttrium oxide and 16.52 g pure graphite of approx.



  The 99.6% carbon content is pressed into tablets and then held in vacuo at 130 (> for 3 hours and then gradually brought to 1900 C. This temperature is maintained until a vacuum of 4.4 10-4 mm Hg The resulting tantalum contains:
Y 197 ppm
O 630 ppm
C 85 ppm
N 40 ppm
Example 5
3 kg of tantalum pentoxide and 250 g of niobium pentoxide are mixed well with 466 g of pure, fine-grain graphite and then pressed into tablets. The tablets are gradually heated to 16500 in a vacuum oven and left at this temperature for several hours. At the end the pressure is 0.1 mm Hg. The batch is now mixed thoroughly and reheated in vacuo, this time gradually to 22000C. It remains at this temperature for 2 hours, the pressure dropping to 5 × 10-4 mm Hg.



   The resulting alloy contains: Nb 66,000 ppm
O 250 ppm
C 65 ppm
N 40 ppm
Example 6
50 g niobium pentoxide, 0.94 g zirconium oxide and 11.52 g pure graphite are mixed well and pressed into tablets.

 

  These are then heated to 140 ° C. in a vacuum over the course of 2 hours and kept at this temperature for 5 hours. Then the temperature is gradually increased further to 18000C and held for 3 hours.



   The resulting ductile metal tablets result in the following analysis:
Zr 17,000 ppm
O 60 ppm
C 85 ppm
Example 7
A mixture of 40 g of tantalum pentoxide, 19.2 mg of dicertrioxide, 19.1 mg of dineodymium trioxide and 5,452 g of graphite is pressed into tablets and treated further as described in Example 6, the second treatment only increasing to 17,000 and holding there for 4 hours. The ultimate vacuum is 4 10-4 mm Hg. The resulting alloy has the following composition:
O 900 ppm
C 205 ppm
Ce 110 ppm
Nd 170 ppm
Example 8
A mixture of 30 kg of tantalum pentoxide is tabletted with 2.5 g of a fine-grain tungsten carbide and 4.063 g of graphite and initially heated to 1500-1550 ° C. in vacuo for 14 hours.

  After cooling, the material is mixed again, heated again gradually in vacuo to 1800C and left at this temperature for 4 hours.



   The tablets are then hydrogenated in a known manner. The resulting hydride is converted to a fine powder by breaking. The fraction <125 11 is dehydrated and analyzed. The average particle size according to Fischer is 11.4 Il. The alloy contains:
0 1400 ppm
C 195 ppm
W 106 ppm
Example 9
From the metal powder produced in Example 1, anodes with a diameter of 6.7 mm and a weight of 2 g are produced by sintering corresponding pellets in a high vacuum at 20500C for 30 minutes. These anodes have a capacity of 4800 it FV and have a breakdown voltage in 1% H3PO4 and measured at 85, which is above 300 V.

  Capacitors manufactured from this with a manganese dioxide counter electrode for 50 V nominal voltage have leakage currents under full load of consistently below 0.5 11 A at 250C.



  These currents do not exceed ten times the value when heated to 850C. The capacitors can also be used at 1250C if the usual precautionary measures are observed.



   PATENT CLAIM 1
Process for the production of alloys or mixtures of tantalum or niobium with one or more elements of the 3rd to 6th subgroup, according to claim I of the main patent, characterized in that the reduction is carried out under protective gas or in a vacuum in one or two stages.



   SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the reaction is carried out in temperature ranges in which at least one oxide of the reactants is highly volatile in the unmixed state.



   2. The method according to claim I, characterized in that a correction of the carbon-oxygen ratio after thorough mixing of the reaction mixture a) by oxidation with oxygen, or b) by adding oxygen-containing niobium or tantalum compounds, or c) by adding an analogous material Charge that is either oxygen or carbon richer is made.



   3. The method according to claim I, characterized in that the oxides are produced by melting together the corresponding chlorides and subsequent hydrolytic conversion or combustion.



      PATENT CLAIM II
Alloy or mixture produced by the method according to claim I.



   SUBCLAIMS
4. Alloy according to claim II, characterized in that it contains at least 90% niobium and / or tantalum.



   5. Alloy according to dependent claim 4, characterized in that it contains up to 10% molybdenum and / or tungsten in addition to niobium and / or tantalum.



   6. Alloy according to dependent claim 5, characterized in that it contains 10 ppm to 3% molybdenum and / or tungsten.

 

   7. Alloy according to dependent claim 4, characterized in that it contains 10 ppm to 1% yttrium.



   8. Alloy according to dependent claim 4, characterized in that it contains 10 ppm to 3% elements of the 4th subgroup.



   9. Alloy according to dependent claim 8, characterized in that it contains 10 ppm to 3% zirconium.



   10. Alloy according to claim II, characterized in that it contains 10 ppm to 1% lanthanides.



   11. Alloy according to dependent claim 10, characterized in that it contains 10 ppm to 1% cerium and / or neodymium.



   PATENT CLAIM III
Use of the alloy or mixture according to claim II in the form of metal powders for the production of sintered anodes.

** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.



   


    

Claims (1)

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. Beispiel 8 Eine Mischung von 30 kg Tantalpentoxid wird mit 2.5 g eines feinkörnigen Wolframcarbides und mit 4.063 g Graphit tablettiert und einleitend im Vakuum während 14 Stunden auf 1500-1550oC erhitzt. Nach dem Erkalten wird das Material erneut durchmischt, wieder im Vakuum stufenweise auf 1800C erhitzt und während 4 Stunden auf dieser Temperatur belassen. ** WARNING ** Beginning of CLMS field could overlap end of DESC **. Example 8 A mixture of 30 kg of tantalum pentoxide is tabletted with 2.5 g of a fine-grain tungsten carbide and 4.063 g of graphite and initially heated to 1500-1550 ° C. in vacuo for 14 hours. After cooling, the material is mixed again, heated again gradually in vacuo to 1800C and left at this temperature for 4 hours. Die Tabletten werden anschliessend in bekannter Art hydriert. Das entstandene Hydrid wird durch Brechen zu einem feinen Pulver konvertiert. Die Fraktion < 125 11 wird dehydriert und analysiert. Die durchschnittliche Teilchengrösse nach Fischer beträgt 11.4 Il. Die Legierung enthält: 0 1400 ppm C 195 ppm W 106 ppm Beispiel 9 Aus dem im Beispiel 1 hergestellten Metallpulver werden Anoden mit 6,7 mm Durchmesser und 2 g Gewicht durch 30minütiges Sintern entsprechender Presslinge im Hochvakuum bei 20500C hergestellt. Diese Anoden weisen eine Kapazität von 4800 it FV auf und haben eine Durchschlagsspannung in 1% H3PO4 und bei 85 gemessen, die über 300 V liegt. The tablets are then hydrogenated in a known manner. The resulting hydride is converted to a fine powder by breaking. The fraction <125 11 is dehydrated and analyzed. The average particle size according to Fischer is 11.4 Il. The alloy contains: 0 1400 ppm C 195 ppm W 106 ppm Example 9 From the metal powder produced in Example 1, anodes with a diameter of 6.7 mm and a weight of 2 g are produced by sintering corresponding pellets in a high vacuum at 20500C for 30 minutes. These anodes have a capacity of 4800 it FV and have a breakdown voltage in 1% H3PO4 and measured at 85, which is above 300 V. Daraus hergestellte Kondensatoren mit Mangandioxydgegenelektrode für 50 V Nennspannung weisen Leckströme bei Vollbelastung von durchwegs unter 0,5 11 A bei 250C auf. Capacitors manufactured from this with a manganese dioxide counter electrode for 50 V nominal voltage have leakage currents under full load of consistently below 0.5 11 A at 250C. Diese Ströme übersteigen den zehnfachen Wert nicht, wenn sie auf 850C geheizt werden. Die Kondensatoren können auch bei 1250C unter Wahrung der üblichen Vorsichtsmassnahmen verwendet werden. These currents do not exceed ten times the value when heated to 850C. The capacitors can also be used at 1250C if the usual precautionary measures are observed. PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Herstellung von Legierungen oder Gemischen von Tantal oder Niob mit einem oder mehreren Elementen der 3. bis 6. Nebengruppe, nach Patentanspruch I des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion unter Schutzgas oder im Vakuum in einer oder in zwei Stufen durchführt. PATENT CLAIM 1 Process for the production of alloys or mixtures of tantalum or niobium with one or more elements of the 3rd to 6th subgroup, according to claim I of the main patent, characterized in that the reduction is carried out under protective gas or in a vacuum in one or two stages. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion in Temperaturbereichen durchführt, in denen mindestens ein Oxyd der Reaktionspartner im unvermischten Zustand leichtflüchtig ist. SUBCLAIMS 1. The method according to claim I, characterized in that the reaction is carried out in temperature ranges in which at least one oxide of the reactants is highly volatile in the unmixed state. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur des Kohlenstoff-Sauerstoffverhältnisses nach gründlichem Durchmischen des Reaktionsgutes a) durch Oxydation mit Sauerstoff, oder b) durch Zugabe von sauerstoffhaltigen Niob- oder Tantalverbindungen, oder c) durch Zumischen eines analogen Materials einer Charge, die entweder sauerstoff- oder kohlenstoffreicher ist, vorgenommen wird. 2. The method according to claim I, characterized in that a correction of the carbon-oxygen ratio after thorough mixing of the reaction mixture a) by oxidation with oxygen, or b) by adding oxygen-containing niobium or tantalum compounds, or c) by adding an analogous material Charge that is either oxygen or carbon richer is made. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxyde durch Zusammenschmelzen der entsprechenden Chloride und anschliessende hydrolytische Konversion oder Verbrennung hergestellt werden. 3. The method according to claim I, characterized in that the oxides are produced by melting together the corresponding chlorides and subsequent hydrolytic conversion or combustion. PATENTANSPRUCH II Legierung bzw. Mischung, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I. PATENT CLAIM II Alloy or mixture produced by the method according to claim I. UNTERANSPRÜCHE 4. Legierung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens 90% Niob und/oder Tantal enthält. SUBCLAIMS 4. Alloy according to claim II, characterized in that it contains at least 90% niobium and / or tantalum. 5. Legierung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie neben Niob und/oder Tantal bis zu 10% Molybdän und/oder Wolfram enthält. 5. Alloy according to dependent claim 4, characterized in that it contains up to 10% molybdenum and / or tungsten in addition to niobium and / or tantalum. 6. Legierung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis 3% Molybdän und/oder Wolfram enthält. 6. Alloy according to dependent claim 5, characterized in that it contains 10 ppm to 3% molybdenum and / or tungsten. 7. Legierung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis 1% Yttrium enthält. 7. Alloy according to dependent claim 4, characterized in that it contains 10 ppm to 1% yttrium. 8. Legierung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis 3% Elemente der 4. Nebengruppe enthält. 8. Alloy according to dependent claim 4, characterized in that it contains 10 ppm to 3% elements of the 4th subgroup. 9. Legierung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis 3 % Zirkon enthält. 9. Alloy according to dependent claim 8, characterized in that it contains 10 ppm to 3% zirconium. 10. Legierung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis 1% Lanthanide enthält. 10. Alloy according to claim II, characterized in that it contains 10 ppm to 1% lanthanides. 11. Legierung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 ppm bis 1% Cer und/oder Neodym enthält. 11. Alloy according to dependent claim 10, characterized in that it contains 10 ppm to 1% cerium and / or neodymium. PATENTANSPRUCH III Verwendung der Legierung oder Mischung nach Patentanspruch II in Form von Metallpulvern zur Herstellung von Sinteranoden. PATENT CLAIM III Use of the alloy or mixture according to claim II in the form of metal powders for the production of sintered anodes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19831280A1 (en) * 1998-07-13 2000-01-20 Starck H C Gmbh Co Kg Acidic earth metal, specifically tantalum or niobium, powder for use, e.g., in capacitor production is produced by two-stage reduction of the pentoxide using hydrogen as the first stage reducing agent for initial suboxide formation
DE10245516A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-15 W. C. Heraeus Gmbh & Co. Kg Alloy for use with stents

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