CZ2017250A3 - Tantalový prášek a způsob jeho přípravy a slinutá anoda připravená z tantalového prášku - Google Patents

Tantalový prášek a způsob jeho přípravy a slinutá anoda připravená z tantalového prášku Download PDF

Info

Publication number
CZ2017250A3
CZ2017250A3 CZ2017-250A CZ2017250A CZ2017250A3 CZ 2017250 A3 CZ2017250 A3 CZ 2017250A3 CZ 2017250 A CZ2017250 A CZ 2017250A CZ 2017250 A3 CZ2017250 A3 CZ 2017250A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
tantalum powder
temperature
ppm
potassium
reactor
Prior art date
Application number
CZ2017-250A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ309286B6 (cs
Inventor
Yuewei Cheng
Fukun Lin
Xueqing Zhang
Guoqing Luo
Yinghui Ma
Haiyan Ma
Yanjie Wang
Xuanyu Wang
Dongjie Zhang
Original Assignee
Ningxia Orient Tantalum Industry Co., Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningxia Orient Tantalum Industry Co., Ltd filed Critical Ningxia Orient Tantalum Industry Co., Ltd
Publication of CZ2017250A3 publication Critical patent/CZ2017250A3/cs
Publication of CZ309286B6 publication Critical patent/CZ309286B6/cs

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/052—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/09—Mixtures of metallic powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D3/00—Diffusion processes for extraction of non-metals; Furnaces therefor
    • C21D3/02—Extraction of non-metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/052—Sintered electrodes
    • H01G9/0525—Powder therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
    • B22F2009/245—Reduction reaction in an Ionic Liquid [IL]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/20—Use of vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/20—Refractory metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G2009/05—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure consisting of tantalum, niobium, or sintered material; Combinations of such electrodes with solid semiconductive electrolytes, e.g. manganese dioxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/052—Sintered electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Vynález se týká oblasti slinování vzácných kovů, zejména tantalového prášku, na přípravu kondenzátorů a způsobu přípravy tantalového prášku a slinuté anody připravené z tantalového prášku. Tantalový prášek má BET od 3,0 do 4,5 m.sup.2.n./g. Po sekundární aglomeraci má tantalový prášek velkou velikost částic. Tantalový prášek má průměrnou Fisherovu podsevovou velikost (FSSS) od 1,2 do 3,0 .mi.m, přičemž podle měření se sítem se standardními oky má více než 75 % tantalového prášku +325 mesh, a distribuci velikosti částic D50 větší než 60 .mi.m. Výsledná anoda kondenzátoru, připravená slinováním tantalového prášku, podle vynálezu při 1200 .degree.C po 20 minut, a potom nabíjená energií při napětí 20 V, má specifickou kapacitanci od 140 000 do 180 000 .mi.FV/g a výsledný proud menší než 1,0 nA/.mi.FV.

Description

Vynález se týká oblasti tavení vzácných kovů, a zejména se předmětný vynález týká tantalového prášku na přípravu kondenzátorů a způsobu přípravy tantalového prášku a slinuté anody připravené z tantalového prášku.
Oblast a stav techniky kolem vynálezu
Tantalový prášek se primárně používá na přípravu tantalových kondenzátorů a podle požadavků při miniaturizaci elektronických zařízení a elektronických obvodů a pro konkurování vícevrstvým keramickým kondenzátorům (multilayer ceramic capacitor = MLCC) a hliníkovým kondenzátorům použitím tantalových kondenzátorů v konvenčních aplikacích, k čemuž je potřeba tantalový prášek mající vyšší specifickou kapacitanci, lepší tlakovou odolnost a lepší slinovací odolnost oproti jiným produktům na trhu. Obchodní tantalový prášek má specifickou kapacitanci v rozsahu od 8000 do 200 000 pFV/g a maximum spotřeby směřuje k tantalovému prášku s hodnotami od 30 000 do 100 000 pFV/g a tantalový prášek mající specifickou kapacitanci 120 000 až 200 000 pFV/g je stále spotřebováván v menším množství. Existují některé dokumenty, které uvádějí tantalový prášek mající specifickou kapacitanci větší než 200 000 pFV/g, i když se nepoužívá obchodně. Aby se zvýšila tlaková odolnost a slinovací odolnost tantalového prášku, obecné operace zahrnují zvyšování slinovací teploty, prodlužování doby slinování a zvyšování napětí u dodávané energie, zatímco zvyšování slinovací teploty a prodlužování doby slinování povede ke ztrátě specifické kapacitance, a zvyšování napětí u dodávané energie zvýší zbytkový proud.
Běžně používaným způsobem výroby tantalového prášku je redukování fluorotantalátu draselného (K2TaF?) sodíkem. Velikost částic nebo specifická plocha povrchu tantalového prášku se řídí přidáváním ředicí soli, např. KCI, NaCI and KF. Když se zvýší poměr ředicí soli, výsledný tantalový prášek se stane jemným, tj. zvýší se plocha povrchu u výsledného tantalového prášku, avšak schopnost vyrábět tantalový prášek se úměrně snižuje se zvyšováním poměru ředicí soli. V průmyslu je ekonomické připravovat kondenzátorový prášek mající specifickou kapacitanci od 18 000 do 70 000 pFV/g použitím redukce fluorotantalátu draseného (foTaF?) sodíkem. Pokud se požaduje vyrábět kondenzátory mající vysokou specifickou kapacitanci, je potřeba mít tantalový prášek mající nižší primární jemnost, a tudíž by se měl fluorotantalát draselný (K2TaF?) redukovat sodíkem za podmínek vyššího poměru ředicích solí (např. KCI, NaCI a KF).
V současnosti se tantalový prášek primárně vyrábí redukcí fluorotantalátu draselného sodíkem a redukcí oxidu tantalu hořčíkem. Redukce fluorotantalátu draselného sodíkem je konvenční výrobní způsob pro výrobu tantalového prášku, a tento způsob má výhody v tom, že je to dobře vyvinutý způsob mající veliký tržní podíl, redukce oxidu tantalu hořčíkem je novým výrobním způsobem a tantalový prášek vyrobený tímto způsobem má jen určitý podíl na trhu. Také se uvádějí některé další způsoby výroby tantalového prášku, například způsob reagování TaCIs s alkalickými kovy, a kovy alkalických zemin, a způsob redukce oxidu tantalu kovy vzácných zemin a/nebo hydridy vzácných kovů, avšak tantalové prášky vyrobené těmito způsoby nejsou obchodně dostupné.
Čínský patent ZL98802473.X (také zveřejněný jako US6193779) popisuje tantalový prášek bez alkálie a fluoru, který má primární velikost částic od 50 do 300 nm, a sekundární velikost částic větší než 10 pm podle hodnoty D-50 (ASTM-B-2SS), který je slinován při
1100 až 1300 °C po dobu 10 minut, a potom se nabije energií s napětím 16 V, aby se dostal kondenzátor mající specifickou kapacitanci 120 000 až 180 000 pFV/g a zbytkový proud 2 nA/pFV. Současně patent popisuje způsob přípravy tantalového prášku reagováním TaCIs s alkalickými kovy, kovy alkalických zemin v inertní atmosféře.
Čínský patent ZL98802572.8 (také zveřejněný jako US6238456) popisuje tantalový prášek bez alkálie a fluoru, který má primární velikost částic od 150 do 300 nm a sekundární velikost částic větší než 5 pm, který se slinuje při 1200 °C po dobu 10 minut, a potom se nabije energií s napětím 16 V, aby se dostal kondenzátor mající specifickou kapacitanci 80 000 až 120 000 pFV/g a zbytkový proud 5 nA/pFV. Současně patent popisuje způsob přípravy tantalového prášku redukováním fluorotantalátu draselného kovovým sodíkem.
Japonský patent JP4828016 {také zveřejněný jako PCT/JP01/06768, WO 02/11932) popisuje způsob výroby tantalového prášku použitím kovového sodíku na redukování fluorotantalátu draselného a tantalový prášek připravený patentovaným způsobem má specifickou kapacitanci 80 000 až 250 000 pFV/g.
International patent WO 2010/148627Al(PCT/CN2010/000414) popisuje způsob přípravy tantalového prášku pro vysokokapacitní kondenzátor s třístupňovou redukcí, přičemž se oxid tantalu redukuje kovy vzácných zemin a/nebo hydridy kovů vzácných zemin a tento způsob umožňuje připravit tantalový prášek mající specifickou kapacitanci od 100 000 do 400 000 pFV/g.
Výše uvedené patenty mají následující nevýhody, a tudíž odpovídající způsoby u nich mají určitá omezení během aktuálních aplikací.
Tantalový prášek, jak je vyráběn podle čínského patentu ZL98802473.X (také zveřejněný jako US6193779) má malou velikost částic, chabou slinovací odolnost a nízké napětí dodávané energie.
Tantalový prášek jak se vyrábí v čínském patentu ZL98802572.8 (také zveřejněný jako US6238456) má nízkou specifickou kapacitanci a veliký zbytkový proud.
L) způsobu podle japonského patentu JP4828016 (také zveřejněný jako PCT/JP01/06768, W002/11932), je před přidáním sodíku množství ředicích solí větší než je množství fluorotantalátu draselného (K2TaF?) o koeficient 40 až 1000, a tudíž způsob není ekonomický. Navíc patent jen popisuje specifickou kapacitanci tantalového prášku připraveného v tomto způsobu, ale nepopisuje jaký je zbytkový proud tantalového prášku.
Způsob výroby tantalového prášku v mezinárodním patentu WO 2010/148627A1 (PCT/CN2010/000414) má vysoké požadavky na jakost surového tantalového prášku, a tudíž budou výkonnostní parametry výsledného tantalového prášku záviset na oxidu tantalu. Způsob je dále složitější než redukce fluorotantalátu draselného sodíkem.
Podstata vynálezu
S ohledem na výše uvedené nevýhody je cílem vynálezu poskytnout vůči slinování odolný tantalový prášek s vysokou specifickou kapacitanci a vysokým napětím dodávané energie (20 V), jiným cílem vynálezu je poskytnout ekonomický způsob vyrábění tantalového prášku, u kterého je poměr množství ředicích solí k množství fluorotantalátu draselného 4 až 10 : 1, dalším cílem vynálezu je poskytnout tantalový prášek zlepšený tak, že svodový proud slinutých anod, připravených z tantalového prášku, je nižší.
Vynález se dále týká způsobu výroby výše uvedeného tantalového prášku.
Vynález poskytuje tantalový prášek mající průměrnou velikost podsevu podle Fischera (Fisher sub-sieve size = FSSS) 1,2 až 3,0 pm, přednostně 1,5-2,0 pm, přičemž jak je to měřeno se standardními oky síta, více než 75 % (přednostně více než 80 %) tantalového prášku má velikost částic +325 mesh a způsobem výroby tantalového prášku se dosahuje jednoho nebo více výše zmíněných úkolů.
Přednostně má tantalový prášek poskytovaný podle vynálezu distribuci velikostí částic D50 větší než 60 pm.
Přednostně má výsledná kondenzátorová anoda připravená slinováním tantalového prášku podle vynálezu při 1200 °C po dobu 20 minut a potom nabíjená energií při napětí 20 V specifickou kapacitanci od 140 000 do 180 000 pFV/g a zbytkový proud menší než 1,0 nA/pFV.
V upřednostňovaném provedení tantalového prášku, jak se poskytuje podle vynálezu, má tantalový prášek obsah kyslíku 7000 až 12 000 ppm, přednostně od 9000 do 11 000 ppm. U určitých provedení má tantalový prášek obsah dusíku od 1500 do 2500 ppm, přednostně od 2000 do 2200 ppm. V dalším provedení má tantalový prášek obsah fosforu od 110 do 180 ppm, přednostně od 140 do 160 ppm. Ve více upřednostňovaném provedení má tantalový prášek obsah kovu alkalické zeminy menší než 15 ppm, přednostně menší než 12 ppm.
Vynález dále poskytuje způsob výroby tantalového prášku, který zahrnuje kroky,
1) že se poskytuje primární tantalový prášek mající BET od 3,0 do
4,5 m2/g,
2) že se primární tantalový prášek získaný v kroku 1) podrobuje předaglomeraci, a potom se dodává předaglomerovaný tantalový prášek do pece na vakuovou tepelnou úpravu, aby se prováděly tři stupně až pět stupňů aglomerace,
3) že se aglomerovaný tantalový prášek podrobuje odkysličování a dopování dusíkem a
4) že se vypírá a suší odkysličený a dusíkem dopovaný tantalový prášek a získává se tak tantalový prášek jako konečný produkt.
Přednostně se v kroku 1) používá tantalový prášek, připravený použitím kovového sodíku k redukci fluorotantalátu draselného (KzTaF?) s ředicí solí halidů alkalických kovů, jako primární tantalový prášek. Ředicí sůl se obvykle přidává jednou, ale doby přidávání nejsou omezeny. Přednostněji se během redukce sodíkem přidává směs fluorotantalátu draselného (KzTaF?) a iodidu draselného (KI) v dávkách (tj. přidává se více než jedenkrát) do nádoby reaktoru obsahující roztavené soli alkalokovových halidů. V každé várce se po přidání fluorotantalátu draselného přidá kovový sodík v odpovídajícím stechimetrickém poměru (zde se stechiometrický poměr kovového sodíku vypočte podle množství fluorotantalátu draselného, který se přidává právě v tomto okamžiku) a redukce se provádí při teplotě od 800 do 860 °C v argonové atmosféře. Po oddělení vedlejších produktů z reakční směsi se poskytuje primární tantalový prášek. Nejpřednostněji krok 1) dále zahrnuje vypírání primárního tantalového prášku vodným roztokem nebo anorganickými kyselinami majícími pH 3 až 5, a potom jeho vypírání deionizovanou vodou a sušení.
Alkalické kovové halogenidy přednostně zahrnují chlorid draselný (KCI), chlorid sodný (NaCI), fluorid draselný (KF) nebo jejich směsi, anorganické kyseliny zahrnují kyselinu chlorovodíkovou a/nebo kyselinu sírovou, přednostně kyselinu chlorovodíkovou.
Jak je to dobře známé v oboru, vyšší množství přidaného fluorotantalátu draselného povede k vyšší velikosti částic výsledného primárního prášku, nižší množství přidaného fluorotantalátu draselného povede k nižší velikosti částic výsledného primárního prášku, a tudíž v kroku 1) může být velikost částic primárního tantalového prášku seřízena seřizováním množství fluorotantalátu draselného, přidávaného do každé várky a současně způsob ve kterém jsou fluorotantalát draselný a kovový sodík přidávány do várek může udržovat spotřebu ředicí soli na ekonomické úrovni. Podle vynálezu se hmotností poměr fluorotantalátu draselného k halogenidům alkalických kovů, které se přidávají kumulativně, řídí tak, aby byl 1, (4 až 10), přičemž halogenid alkalického kovu se týká halogenidu alkalického kovu jako ředicí soli, kromě jodidu draselného.
V kroku 1) se přednostně mísí fluorotantalát draselný a jodid draselný v hmotnostním poměru (10 až 20) : 1, zatímco se přimíchávají zjemňovače zrnitosti, síran draselný (K2SO4) a/nebo dihydrogenfosforečnan amonný (NH4H2PO4). Tyto operace mohou účinně zabránit kondenzaci primárních částic, které se vyrábějí v reakci právě nyní.
Přednostně se v kroku 2) provádí aglomerace při teplotě od 800 do 1200 °C, obzvláště od 900 do 1050 °C.
V kroku 2) se během předaglomerace používá voda jako adhezivem. Přihlašovatel překvapivě zjistil, že aglomerace podle vynálezu může účinně vyloučit škodlivý velmi jemný tantalový prášek. Termín „velmi jemný tantalový prášek zde znamená tantalový prášek mající velikost částic < 0,05 pm.
Například v kroku 3) se mohou kousky kovového hořčíku nebo kousky slitiny hořčíku použít pro odkysličování aglomerovaného tantalového prášku. Přednostně se během úpravy odkysličování přidává dihydrogenfosforečnan amonný {NH4H2PO4), aby se zabránilo nadměrnému slinování mezi částicemi během úpravy odkysličování, aby se tak udržel účinný povrch u částic tantalového prášku. Mělo by se chápat, že jelikož bude dihydrogenfosforečnan amonný zahřátím rozložen, a tím, co bude pak působit tak, jak je to uvedeno výše, bude elementární fosfor, tak množství dihydrogenfosforečnanu amonného se týká ekvivalentního množství fosforu, tj. obsaženého množství elementárního fosforu, které je obsaženo v dihydrogenfosforečnanu amonném.
V kroku 3) se dá provést úprava dopováním dusíkem, jako je tomu podle způsobu, který je popsán v čínském patentu ZL200810002930.5.
Přednostně se po dokončení udržování tantalového prášku na nějaké vysoké teplotě během chlazení tantalového prášku na okolní teplotu přerušovaně mnohokrát dodává vzduch, aby se dosáhlo úpravy, kterou je pasivace, a to z toho důvodu, že když se dodává vzduch, tak povrchy tantalového prášku mohou být oxidovány, aby se uvolnilo teplo, a přerušované dodávání vzduchu může řídit uvolňování tepla. Ve výhodném provedení vynálezu se používá směsný vodný roztok anorganických kyselin a peroxidu vodíku v kroku 4) na vypírání tantalového prášku získaného v kroku 3), aby se odstranil zbytkový hořčík a reakční vedlejší produkt, oxid hořečnatý. Přednostně je použitou anorganickou kyselinou kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná nebo směs kyseliny chlorovodíkové a kyseliny dusičné.
V jiném upřednostňovaném provedení vynálezu tantalový prášek získaný v kroku 4) může být hydraulicky oddělován, aby se odstranil jemný tantalový prášek, mající velikost částic menší než 5 pm. Přednostně se hydraulická separace provádí vodou (přednostně deionizovanou vodou), aby se vypláchl tantalový prášek nebo použitím obchodně dostupným zařízením na hydraulickou separaci.
Přednostně by jemný tantalový prášek měl být separován pomocí hydraulické separace co nejdůkladněji, aby se zabránilo dopadu příliš velikého zbytkového množství jemného tantalového prášku v tantalovém práškovém produktu na zbytkový proud anody připravené z tantalového prášku. Na vyplachování tantalového prášku se dá obecně použít deionizovaná voda dokud není elektrická vodivost tantalového prášku < 50 ps/cm.
Tantalový prášek, jak je opatřen ve vynálezu, je obzvláště vhodný pro výrobu anody v elektrolytickém kondenzátoru, majícím specifickou kapacitanci 140 000 až 180 000 pFV/g a zbytkový proud méně než 1 nA/pFV. Kondenzátorová anoda se dá například připravit slinováním tantalového prášku tak, jak je opatřován dle vynálezu, při teplotě 1200 °C po dobu 20 minut a přivedeném napětí 20 V do tantalového prášku.
Výhodné účinky vynálezu jsou hlavně ztělesněny v následujících podobách:
1. slinovaná anoda, připravená z tantalového prášku podle vynálezu, má vysokou specifickou kapacitanci v kombinaci s nízkým zbytkovým proudem,
2. způsob výroby podle vynálezu je dobře vyvinutý a má vylepšený hmotnostní poměr fluorotantalátu draselného k halogenidům alkalických kovů, a tudíž je způsob výroby vysoce ekonomický.
Provedení vynálezu
Aby se dále znázornil vynález, poskytují se následující příklady, aby se popsala upřednostňovaná provedení vynálezu a daly se ukázat zjevné cíle, charakteristiky a výhody vynálezu, avšak tyto popisy se používají jen pro další znázornění charakteristik a výhod vynálezu, nikoli však pro vymezování vynálezu. Pokud se v příkladech nespecifikují podmínky, tak se příklady provádějí podle konvenčních podmínek nebo podmínek navrhovaných výrobci. Všechny reagencie nebo přístroje, u kterých se neuvádějí výrobci, jsou běžné výrobky, které jsou dostupné na trhu.
Pro účely tohoto popisu je třeba všechna čísla v nárocích a v popisu, která se používají k množstevním údajům o složkách a k údajům o reakčních podmínkách, interpretovat se slůvkem kolem, není-li uvedeno něco jiného. Podle toho jsou všechny číselné parametry, uvedené v následujícím popisu a nárocích, přibližnými hodnotami, a budou se měnit podle požadovaných vlastností, kterých se vynález snaží dosáhnout, není-li uvedeno něco jiného. Ohledně rozsahu nároků a každého číselného parametru se také nevylučuje použití doktríny o ekvivalentech, a každý číselný parametr by se měl interpretovat při nejmenším podle číselné hodnoty daného čísla a obvyklých metod zaokrouhlování.
Když se u vynálezu používá míra mesh, tj. počet ok síta na délkový palec (2,54 cm), aby se tím vyjádřila velikost částic prášku, tak znaménka +, respektive zastupují, že částice prošly nebo neprošly síty, které mají tyto velikosti ok. Například -60-mesh znamená že procházejí skrz síta 60 mesh, a +200-mesh znamená, že neprošly skrz síta 200 mesh.
Analýza množství nečistot v tantalovém prášku je provedena podle norem National Standard GB/T15076.1 až 15076.15, a analýza fyzikálních vlastností je provedena podle normy Industry Standard YS/T573-2007. Měření svodového proudu a kapacitance tantalového prášku jsou provedena podle normy National Standard GB/T3137
Příklad 1
Krok 1)
Reaktor se evakuuje a potom se do něj vpustí Ar jako náhrada za vzduch. Poté se naváží 100 kg chloridu draselného (KCI), 100 kg fluoridu draselného (KF) a 1 kg jemného tantalového prášku majícího FSSS velikost částic < 0,5 pm a pak se smíchají, a potom se výsledná směs naplní do reaktoru. Následně se reaktor ohřeje v ohřívací peci, a po dosažení teploty 850 °C se směs míchá a teplota se udržuje po dobu 30 minut. Potom se směs, sestávající se z 5 kg fluorotantalátu draselného, 250 g jodidu draselného a 50 g síranu draselného přidá k výše uvedené reakční směsi. Když se reakční teplota zvýší opět na 850 °C, s tabelacemi podle chemické reakce: K2TaF7 + 5Na = Ta+5NaF + 2KF, přidá se v stechiometrickém poměru kovový sodík, poté se dále přidá výše uvedená smíchaná surovina v témž frakčním množství, a po opětovném zvýšení teploty na 850 °C se přidá v odpovídajícím stechiometrickém poměru kovový sodík. Tato procedura přidávání se opakuje devětkrát. Po dokončení reakce se reakční směs udržuje na teplotě 830 °C po dobu 10 minut a potom se zastaví míchání a reakční směs se ochladí na okolní teplotu.
Reakční produkt se vyjme z reakční směsi a vedlejší produkty reakce se oddělí. Vodný roztok kyseliny chlorovodíkové, mající pH hodnotu 3, se použije na vyprání a vyčištění výsledného primárního tantalového prášku, a potom se primární tantalový prášek vypere deionizovanou vodou a usuší.
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující: specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku): 3,05 m2/g kyslík 1,0 % dusík 315 ppm draslík 32 ppm sodík <2 ppm vápník <1 ppm hořčík <1 ppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1), je podroben předaglomerační úpravě deionizovanou vodou jako adhezivem. Předběžně aglomerovaný tantalový prášek je naplněn do tyglíku, a potom naplněný tyglík je umístěn do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se provedla pětistupňová aglomerační úprava, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, a potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1000 °C a teplota se udržuje po dobu 1 hodinu, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, dále se teplota zvýší na 1100 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut a dále se teplota zvýší na 1180 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek vyjme z reaktoru a rozdrtí se a proseje se na sítu 60 mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku získanému v kroku 2) se přidají kousky hořčíku v množství 3,0 % vztaženo na hmotnost tantalového prášku a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivaletní množství fosforu je 120 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku), a rovnoměrně se promíchají. Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí v reaktoru s ochrannou argonovou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 840 °C, teplota se udržuje po dobu 2 hodin.
Reaktor se ochladí na 180 °C, a poté, co je teplota konstantní, dodá se do něj plynný dusík tak, aby tlak v reaktoru dosáhl 0,15 MPa. The teplota se řídí na 180 °C±5 °C a udržuje se po dobu 8 hodin. Po udržování teploty se reaktor ochladí na okolní teplotu, zatímco se několikrát přerušovaně dodá vzduch, aby se provedla pasivační úprava, a potom se vyjme výsledný tantalový prášek.
Krok 4)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 3) se přidá směsný vodný roztok 10 % kyseliny dusičné a 0,5 % peroxidu vodíku tantalový prášek se pere po 2 hodiny za míchání, takže se odstraní zbytkový kovový hořčík a vedlejší reakční produkt, oxid hořečnatý. Potom se roztok kyseliny usazuje, aby se odstranil, a následně se k němu přidá deionizovaná voda. Po míchání roztoku po 1 minutu se nechá v klidu po dobu 5 minut, a potom se odstraní supernatant, vodný roztok obsahující jemný tantalový prášek. Operace se opakuje dokud elektrická vodivost roztoku není < 50 ps/cm. Potom se tantalový prášek přesune do nádrže filtru a vypere se deionizovanou vodou, až je elektrická vodivost menší než 5 ps/cm. Následně se tantalový prášek filtruje, suší a prosívá na sítu 80 mesh, aby se dostal jako produkt tantalový prášek.
Příklad 2
Krok 1)
Reaktor se evakuuje a potom Se dodává Ar jako náhrada za vzduch. Poté se naváží a smíchá 100 kg chloridu draselného (KCI), 100 kg fluoridu draselného (KF) a 1 kg jemného tantalového prášku majícího FSSS velikost částic < 0,5 pm , a potom se výsledná směs naplní do reaktoru. Následně se reaktor ohřívá v ohřívací peci, a poté, co se teplota zvýší na 850 °C, směs se míchá a teplota se udržuje po dobu 30 minut, Potom se směs, sestávající se z 5 kg fluorotantalátu draselného, 250 g jodidu draselného, 500 g síranu draselného (K2SO4) a 0,4 g dihydrogenfosforečnanu amonného přidá k výše uvedené reakční směsi. Když se reakční teplota zvýší opět na 850 °C, přidá se ve stechiometrickém poměru vypočítaném podle chemické reakce: K2TaF?+5 Na=Ta + 5 NaF + 2 KF kovový sodík, poté se dále přidává výše smíchaná surovina ve stejných poměrných množstvích, a poté se teplota opět zvýší na 850 °C, kovový sodík se přidá v odpovídajícím stechiometrickém poměru. Procedura přidávání se zopakuje devětkrát. Po dokončení reakce se reakční směs udržuje při teplotě 830 °C po dobu 10 minut, a potom se zastaví míchání a reakční směs se ochladí na okolní teplotu.
Reakční produkt se vyjme z reakční směsi a vedlejší produkty reakce se oddělí. Vodný roztok kyseliny chlorovodíkové, mající pH hodnotu 3, se použije na vyprání a vyčištění výsledného primárního tantalového prášku, a potom se primární tantalový prášek vypere deionizovanou vodou a usuší.
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující: Specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku), 3,20 m2/g kyslík 1,05 % dusík 340ppm draslík 36 ppm sodík <2 ppm vápník <1 ppm hořčík <1 ppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1) je podroben předaglomerační úpravě deionizovanou vodou jako adhezivem. Předaglomerovaný tantalový prášek je naplněn do tyglíku, a potom je naplněný tyglík umístěn do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se provedla pětistupňová aglomerační úprava, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, a potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1000 °C a teplota se udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, dále se teplota zvýší na 1100 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, a dále se teplota zvýší na 1180 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek odebere z reaktoru, rozdrtí se a proseje se na sítu 60 mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku získanému v kroku 2) se přidají kousky hořčíku v množství 3,0 %, vztaženo na hmotnost tantalového prášku a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivalentní množství fosforu je 80 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku) a rovnoměrně se promíchají, Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí v reaktoru s ochrannou argonovou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 840 °C, se teplota udržuje po dobu 2 hodiny. Reaktor se ochladí na 180 °C, a poté, co je teplota konstantní, se do něj dodá plynný dusík, až tlak v reaktoru dosahuje 0.15 MPa. Teplota se řídí na 180 °C ± 5 °C a udržuje se po dobu 8 hodin. Po udržování teploty se reaktor ochladí na okolní teplotu, zatímco se přidává opakovaně vzduch, aby se provedla pasivační úprava, a potom se vyjme výsledný tantalový prášek.
Krok 4)
K tantalovému prášku získanému v kroku 3) se přidá směsný vodný roztok 10 % kyseliny dusičné a 0,5 % peroxidu vodíku, aby se tantalový prášek pral za míchání po dobu 2 hodin, takže se odstraní zbytkový hořčík a vedlejší reakční produkt, oxid hořečnatý. Potom se roztok kyseliny usazuje, aby se odstranil, a následně se k němu přidá deionizovaná voda. Po míchání roztoku po dobu 1 minuty se nechá v klidu po dobu 5 minut, a potom se supernatant, vodný roztok obsahující jemný tantalový prášek, odstraní. Operace se opakuje dokud elektrická vodivost roztoku není < 50 ps/cm. Potom se tantalový prášek přesune do nádrže filtru a vypere se deionizovanou vodou, až je elektrická vodivost menší než 5 ps/cm. Následně se tantalový prášek filtruje, suší a prochází skrz síto 80mesh aby se dostal tantalový prášek jako produkt,
Příklad 3
Krok 1)
Reaktor se evakuuje a potom se dodává Ar jako náhrada za vzduch.
Poté se se naváží a smíchá 100 kg chloridu draselného (KCI), 100 kg fluoridu draselného (KF) a 1 kg jemného tantalového prášku majícího FSSS velikost částic < 0,5 pm , a potom se výsledná směs naplní do reaktoru. Následně se reaktor ohřívá v ohřívací peci, a poté, co se teplota zvýší na 830 °C, směs se míchá a udržuje na teplotě po dobu 30 minut. Potom se přidá k výše uvedené reakční směsi směs sestávající se z 5 kg fluorotantalátu draselného, 350 g jodidu draselného a 50 g síranu draselného (K2SO4). Když se reakční teplota zvýší opět na 830 °C, přidá se ve stechiometrickém poměru vypočítaném podle chemické reakce: K2TaF7+5Na=Ta+5NaF+2KF kovový sodík, poté se dále přidává výše smíchaná surovina ve stejných poměrných množstvích, a poté, co se teplota opět zvýší na 830 °C, přidá se kovový sodík v odpovídajícím stechiometrickém poměru. Procedura přidávání se zopakuje devětkrát. Po dokončení reakce se reakční směs udržuje při teplotě 820 °C po dobu 10 minut, a potom se zastaví míchání a reakční směs se ochladí na okolní teplotu.
Reakční produkt se vyjme z reakční směsi a vedlejší produkty reakce se oddělí. Na vyprání a vyčištění výsledného primárního tantalového prášku se použije vodný roztok kyseliny chlorovodíkové, mající pH hodnotu 3, a potom se primární tantalový prášek vypere deionizovanou vodou a usuší.
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující: Specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku): 3,50 m2/g kyslík 1,15 % dusík 380 ppm draslík 39 ppm sodík <2 ppm vápník <1 ppm hořčík <1 ppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1) se podrobí předaglomerační úpravě použitím deionizované vody jako adheziva. Předaglomerovaný tantalový prášek je naplněn do tyglíku, a potom naplněný tyglík je umístěn do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se prováděla pětistupňová aglomerační úprava, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, a potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1000 °C a teplota se udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, dále se teplota zvýší na 1100 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, a dále se teplota zvýší na 1180 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek odebere z reaktoru a rozdrtí se a proseje se na sítu 60 mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku získanému v kroku 2) se přidají kousky hořčíku v množství 3,5 %, vztaženo na hmotnost tantalového prášku a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivalentní množství fosforu je 140 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku) a rovnoměrně se promíchají. Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí v reaktoru s ochrannou argonovou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 840 °C, se teplota udržuje po dobu 2 hodin. Reaktor se ochladí na 180 °C, a poté, co je teplota konstantní, se do něj dodá plynný dusík, takže tlak v reaktoru dosahuje 0,18 MPa. Teplota se řídí na 180 °C ± 5 °C a udržuje se po dobu 8 hodin. Po udržování teploty se reaktor ochladí na okolní teplotu, přičemž se vzduch dodává opakovaně, aby se provedla pasivační úprava, a potom se výsledný tantalový prášek vyjme.
Krok 4)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 3) se přidá směsný vodný roztok 10 % kyseliny dusičné a 0,5 % peroxidu vodíku, aby se tantalový prášek za míchání vypíral po 2 hodiny, takže se odstraní zbytkový hořčík a vedlejší reakční produkt, oxid hořečnatý. Potom se roztok kyseliny usazuje, aby se odstranil, a následně se k němu přidá deionizovaná voda. Po míchání roztoku po dobu 1 minuty se nechá v klidu po dobu 5 minut, a potom se odstraní supernatant, vodný roztok obsahující jemný tantalový prášek. Operace se opakuje dokud elektrická vodivost roztoku není < 50 ps/cm. Potom se tantalový prášek přesune do nádrže filtru, a vypere se deionizovanou vodou, až je elektrická vodivost menší než 5 ps/cm. Následně se tantalový prášek filtruje, suší a prosívá na sítu 80 mesh, aby se obdržel tantalový prášek jako produkt.
Příklad 4
Krok 1)
Reaktor se evakuuje a potom se dodává Ar jako náhrada za vzduch. Poté se naváží a smíchá 100 kg chloridu draselného (KCI), 100 kg fluoridu draselného (KF) a 1 kg jemného tantalového prášku, majícího FSSS velikost částic < 0.5 pm, a potom se výsledná směs naplní do reaktoru. Následně se reaktor ohřívá v ohřívací peci, a poté, co se teplota zvýší na 830 °C, směs se míchá a teplota se udržuje po dobu 30 minut. Potom se směs, sestávající se z 5 kg fluorotantalátu draselného, 250 g jodidu draselného, 50 g síranu draselného (K2SO4) a 0,5 g dihydrogenfosforečnanu amonného, přidá k výše uvedené reakční směsi. Když se reakční teplota opět zvýší na 830 °C, přidá se ve stechiometrickém poměru vypočítaném podle chemické reakce: K2TaF7+5Na=Ta+5NaF+2KF kovový sodík, poté se dále přidává výše smíchaná surovina ve stejných poměrných množstvích a když se teplota opět zvýší na 830 °C, přidá se v odpovídajícím stechiometrickém poměru kovový sodík. Procedura přidávání se zopakuje devětkrát. Po dokončení reakce se reakční směs udržuje při teplotě 820 °C po dobu 10 minut, a potom se zastaví míchání a reakční směs se ochladí na okolní teplotu.
Reakční produkt se vyjme z reakční směsi a oddělí se vedlejší produkty reakce. Vodný roztok kyseliny chlorovodíkové, mající pH hodnotu 4, se použije na vyprání a vyčištění výsledného primárního tantalového prášku, a potom se primární tantalový prášek vypere deionizovanou vodou a usuší.
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující: Specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku):3,66 m2/g kyslík 1,18 % dusík 420 ppm draslík 41 ppm sodík <2 ppm vápník <1 ppm hořčík <1 ppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1, je podroben předaglomerační úpravě deionizovanou vodou jako adhezivem. Předběžně aglomerovaný tantalový prášek se naplní do tyglíku, a potom se naplněný tyglík umístí do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se provedla pětistupňová aglomerační úprava, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1000 °C a teplota se udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, dále se teplota zvýší na 1100 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, a dále se teplota zvýší na 1180 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek odebere z reaktoru, rozdrtí se a proseje se na sítu 60 mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 2), se přidají kousky hořčíku v množství 3,5 %, vztaženo na hmotnost tantalového prášku, a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivalentní množství fosforu je 100 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku), a rovnoměrně se promíchají. Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí v reaktoru s ochrannou argonovou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 840 °C, se teplota udržuje po dobu 2 hodiny. Reaktor se ochladí na 180 °C, a poté, co je teplota konstantní, se do něj dodá plynný dusík, takže tlak v reaktoru dosahuje 0,18 MPa. Teplota se řídí na 180 °C ± 5 °C a udržuje se po dobu 8 hodin. Po udržování teploty se reaktor ochladí na okolní teplotu, zatímco se přerušovaně přidává vzduch, aby se provedla pasivační úprava, a potom se výsledný tantalový prášek vyjme.
Krok 4)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 3) se přidá směsný vodný roztok 10 % kyseliny dusičné a 0,5 % peroxidu vodíku, aby se tantalový prášek za míchání pral po dobu 2 hodin, takže se odstraní zbylý hořčík a vedlejší reakční produkt, oxid hořečnatý. Potom se roztok kyseliny usazuje, aby se odstranil, a následně se k němu přidá deionizovaná voda. Po míchání roztoku po 1 minutu se nechá v klidu po dobu 5 minut, a potom se supernatant, vodný roztok obsahující jemný tantalový prášek odstraní. Operace se opakuje dokud elektrická vodivost roztoku není < 50 ps/cm. Potom se tantalový prášek přesune do nádrže filtru, a pere se deionizovanou vodou dokud není elektrická vodivost menší než 5 ps/cm. Následně se tantalový prášek filtruje, suší a prosívá na sítu 80 mesh, aby se dostal tantalový prášek jako produkt.
Příklad 5
Krok 1)
Reaktor se evakuuje, a potom se dodává Ar jako náhrada za vzduch. Poté se 100 kg chloridu draselného (KCI), 100 kg fluoridu draselného (KF) a 1 kg jemného tantalového prášku, mající PSSS velikost částic <0,5 pm naváží a smíchá, a potom se výsledná směs naplní do reaktoru. Následně se reaktor ohřívá v ohřívací peci, a poté, co se teplota zvýší na 830 °C, se směs míchá a teplota se udržuje po dobu 30 minut. Potom se směs, sestávající se ze 3 kg fluorotantalátu draselného, 250 g jodidu draselného a 50 g síranu draselného (K2SO4) přidává do výše uvedené reakční směsi. Když se reakční teplota opět zvýší na 830 °C, přidá se ve stechiometrickém poměru vypočítaném podle chemické reakce: K2TaF?+5Na=Ta+5NaF+2KF, kovový sodík, poté se výše smíchaná surovina v uvedeném poměrném množství přidává dále, a poté, co se teplota opět zvýší na 830 °C, přidá se kovový sodík v odpovídajícím stechiometrickém poměru. Procedura přidávání se zopakuje jedenáctkrát. Po dokončení reakce se reakční směs udržuje při teplotě 820 °C po dobu 10 minut, a potom se zastaví míchání a reakční směs se ochladí na okolní teplotu. Reakční produkt se vyjme z reakční směsi a vedlejší produkty reakce se oddělí. Na vyprání a vyčištění výsledného primárního tantalového prášku se použije vodný roztok kyseliny chlorovodíkové, mající pH hodnotu 4, a potom se primární tantalový prášek vypere deionizovanou vodou a usuší.
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující: Specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku) :3,85 m2/g kyslík 1,27 % dusík 400 ppm draslík 42 ppm sodík <2 ppm vápník <1 ppm hořčík <1 ppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1), je podroben předběžné aglomerační úpravě deionizovanou vodou jako adhezivem. Předběžně aglomerovaný tantalový prášek je naplněn do tyglíku, a potom je naplněný tyglík umístěn do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se provedla čtyřstupňová aglomerační úprava, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, a potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1000 °C a teplota se udržuje po 1 hodinu, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, a dále se teplota zvýší na 1120 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek odebere z reaktoru a rozdrtí se a proseje se na sítu 60 mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku získanému v kroku 2) se přidají kousky hořčíku v množství 3,8 %, vztaženo na hmotnost tantalového prášku, a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivalentní množství fosforu je 150 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku), a rovnoměrně se promíchají. Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí v reaktoru s ochrannou argonovou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 840 °C, se teplota udržuje po dobu 2 hodiny. Reaktor se ochladí na 180 °C, a poté, co je teplota konstantní, se dodá do něj plynný dusík, takže tlak v reaktoru dosahuje 0,18 MPa. Teplota se řídí na 180 °C ± 5 °C a udržuje se po dobu 8 hodin. Po udržovaní teploty se reaktor ochladí na okolní teplotu, zatímco se přerušovaně dodává vzduch, aby se provedla pasivační úprava, a potom se vyjme výsledný tantalový prášek.
Krok 4)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 3), se přidá směsný vodný roztok 10 % kyseliny dusičné a 0,5 % peroxidu vodíku, aby se tantalový prášek pral za míchání po 2 hodiny, takže se odstraní zbytkový hořčík a vedlejší reakční produkt, oxid hořečnatý. Potom se roztok kyseliny odsadí, aby se odstranil, a následně se přidá deionizovaná voda. Po míchání roztoku po 1 minutu se nechá v klidu po dobu 5 minut, a potom se odstraní supernatant, vodný roztok obsahující jemný tantalový prášek. Operace se opakuje dokud není elektrická vodivost < 50 ps/cm. Potom se tantalový prášek přesune do nádrže filtru, a vypírá se deionizovanou vodou dokud není elektrická vodivost menší než 5 ps/cm. Následně se tantalový prášek filtruje, suší a prosívá na sítu 80 mesh, aby se dostal tantalový práškový produkt.
Příklad 6
Krok 1)
Reaktor se evakuuje, a potom se dodává Ar, aby se v něm nahradil vzduch. Poté se naveze 100 kg chloridu draselného (KCI), 100 kg fluoridu draselného (KF) a 1 kg jemného tantalového prášku, majícího FSSS velikost částic < 0,5 pm, vše se smíchá, a potom se výsledná směs naplní do reaktoru. Následně se reaktor ohřívá v ohřívací peci a poté, co se teplota zvýší na 830 °C, se směs míchá a udržuje se na této teplotě po dobu 30 minut. Potom se přidá to výše uvedené reakční směsi směs sestávající se z 3 kg fluorotantalátu draselného, 250 g jodidu draselného, 50 g síranu draselného a 0,5 g dihydrogenfosforečnanu amonného. Když se reakční teplota zvýší opět na 830 °C, přidá se ve stechiometrickém poměru vypočítaném podle chemické reakce: K2TaF?+5Na=Ta+5NaF+2KF kovový sodík, poté se výše smíchaná surovina přidává dále ve stejných poměrných množstvích, a poté, co se teplota opět zvýší na 850 °C, přidá se kovový sodík v odpovídajícím stechiometrickém poměru. Procedura přidávání se zopakuje jedenáctkrát. Po dokončení reakce se reakční směs udržuje při teplotě 820 °C po dobu 10 minut, a potom se zastaví míchání a reakční směs se ochladí na okolní teplotu.
Reakční produkt se vyjme z reakční směsi a oddělí se vedlejší produkty reakce. K vypírání a čištění výsledného primárního tantalového prášku se používá vodný roztok kyseliny chlorovodíkové, mající pH hodnotu 4, a potom se primární tantalový prášek vypere deionizovanou vodou a usuší.
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující:
Specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku): 4,02 m2/g kyslík 1,32 % dusík 420 pptn draslík 39 ppm sodík <2 ppm vápník <1 ppm hořčík <1 ppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1), se podrobí předběžné aglomerační úpravě deionizovanou vodou jako adhezivem. Předběžně aglomerovaný tantalový prášek se naplní do tyglíku, a potom se naplněný tyglík umístí do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se provedla úprava čtyřstupňovou aglomerací, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, a potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1000 °C a teplota se udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, a dále se teplota zvýší na 1120 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek odebere z reaktoru a rozdrtí se a proseje se na sítu 60 mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 2) se přidají kousky hořčíku v množství 3,8 %, vztaženo na hmotnost tantalového prášku a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivalentní množství fosforu je 120 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku), a rovnoměrně se promíchají. Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí v reaktoru s ochrannou argonovou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 840 °C, se teplota udržuje po dobu 2 hodiny. Reaktor se ochladí na 180 °C, a poté, co je teplota konstantní, dodá se do něj plynný dusík, takže tlak v reaktor dosahuje 0,18 MPa. Teplota se řídí na 180 °C ± 5 °C a udržuje se po dobu 8 hodin. Po udržování teploty se reaktor ochladí na okolní teplotu, zatímco se přerušovaně dodává vzduch, aby se provedla a pasivační úprava, a potom se vyjme výsledný tantalový prášek.
Krok 4)
K tantalovému prášku získanému v kroku 3) se přidá směsný vodný roztok 10 % kyseliny dusičné a 0,5 % peroxidu vodíku a za míchání se vypírá tantalový prášek po dobu 2 hodiny, takže se odstraní zbytkový hořčík a vedlejší reakční produkt, oxid hořečnatý. Potom se roztok kyseliny usazuje, aby se odstranil, a následně se k němu přidá deionizovaná voda. Po míchání roztoku po dobu 1 minuty se nechá v klidu po dobu 5 minut, a potom se supernatant, vodný roztok obsahující jemný tantalový prášek, odstraní. Operace se opakuje, dokud elektrická vodivost není < 50 ps/cm. Potom se tantalový prášek přesune do nádrže filtru a vypírá se deionizovanou vodou, až je elektrická vodivost menší než 5 ps/cm. Následně se tantalový prášek filtruje, suší a prosívá na sítu 80 mesh, aby se dostal tantalový prášek jako produkt.
Příklad 7
Krok 1)
Reaktor se evakuuje a potom se dodává Ar jako náhrada za vzduch. Poté se naveze a smíchá 100 kg chloridu draselného (KCI), 100 kg fluoridu draselného (KF) a 1 kg jemného tantalového prášku, majícího FSSS velikost částic < 0,5 pm, a potom se výsledná směs naplní do reaktoru. Následně se reaktor ohřívá v ohřívací peci, a poté, co se teplota zvýší na 800 °C, se směs míchá a udržuje na této teplotě po dobu 30 minut. Potom se k výše uvedené reakční směsi přidá směs sestávající se z 2,5 kg fluorotantalátu draselného, 250 g jodidu draselného a 50 g síranu draselného (K2SO4). Když se reakční teplota zvýší opět na 800 °C, přidá se ve stechiometrickém poměru vypočítaném podle chemické reakce: K2TaF? +5Na=Ta+5NaF + 2KF, kovový sodík, poté se dále přidává výše smíchaná surovina ve stejných poměrných množstvích, a poté, co se teplota opět zvýší na 800 °C, přidá se kovový sodík v odpovídajícím stechiometrickém poměru. Procedura přidávání se zopakuje devětkrát. Po dokončení reakce, se udržuje teplota reakční směsi 800 °C po dobu 10 minut, a potom se zastaví míchání a reakční směs se ochladí na okolní teplotu.
Reakční produkt se vyjme z reakční směsi a oddělí se vedlejší produkty reakce. Na vyprání a vyčištění výsledného primárního tantalového prášku se použije vodný roztok kyseliny chlorovodíkové mající pH hodnotu 5, a potom se primární tantalový prášek vypere deionizovanou vodou a usuší.
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující: Specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku): 4,32 m2/g kyslík 1,35 % dusík 450 ppm draslík 40 ppm sodík <2ppm vápník <1 ppm hořčík clppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1), se podrobí předaglomerační úpravě deionizovanou vodou jako adhezivem. Předaglomerizovaný tantalový prášek je naplněn do tyglíku, a potom je naplněný tyglík umístěn do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se provedla čtyřstupňová aglomerační úprava, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, a potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1000 °C a teplota se udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut a dále se teplota zvýší na 1100 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek odebere z reaktoru a rozdrtí se a proseje se na sítu 60 mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku získanému v kroku 2) se přidají kousky hořčíku v množství 3,8 %, vztaženo na hmotnost tantalového prášku a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivalentní množství fosforu je 180 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku), a rovnoměrně se promíchají. Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí do reaktoru s argonovou ochrannou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 820 °C, se teplota udržuje po dobu 2 hodiny. Reaktor se ochladí na 150 °C, a poté, co je teplota konstantní, se do něj dodá plynný dusík, takže tlak v reaktoru dosahuje 0,18 MPa. Teplota se řídí na 180 °C ± 5 °C a udržuje se po dobu 8 hodin. Po udržování teploty se reaktor ochladí na okolní teplotu, zatímco se přerušovaně dodává vzduch, aby se provedla pasivační úprava, a potom se vyjme výsledný tantalový prášek.
Krok 4)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 3), se přidá směsný vodný roztok 10 % kyseliny dusičné a 0,5 % peroxidu vodíku, a tantalový prášek se za míchání pere 2 hodiny, takže se odstraní zbytkový hořčík a vedlejší reakční produkt, oxid hořečnatý. Potom se kyselý roztok odsadí, aby se odstranil, a následně se k tomu přidá deionizovaná voda. Po míchání roztoku po dobu 1 minuty se
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující: Specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku): 4,48 m2/g kyslík 1,37 % dusík 470 ppm draslík 45 ppm sodík <2 ppm vápník <1 ppm hořčík <1 ppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1), se podrobí předběžné aglomerační úpravě deionizovanou vodou jako adhezivem. Předběžně aglomerovaný tantalový prášek se naplní do tyglíku, a potom se naplněný tyglík umístí do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se provedla čtyřstupňová aglomerační úprava, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, a potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1000 °C a teplota se udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, a dále se teplota zvýší na 1100 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek odebere z reaktoru a rozdrtí se a proseje se na sítu 60 mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 2) se přidají kousky hořčíku v množství 3 až 5 %, vztaženo na hmotnost tantalového prášku, a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivalentní množství fosforu je 140 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku), a rovnoměrně se promíchají. Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí v reaktoru s ochrannou argonovou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 840 °C, se
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující: Specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku): 4,48 m2/g kyslík 1,37 % dusík 470 ppm draslík 45 ppm sodík <2 ppm vápník <1 ppm hořčík <1 ppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1), se podrobí předběžné aglomerační úpravě deionizovanou vodou jako adhezivem. Předběžně aglomerovaný tantalový prášek se naplní do tyglíku, a potom se naplněný tyglík umístí do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se provedla čtyřstupňová aglomerační úprava, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, a potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1000 °C a teplota se udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, a dále se teplota zvýší na 1100 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek odebere z reaktoru a rozdrtí se a proseje se na sítu 60 mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 2) se přidají kousky hořčíku v množství 3 až 5 %, vztaženo na hmotnost tantalového prášku, a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivalentní množství fosforu je 140 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku), a rovnoměrně se promíchají. Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí v reaktoru s ochrannou argonovou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 840 °C, se teplota udržuje po dobu 2 hodin. Reaktor se ochladí na 180 °C, a poté, co je teplota konstantní, se do něj dodá plynný dusík, takže tlak v reaktoru dosahuje 0,18 MPa. Teplota se řídí na 180 °C ±5 °C a udržuje se 2 hodiny. Po udržování teploty se reaktor ochladí na okolní teplotu,, zatímco se přerušovaně dodává vzduch, aby se provedla pasivační úprava, a potom se vyjme výsledný tantalový prášek.
Krok 4)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 3), se přidá směsný vodný roztok 10 % kyseliny dusičné a 0,5 % peroxidu vodíku, a pak se tantalový prášek pere za míchání po dobu 2 hodiny, takže se odstraní zbytkový hořčík a vedlejší reakční produkt, oxid hořečnatý. Potom se roztok kyseliny usazuje, aby se odstranil, a následně se k němu přidá deionizovaná voda. Po míchání roztoku po dobu 1 minuty se nechá v klidu po dobu 5 minut, a potom se odstraní supernatant, vodný roztok obsahující jemný tantalový prášek. Operace se opakuje, dokud elektrická vodivost není < 50 ps/cm. Potom se tantalový prášek přesune do nádrže filtru, a vypírá se deionizovanou vodou, dokud není elektrická vodivost menší než 5 ps/cm. Následně se tantalový prášek filtruje, suší a prosívá na sítu 80 mesh, aby se obdržel tantalový prášek jako produkt.
Příklad 9
Krok 1)
Reaktor se evakuuje a potom se dodává Ar, aby se v něm odstranil vzduch. Poté se naváží a smíchá 100 kg chloridu draselného (KCI), 100 kg fluoridu draselného (KF) a 1 kg jemného tantalového prášku majícího FSSS velikost částic < 0,5 pm, a potom se výsledná směs naplní do reaktoru. Následně se reaktor ohřívá v ohřívací peci, a poté, co se teplota zvýší na 850 °C, se směs míchá a udržuje na této teplotě po dobu 30 minut. Potom se směs, sestávající se z 5 kg fluorotantalátu draselného, 250 g jodidu draselného a 500 g síranu draselného (K2SO4) přidá do výše uvedené reakční směsi. Když se reakční teplota opět zvýší na 830 °C, přidá se ve stechiometrickém poměru vypočítaném podle chemické reakce: K2TaF7+5Na = Ta+5NaF+2KF, kovový sodík, poté se výše smíchaná surovina ve stejných poměrných množstvích přidává dále, a poté, co se teplota opět zvýší na 850 °C, přidá se kovový sodík v odpovídajícím stechiometrickém poměru. Procedura přidávání se zopakuje devětkrát. Po dokončení reakce se reakční směs udržuje při teplotě 830 °C po dobu 10 minut, a potom se zastaví míchání a reakční směs se ochladí na okolní teplotu.
Reakční produkt se vyjme z reakční směsi a vedlejší produkty reakce se oddělí. Vodný roztok kyseliny chlorovodíkové, mající pH hodnotu 3, se použije na vyprání a vyčištění výsledného primárního tantalového prášku, a potom se primární tantalový prášek vypere deionizovanou vodou a usuší.
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující: Specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku): 3,02 m2/g kyslík 1,05 % dusík 310 ppm draslík 30 ppm sodík <2 ppm vápník <1 ppm hořčík <1 ppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1), se podrobí předaglomerační úpravě deionizovanou vodou jako adhezivem. Předaglomerovaný tantalový prášek se naplní do tyglíku, a potom se naplněný tyglík umístí do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se provedla třístupňová aglomerační úprava, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, a potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, a dále se teplota zvýší na 1180 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek odebere z reaktoru a rozdrtí se a proseje se na sítu 60 mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 2) se přidají kousky hořčíku v množství 3,0 %, vztaženo na hmotnost tantalového prášku a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivalentní množství fosforu je 120 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku), a rovnoměrně se smíchají. Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí v reaktoru s ochrannou argonovou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 840 °C, se teplota udržuje po dobu 2 hodiny. Reaktor se ochladí na 180 °C, a poté, co je teplota konstantní, se do něj dodá plynný dusík, takže tlak v reaktoru dosahuje 0,15 MPa. Teplota se řídí na 180 °C ±5 °C a udržuje se po dobu 8 hodin. Po udržování teploty se reaktor ochladí na okolní teplotu za přerušovaného dodávání vzduchu, aby se provedla pasivační úprava, a potom se výsledný tantalový prášek vyjme.
Krok 4)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 3) se přidá směsný vodný roztok 10 % kyseliny dusičné a 0,5 % peroxidu vodíku, aby se tantalový prášek za míchání pral po 2 hodiny, takže se odstraní zbytkový hořčík a vedlejší reakční produkt, oxid hořečnatý. Potom se roztok kyseliny usadí, aby se odstranil, a následně se přidá deionizovaná voda. Po míchání roztoku po 1 minutu, se nechá v klidu po dobu 5 minut, a potom se odstraní supernatant, vodný roztok obsahující jemný tantalový prášek. Operace se opakuje dokud není elektrická vodivost roztoku < 50 ps/cm. Potom se tantalový prášek přesune do nádrže filtru a vypírá se deionizovanou vodou dokud není elektrická vodivost menší než 5 ps/cm. Následně se tantalový prášek filtruje, suší a prochází skrz síto 80-mesh, aby se obdržel tantalový prášek jako produkt.
Příklad 10
Krok 1)
Reaktor se evakuuje a potom se dodává Ar jako náhrada za vzduch. Poté se naváží a smíchá 100 kg chloridu draselného (KCI), 100 kg fluoridu draselného (KF) a 1 kg jemného tantalového prášku majícího FSSS velikost částic < 0,5 pm, a potom se výsledná směs naplní do reaktoru. Následně se reaktor ohřívá v ohřívací peci, a poté, co se teplota zvýší na 850 °C, směs se míchá a teplota se udržuje po dobu 30 minut. Potom se směs, sestávající se z 5 kg fluorotantalátu draselného, 250 g jodidu draselného, 500 g síranu draselného (K2SO4) a 0,4 g dihydrogenfosforečnanu amonného přidá do výše uvedené reakční směsi. Když se reakční teplota opět zvýší na 850 °C, přidá se ve stechiometrickém poměru vypočítaném podle chemické reakce: K2TaF?+5Na=Ta + 5NaF + 2KF, kovový sodík, poté se výše smíchaná surovina ve stejných poměrných množstvích přidává dále, a poté, co se teplota opět zvýší na 850 °C, přidá se kovový sodík v odpovídajícím stechiometrickém poměru. Procedura přidávání se zopakuje devětkrát. Po dokončení reakce se reakční směs udržuje na teplotě 830 °C po dobu 10 minut, a potom se míchání zastaví a reakční směs se ochladí na okolní teplotu.
Reakční produkt se vyjme z reakční směsi a oddělí se vedlejší produkty reakce. Vodný roztok kyseliny chlorovodíkové, mající pH hodnotu 3, se použije na vypírání a čištění výsledného primárního tantalového prášku, a potom se primární tantalový prášek vypere deionizovanou vodou a usuší.
Analytická data primárního tantalového prášku jsou následující: Specifická plocha povrchu (BET, adsorpce plynného dusíku): 3,24 m2/g kyslík 1,12 % dusík 350 ppm draslík 35 ppm sodík vápník hořčík <2 ppm <1 ppm <1 ppm
Krok 2)
Primární tantalový prášek, získaný v kroku 1), se podrobí předaglomerační úpravě deionizovanou vodou jako adhezivem. Předběžně aglomerovaný tantalový prášek se naplní do tyglíku, a potom se naplněný tyglík umístí do vakuové pece na tepelnou úpravu, aby se provedla třístupňová aglomerační úprava, tj. pec se evakuuje a teplota se zvýší na 800 °C, a potom se teplota udržuje po dobu 1 hodiny, dále se teplota zvýší na 1050 °C a teplota se udržuje po dobu 30 minut, a dále se teplota zvýší na 1180 °C a teplota se udržuje po dobu 20 minut. Po dokončení aglomerace se tantalový prášek ochladí na okolní teplotu. Potom se tantalový prášek odebere z reaktoru, rozdrtí se a projde přes síto 60-mesh.
Krok 3)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 2) se přidají kousky hořčíku v množství 3,0 %, vztaženo na hmotnost tantalového prášku, a dihydrogenfosforečnan amonný (přičemž ekvivalentní množství fosforu je 80 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku), a rovnoměrně se promíchají. Potom se směs umístí do tyglíku s víčkem. Poté se tyglík umístí v reaktoru s ochrannou argonovou atmosférou, a poté, co teplota dosáhne 840 °C, se teplota udržuje po dobu 2 hodin. Reaktor se ochladí na 180 °C, a poté, co je teplota konstantní, se do něj dodá plynný dusík, takže tlak v reaktoru dosahuje 0,15 MPa. Teplota se řídí na 180 °C ± 5 °C a udržuje se po dobu 8 hodin. Po udržování teploty se reaktor ochladí na okolní teplotu a přerušovaně se dodává vzduch, aby se provedla pasivační úprava, a potom se vyjme výsledný tantalový prášek.
Krok 4)
K tantalovému prášku, získanému v kroku 3) se přidá směsný vodný roztok 10 % kyseliny dusičné a 0,5 % peroxidu vodíku, tantalový prášek se za míchání vypírá po 2 hodiny, takže se odstraní zbytkový hořčík a vedlejší reakční produkt, oxid hořečnatý. Potom se roztok kyseliny usazuje, aby se odstranil, a následně se přidá deionizovaá voda. Po míchání roztoku po dobu 1 minuty se nechá v klidu po dobu 5 minut, a potom se odstraní supernatant, vodný roztok obsahující jemný tantalový prášek. Operace se opakuje dokud není elektrická vodivost < 50 ps/cm. Potom se tantalový prášek přesune do nádrže filtru a vypírá se deionizovanou vodou dokud není elektrická vodivost menší než 5 ps/cm. Následně se tantalový prášek filtruje, suší a prosívá na sítu 80-mcsh, aby se obdržel jako produkt tantalový prášek.
Provedením měření u hotového tantalového prášku, získaného v příkladech 1-10 byly změřeny v něm obsažené chemické nečistoty, a ty jsou uvedeny v tabulce 1, a odpovídající fyzikální vlastnosti jsou uvedeny v tabulce 2.
Hotové tantalové prášky, získané v příkladech 1 až 10, se zhutní, provede se slinování, a pak jsou nabity energií, aby se získala slinutá anoda, a pak se změří specifická kapacitance a zbytkový proud slinuté anody. Podmínky pro přípravu anody a měření elektrických vlastností jsou znázorněny uvedeny v tabulce 3.
Tabulka 1 Chemické nečistoty v hotovém tantalovém prášku
vzorek chemické nečistoty (ppm)
0 N P K Ma Ca Mg
příklad 1 7500 2000 110 30 3 ?5 7
příklad 2 7860 2060 112 31 3 ?5 8
příklad 3 9200 2220 132 32 3 ?5 8
příklad 4 9400 2250 140 33 3 ?1 9
příklad 5 10540 2400 136 36 3 ?5 3
příklad 6 10620 2460 142 36 3 ?5 7
příklad 7 11200 2450 160 38 3 ?5 9
příklad 8 11600 2480 160 40 4 ?5 8
příklad 9 7600 2100 110 30 3 ?5 8
příklad 10 7980 2080 112 32 3 ?5 8
Tabulka 2 Fyzikální vlastnosti hotového tantalového prášku
vzorek FSSS (pm) Tekutost (s/50g) Sítová analýza Distribuce velikostí částic (pm)
+ 325 mesh -325 mesh D10 D50 D90
příklad 1 2,47 10,5 84,40 15,60 21,7 92,3 173,5
příklad 2 2,06 12,4 81,30 18,70 25,2 85,8 155,0
příklad 3 1,90 10,0 83,80 16,20 29,1 88,0 150,5
příklad 4 1,82 11,8 81,68 18,32 23,3 85,1 149,7
příklad 5 1,62 12,4 80,20 19,80 16,4 78,0 146,0
příklad 6 1,56 13,1 79,60 20,40 13,2 76,0 142,5
příklad 7 1,38 14,5 78,42 21,58 11,47 68,0 136,0
příklad 8 1,32 18,1 75,98 24,02 11,92 62,2 116,6
příklad 9 2,36 10,8 83,20 16,80 20,2 93,6 176,4
příklad 10 2,04 12,2 82,40 17,60 22,4 87,5 165,0
Distribuce velikostí částic se měří laserovým přístrojem Kurt LS230 na měření distribuce velikostí částic.
Tabulka 3
Údaje o elektrických vlastnostech hotového tantalového prášku
vzorek hustota po zhutnění (g/cm3) hmotnost anody (g) teplota slinování (°C) doba slinování (min) přiváděné napětí (V) specifická kapacita nce (pFV/g) zbytkový proud (nA/ pFV)
příklad 1 5,0 0,1 1200 20 20 140100 00,13
příklad 2 5,0 0,1 1200 20 20 142000 0,14
příklad 3 5,0 0,1 1200 20 20 152200 0,20
příklad 4 5,0 0,1 1200 20 20 155400 0,25
příklad 5 5,0 0,1 1200 20 20 161000 0,45
příklad 6 5,0 0,1 1200 20 20 166500 0,48
příklad 7 5,0 0,1 1200 20 20 175000 0,84
příklad 8 5,0 0,1 1200 20 20 179800 0,86
příklad 9 5,0 0,1 1200 20 20 146200 0,44
příklad 10 5,0 o,l 1200 20 20 149200 0,46
1/../¾ « «····· · ·« · ·

Claims (12)

1) že se poskytuje primární tantalový prášek mající BET od 3,0 do 4,5 m2/g, přičemž je primární tantalový prášek připravován zejména redukováním fluorotantalátu draselného (K2TaF7) sodíkem v alkalokovových halogenidech a případně anorganické kyselině, přičemž anorganickou kyselinou je kyselina chlorovodíková a/nebo kyselina sírová, přednostně kyselina chlorovodíková, přičemž se na vypírání primárbního tantalového prášku používá vodný roztok mající pH od 3 do 5, a vypraný tantalový prášek se suší,
1. Tantalový prášek, mající průměrnou Fisherovu velikost podsevu (FSSS) 1,2 až 3,0 pm, přednostně 1,5 až 2,0 pm, přičemž při měření se sítem se standardními oky má více než 75 %, přednostně více než 80 %, tantalového prášku velikost částic +325 mesh.
2) že se primární tantalový prášek, získaný v kroku 1), podrobuje předaglomerační úpravě, zejména vodou použitou jako adhezivo, a potom se předaglomerovaný tantalový prášek dodává do vakuové pece na tepelnou úpravu k provedení třístupňových až pětistupňových aglomerací.
2. Tantalový prášek podle nároku 1, mající hodnotu D50 větší než 60 pm.
3) že se podrobuje aglomerovaný tantalový prášek odkysličování a úpravě dopováním dusíkem, přičemž se používají kousky kovového hořčíku nebo kousky hořčíkové slitiny na odkysličování aglomerovaného tantalového prášku a během úpravy odkysličováním se případně přidává dihydrogenfosforečnan amonný (NH4H2PO4) s ekvivalentním množstvím fosforu od 50 do 150 ppm, přednostně od 80 do 120 ppm, vztaženo na hmotnost tantalového prášku a
3. Tantalový prášek podle nároku 1 nebo 2, mající:
obsah kyslíku od 7000 do 12 000, přednostně od 9000 do 11 000 ppm, případně obsah dusíku od 1500 do 2500 ppm, zejména od 2000 do 2200 ppm, případně obsah fosforu od 110 do 180 ppm, zejména od 140 do 160 ppm a/nebo případně obsah kovů alkalických zemin menší než 15 ppm, zejména menší než 12 ppm.
4) že se vypírá a suší odkysličený a dusíkem dopovaný tantalový prášek, čímž se získává tantalový prášek jako produkt.
4. Tantalový prášek podle nároku 1, 2 nebo 3, přičemž výsledná anoda kondenzátoru, připravená slinováním tantalového prášku podle vynálezu při 1200 °C po dobu 20 minut, a potom nabíjená energií při napětí 20 V, má specifickou kapacitanci od 140 000 do 180 000 pFV/g a zbytkový proud menší než 1,0 nA/pFV.
5. Tantalový prášek podle některého z nároku 1 až 4, přičemž tantalovým práškem je aglomerovaný tantalový prášek a primární tantalový prášek má BET od 3,0 do 4,5 m2/g, přednostně od 3,5 do 4,2 m2/g.
6. Způsob výroby tantalového prášku, zahrnující následující kroky,
7. Způsob podle nároku 6, přičemž v kroku 1) se přidává směs florotantalátu draselného (F2TaF7) a jodidu draselného (KI) v dávkách do nádoby reaktoru naplněné roztavenými solemi alkalokovových halogenidů, zejména chloridu draselného (KCI), chloridu sodného (NaCI), fluoridu draselného (KF) nebo jejich směsi.
8. Způsob podle nároku 6 nebo 7, přičemž fluorotantalát draselný a jodid draselný jsou smíseny v hmotnostním poměru (10 až 20) : 1, přičemž jsou k nim přimíchány zjemňovače zrnitosti, síran draselný (K2SO4) a/nebo dihydrogenfosforečnan amonný (NH4H2PO4).
9. Způsob podle některého z nároků 6 až 8, přičemž v kroku 4) se používá směsný vodný roztok anorganické kyseliny, zejména kyseliny chlorovodíkové, kyseliny dusičné nebo směs kyseliny chlorovodíkové a kyseliny dusičné a peroxidu vodíku k praní tantalového prášku získaného v kroku 3), a potom se tantalový prášek podrobuje hydraulické separaci k odstranění jemného tantalového prášku.
10. Způsob podle nároku 9, přičemž se používá deionizovaná voda k provedení hydraulické separace až je elektrická vodivost menší než 50 ps/cm.
11. Tantalový prášek získaný použitím způsobu podle některého z nároků 6 až 10.
12. Anoda připravená slinováním tantalového prášku podle některého z nároků 1 až 5 a 11 a kondenzátor zahrnující tuto anodu.
CZ2017250A 2014-11-03 2014-11-03 Způsob výroby tantalového prášku CZ309286B6 (cs)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2014/090151 WO2016070303A1 (zh) 2014-11-03 2014-11-03 钽粉及其制造方法和由其制成的烧结阳极
CNPCT/CN2014/090151 2014-11-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2017250A3 true CZ2017250A3 (cs) 2017-08-30
CZ309286B6 CZ309286B6 (cs) 2022-07-20

Family

ID=55908327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2017250A CZ309286B6 (cs) 2014-11-03 2014-11-03 Způsob výroby tantalového prášku

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10513769B2 (cs)
JP (1) JP6561074B2 (cs)
KR (1) KR102251986B1 (cs)
CN (1) CN105916616B (cs)
CZ (1) CZ309286B6 (cs)
GB (1) GB2538211B (cs)
IL (1) IL248759B (cs)
WO (1) WO2016070303A1 (cs)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6362000B1 (ja) * 2017-09-25 2018-07-25 富永　淳 タンタル製造における希釈剤の完全リサイクル
US11534830B2 (en) * 2017-12-28 2022-12-27 Ningxia Orient Tantalum Industry Co., Ltd Tantalum powder and preparation method therefor
US10944801B1 (en) 2019-02-25 2021-03-09 Amazon Technologies, Inc. Serverless signaling in peer-to-peer session initialization

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT964936E (pt) * 1997-02-19 2002-03-28 Starck H C Gmbh Po de tantalo seu processo de producao e anodos sinterizados produzidos a partir deste po
US6238456B1 (en) * 1997-02-19 2001-05-29 H. C. Starck Gmbh & Co. Kg Tantalum powder, method for producing same powder and sintered anodes obtained from it
CN1068809C (zh) * 1997-04-29 2001-07-25 宁夏有色金属冶炼厂 团化钽粉的生产方法
JP5153030B2 (ja) * 2000-05-09 2013-02-27 日本特殊陶業株式会社 窒化珪素質焼結体の製造方法
DE10030387A1 (de) * 2000-06-21 2002-01-03 Starck H C Gmbh Co Kg Kondensatorpulver
JP4828016B2 (ja) 2000-08-09 2011-11-30 キャボットスーパーメタル株式会社 タンタル粉末の製法、タンタル粉末およびタンタル電解コンデンサ
JP3610942B2 (ja) * 2001-10-12 2005-01-19 住友金属鉱山株式会社 ニオブおよび／またはタンタルの粉末の製造法
WO2006012279A2 (en) * 2004-06-28 2006-02-02 Cabot Corporation High capacitance tantalum flakes and methods of producing the same
KR100964565B1 (ko) * 2005-09-29 2010-06-21 닝시아 오리엔트 탄탈럼 인더스트리 코포레이션 엘티디 금속 입자의 구형 입상화 및 응집화 방법 및 상기 방법으로제조된 금속 입자, 상기 금속 입자로부터 제조된 애노드
WO2007130483A2 (en) * 2006-05-05 2007-11-15 Cabot Corporation Tantalum powder with smooth surface and methods of manufacturing same
CN100528418C (zh) 2008-01-11 2009-08-19 宁夏东方钽业股份有限公司 含氮均匀的阀金属粉末及其制造方法,阀金属坯块和阀金属烧结体以及电解电容器的阳极
CN101574741B (zh) * 2009-06-25 2011-05-18 宁夏东方钽业股份有限公司 电容器用钽粉的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105916616B (zh) 2018-09-14
CZ309286B6 (cs) 2022-07-20
IL248759A0 (en) 2017-01-31
US10513769B2 (en) 2019-12-24
KR102251986B1 (ko) 2021-05-13
GB201615614D0 (en) 2016-10-26
GB2538211A (en) 2016-11-09
JP6561074B2 (ja) 2019-08-14
IL248759B (en) 2022-02-01
GB2538211B (en) 2018-09-26
CN105916616A (zh) 2016-08-31
US20170226616A1 (en) 2017-08-10
KR20170080534A (ko) 2017-07-10
JP2017538857A (ja) 2017-12-28
WO2016070303A1 (zh) 2016-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6193779B1 (en) Tantalum powder, method for producing same powder and sintered anodes obtained from it
CN102925930B (zh) 一种用含钛物料生产金属钛的方法
CZ300132B6 (cs) Zpusob výroby tantalových a/nebo niobových práškus velkým specifickým povrchem
JP5547073B2 (ja) ニオブ亜酸化物又はニオブの粉末を調製するための方法
CN103894601B (zh) 一种改善了耐电压性能的高压钽粉末的制备方法
CZ2017250A3 (cs) Tantalový prášek a způsob jeho přípravy a slinutá anoda připravená z tantalového prášku
EA020381B1 (ru) Способ получения металлических порошков
JP6011809B2 (ja) 嵩密度の高い金粉の製造方法
CN103147096B (zh) 制备含低价钛氯化物的熔盐电解质的方法及提取钛的方法
JP6824320B2 (ja) タンタル粉末及びその製造方法並びにタンタル粉末から製造される焼結アノード
US9789538B2 (en) Method for producing ultrafine tungsten powder
CN107868964A (zh) 合金粉末的制备方法
KR101817075B1 (ko) 알루미늄-스칸듐 모합금 및 그 제조방법
CN106947869B (zh) 一种综合回收废弃铁基金刚石工具的方法
JP2008121051A (ja) 銀粉の製造方法
KR102389283B1 (ko) 탄탈럼 분말 및 이의 제조 방법
CN103878364B (zh) 一种改善了耐电压性能的中压钽粉的制备方法
Bayeshov et al. Formation of Copper Powders in the Cathode Half-period of Alternating Current
CN107955953A (zh) 金属粉末的制备方法
KR101616559B1 (ko) 탄탈륨 분말의 제조방법
CN111004108A (zh) 一种稀土化合物沉淀的连续制取方法
JP2004339567A (ja) タンタルおよび／またはニオブの製造方法
PL94555B1 (pl) Sposob otrzymywania proszku tantalu z odpadow z przeznaczeniem na kondensatory tantalowe,druty i prety
SK19693A3 (sk) Spôsob prípravy práškovej medi a mosadze z okovín hydrometalurgickým postupom