DE112007001100T5

DE112007001100T5 - Tantalpulver mit glatter Oberfläche und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE112007001100T5
Application number: DE112007001100T
Authority: DE
Inventors: Yujiro Mizusaki; Hitoshi Iijima; Yoshikazu Noguchi
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Global Advanced Metals USA Inc
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2007-05-03
Publication date: 2009-05-14
Also published as: JP2009536266A; US7679885B2; GB0820245D0; WO2007130483A2; JP2014139344A; WO2007130483A3; US20090067121A1; CZ306436B6; GB2450669B; GB2450669A; CZ2008704A3; JP5706553B2

Abstract

Tantalpulver, wobei, wenn das Tantalpulver zu einer Anode eines Elektrolytkondensators geformt wird, die Anode eine Kapazität von 450.000 bis 800.000 μFV/g aufweist, gemessen durch das Pressen des Tantalpulvers zu Pellets mit Tantalzuleitungsdrähten, mit einer Pressdichte von 4,5 g/cm³, Sintern der Pellets, Anodisieren der gesinterten Pellets in einer wässrigen Phosphorsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 Vol.-% unter einer Spannung von 6 V und einem Strom von 90 mA/g, um anodisierte Pellets zu bilden und Prüfen der Kapazität in einer wässrigen Schwefelsäurelösung mit einer Konzentration von 30,5 Vol.-% bei einer Temperatur von 25°C unter einer Frequenz von 120 Hz und einer Spannung von 1,5 V.

Description

HINTERGRUND
Diese Erfindung beansprucht den Vorteil unter 35 U.S.C. § 119(e) der älteren vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 60/798,070, angemeldet am 05. Mai 2006, welche hier durch Bezugnahme in ihrer Vollständigkeit aufgenommen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft Tantalpulver, welches für einen Tantalelektrolytkondensator verwendet werden kann und Verfahren zur Herstellung desselben.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Ventilmetallpulver und Elektrolytkondensatoren, welche die Ventilmetallpulver verwenden, wie auch Verfahren zur Herstellung der Pulver und der Kondensatoren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Ventilmetallpulver mit grosser Oberfläche und Kondensatoren mit hoher Kapazität.
Tantalkondensatoren, welche aus Tantalpulver hergestellt sind, leisten einen Hauptbeitrag bei der Miniaturisierung von elektronischen Schaltungen und haben die Anwendung solcher Schaltungen in extremen Umgebungen möglich gemacht. Tantalkondensatoren werden typischerweise hergestellt, indem Tantalpulver verdichtet wird, um ein Pellet zu bilden, das Pellet in einem Ofen gesintert wird, um einen porösen Tantalkörper (Elektrode) zu bilden, und anschließend Unterwerten des porösen Körpers einer Anodisierung in einem geeigneten Elektrolyten, um einen kontinuierlichen dielektrischen Oxidfilm auf dem gesinterten Körper zu bilden.
Die Entwicklung von Pulvern, welche zur Herstellung von Tantalkondensatoren geeignet sind, resultiert aus den Bemühungen sowohl der Kondensatorhersteller als auch der Tantalverarbeiter, die Eigenschaften, die für das Tantalpulver gefordert werden, zu beschreiben, um der Herstellung von Qualitätskondensatoren am Besten zu dienen. Solche Eigenschaften umfassen die spezifische Oberfläche, Reinheit, das Schwinden, die Pressbarkeit und dergleichen.
Zunächst sollte das Pulver eine geeignete Elektrodenoberfläche bereitstellen, wenn es zu einem porösen Körper geformt und gesintert wird. Die μFV/g der Tantalkondensatoren hängenmit der spezifischen Oberfläche des gesinterten porösen Körpers, welcher durch Sintern eines Tantalpulverpellets hergestellt wurde, zusammen. Die spezifische Oberfläche hängt mit den maximalen μFV/g zusammen, welche in dem gesinterten porösen Körper erzielbar sind.
Die Reinheit des Pulvers kann auch eine wichtige Betrachtung sein. Metallische und nicht metallische Verunreinigungen neigen dazu, den dielektrischen Oxidfilm in den Tantalkondensatoren zu verschlechtern. Während hohe Sintertemperaturen dazu dienen, einige flüchtige Verunreinigungen zu entfernen, neigen höhere Temperaturen auch dazu, den porösen Körper zu schwinden, und dessen netzspezifische Oberfläche zu reduzieren und damit die Kapazität des resultierenden Kondensators. Ein Minimieren des Verlustes der spezifischen Oberfläche unter Sinterbedingungen, d. h. Schrumpfung bzw. Schwindung, ist notwendig, um Tantalkondensatoren mit höherer μFV/g herzustellen.
Wie oben diskutiert, kann die μFV/g eines Tantalpellets eine Funktion der spezifischen Oberfläche des gesinterten Pulvers sein. Eine größere Netzoberfläche kann natürlich durch Erhöhung der Quantität (Gramm) des Pulvers je Pellet erzielt werden; Kosten- und Größenbetrachtungen haben es jedoch notwendig gemacht, dass sich die Entwicklung auf Mittel fokussiert, um die spezifische Oberfläche des Tantalpulvers zu erhöhen.
Ein vorgeschlagenes Verfahren zur Erhöhung der spezifischen Oberfläche des Tantalpulvers ist es, die Pulverteilchen in eine Flockenform abzuflachen. Bemühungen, die spezifische Oberfläche zu erhöhen, indem dünnere Tantalflocken hergestellt werden, wurden jedoch durch den damit einhergehenden Verlust der Verarbeitungseigenschaften behindert, z. B. erwartet man, dass eine sehr dünne Tantalflocke z. B. sehr schlechte Pressbarkeit und niedrige Formierungsspannungen aufweist. Des Weiteren kann bei der Bearbeitung zur Herstellung von Pulvern mit hoher Oberfläche das Mahlen viele Stunden dauern, was zeitaufwändig, teuer ist und die langen Mahldauern führen typischerweise dazu, dass ein Punkt erzielt wird, an dem das Pulver bricht. Daher gibt es so etwas wie eine Grenze, bzw. Schwelle, die Pulver mit hoher Kapazität verhindert hat.
Ein Tantalelektrolytkondensator weist normalerweise eine Anode auf, hergestellt aus einem Tantalpulverpresskörper, einen Oxidfilm, welcher eine dielektrische Substanz ist, die durch das chemische Umwandeln einer Anodenoberfläche bereitgestellt wird, und eine Kathode, welche dem Oxidfilm gegenüberliegend bereitgestellt wird. in den letzten Jahren wurde aufgrund der Verkleinerung der elektronischen Einrichtungen, ein Tantalelektrolytkondensator mit geringer Größe mit niedriger Betriebsspannung und hoher Kapazität gefordert. Die Leistung eines Tantalelektrolytkondensators kann durch die Eigenschaften des Tantalpulvers beeinflusst werden, z. B. je größer die Oberfläche des Tantalpulvers ist, desto größer wird die elektrostatische Kapazität des Kondensators. Daher wurden Versuche unternommen, die elektrostatische Kapazität zu erhöhen, indem die Korngröße des Tantalpulvers kleiner gemacht wurde und die Oberfläche des Oxidfilms nach der chemischen Umwandlung vergrößert wurde, wie z. B. in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 8-162372 erwähnt, welche hier durch Bezugnahme in ihrer Vollständigkeit aufgenommen wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn, wie in der JP 08-162372 , jedoch ein Oxidfilm mit der gleichen Film- bzw. Schichtdicke wie die herkömmlichen Oxidfilme durch chemische Umwandlung gebildet wird, während die Korngröße des Tantalpulvers kleiner gemacht wird, wird jedoch das meiste des Tantalpulvers oxidiert, was dazu führt, dass nicht ausreichend nicht-oxidierte Fläche vorhanden ist, die geeignet ist, eine Anodenelektrode zu werden, und wodurch es schwierig wird, dieses als einen Kondensator einzusetzen. Des Weiteren wird es, indem der Oxidfilm dünn gemacht wird, möglich, die elektrostatische Kapazität zu erhöhen; wenn der Oxidfilm jedoch dünn hergestellt wird, unter Verwendung des Tantalpulvers, welches in JP 08-162372 beschrieben ist, neigt der Leckstrom jedoch dazu, sich zu erhöhen. Daher gibt es bei dem Tantalpulver, welches in JP 08-162372 beschrieben ist, eine Grenze bezüglich der Verkleinerung, während die Kapazität des Tantalelektrolytkondensators beibehalten wird. Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Situationen durchgeführt und mit der Aufgabe Tantalpulver bereitzustellen, welches geeignet ist, einen Tantalelektrolytkondensator mit kleiner Größe bereitzustellen, während die Kapazität beibehalten wird, wie auch ein Herstellungsverfahren zur Herstellung solch eines Tantalpulvers bereitzustellen.
Im Allgemeinen weisen sekundäre Partikel umfassend Tantalpulver Vorsprünge und Vertiefungen bzw. Senken auf, mit engen Verbindungsbereichen zwischen primären Partikeln, wobei diese engen Bereiche (vertieften Bereiche) zu einem Verlust der nicht-oxidierten Fläche führen, welche als eine Elektrode nach der chemischen Umwandlung verwendet werden. Des Weiteren wurde entdeckt, dass das Verdünnen des Oxidfilms den Leckstrom erhöht, da die Dicke des Films in den vertieften Bereichen besonders dünn wird. Basierend auf dieser Kenntnis wurde das folgende Tantalpulver und die Herstellungsverfahren desselben erfunden, wobei eine Verringerung dieser vertieften Flächen berücksichtigt wurde.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tantalpulver, wobei der CV-Wert (μFV/g) zwischen 200.000 bis 800.000 CV/g beträgt, oder zwischen 450.000 bis 800.000 CV/g, gemessen durch das folgende Messverfahren:
Tantalpellets werden gebildet (wobei Tantalzuleitungsdrähte umfasst sind) durch das Pressen von Tantalpulver mit einer Pressdichte von 4,5 g/cm³, anschließend werden die Pellets gesintert und chemisch in einer wässrigen Phosphorsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 Vol.-% bei einer Spannung von 6 V und einem Strom von 90 mA/g umgewandelt, und die chemisch umgewandelten Pellets werden als Messproben verwendet, um den CV-Wert in einer wässrigen Schwefelsäurelösung mit einer Konzentration von 30,5 Vol.-% bei einer Temperatur von 25°C unter einer Frequenz von 120 Hz und einer Spannung von 1,5 V zu messen.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung des Tantalpulvers der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren umfasst das Bilden feiner Tantalpartikel durch das dispergierende (dispersedly) Zugeben wenigstens eines Reduktionsmittels und/oder Stickstoffs zu Kaliumtantalfluorid, aufgelöst in Salzschmelze, und Glätten (d. h. Reduzieren der Oberflächenrauhigkeit und/oder Erhöhen der Dicke des Halses bzw. der Hälse zwischen den Partikeln) der Oberfläche der feinen Tantalpartikel durch das Unterwerfen derselben einer elektrolytischen Behandlung und eine elektrochemische Abscheidung.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Tantalpulvers der vorliegenden Erfindung, umfassend das Formen feiner Tantalpartikel durch das Inkontaktbringen eines gasförmigen Reduktionsmittels mit einer gasförmigen Tantalverbindung und Glätten der Oberfläche der feinen Tantalpartikel durch das Unterwerfen derselben einer elektrolytischen Behandlung und einem elektrochemischen Abscheiden.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können des Weiteren das Zermahlen bzw. Zerkleinern und Sieben des feinen Tantalpulvers umfassen, nachdem dieses thermisch aggregiert bzw. angesammelt (oder agglomeriert) wurde.
Das Tantalpulver der vorliegenden Erfindung ist geeignet, einen Tantalelektrolytkondensator mit kleiner Größe bereitzustellen, während die Kapazität beibehalten wird. Die Verfahren zur Herstellung des Tantalpulvers der vorliegenden Erfindung können einen Tantalelektrolytkondensator mit geringer Größe bereitstellen, während die Kapazität beibehalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen, welche in die Anmeldung eingeführt werden und einen Teil der Anmeldung bilden, zeigen einige der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
1 zeigt eine schematische Zeichnung, welche eine Herstellungseinrichtung des Tantalpulvers darstellt, welche in einer Ausführungsform der Herstellungsverfahren des Tantalpulvers in der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.
2 zeigt eine schematische Zeichnung, welche sekundäre Partikel vor der elektrolytischen Behandlung und der elektrochemischen Abscheidung darstellt.
3 zeigt eine schematische Zeichnung, welche die sekundären Partikel vor der elektrolytischen Behandlung und der elektrochemischen Abscheidung darstellt.
4 zeigt eine Kurve, welche ein Beispiel der Muster der Stromänderungen darstellt, wenn die elektrolytische Behandlung und der elektrochemische Abscheidung stattfinden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Kapazitäts(CV)-Wert des Tantalpulvers der vorliegenden Erfindung kann zwischen 200.000 CV/g bis 800.000 CV/g betragen, wie zwischen 450.000 bis 800.000 CV/g. Tantalpulver mit einem CV-Wert von 450.000 μFV/g oder mehr erlaubt die Herstellung eines Tantalelektrolytkondensators mit kleiner Größe jedoch großer Kapazität. In Bezug auf die Kapazität können die Tantalpulver, wenn sie zu einer Anode geformt werden, eine Kapazität von 200.000 bis 800.000 CV/g aufweisen, von ungefähr 500.000 bis 800.000 CV/g, von ungefähr 550.000 bis 800.000 CV/g, von ungefähr 600.000 bis ungefähr 800.000 CV/g, von ungefähr 650.000 bis ungefähr 800.000 CV/g, von ungefähr 700.000 bis ungefähr 800.000 CV/g, von ungefähr 500.000 bis ungefähr 750.000 CV/g, oder von ungefähr 500.000 bis 700.000 CV/g und dergleichen. Tantalpulver mit CV-Werten, die 800.000 CV/g überschreiten, sind jedoch schwierig herzustellen. In Bezug auf den Leckstrom, kann der Leckstrom 50 nA/CV oder weniger betragen, wie 30 nA/CV oder weniger, wie 25 nA/CV oder weniger, 20 nA/CV oder weniger, 10 nA/CV oder weniger, wie zwischen 1,0 nA/CV bis 30 nA/CV.
Bezug nehmend auf das Messverfahren der CV-Werte in der vorliegenden Erfindung werden zunächst Tantalpellets hergestellt. In den Pellets sind Tantalzuleitungsdrähte vorhanden. Das Tantalpulver wird zu Pellets geformt unter Verwendung einer Pressdichte von 4,5 g/cm³. Um diese Dichte zu erhalten, muss nur die Masse und die Pelletform des Tantalpulvers definiert werden. Es ist bevorzugt, die Sintertemperatur der Pellets beliebig auszuwählen, so dass das Schwindungsverhältnis des Tantalpulvers in einem Bereich von 5 bis 10% bleibt. Die Sintertemperatur liegt vorzugsweise in einem Bereich von 900 bis 1000°C. Des Weiteren ist es, je größer der CV-Wert des Tantalpulvers ist, um so bevorzugter eine niedrigere Temperatur zu wählen. Anschließend werden chemisch umgewandelte Substanzen hergestellt, indem die Pellets in einer wässrigen Phosphorsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 Vol.-% bei einer Spannung von 6 V umgewandelt werden. Für die chemische Umwandlung, um einen gleichförmigen (oder im Wesentlichen gleichförmigen) Oxidfilm auf der Oberfläche des Tantalpulvers zu bilden, ist es bevorzugt, eine Einstellung innerhalb eines Bereichs zu treffen, sofern notwendig, von: 30 bis 60°C für die Temperatur, 4 bis 6 V für die Spannung, und 90 bis 120 Minuten für die Behandlungsdauer. Anschließend werden die CV-Werte der chemisch umgewandelten Substanzen in einer wässrigen Schwefelsäurelosung mit einer Konzentration von 30,5 Vol.-% unter den Bedingungen gemessen: Temperatur 25°C, Frequenz 120 Hz, und Spannung 1,5 V. In Bezug auf das Sintern, kann die Sinterdauer zwischen 5 Minuten bis 1 Stunde oder mehr betragen, wie von 10 Minuten bis 30 Minuten, 10 Minuten bis 20 Minuten, oder 10 Minuten bis 15 Minuten. Jede gewünschte Sinterdauer kann verwendet werden. In Bezug auf die Sintertemperatur kann jede gewünschte Sintertemperatur verwendet werden. Zum Beispiel können die Sintertemperaturen von 800°C bis 1500°C betragen, von 900°C bis 1450°C, von 900°C bis 1400°C, von 900°C bis 1350°C, von 900°C bis 1300°C, von 900°C bis 1250°C, von 900°C bis 1200°C, von 900°C bis 1150°C, und jede Sintertemperaturen innerhalb dieser Bereiche. In Bezug auf die Pressdichte können andere Pressdichten entweder in dem Testverfahren verwendet werden, oder bei der Verwendung der Tantalpulver im Allgemeinen. Die Pressdichten können von ungefähr 3,0 bis ungefähr 6,0 g/cm³ betragen, wie 5,0 g/cm³, oder 5,5 g/cm³, oder 4,0 g/cm³. In Bezug auf die vorliegende Erfindung sollte verstanden werden, dass das Testverfahren, welches zur Bestimmung der Kapazität verwendet wird, einfach ein Test zur Bestimmung der Kapazität ist. Die Tantalpulver der vorliegenden Erfindung können bei einer Vielzahl von elektrischen Bedingungen, verschiedenen Formierungsspannungen, verschiedenen Arbeitsspannungen, verschiedenen Formierungstemperaturen und dergleichen verwendet werden. In Bezug auf die Formierungsspannung, können andere Formierungsspannungen verwendet werden, wie 5 Volt, 4 Volt, 3 Volt und dergleichen, z. B. 5 bis 10 Volt, 5 bis 16 Volt oder 5 bis 20 Volt, können als eine Formierungsspannung verwendet werden.
Das Tantalpulver der vorliegenden Erfindung kann in der Form sekundärer Partikel vorliegen, gebildet durch das Aggregieren (oder Agglomerieren) primärer Partikel, oder in der Form von tertiärer Partikel, gebildet durch das weitere Aggregieren (oder Agglomerieren) sekundärer Partikel.
Es ist bevorzugt, dass die mittlere Korngröße (oder mittlere Partikelgröße) der primären Partikel des Tantalpulvers 10 bis 30 nm, noch bevorzugter 13 bis 27 nm beträgt. Andere Bereiche umfassen 15 nm bis 25 nm, 17 nm bis 22 nm, oder 18 nm bis 20 nm. Wenn die primären Partikel des Tantalpulvers 10 nm oder größer sind, kann genug Anode nach der chemischen Umwandlung beibehalten werden und wenn sie 30 nm oder kleiner ist, kann die Oberfläche des Tantalpulvers erhöht werden. Die Korngrößen oder Partikelgröße kann eine Abfüllcharge, Charge oder eine Menge des Pulvers betreffen, welches in einer Anode oder mehreren Anoden vorhanden ist.
Des Weiteren ist es bezüglich der Kornverteilung (oder Partikelgrößenverteilung) der primären Partikel des Tantalpulvers bevorzugt, dass eine Verteilung vorhanden ist, wobei 80% oder mehr der Partikel innerhalb von ±5 nm der mittleren Korngröße fallen. Bei einer Vertei lung, bei welcher 80% oder mehr der Partikel innerhalb von ±5 nm der mittleren Korngröße fallen, neigen Leerräume, da die Kornverteilung gleichmäßig oder gleichförmig ist, dazu gebildet zu werden, wenn die primären Partikel gegenseitig aggregiert werden, wodurch erlaubt wird, dass die Materialien, welche die Kathode bilden, vollständig in das Innere des Tantalpulvers eindringen, wenn ein Tantalelektrolytkondensator gebildet wird. Die Partikelgrößenverteilung kann weniger als 80% in Bezug auf die Partikel betragen, die innerhalb von ±5 nm der mittleren Korngröße fallen. Die Partikelgrößenverteilung kann so sein, dass 85% bis 99% oder mehr, oder von 90% bis 99% oder mehr, oder von 95% bis 99% oder mehr des Tantalpulvers innerhalb von ±5 nm der mittleren Korngröße fallen. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung können die verschiedenen Prozentbereiche, welche für die Partikelgrößenverteilung bereitgestellt werden, auf Partikel angewendet werden, welche in einen Bereich innerhalb von ±10 nm oder ±7 nm fallen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Tantalpulver (entweder primäres, sekundäres oder tertiäres Pulver) gewünschte Fließraten aufweisen. Zum Beispiel können die Fließraten der Tantalpulver der vorliegenden Erfindung eine Fließrate von ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 3 Minuten aufweisen, wobei die Zeit die Dauer umfasst, die notwendig ist, dass 20 Gramm des Tantalpulvers durch eine Öffnung mit einem Durchmesser von 0,1 Inch passieren. Die Fließraten können von ungefähr 45 Sekunden bis ungefähr 2% Minuten betragen, von ungefähr 60 Sekunden bis ungefähr 2 Minuten, von ungefähr 60 Sekunden bis ungefähr 1½ Minuten, wie auch andere Fließraten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die sekundären Partikel des Tantalpulvers gewünschte Partikelgrößen aufweisen. Zum Beispiel können die sekundären Partikel der vorliegenden Erfindung einen D50 Wert aufweisen, bestimmt durch Microtrac, von 1 Mikrometer bis 150 Mikrometer, wie von 10 Mikrometer bis 125 Mikrometer, wie von 50 Mikrometer bis 100 Mikrometer, wie von 75 Mikrometer bis 120 Mikrometer und dergleichen. Des Weiteren kann in einer oder mehreren Ausführungsformen dieser D50-Bereiche der D10 Wert von 0,7 Mikrometer bis 20 Mikrometer betragen, wie von 1 Mikrometer bis 15 Mikrometer, von 5 Mikrometer bis 10 Mikrometer und dergleichen. Des Weiteren können in einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für die verschiedenen D50-Bereiche, welche hier beschrieben sind, die Partikel einen D90 Bereich von 5 Mikrometer bis 200 Mikrometer aufweisen, wie von 10 Mikrometer bis 175 Mikrometer, wie von 15 Mikrometer bis 150 Mikrometer, von ungefähr 20 Mikrome ter bis ungefähr 125 Mikrometer, von ungefähr 25 Mikrometer bis ungefähr 100 Mikrometer, von ungefähr 50 Mikrometer bis ungefähr 75 Mikrometer und dergleichen. Die niedrigeren D10-Zahlen und die niedrigeren D90-Zahlen werden typischerweise eher auf die niedrigeren D50-Größen angewandt, welche hier erwähnt sind, wie Größen von 1 Mikrometer bis 75 Mikrometer. Des Weiteren werden die höheren D10 und höheren D90-Zahlen eher auf die oberen Bereiche des D50-Bereichs angewandt werden, wie von 75 Mikrometer bis 150 Mikrometer.
Anschließend wird eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Tantalpulvers beschrieben. In einer Ausführungsform wird eine Herstellungseinrichtung für Tantalpulver 10 (im Folgenden als eine Herstellungseinrichtung 10 abgekürzt), welche in 1 dargestellt ist, verwendet. Die Herstellungseinrichtung 10 ist mit einem aus Tantal hergestellten Behälter 11 ausgestattet, ein Rührmittel 12 ist in den Behälter 11 eingeführt, ein erstes Zugabemittel 13, um ein Reduktionsmittel in den Behälter 11 dispergierend zuzugeben, ein zweites Zugabemittel 14, um (gegebenenfalls) Stickstoff in den Behälter 11. dispergierend zuzugeben, eine Elektrode 15, die in dem Behälter 11 angeordnet ist, ein Wechselstromanschluss 16, welcher elektrisch mit dem Behälter 11 und der Elektrode 15 verbunden ist, und ein aus Inconel hergestellter tragender Behälter 17, welcher den Behälter 11 trägt. Das erste Zugabemittel 13 besteht aus einem ersten Zufuhrrohr 13a und einem ersten Einblasrohr 13b, welches mit dem ersten Zufuhrrohr 13a verbunden ist und horizontal befestigt ist, und das zweite Zugabemittel 14 besteht aus dem zweiten Zufuhrrohr 14a und dem zweiten Einblasrohr 14b, welches mit dem zweiten Zufuhrrohr 14a verbunden ist und horizontal befestigt ist. Das erste Einblasrohr 13b und das zweite Einblasrohr 14b können ringförmige Rohre sein, bereitgestellt mit einer Vielzahl von Poren in dem Bodenbereich, welche größer werden, je weiter sich der Abstand von den Verbindungsstellen mit den Zufuhrrohren 13a und 14a entfernt, für eine gleichmäßige Zugabe.
Bei einem Herstellungsverfahren des Tantalpulvers wird zunächst, um zu verhindern, dass Verunreinigungen eingemischt werden, der Behälter 11 gegebenenfalls zuvor mit Wasser gewaschen und vorzugsweise vollständig getrocknet, nachdem er gegebenenfalls einer Ultraschallreinigung unterworfen wurde. Anschließend wird Verdünnungssalz in den Behälter 11 zugegeben. Das Innere des Behälters 11 wird erwärmt, um die Salzschmelze zu regulieren, und während das Innere des Behälters 11 durch das Rührmittel 12 gerührt wird, wird Kaliumtantalfluorid (K2TaF7) zugegeben, um in der Salzschmelze aufgelöst zu werden. Anschließend wird, in wenigstens einer Ausführungsform, während weiterhin gerührt wird, durch das erste Zugabemittel 13 wenigstens ein Reduktionsmittel gleichmäßig und. dispergierend in das Kaliumtantalfluorid, welches in der Salzschmelze aufgelöst ist, zugegeben, und gleichzeitig wird durch das zweite Zugabemittel 14 Stickstoff dispergierend zugegeben. Als ein Ergebnis wird das Kaliumtantalfluorid reduziert und feine Tantalpartikel bestehend aus sekundären Partikeln, welche aus aggregierten (oder agglomerierten) primären Partikeln bestehen, werden gebildet. Des Weiteren wird in der vorliegenden Erfindung mit der dispergierenden Zugabe die gleichzeitige Zugabe (oder im Wesentlichen gleichzeitige Zugabe) an einer Vielzahl von Stellen oder Orten gemeint.
Bezug nehmend auf das Verdünnungssalz, welches die Salzschmelze bildet, werden Kaliumchlorid (KCl), Natriumchlorid (NaCl), Kaliumfluorid (KF) oder eutektische Salze dieser als Beispiele genannt. Einzelne Salze oder Mischungen können verwendet werden. Bezug nehmend auf das Reduktionsmittel können Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle, wie Natrium, Magnesium, Calcium etc. oder Hydride dieser, d. h. Magnesiumhydrid und Calciumhydrid als Beispiele genannt werden. Natrium ist bevorzugt. Wenn Natrium als ein Reduktionsmittel verwendet wird, reagiert das Fluor in Kaliumtantalfluorid und Natrium miteinander, und erzeugen ein Natriumfluorid. Das Fluorid ist wasserlöslich und kann einfach in dem späteren Verfahren entfernt werden.
770°C bis 880°C ist eine bevorzugte innere Temperatur des Behälters 11. Wenn die innere Temperatur des Behälters 11 770°C oder darüber beträgt, können die Komponenten in dem Behälter 11 mit Bestimmtheit aufgelöst werden, und wenn sie 880°C oder darunter beträgt, kann das Selbstsintern des erzeugten primären Tantalpulvers verhindert werden, wodurch verhindert wird, dass die erzeugten Partikel grob werden. Andere Temperaturen können verwendet werden, wie weniger als 770°C oder mehr als 880°C.
Anschließend kann eine elektrolytische Behandlung und eine elektrochemische Abscheidung für die feinen Tantalpartikel der Salzschmelze angewendet werden. Insbesondere unter Verwendung eines Wechselstromanschluss 16, wird ein Wechselstrom mit sich abwechselnd umkehrender Stromrichtung erzeugt, und der Wechselstrom wird an die feinen Tantalpartikel durch den Behälter 11 und die Elektrode 15 angelegt. Der Wechselstrom erzeugt induktive Effekte; daher kann der Strom, auch wenn sich die feinen Tantalpartikel nicht im direkten Kontakt mit dem Behälter 11 und der Elektrode 15 befinden, an die feinen Tantalpartikel angelegt werden. Als ein Ergebnis können die feinen Tantalpartikel als eine Kathode oder eine Anode wirken. Des Weiteren ändern sich die Anode und Kathode, wenn der Wechselstrom angelegt wird, abwechselnd. Während die feinen Tantalpartikel als eine Anode wirken, werden Elektronen von dem Tantal der feinen Tantalpartikel entfernt und ein Phänomen (Elektrolyse) tritt auf, bei welchem das Tantal kationisiert wird und in der Salzschmelze aufgelöst wird. Während die feinen Tantalpartikel als eine Kathode wirken, tritt ein Phänomen (die elektrochemische Abscheidung) auf, wobei Tantalkationen in der Salzschmelze mit den Elektronen in den feinen Tantalpartikeln verbunden werden und an den feinen Tantalpartikeln haften. Als ein Ergebnis, dass sie abwechselnd einer Elektrolyse und elektrochemischen Abscheidung unterworfen werden, werden die feinen Tantalpartikel einem elektrolytischen Polieren unterworfen, welches ihre Oberfläche glättet.
In Bezug auf die elektrolytische Behandlung und die elektrochemische Abscheidung ist es, um die Oberfläche der feinen Tantalpartikel glatt genug zu machen, wie in 4 dargestellt, bevorzugt, sofern notwendig, einzustellen: die Dauer der Elektrolyse (τ), die Stromdichte der elektrochemischen Abscheidung (α), die Stromdichte, wenn die Elektrolyse stattfindet (β), die Inversionsfrequenz (inversion frequency) (θ), und Ausfallzeit (ε). In Bezug auf die Elektrolyse können durch Einstellen der Elektrolysedauer und der Stromdichte, sofern notwendig, hauptsächlich in den vertieften Bereichen der sekundären Tantalpartikel mit einer Vielzahl an Vorsprüngen und Vertiefungen, die Tantalionen ionisiert werden; insbesondere ist es bevorzugt, dass sie für eine lange Zeitdauer bei niedriger Stromdichte angewandt wird. Wenn die Tantalionen der Elektrolyse für einen langen Zeitraum bei niedriger Stromdichte unterworfen werden, können diese nahe an den Partikeln gehalten werden. Indem die Ausfallzeit des Weiteren, sofern notwendig, eingestellt wird, wird die Diffusion der Ionen, welche nahe an der Tantaloberfläche gehalten werden, aufgrund von die Viskosität erhöhenden Wirkungen durch die ionisierten Tantalionen beschleunigt, und daher können die Tantalionen in die vertieften Bereiche bewegt werden. Des Weiteren kann in Bezug auf die elektrochemische Abscheidung durch das Einstellen der Dauer der elektrochemischen Abscheidung und der Stromdichte, sofern notwendig, das Tantal absorbiert werden und in den vertieften Bereichen geglättet werden; d. h. konkret, es ist bevorzugt, dass sie für einen kurzen Zeitraum mit hoher Stromdichte angelegt wird. Zusätzlich kann das Glätten der Oberfläche beschleunigt werden, aufgrund der Vibrationswirkung, erzeugt durch den Rückstrom (current inversion) oder die Oberflächenspannung zwischen den Bereichen, in denen die Konzentration der Tantalionen hoch ist und der Fläche der Salzschmelze. In Bezug auf die Fähigkeit der vorliegenden Erfindung, die Oberfläche des Tantalpulvers zu glätten (d. h. die Halsdicke zu erhöhen), kann die Halsdicke, wenn das agglomerierte Ausgangspulver mit dem Tantalpulver nach der elektrolytischen Behandlung und/oder elektrochemischen Ab scheidung verglichen wird, um 5% oder mehr, 10% oder mehr, 15% oder mehr, 20% oder mehr, 25% oder mehr, oder 30% oder mehr in Bezug auf die Halsdicke erhöht werden.
Des Weiteren ist 0,001 bis 0,1 A/cm² die bevorzugte Stromdichte sowohl für die Elektrolyse als auch für die elektrochemische Abscheidung. Andere Bereiche der Stromdichte können 0,01 bis 0,1 A/cm² oder 0,05 bis 0,1 A/cm² betragen. Ist die Stromdichte zu niedrig ist es unwahrscheinlich, dass die Reaktionen fortschreiten, ist sie dagegen zu hoch, überschreitet die Reaktionsgeschwindigkeit 1 nm/s, was zu einer Tendenz führt, dass die Kontrolle schwierig wird. Die Stromdichte kann oberhalb von 0,1 A/cm² oder unter 0,001 A/cm² liegen.
Die Dauer der elektrochemischen Abscheidung (die Zeit, wenn die feinen Tantalpartikel als Kathode wirken) beträgt vorzugsweise das 0,8 bis 10-fache (z. B. 1 bis 8-fache, 2 bis 7-fache, 3 bis 5-fache) der Dauer der Elektrolyse (der Zeitraum, wenn die feinen Tantalpartikel als Anode dienen). Wenn die Dauer der elektrochemischen Abscheidung das 0,8-fache der Dauer der Elektrolyse beträgt oder länger ist, kann die Oberfläche der feinen Tantalpartikel glatt genug gemacht werden, und wenn sie weniger als 10 Mal so viel beträgt, ist es möglich zu verhindern, dass die Teilchen grob werden, wie als ein Ergebnis der übermäßigen elektrochemischen Abscheidung. In dem Fall, dass die Korngröße der primären Partikel der feinen Tantalpartikeln groß ist, können die Partikel feiner gemacht werden, daher ist es bevorzugt, die Dauer der Elektrolyse zu verlängern.
Da die Tantalpartikel fein sind, werden die Elektrolyse und die elektrochemische Abscheidung innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes durchgeführt (innerhalb von 0,226 nm/s für 0,1 A/cm²). Ist da die Inversionsfrequenz zu niedrig, kann die Inversionswirkung nicht voll gezeigt werden, und wenn sie zu hoch ist, kann die Übertragungsgeschwindigkeit der Ionen nicht nachkommen. Des Weiteren kann die Form bzw. Gestalt manchmal mit unnötigen Leerräumen in einem dentritischen Zustand mit Verunreinigungen angefüllt werden. Die Inversionsfrequenz kann im Allgemeinen innerhalb von 0,5 nm/s, innerhalb von 0,3 nm/s, innerhalb von 0,2 nm/s, innerhalb von 0,1 nm/s, innerhalb von 1 nm/s für jede Stromdichte fallen.
Nachfolgend kann die glatte Oberfläche der feinen Tantalpartikel thermisch aggregiert (oder agglomeriert) werden, um tertiäre Partikel zu bilden (z. B. eine mittlere Größe von 500 bis 5000 μm und/oder die Partikelgrößenverteilung). Die thermische Aggregation wird vorzugsweise unter Bedingungen durchgeführt, bei denen das auftretende Schwindungsver hältnis 5 bis 10% beträgt. Mit einem Schwindungsverhältnis von 5% oder mehr kann die thermische Aggregation geeignet durchgeführt werden und ein Schwindungsverhältnis von 10% oder darunter kann eine übermäßige thermische Aggregation verhindern. Wenn das Schwindungsverhältnis in diesem Bereich liegt, beträgt die Temperatur für die thermische Aggregation vorzugsweise 900 bis 1200°C, noch bevorzugter 1050°C. Wenn die Temperatur der thermischen Aggregation 900°C oder größer ist, kann ein Schwindungsverhältnis von 5% oder mehr erzielt werden, und wenn sie 1200°C oder weniger beträgt, kann ein Schwindungsverhältnis von 10% oder weniger erzielt werden. Die thermische Aggregation kann bei diesen Temperaturen für einen ausreichenden Zeitraum auftreten, um Aggregation zu bewirken, z. B. für 5 Minuten oder mehr. Das Schwindungsverhältnis kann außerhalb des Bereichs von 5% bis 10% in einer oder mehreren Ausführungsformen liegen. Zum Beispiel kann das Schwindungsverhältnis von 1% bis 20%, von 3% bis 20%, von 3% bis 15% betragen oder andere Prozentanteile innerhalb dieser Bereiche.
Nachfolgend können die thermisch aggregierten tertiären Partikel gemahlen und gesiebt werden. Als ein Verfahren für das Zermahlen wird ein Verfahren der Verwendung eines Walzengranulators umfassend ein Walzenpaar (differential rolls) als ein Beispiel genannt. Hierbei ist das Walzenpaar zwei Walzen, die mit einem dazwischen liegenden Raum angeordnet sind, und umgekehrt gegeneinander rotieren und wobei jede Walze eine andere Anzahl an Rotationen aufweist. In Bezug auf den Ausgleich zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzen, ist es bevorzugt, dass die Umfangsgeschwindigkeit einer der Walzen um 20% oder mehr schneller ist als die Umfangsgeschwindigkeit der anderen Walze, da es dies das Erhalten von 44 bis 150 μm des Tantalpulvers mit bei einer höheren Schwindungsrate ermöglicht. Die eine Walze kann eine sich von der anderen Walze unterscheidende Rotationsgeschwindigkeit aufweisen (z. B. unterschiedliche Umdrehungen je Minute), wie 20% bis 100% größer, 20% bis 80% größer, 25% bis 75% größer oder 30% bis 70% größer.
Bezüglich des Siebverfahrens wird ein Verfahren zum Sieben des gemahlenen Pulvers durch das Aufeinanderstapeln zweier Siebe mit unterschiedlichen Maschen (Mesh) als ein Beispiel genannt. Hierbei ermöglicht eines der beiden Siebe Pulver, welches kleiner ist als die obere Grenze einer gegebenen Korngröße hindurchzupassieren, ermöglicht jedoch nicht dem Pulver, welches größer als die obere Grenze eines gegebenen Korngrößenbereichs ist, hindurchzutreten. Das erstere Sieb wird oben angeordnet und das untere an dem Boden, wenn diese verwendet werden. Des Weiteren kann bezüglich des Siebverfahrens als ein Beispiel ein Vibrationsverfahren oder Trommelverfahren angewendet werden. Hierbei ist das Vibrationsverfahren ein Verfahren, bei welchem aufeinandergestapelte Siebe nach oben und unten bewegt werden und das Trommelverfahren ist ein Verfahren, wobei die aufeinandergestapelten Siebe horizontal kreisförmig bewegt werden.
Wie beschrieben kann Tantalpulver (mittlere Korngröße ungefähr 44 bis 150 μm oder mit einem Korngrößenbereich von 55 bis 150 μm), bestehend aus tertiären Partikeln, erhalten durch das Sieben, z. B. als ein Tantalpulver für einen Tantalelektrolytkondensator verwendet werden. Die tertiären Partikel sind typischerweise agglomeriert.
In Bezug auf die Reinheit des Tantalpulvers kann das Tantalpulver jede gewünschte Reinheit in Bezug auf das Tantal aufweisen. Zum Beispiel kann das Tantalmetall eine Reinheit von 95% Ta oder mehr, wie 99% Ta oder mehr, wie 99,95% Ta oder mehr, wie 99,99% Ta oder mehr, oder von 99,999% Ta oder mehr aufweisen. Verschiedene Verunreinigungsmaße können wie unten beschrieben sein.
In wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Pulver und/oder Pellet und/oder die gesinterte Anode die folgenden Eigenschaften aufweisen, es sollte jedoch verstanden werden, dass das Pulver auch Eigenschaften außerhalb dieser Bereiche aufweisen kann:
Reinheitslevel:
Sauerstoffgehalt von zwischen ungefähr 5.000 ppm bis ungefähr 60.000 ppm, wie von ungefähr 8.000 ppm bis ungefähr 50.000 ppm oder von ungefähr 10.000 ppm bis ungefähr 30.000 ppm, oder von ungefähr 12.000 ppm bis ungefähr 20.000 ppm Sauerstoff. Ein Sauerstoff (in ppm) zu BET (in m²/g) Verhältnis kann von ungefähr 2.000 bis ungefähr 4.000 betragen, wie von ungefähr 2.200 bis ungefähr 3.800, von ungefähr 2.400 bis ungefähr 3.600, von ungefähr 2.600 bis ungefähr 3.400, oder von ungefähr 2.800 bis ungefähr 3.200 und dergleichen.
Ein Kohlenstoffgehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 100 ppm und noch bevorzugter von ungefähr 10 ppm bis ungefähr 50 ppm oder von ungefähr 20 ppm bis ungefähr 30 ppm Kohlenstoff.
Ein Stickstoffgehalt von ungefähr 100 ppm bis ungefähr 20.000 ppm oder mehr und noch bevorzugter von ungefähr 1.000 ppm bis ungefähr 5.000 ppm oder von ungefähr 3.000 ppm bis ungefähr 4.000 ppm oder von ungefähr 3.000 ppm bis ungefähr 3.500 ppm Stickstoff.
Ein Wasserstoffgehalt von ungefähr 10 ppm bis ungefähr 1000 ppm und noch bevorzugter von ungefähr 300 ppm bis ungefähr 750 ppm, oder von ungefähr 400 ppm bis ungefähr 600 ppm Wasserstoff.
Ein Eisengehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 50 ppm, und noch bevorzugter von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 20 ppm Eisen.
Ein Nickelgehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 150 ppm, und noch bevorzugter von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 100 ppm oder von ungefähr 25 ppm bis ungefähr 75 ppm Nickel.
Ein Chromgehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 100 ppm und noch bevorzugter von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 50 ppm oder von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 20 ppm Chrom.
Ein Natriumgehalt von ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 50 ppm und noch bevorzugter von ungefähr 0,5 ppm bis ungefähr 5 ppm Natrium.
Ein Kaliumgehalt von ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 100 ppm und noch bevorzugter von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 50 ppm, oder von ungefähr 30 ppm bis ungefähr 50 ppm Kalium.
Ein Magnesiumgehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 50 ppm und noch bevorzugter von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 25 ppm Magnesium.
Ein Phosphor (P) Gehalt von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 500 ppm und noch bevorzugter von ungefähr 100 ppm bis ungefähr 300 ppm Phosphor.
Ein Fluorid (F) Gehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 500 ppm und noch bevorzugter von ungefähr 25 ppm bis ungefähr 300 ppm, oder von ungefähr 50 ppm bis ungefähr 300 ppm, oder von ungefähr 100 ppm bis ungefähr 300 ppm.
Das Pulver kann eine Fisher Sub-sieve-Größe (FS) von ungefähr 2,5 μm oder weniger, wie von ungefähr 0,10 bis ungefähr 2,0 μm, oder von ungefähr 0,20 bis ungefähr 0,8 μm aufweisen. Das Pulver kann eine Schüttdichte von ungefähr 2,0 g/cm³ oder weniger, oder 1,80 g/cm³ oder weniger, 1,5 g/cm³ oder weniger, wie von ungefähr 0,80 g/cm³ bis ungefähr 1,30 g/cm³, oder von ungefähr 1,0 g/cm³ bis ungefähr 1,20 g/cm³ aufweisen.
Das Pulver (primär, sekundär oder tertiär) kann eine Partikelgrößenverteilung aufweisen (basierend auf Gesamtprozent) wie folgt, bezogen auf die Maschengröße (mesh size):
+60# von ungefähr 0,0 bis ungefähr 1% und vorzugsweise von ungefähr 0,0 bis ungefähr 0,5% und noch bevorzugter 0,0 bis ungefähr 0,0.
60/170 von ungefähr 45% bis ungefähr 70% und vorzugsweise von ungefähr 55% bis ungefähr 65%, oder von ungefähr 60% bis ungefähr 65%.
170/325 von ungefähr 20% bis ungefähr 50% und vorzugsweise von ungefähr 25% bis ungefähr 40% oder von ungefähr 30% bis ungefähr 35%.
325/400 von ungefähr 1,0% bis ungefähr 10% und vorzugsweise von ungefähr 2,5% bis ungefähr 7,5%, wie von ungefähr 4 bis ungefähr 6%.
–400 von ungefähr 0,1 bis ungefähr 2,0% und vorzugsweise von ungefähr 0,5% bis ungefähr 1,5%.
Das Pulver weist, wenn es zu einer Anode mit einer Sintertemperatur von 1150°C für 10 Minuten, mit einer Formierungstemperatur von 60°C und einer Pressdichte von 4,5 g/cm³ und einer Formierungsspannung von 6 V geformt wurde, eine Kapazität auf von ungefähr 200.000 CV/g bis ungefähr 800.000 CV/g, wie von ungefähr 450.000 CV/g bis ungefähr 700.000 CV/g, oder von ungefähr 500.000 CV/g bis ungefähr 700.000 CV/g. Des Weiteren kann der Leckstrom weniger als 20 nA/μFV betragen und kann von ungefähr 2,5 bis ungefähr 15 na/μFV oder von ungefähr 3,0 bis ungefähr 10 nA/μFV betragen. Die Werte oder Bereiche für die Kapazität und/oder den Leckstrom sind auch bei einer Sintertemperatur von 1200°C oder 1250°C für 10 Minuten und/oder einer Formierungsspannung von 5 Volt bis 16 Volt möglich. Des Weiteren kann jeder einzelne Wert innerhalb der Bereiche der Kapazität und des Leckstroms zu Zwecken der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Das Ta-Pulver der vorliegenden Erfindung kann auch eine Porengrößenverteilung aufweisen, welche unimodal oder multimodal, wie bimodal, ist. Das Ta-Pulver der vorliegenden Erfindung kann einen Porendurchmesser aufweisen, so dass es eine Mittelpeakintensität von ungefähr 0,1 μm für den Porendurchmesser bis ungefähr 0,2 μm gibt, wie von ungefähr 0,1 μm bis ungefähr 0,18 μm. Der Porendurchmesser kann des Weiteren eine Peakhöhe von ungefähr 0,3 bis ungefähr 0,5 dV/d(logd) aufweisen, wie ungefähr 0,4 dV/d(logd). Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung können diese Bereiche innerhalb von 20%, oder innerhalb von 10%, oder innerhalb von 5% oder innerhalb von 2% der oben beschriebenen Bereiche und der in den Figuren gezeigten liegen.
Die Ta-Pulver der vorliegenden Erfindung können eine BET-Oberfläche von ungefähr 4,0 m²/g bis ungefähr 20 m²/g und noch bevorzugter von ungefähr 4 bis ungefähr 15 m²/g aufweisen, wie von ungefähr 12 bis ungefähr 15 m²/g.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Kondensatoren enthaltend, oder hergestellt aus den Pulvern der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel können die Pulver wenigstens einen Teil der Kondensatoranode formen, unter Verwendung herkömmlicher Verfahren. Der Kondensator kann ein nasser oder Festkondensator sein.
Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren ist es durch das dispergierende Zugeben eines oder mehrerer Reduktionsmittel möglich, dass das Kaliumtantalfluorid und das Reduktionsmittel gleichmäßig reagieren, so dass primäre Partikel mit kleiner Korngröße gebildet werden, und durch die gegenseitigen Verbindungen der primären Partikel können sekundäre Partikel geformt werden. Im Allgemeinen, wie in 2 dargestellt, weist ein sekundäres Partikel 20a einen engen gegenseitig verbundenen Bereich der primären Partikel 21 und 21 auf und kommt als eine Struktur heraus (eine Struktur mit einem Hals 22) mit Vorsprüngen und einer Vertiefung; in der vorliegenden Erfindung, bei welcher elektrolytische Behandlung und elektrochemische Abscheidung angewendet werden, kann jedoch eine glatte Oberfläche des sekundären Partikels 20b (Bezug nehmend auf 3) ohne Hals erhalten werden, während verhindert wird, dass dieses grob wird. Man nimmt an, dass dies auf der Tatsache beruht, dass während der Elektrolysebehandlung und der elektrochemischen Abscheidung, Tantal in dem vertieften Bereich (Hals 22) des sekundären Partikels 20a abgeschieden wird, und dass an den hervorstehenden Flächen eher die Elektrolyse stattfindet. Daher weisen die sekundären Partikel, welche aus der elektrolytischen Behandlung und elektrochemischen Abscheidung erhalten werden, eine große Oberfläche auf, da eine kleine Korngröße noch beibehalten werden kann. Aus diesem Grund ist es mit Tantalpulver, welches diese sekundären Partikel verwendet, möglich einen Kondensator mit einer großen elektrostatischen Kapazität zu erhalten. Des Weiteren kann als ein Ergebnis einer glatteren Oberfläche und eines engeren Bereichs der Oxidfilm gleichmäßiger gebildet werden und der Leckstrom kann reduziert werden (d. h. in konkreten Angaben unter 10 nA/μF). Des Weiteren tritt in der vorliegenden Erfindung eine Reduktion von Kaliumtantalfluorid auf und die gleiche Einrichtung wird einer nachfolgenden elektrolytischen Behandlung und elektrochemischen Abscheidung unterworfen, was dazu führt, dass weniger Verunreinigungen mit hineingemischt werden. Zusätzlich kann in der oben beschriebenen Ausführungsform, nach dem Formen tertiärer Partikel als ein Ergebnis der thermischen Aggregation feiner Tantalpartikel, aufgrund des nachfolgenden Mahlens und Siebens, Tantalpulver mit einer gleichmäßigen Korngröße erhalten werden. Wenn die Korngröße des Tantalpulvers gleichmäßig ist, können Hohlräume bzw. Leerräume zwischen den Partikeln gebildet werden, wodurch die Oberfläche erhöht wird und die CV-Werte einfach angehoben werden können.
Des Weiteren wurde in der Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens des Tantalpulvers, welche oben beschrieben ist, als ein Mittel zum dispergierenden Zugeben eines Reduktionsmittels oder Stickstoffs ein Verfahren umfassend ein Einblasrohr verwendet; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, als ein Beispiel können auch Zugabemittel verwendet werden, welche mit einer Vielzahl von Düsen zur Zugabe versehen sind. Des Weiteren kann, obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform Stickstoff durch ein zweites Zugabemittel zugegeben wurde, die Zugabe von Stickstoff auch weggelassen werden. Die Zugabe von Stickstoff kann jedoch einfacher ermöglichen, dass die Korngröße der primären Partikel kleiner werden.
Obwohl zusätzlich in der oben beschriebenen Ausführungsform, zur Herstellung feiner Tantalpartikel, ein Reduktionsmittel dispergierend in das Kaliumtantalfluorid zugegeben wurde, welches in der Salzschmelze aufgelöst ist, können auch gasförmige Tantalverbindungen (z. B. Tantalchlorid, Tantaliodid, Tantalpentaoxid, etc.) in Kontakt mit einem gasförmigen Reduktionsmittel gebracht werden, um feine Tantalpartikel zu bilden. Als ein Verfahren für das Inkontaktbringen des gasförmigen Reduktionsmittels mit einer gasförmigen Tantalverbindung wird ein Verfahren als ein Beispiel genannt, gemäß welchem nach dem Zuführen einer gasförmigen Tantalverbindung und des Reduktionsmittels in einen erwärmten Container abgekühlt wird, und aggregiert wird zum Einsammeln. Als ein gasförmiges Reduktionsmittel werden Wasserstoff, verdampftes Natrium, verdampftes Magnesium etc. als Beispiele genannt. Bezüglich der Temperatur, bei welcher die Reduktion stattfindet, ist eine Temperatur, die 10 bis 200°C höher als der Siedepunkt der Tantalverbindung liegt, bevorzugt. Wenn die Temperatur höher ist als der Siedepunkt der Tantalverbindung um 10°C oder mehr, wenn die Reduktion stattfindet, kann die Reaktion einfach gesteuert werden, wohin gegen, wenn die Temperatur um 200°C oder weniger höher als der Siedepunkt der Tantalverbindung ist, kann verhindert werden, dass die Partikel grob werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung des Weiteren ein Verfahren des thermischen Aggregierens, Mahlens und Siebens geglätteter feiner Tantalpartikel umfasst, kann dieses Verfahren weggelassen werden. In diesem Fall wären die glatten feinen Tantalpartikel das Tantalpulver der vorliegenden Erfindung.
In Bezug auf Stickstoff kann Stickstoff in jedem Zustand vorhanden sein, wie als ein Gas, Flüssigkeit oder Feststoff. Vorzugsweise liegt der Stickstoff in einer gasartigen Form vor. Die Tantalpulver der vorliegenden Erfindung können jede Menge an Stickstoff aufweisen, welches als Dotiermittel oder anders vorhanden ist. Stickstoff kann als eine kristalline Form und/oder feste Lösung mit jedem Verhältnis vorliegen. Der Stickstoff, welcher vorhanden sein kann, kann vollständig in einer kristallinen Form, oder vollständig in der Form einer festen Lösung vorliegen, oder in Kombinationen dieser. Die Mengen an Stickstoff, welche in dem Tantalpulver vorhanden sind, können jede Menge sein, wie von ungefähr 50 ppm bis ungefähr 250.000 ppm. Andere Mengen umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf von ungefähr 100 ppm oder mehr, von ungefähr 200 ppm oder mehr, von ungefähr 500 ppm oder mehr, von ungefähr 1.000 ppm oder mehr, von ungefähr 1.000 bis ungefähr 4.000 ppm, von ungefähr 1.000 ppm bis ungefähr 5.000 ppm, von ungefähr 1.000 ppm bis ungefähr 7.500 ppm, von ungefähr 100 ppm bis ungefähr 5.000 ppm, von ungefähr 1.000 ppm bis ungefähr 10.000 ppm, von ungefähr 1.000 ppm bis ungefähr 20.000 ppm und dergleichen. Alle diese ppm-Bereiche beziehen sich auf den Stickstoff, welcher in dem Pulver vorhanden ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das hergestellte Tantalpulver verwendet, um eine Kondensatoranode zu verwenden (z. B. eine nasse Anode oder eine feste Anode). Die Kondensatoranode und der Kondensator (nasser Elektrolytkondensator, Feststoffkondensator, etc.) kann durch jedes Verfahren hergestellt werden und/oder kann eine oder mehrere der Komponenten/Designs aufweisen, wie z. B. in den U.S.-Patenten 6,870,727 ; 6,813,140 ; 6,699,757 ; 7,190,571 ; 7,172,985 ; 6,804,109 ; 6,788,523 ; 6,527,937 B2 ; 6,462,934 B2 ; 6,420,043 B1 ; 6,375,704 B1 ; 6,338,816 B1 ; 6,322,912 B1 ; 6,616,623 ; 6,051,044 ; 5,580,367 ; 5,448,447 ; 5,412,533 ; 5,306,462 ; 5,245,514 ; 5,217,526 ; 5,211,741 ; 4,805,704 und 4,940,490 , beschrieben, welche hier alle in ihrer Vollständigkeit und durch Bezugnahme aufgenommen sind. Das Pulver kann zu einem Grundkörper geformt werden und gesintert werden, um einen gesinterten Presskörper zu bilden und der gesinterte Presskörper kann anodisiert werden, unter Verwendung herkömmlicher Verfahren. Man nimmt an, dass die Kondensatoranoden, hergestellt aus dem Tantalpulver, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, verbesserte elektrische Leckstromeigenschaften aufweist. Die Kondensatoren der vorliegenden Erfindung können in einer breiten Vielzahl von Endverwendungen eingesetzt werden, wie der Elektronik von Kraftfahrzeugen; Mobiltelefonen; Computer, wie Monitoren, Hauptplatinen und dergleichen; Verbraucherelektronik umfassend Fernseher und Bildschirmgeräte; Drucker/Kopierer; Stromversorgungen; Modems; Computer Notebooks; und Plattenlaufwerke.
Die vorliegende Erfindung wird des Weiteren durch die folgenden Beispiele erläutert, welche beispielhaft für die folgende Erfindung sein sollen.
BEISPIELE
Beispiel 1
In der vorliegenden Erfindung wurde eine Herstellungseinrichtung, welche in 1 dargestellt ist, verwendet, wobei der Behälter 11 ein 50 l-Behälter ist, bei welchem alle Flächen, welche in Kontakt mit Flüssigkeit und Gas kommen, aus hochreinem Tantal hergestellt sind. In den Behälter 11 wurden 35 kg Kaliumchlorid zugegeben und bei 800°C bis zur Auflösung erwärmt, während mittels dem Rührmittel 12 gerührt wurde. Anschließend, nach der Auflösung von 37,5 g Kaliumtantalfluorid in dem aufgelösten Kaliumchlorid, während dispergierend 10,8 g geschmolzenes Natrium durch das erste Zugabemittel 13 zugegeben wurde, wurde Stickstoff dispergierend durch das zweite Zugabemittel 14 zugegeben. Als ein Ergebnis wurden feine Tantalpartikel durch das Reduzieren des Kaliumtantalfluorids erhalten. Nachdem die feinen Tantalpartikel bei 1100°C thermisch aggregiert wurden und diese mit einem Walzengranulator zermahlen wurden, wurde Tantalpulver mit 44 bis 150 μm erhalten. Des Weiteren wurde bei allen Ausgangsmaterialien, die in dem vorliegenden Herstellungsbeispiel verwendet wurden, die in diesen vorhandene Feuchtigkeit vor der Verwendung entfernt.
Beispiel 2
Feines Tantalpulver wurde unter dreimaliger Wiederholung der gleichen Kaliumtantalfluoridreduktion wie in Beispiel 1 erhalten. Nachfolgend, während die Auflösung des Kaliumchlorids beibehalten wurden, wurden 100 g Kaliumtantalfluorid neu zu dem Behälter 11 zugegeben. Anschließend wurde ein Wechselstrom mit einer Umwandlungsfrequenz von 100 Hz unter der Stromdichte von 0,02 A/cm² von dem Wechselstromanschluß 16 erzeugt, durch den Container 11 und die Elektrode 15 wurde der Wechselstrom an die feinen Tantalpartikel für 15 Sekunden angelegt, und die feinen Tantalpartikel wurden der elektrolytischen Behandlung und elektrochemischen Abscheidung zum elektrolytischen Polieren unterworfen. Zu diesem Zeitpunk wurde das Innere des Behälters 11 durch das Rührmittel 12 gerührt, so dass die erhaltenen Partikel ausgefällt wurden. Des Weiteren wurde die Dauer der elektrochemischen Abscheidung (Dauer während die feinen Tantalpartikel als eine Kathode wirken) auf das 1,5-fache der Dauer der Elektrolyse eingestellt (Dauer während die feinen Tantalpartikel als eine Anode wirken). Wie beschrieben wurden feine Tantalpartikel mit glatter Oberfläche (Tantalpulver) erhalten.
Beispiel 3
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2, mit der Ausnahme, dass die Menge des Kaliumtantalfluorids, welches neu zu dem Behälter 11 zugegeben wurde, 50 g betrug, die Stromdichte des Wechselstroms 0,02 A/cm² betrug, und die Dauer des Anlegens des Wechselstroms 10 Sekunden betrug, wurden feine Tantalpartikel mit glatter Oberfläche (Tantalpulver) erhalten.
Beispiel 4
Auf die gleiche Weise wie Beispiel 2, mit der Ausnahme, dass Kaliumtantalfluorid nur einmal zugegeben wurde, nachdem die Reduktion des Kaliumtantalfluorids dreimal wiederholt wurde, wurden feine Tantalpartikel mit glatter Oberfläche (Tantalpulver) erhalten.
Beispiel 5
Tantalchlorid, verdampft bei 300°C, wurde durch Wasserstoff reduziert und feine Tantalpartikel mit einer mittleren primären Korngröße von ungefähr 30 nm wurden erhalten. Elektrolytisches Polieren wurde bei 1 kHz an den feinen Tantalpartikeln durchgeführt, indem diese der gleichen elektrolytischen elektrochemischen Abscheidungsbehandlung wie in Beispiel 2 unterworfen wurden und feine Tantalpartikel mit glatter Oberfläche (Tantalpulver) wurden erhalten.
Beispiel 6
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5, mit der Ausnahme, dass das Tantalchlorid durch Natrium, welches bei 900°C verdampft wurde, anstelle von Wasserstoff reduziert wurde, wurden feine Tantalpartikel mit glatter Oberfläche (Tantalpulver) erhalten.
In Bezug auf das Tantalpulver, welches in den Beispielen 1 bis 6 erhalten wurde, wurden die CV-Werte und der Leckstrom wie nachfolgend angeführt gemessen. Die Resultate sind in Tabelle 1 dargestellt.
Messverfahren der CV-Werte: Pellets wurden hergestellt, indem das Tantalpulver geformt wurde, so dass die Dichte 4,5 g/cm³ betrug, anschließend wurden die Pellets in einer wässrigen Phosphorsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 Vol.-% bei einer Spannung von 6 V und einem Strom von 90 mA/g chemisch umgewandelt. Die chemisch umgewandelten Pellets wurden anschließend als Messproben verwendet, um den CV-Wert in einer wässrigen Schwefelsäurelösung mit einer Konzentration von 30,5 Vol.-% bei einer Temperatur von 25°C unter einer Frequenz von 120 Hz und einer Spannung von 1,5 V gemessen.

Messverfahren des Leckstroms: Pellets wurden hergestellt, indem das Tantalpulver geformt wurde, so dass die Dichte 4,5 g/cm³ betrug, anschließend wurden die Pellets chemisch in einer wässrigen Phosphorsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 Vol.-% bei einer Spannung von 6 v und einem Strom von 90 mA/g chemisch umgewandelt. Die chemisch umgewandelten Pellets wurden anschließend als Messproben verwendet, um den Leckstrom in einer wässrigen Phosphorsäurelösung mit einer Konzentration von 10 Vol.-% bei einer Temperatur von 25°C unter Anlegen einer Spannung von 4,0 V für drei Minuten zu messen. [Tabelle 1]

Herstellungsbeispiel	mittlere Korngröße der primären Partikel (nm)	CV-Wert (μFV/g)	Leckstrom (nA/μF)
1	25	455.000	5,0
2	23	500.000	4,0
3	17	609.000	4,5
4	14	708.000	10,0
5	13	790.000	9,5
6	28	650.300	9,0

In Beispiel 1, bei welchem Kaliumtantalfluorid nur in der Salzschmelze reduziert wurde, betrug der CV-Wert des Tantalpulvers ungefähr 455.000 μFV/g. In den Beispielen 2 bis 4 jedoch, bei denen die elektrolytische Behandlung und elektrochemische Abscheidung angewendet wurden, lag die mittlere Korngröße der primären Partikel in einem Bereich von 10 bis 30 μm, der CV-Wert des Tantalpulvers erhöhte sich auf ungefähr 500.000 bis 700.000 μFV/g, und der Leckstrom blieb unter 10 nN/μF.
In Beispiel 5, in welchem Tantalchlorid durch Wasserstoff reduziert wurde und die elektrolytische Behandlung und elektrochemische Abscheidung angewendet wurden, lag die mittlere Korngröße der primären Partikel in einem Bereich von 10 bis 30 μm, der CV-Wert des Tantalpulvers erhöhte sich auf ungefähr 800.000 μFV/g, und der Leckstrom blieb unter 10 nA/μF.
In Beispiel 6, in welchem Tantalchlorid durch Natrium reduziert wurde und eine elektrolytische Behandlung und elektrochemische Abscheidung angewendet wurden, fiel die mittlere Korngröße der primären Partikel in einen Bereich von 10 bis 30 μm, der CV-Wert des Tantalpulvers erhöhte sich auf ungefähr 650.000 μFV/g, und der Leckstrom blieb unter 10 nA/μF.
Die Anmelder nehmen spezifisch den gesamten Inhalt aller genannten Referenzen in diese Offenbarung mit auf. Des Weiteren, wenn eine Menge, Konzentration oder ein anderer Wert oder Parameter entweder als ein Bereich, bevorzugter Bereich oder eine Liste von oberen bevorzugten Werten und unteren bevorzugten Werten angegeben wird, soll dies so verstanden werden, dass spezifisch alle Bereiche offenbart werden, die von jedem Paar einer oberen Bereichsgrenze oder eines bevorzugten Werts und einer unteren Bereichsgrenze oder bevorzugten Werts gebildet werden, unabhängig davon, ob diese Bereiche separat offenbart sind. Wenn hier ein Bereich von Zahlenwerten genannt wird soll dieser Bereich, sofern nicht anders angegeben, dessen Endpunkte mit umfassen, und alle Zahlen und Anteile innerhalb dieses Bereichs. Es ist nicht beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung auf die spezifischen Werte beschränkt wird, die genannt wurden, wenn ein Bereich definiert wird.
Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet unter Berücksichtigung der vorliegenden Beschreibung und der Ausübung der hier offenbarten vorliegenden Erfindung deutlich. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft betrachtet werden, im Hinblick auf den wahren Umfang und Geist der Erfindung, welche durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente angegeben wird.
Zusammenfassung
Ein Tantalpulver wird beschrieben, welches geeignet ist, einen Tantalelektrolytkondensator mit geringer Größe bereitzustellen, während die Kapazität beibehalten wird,. Das Tantalpulver in der vorliegenden Erfindung kann dadurch gekennzeichnet werden, dass der CV-Wert zwischen 200.000 bis 800.000 μFV/g beträgt, gemessen durch das folgende Messverfahren. Pellets werden hergestellt indem Tantalpulver geformt wird, so dass die Dichte 4,5 g/cm³ beträgt, anschließend werden die Pellets chemisch in einer wässrigen Phosphorsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 Vol.-% bei einer Spannung von 6 V und einem Strom von 90 mA/g umgewandelt, und die chemisch umgewandelten Pellets werden als Messprobe verwendet, um den CV-Wert in einer wässrigen Schwefelsäurelösung mit einer Konzentration von 30,5 Vol.-% bei einer Temperatur von 25°C unter einer Frequenz von 120 Hz und einer Spannung von 1,5 V zu messen.

10: Herstellungseinrichtung
11: Behälter
12: Rührmittel
13: erstes Zugabemittel
13a: erstes Zufuhrrohr
13b: erstes Einblasrohr
14: zweites Zugabemittel
14a: zweites Zufuhrrohr
14b: zweites Einblasrohr
15: Elektrode
16: Wechselstromanschluss
17: Stützbehälter
20a, 20b: sekundäre Partikel
21: primäre Partikel
22: Hals

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- US 6420043 B1 [0072]
- US 6375704 B1 [0072]
- US 6338816 B1 [0072]
- US 6322912 B1 [0072]
- US 6616623 [0072]
- US 6051044 [0072]
- US 5580367 [0072]
- US 5448447 [0072]
- US 5412533 [0072]
- US 5306462 [0072]
- US 5245514 [0072]
- US 5217526 [0072]
- US 5211741 [0072]
- US 4805704 [0072]
- US 4940490 [0072]

Claims

Tantalpulver, wobei, wenn das Tantalpulver zu einer Anode eines Elektrolytkondensators geformt wird, die Anode eine Kapazität von 450.000 bis 800.000 μFV/g aufweist, gemessen durch das Pressen des Tantalpulvers zu Pellets mit Tantalzuleitungsdrähten, mit einer Pressdichte von 4,5 g/cm³, Sintern der Pellets, Anodisieren der gesinterten Pellets in einer wässrigen Phosphorsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 Vol.-% unter einer Spannung von 6 V und einem Strom von 90 mA/g, um anodisierte Pellets zu bilden und Prüfen der Kapazität in einer wässrigen Schwefelsäurelösung mit einer Konzentration von 30,5 Vol.-% bei einer Temperatur von 25°C unter einer Frequenz von 120 Hz und einer Spannung von 1,5 V.
Verfahren zur Herstellung des Tantalpulvers nach Anspruch 1, umfassend: Formen feiner Tantalteilchen durch das dispergierende Zugeben wenigstens eines Reduktionsmittels zu Kaliumtantalfluorid, welches in einer Salzschmelze aufgelöst ist, und Reduzieren der Oberflächenrauhigkeit und/oder Erhöhen der Halsdicke der feinen Tantalpartikel, indem die feinen Tantalpartikel einer elektrolytischen Behandlung und elektrochemischen Abscheidung unterworfen werden.
Verfahren zur Herstellung des Tantalpulvers nach Anspruch 1, umfassend: Formen feiner Tantalpartikel durch das Inkontaktbringen wenigstens eines gasförmigen Reduktionsmittels mit wenigstens einer gasförmigen Tantalverbindung, und Reduzieren der Oberflächenrauhigkeit und/oder Erhöhen der Halsdicke der feinen Tantalpartikel, indem die feinen Tantalpartikel einer elektrolytischen Behandlung und elektrochemischen Abscheidung unterworfen werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, des Weiteren umfassend das thermische Aggregieren oder Agglomerieren der feinen Tantalpartikel nach der elektrolytischen Behandlung und elektrochemischen Abscheidung, um agglomerierte Partikel zu bilden, und anschließend Zermahlen und Sieben der agglomerierten Partikel.
Tantalpulver nach Anspruch 1, wobei das Tantalpulver eine mittlere primäre Partikelgröße von 10 nm bis 30 nm aufweist.
Tantalpulver nach Anspruch 1, wobei das Tantalpulver eine Partikelgrößenverteilung aufweist, wobei 80% oder mehr des Tantalpulvers in ±5 nm der mittleren Partikelgröße fallen.
Tantalpulver nach Anspruch 1, wobei das Tantalpulver eine Fließrate von 30 Sekunden bis 3 Minuten aufweist.
Tantalpulver nach Anspruch 1, wobei das Tantalpulver einen D50-Wert der Größe der sekundären Partikel von 1 μm bis 150 μm aufweist.
Tantalpulver nach Anspruch 8, wobei das Tantalpulver einen D10-Wert der Größe der sekundären Partikel von 0,7 μm bis 20 μm und einen D90-Wert der Größe der sekundären Partikel von 5 μm bis 200 μm aufweist.
Tantalpulver nach Anspruch 1, wobei das Tantalpulver eine BET-Oberfläche von 4 bis 20 m²/g aufweist; eine mittlere Korngröße des agglomerierten tertiären Tantalpulvers von 44 μm bis 150 μm; eine Reinheit des Tantalmetalls von 99% DA oder höher; und eine Fisher Sub-sieve von 0,10 μm bis 2,5 μm.
Tantalpulver nach Anspruch 10, wobei das Tantalpulver eine Porengrößenverteilung aufweist, welche unimodal ist.
Tantalpulver nach Anspruch 10, wobei das Tantalpulver einen Porendurchmesser mit einer Peakintensität von 0,1 μm bis 0,2 μm und eine Peakhöhe von 0,3 bis 0,5 dV/d (logd) aufweist.
Tantalpulver nach Anspruch 1, wobei das Tantalpulver eine mittlere Partikelgröße von 13 bis 27 nm aufweist; eine Partikelgrößenverteilung, wobei 90% bis 99% des Tantalpulvers in ±5 nm der mittleren Korngröße fallen; eine Fließrate von 30 Sekunden bis 3 Minuten; einen D50-Wert der Größe der sekundären Partikel von 75 μm bis 150 μm; einen D10-Wert der Größe der sekundären Partikel von 5 μm bis 10 μm; einen D90-Wert der Größe der sekundären Partikel von 20 μm bis 125 μm; einen BET von 4 bis 20 m²/g; eine mittlere Größe der agglomerierten sekundären Partikel von 500 μm bis 5.000 μm; ein Fisher Sub-sieve von 0,10 μm bis 2,5 μm; einen Porendurchmesser mit einer Mittelpeakintensität von 0,1 μm bis 0,2 μm; und einen Porendurchmesser mit einer Peakhöhe von 0,3 bis 0,5 DV/D(logD).
Tantalpulver nach Anspruch 1, wobei das Tantalpulver aufweist: einen Sauerstoffgehalt von ungefähr 5.000 ppm bis ungefähr 60.000 ppm; ein Sauerstoff (in ppm)-zu-BET (in m²/g)-Verhältnis von ungefähr 2.000 bis ungefähr 4.000; einen Kohlenstoffgehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 100 ppm; einen Stickstoffgehalt von ungefähr 100 ppm bis ungefähr 20.000 ppm; einen Wasserstoffgehalt von ungefähr 10 ppm bis ungefähr 1.000 ppm; einen Eisengehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 50 ppm; einen Nickelgehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 150 ppm; einen Chromgehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 100 ppm; einen Natriumgehalt von ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 50 ppm; einen Kaliumgehalt von ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 100 ppm; einen Magnesiumgehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 50 ppm; einen Phosphor(P)-Gehalt von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 500 ppm; und einen Fluorid(F)-Gehalt von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 500 ppm.
Tantalpulver nach Anspruch 1, wobei das Tantalpulver aufweist: einen Sauerstoffgehalt von ungefähr 12.000 ppm bis ungefähr 20.000; ein Sauerstoff (in ppm)-zu-BET (in m²/g)-Verhältnis von ungefähr 2.800 bis ungefähr 3.200; einen Kohlenstoffgehalt von ungefähr 10 ppm bis ungefähr 50 ppm; einen Stickstoffgehalt in der Form einer festen Lösung von ungefähr 1.000 ppm bis ungefähr 5.000 ppm; einen Wasserstoffgehalt von ungefähr 400 ppm bis ungefähr 600 ppm; einen Eisengehalt von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 20 ppm; einen Nickelgehalt von ungefähr 25 ppm bis ungefähr 75 ppm; einen Chromgehalt von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 20 ppm; einen Natriumgehalt von ungefähr 0,5 ppm bis ungefähr 5 ppm; einen Kaliumgehalt von ungefähr 30 ppm bis ungefähr 50 ppm; einen Magnesiumgehalt von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 25 ppm; einen Phosphor(P)-Gehalt von ungefähr 100 ppm bis ungefähr 300 ppm; und einen Fluorid(F)-Gehalt von ungefähr 100 ppm bis ungefähr 300 ppm.
Tantalpulver nach Anspruch 13, wobei das Tantalpulver eine Partikelgrößenverteilung (basierend auf den Gesamtprozenten) wie folgt aufweist, basierend auf den US-Standardmeshgrößen: +60# von ungefähr 0,0% bis ungefähr 1%; 60/170 von ungefähr 45% bis ungefähr 70%; 170/325 von ungefähr 20% bis ungefähr 50%; 325/400 von ungefähr 1,0% bis ungefähr 10%; und –400 von ungefähr 0,1% bis ungefähr 2,0%.
Tantalpulver nach Anspruch 13, wobei das Tantalpulver eine Partikelgrößenverteilung (basierend auf den Gesamtprozenten) wie folgt aufweist, basierend auf den US-Standardmeshgrößen: +60# von ungefähr 0,0% bis ungefähr 0,5%; 60/170 von ungefähr 55% bis ungefähr 65%; 170/325 von ungefähr 25% bis ungefähr 40%; 325/400 von ungefähr 2,5% bis ungefähr 7,5%; und –400 von ungefähr 0,5% bis ungefähr 1,5%.
Tantalpulver nach Anspruch 13, wobei das Tantalpulver eine Partikelgrößenverteilung (basierend auf den Gesamtprozenten) wie folgt aufweist, basierend auf den US-Standardmeshgrößen: +60# von 0% oder ungefähr 0,0%; 60/170 von ungefähr 60% bis ungefähr 65%; 170/325 von ungefähr 30% bis ungefähr 35%; 325/400 von ungefähr 4% bis ungefähr 6%; und –400 von ungefähr 0,5% bis 1,5%.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren in einem Behälter mit einer inneren Temperatur von 770°C bis 880°C auftritt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die elektrolytische Behandlung und elektrochemische Abscheidung mit einer Stromdichte von 0,001 bis 0,1 A/cm² auftritt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Reaktion zwischen dem Reduktionsmittel und dem Kaliumtantalfluorid mit einer Reaktionsgeschwindigkeit auftritt, welche 1 nm/s nicht überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die elektrochemische Abscheidung 0,8 bis 10 Mal so viel wie die elektrolytische Behandlung auftritt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die elektrolytische Behandlung und die elektrochemische Abscheidung eine Inversionsfrequenz innerhalb von 0,226 nm je Sekunde aufweist.
Tantalpulver nach Anspruch 1, wobei die Anode einen Gleichspannungs-Leckstrom von weniger als 10 nA/μF aufweist.
Anode eines Elektrolytkondensators, umfassend das Tantalpulver aus Anspruch 1, mit dieser Kapazität.
Elektrolytondensator nach Anspruch 25, wobei die Anode einen Gleichspannungs-Leckstrom von weniger als 10 nA/μF aufweist.
Anode eines Elektrolytkondensators nach Anspruch 25, wobei die Kapazität 550.000 CV/g bis 800.000 CV/g beträgt.