DE2825424C2 - Silicon-containing tantalum powder, process for its production and its use - Google Patents

Silicon-containing tantalum powder, process for its production and its use

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DE2825424C2 DE19782825424 DE2825424A DE2825424C2 DE 2825424 C2 DE2825424 C2 DE 2825424C2 DE 19782825424 DE19782825424 DE 19782825424 DE 2825424 A DE2825424 A DE 2825424A DE 2825424 C2 DE2825424 C2 DE 2825424C2
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Description

4040

Die Erfindung bezieht sich auf siliciumhaltiges Tantalpulver, Verfahren zu seiner Herstellung und auf seine Verwendung.The invention relates to silicon-containing tantalum powder, processes for its production and its Use.

Einige der Hauptanwendungen für Tantal liegen bei Elektrolytkondensatoren und bei Ofenbauteilen in Hochtemperatur-Vakuumöfen. Zu den Eigenschaften des Tantals, die es zu einem auf diesen Anwendungsgebieten attraktiven Material machen, gehören ein hoher Schmelzpunkt, eine hohe Dielektrizitätskonstante in dem durch anodische Oxidation gebildeten Oxidfilm, hohe elektrische Leitfähigkeit, ausgezeichnete Duktilität und Bearbeitbarkeit sowie die Verfügbarkeit in hochreiner Form.Some of the main uses for tantalum are in electrolytic capacitors and furnace components in High temperature vacuum furnaces. Among the properties of tantalum that make it one of these fields of application make attractive material include a high melting point, high dielectric constant in the oxide film formed by anodic oxidation, high electrical conductivity, excellent ductility and machinability as well as availability in a highly pure form.

Bekanntlich wird Tantal brüchig, wenn es bei verhältnismäßig hohen Temperaturen (über 315°C) selbst kurzzeitig bestimmten Gasen und Dämpfen ausgesetzt wird. Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid sind zu nennende Beispiele verunreinigender Gase, und sie sind von Bedeutung, da sie die Produkte oder Reaktionskomponenten vieler physikalischer und chemischer Reaktionen umfassen, bei denen die Verwendung von Tantalerzeugnissen, entweder direkt oder indirekt, in der Elektronik-, Metall- und chemischen Industrie beteiligt ist. Der zuvor beschriebene Zustand des Brüchigwerdens bezieht sich auf den Verlust geeigneter Biegefähigkeit ohne Bruch bei den beabsichtigten Anwendungen (beobachtet und gemessen bei oder nahe Raumtemperatur) als Folge davon, daß das Tantal hohen Temperaturen ungeeigneten Vakua oder verunreinigenden Gasen und Dämpfen ausgesetzt worden ist Das Fehlen der Fähigkeit, bei tiefer Temperatur ohne Bruch nach Verunreinigung gebogen werden zu können, schafft ernsthafte Probleme, da hergestellte Tantalteile, die verunreinigt worden sind, später der Vibration, einem Aufprall und statischen Kräften bei oder nahe Raumtemperatur während ihrer Lebensdauer oder ihrer Verarbeitung zu bestimmen Fertigerzeugnissen oder Vorrichtungen ausgesetzt sind.It is well known that tantalum becomes brittle when it is itself at relatively high temperatures (over 315 ° C) is briefly exposed to certain gases and vapors. Are oxygen, carbon monoxide and carbon dioxide Examples of contaminating gases to be mentioned, and they are important because they are the products or reaction components involve many physical and chemical reactions that involve the use of Tantalum products, either directly or indirectly, are involved in the electronics, metal and chemical industries is. The brittleness condition described above relates to the loss of proper flexibility without breakage in the intended applications (observed and measured at or near room temperature) as a result of the tantalum being exposed to high temperatures, unsuitable vacuums or contaminants Gases and vapors have been exposed to the lack of the ability to operate at low temperature without rupture after Being able to bend contamination creates serious problems because manufactured tantalum parts contaminate it later the vibration, impact and static forces at or near room temperature to determine finished products or devices during their service life or their processing are exposed.

Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Verwendung von Tantal in Elektrolytkondensatoren war die daß Tantalbleidrähte während dem Sintern von Tantal-Anodenpreßlingen, hergestellt durch Pressen und Sintern von Tantalpulver mit in die Pulverpreßlinge eingebettetem Tantalbleidraht, stark brüchig werden. Das Ausmaß des Brüchigwerdens ist, wie man weiß, noch höher, wenn solche Tantalbleidrähte in Tantalpulver mit einem verhältnismäßig hohen Sauerstoffgehalt, z.B. mehr als 1600 ppm, eingebettet sind.One of the major difficulties with using tantalum in electrolytic capacitors has been that Tantalum lead wires during sintering of tantalum anode compacts made by pressing and sintering of tantalum powder with tantalum lead wire embedded in the powder compacts, become extremely brittle. That The degree of brittleness is, as is well known, even higher when such tantalum lead wires are contained in tantalum powder a relatively high oxygen content, e.g. more than 1600 ppm.

Eine Methode, die als Versuch diese Schwierigkeit zu überwinden, angewandt wurde, bestand darin, die Oberfläche des Tantalbleidrahts mit Kohlenstoff oder einem kohlenstoffhaltigen Material zu behandeln. Der Kohlenstoffüberzug neigt zur Reaktion mit Sauerstoff in dem Tantalpulver während der sich anschließenden Hochtemperatur-Sinterung, und dadurch bleibt die Biegbarkeit des Bleidrahts erhalten, weil der Sauerstoff eher mit dem Kohlenstoffüberzug reagiert hat als vom Tanlalbleidraht absorbiert zu werden. Mit dieser Methode ist es jedoch schwierig, die Anwendung von Kohlenstoff zu steuern, um ein gleichmäßiges Verhalten zu erzielen und die notwendige Biegefestigkeit des Bleidrahtes zu erhalten. Zudem übt Kohlenstoff auf der Drahtoberfläche einen nachteiligen Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften des Tantals aus, indem eine unerwünschte Erhöhung des Kriechgleichstroms durch den dielektrischen Tantaloxidfilm hindurch hervorgerufen wird.One method that has been used in an attempt to overcome this difficulty has been to use the surface of the tantalum lead wire to be treated with carbon or a carbonaceous material. The carbon coating tends to react with oxygen in the tantalum powder during the subsequent high-temperature sintering, and thereby the bendability of the lead wire is retained because the oxygen tends to be with it reacted to the carbon coating rather than being absorbed by the tannic lead wire. With this method is however, it is difficult to control the application of carbon in order to achieve uniform behavior and to maintain the necessary flexural strength of the lead wire. In addition, carbon exerts itself on the wire surface an adverse effect on the electrical properties of tantalum by causing an undesirable increase of the DC leakage current is caused through the tantalum oxide dielectric film.

Zur Senkung des Ausmaßes des Brüchigwerdens von Tantalbleidraht ist noch ein weiteres Verfahren angewandt worden, das darin besteht, einen korngrößengesteuerten Tantalbleidraht zu verwenden; d. h. einen Tantaldraht, der eine Korngröße zeigt, die nach Anwendung der erhöhten Temperaturen, wie sie während dem Sintern der Anoden angewandt werden, nicht wesentlich zunimmt Doch hat auch dieser korngrößengesteuerte Bieidraht in vielen Fällen nicht die gewünschte Beständigkeit gegenüber Brüchigwerden, insbesondere bei solchen Anwendungen, wo der korngrößengesteuerte Tantalbleidraht in einem stark sauerstoffhaltigen Tantalpulverpreßling eingebettet ist und insbesondere, wo der Sauerstoffgehalt des Tantalpulvers 1600 ppm oder darüber ist.Another method is used to reduce the amount of fragility of tantalum lead wire which consists in using a grain size controlled tantalum lead wire; d. H. a Tantalum wire that exhibits a grain size that will decrease after exposure to the elevated temperatures encountered during the Sintering of the anodes used does not increase significantly. However, this also has grain size controlled In many cases, brace wire does not have the desired resistance to fragility, in particular in those applications where the grain size controlled tantalum lead wire in a highly oxygenated Tantalum powder compact is embedded and in particular where the oxygen content of the tantalum powder is 1600 ppm or above is.

Das Brüchigwerden von Tantalbleidrähtcn ist ein Hauptproblem beim Arbeiten mit Anoden, wenn sie an den Anodisierrahmen geschweißt werden. Die Brüchigkeit ist besonders schlimm bei Tantalbleidraht, wenn dieser nahe dem stark sauerstoffhaltigen Pulver liegt, wo der Anodenbleidraht oder die Steigleitung in die Tantalpulverpreßlinge eingebettet ist. Die stärkste Brüchigkeit ist an dem Austrittspunkt des Drahtes aus der gesinterten Anode festzustellen, wo der Sauerstoffgehalt des Drahtes hoch ist und der Draht nicht mehr gehalten wird. Die Brüchigkeit der Tantalbleidrähte hat einen starken Einfluß darauf, ob ein Herstellungsvorgang für einen Kondensator wirtschaftlich durchgeführt werden kann oder nicht, da ein Versagen der BleidrähteThe brittleness of tantalum lead wires is a major problem when working with anodes when they are on the anodizing frame can be welded. The brittleness is especially bad with tantalum lead wire, though this is close to the highly oxygenated powder where the anode lead wire or the riser pipe into the Tantalum powder is embedded. The greatest brittleness is at the point where the wire exits the sintered anode to determine where the oxygen content of the wire is high and the wire is no longer is held. The brittleness of the tantalum lead wires has a strong influence on whether a manufacturing process for a capacitor may or may not be done economically because of failure of the lead wires

während der Handhabung zu einem vollständigen Ausfall der Teile führen kann. So geht der gesamte während der Herstellung dem Material verliehene Wert verloren. Eine Lösung dieses Problems des Brüchigwerdens von Tantalbleidraht hat einen starken Einfluß auf die wirtschaftliche Herstellung von Kondensatoren. Normalerweise ist das Problem der Brüchigkeit in Tantal-Kondensatoranoden am schwerwiegendsten, die aus Pulvern gepreßt und gesintert werden, die verhältnismäßig hohen Sauerstoffgehalt (z. B. 1600 ppm Sauerstoff oder darüber) aufweisen, sowie mit Pulvern, die bei Temperaturen von 1 800° C oder darüber gesintert worden sind.to a complete failure during handling the parts can lead. So all the value given to the material during manufacture is lost. A solution to this problem of tantalum lead wire fragility has a profound economic impact Manufacture of capacitors. Usually the problem is brittleness in tantalum capacitor anodes most serious, those pressed and sintered from powders that are proportionately high oxygen content (e.g. 1600 ppm oxygen or above), as well as with powders that have been sintered at temperatures of 1,800 ° C or above.

Weiter kann die Brüchigkeit von aus Tantalhalbzeug hergestellten Bauteilen in Hochtemperaturöfen oder bei anderen Hochtemperaturanwendungen die Lebensdauer der Teile nachteilig beeinflussen. Tantalmaterialien bei Kochtemperaturanwendungen werden nachteilig beeinflußt, weil sie Getter für Gase, wie Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff, sind. Aufgrund der hohen Kosten von aus Tantal hergestellten Teilen kann ein Ersatz der Teile wegen Brüchigkeit längere Ausfallzeiten verursachen und zu hohen Austauschkosten führen. Erhebliche wirtschaftliche Vorteile können erzielt werden, wenn die Betriebsdauer solcher Tantalteile erhöht werden kann.Furthermore, the brittleness of components made from tantalum semi-finished products in high-temperature furnaces or in other high temperature applications adversely affect the life of the parts. Tantalum materials Cooking temperature applications are adversely affected because they are getters for gases such as carbon monoxide or carbon dioxide, oxygen and nitrogen. Due to the high cost of made from tantalum Parts replacing parts can cause extended downtime due to fragility and high replacement costs to lead. Significant economic benefits can be achieved if the service life is such Tantalum parts can be increased.

Ein siliciumhaltiges Tantalpulver, insbesondere für elektrische Kondensatoren, ist in den FR-PS'n 21 28 820 und 12 98071 beschrieben. Während in der ersten PS keine Angabe über die Menge des enthaltenen Siliciums enthalten ist, sind nach der zweiten PS mindestens 0,81 Gew.% Silicium vorhanden. Ein Zusammenhang zwischen Bruchbeständigkeit und Siliciumgehalt läßt sich aus beiden PS'n nicht entnehmen.A silicon-containing tantalum powder, in particular for electrical capacitors, is described in FR-PS 21 28 820 and 12 98071. While in the first PS no information about the amount of silicon contained According to the second PS, at least 0.81% by weight of silicon is present. A context between break resistance and silicon content cannot be deduced from either patent.

Nach der DE-OS 27 43 061 wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators der aus handelsüblichem reinem Tantalpulver gepreßte und gesinterte Anodenkörper in eine Metallionen enthaltende Lösung getaucht, die unter anderem auch Siliciumioncn enthalten kann. Bei einer nachfolgenden thermischen Behandlung durchlaufen die in der Dotierungslösung vorhandenen Metalle, und damit auch das Silicium, verschiedene Oxidationsstufen. Die Metallionen sollen die elektrischen Eigenschaften der Tantalkondensatoren verbessern und bei der Wideraufbereitung leicht vom Tantal getrennt werden können.According to DE-OS 27 43 061, in a method for producing a solid electrolytic capacitor anode bodies pressed and sintered from commercially available pure tantalum powder into an anode body containing metal ions Immersed solution, which can also contain silicon ions, among other things. With a subsequent thermal The metals present in the doping solution go through the treatment, and thus also the silicon, different degrees of oxidation. The metal ions are said to have the electrical properties of the tantalum capacitors and can easily be separated from the tantalum during reprocessing.

Bei dem Festelektrolytkondensator nach der DE-OS 26 38 752 enthält das aus Tantaloxid bestehende Dielektrikum neben einer ersten Verunreinigung aus einem scchswertigen Metallion, wie Molybdän in einer Menge von 100 bis 20 000 ppm, eine zweite Verunreinigung aus einem vierwertigen Metallion, wie Silicium.The solid electrolytic capacitor according to DE-OS 26 38 752 contains the dielectric consisting of tantalum oxide besides a first impurity from a bad metal ion, such as molybdenum in abundance from 100 to 20,000 ppm, a second impurity of a tetravalent metal ion such as silicon.

In der DE-AS 11 39 922 ist ein Verfahren zum Herstellen von Anoden für Festelektrolytkondensatoren, u. a. aus Tantal, beschrieben, bei dem man Metallpulver verwendet, das 0,5 bis 1,4 Gew.% Sauerstoff enthält und bei dem man Kohlenstoff oder Carbid in einer für die Bildung von CO stöchiometrischen Menge hinzugibt.In DE-AS 11 39 922 a method for producing of anodes for solid electrolytic capacitors, among others. made of tantalum, described using metal powder used, which contains 0.5 to 1.4 wt.% Oxygen and in which one carbon or carbide in one for the Formation of CO adds stoichiometric amount.

In der FR-PS 22 09 992 ist für einen Festelektrolytkondensator ein Anodenkörper aus gesintertem Tantalpulvcr mit einem Anodendraht aus Aluminium beschrieben, bei dem das Aluminium Silicium enthalten kann.In FR-PS 22 09 992 is for a solid electrolytic capacitor an anode body made of sintered tantalum powder with an anode wire made of aluminum is described, in which the aluminum can contain silicon.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein siliciumhaltiges Tantalpulver, das die Herstellung von Tanlalcrzeugnissen ermöglicht, welche auch nach einer Behandlung bei hoher Temperatur bruchbeständig bleiben, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung und eine Verwendung des Tantalpulvers anzugeben.The invention is based on the object of a silicon-containing Tantalum powder used in the manufacture of tanlal products enables which remain resistant to breakage even after treatment at high temperatures, and to specify a method for its production and a use of the tantalum powder.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des siliciumhaltigen Tantalpulvers erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß es aus reinem Tantal oder einer wenigstens 8Ogew.-°/oigen Tantallegierung jeweils mit weniger als 300 ppm Niob, weniger als 50 ppm Wolfram, weniger als 10 ppm Molybdän, weniger als 30 ppm Chrom, weniger als 20 ppm Calcium und weniger als 200 ppm Eisen, Chrom und Nickel zusammen hergestellt ist und daß sein Siliciumgehalt bei 100 bis 2000 ppm liegt.With regard to the silicon-containing tantalum powder, this object is achieved according to the invention in that it made of pure tantalum or at least 80% by weight Tantalum alloy each with less than 300 ppm niobium, less than 50 ppm tungsten, less than 10 ppm molybdenum, less than 30 ppm chromium, less than 20 ppm calcium and less than 200 ppm iron, chromium and Nickel is made together and that its silicon content is 100 to 2000 ppm.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen desThe inventive method for producing the

ίο siliciumhaltigen Tantalpulvers ist dadurch gekennzeichnet, daß das reine Tantal oder die wenigstens 80gew.-%ige Tantallegierung und das Silicium fein zerteilt und zu einem Vorgemisch vermischt werden und daß dem Vorgemisch reines Tantal oder die wenigstens 8Ogew.-°/oige Tantallegierung in fein zerteiltem Zustand in einer solchen Menge beigegeben wird, daß der Siliciumgehali des Gemisches im Bereich von 100 bis 2000 ppm liegt.ίο silicon-containing tantalum powder is characterized that the pure tantalum or the at least 80 wt .-% tantalum alloy and the silicon finely divided and are mixed to a premix and that the premix is pure tantalum or at least 80% by weight tantalum alloy is added in a finely divided state in such an amount that the silicon content of the mixture is in the range of 100 to 2000 ppm.

Das erfindungsgemäße siliciumhaltige Tantalpulver wird nach der Erfindung zum Herstellen von bruchbeständigem Tantal- H albzeug verwendetThe silicon-containing tantalum powder according to the invention is used according to the invention for producing fracture-resistant Tantalum material used

Typischerweise wird ein fein zerteiltes Siliciumpulver mit einem fein zerteilten Tantalpulver in solcher Menge vermischt, daß ein Siliciumgehalt zwischen 1 % und 5% im Vorgemisch entsteht. Da sich Silicium wesentlich rascher verflüchtigt als Tantal, und ein Teil des Siliciums während der Hochtemperaturbearbeitung verloren geht, wird das Vorgemisch dann mit fein zerteiltem Tantalpulver in solchen Mengen gemischt, daß ein Silicium-Nenngehal*. des etwa 2- bis 3fachen des tatsächlich gewünschten Siliciumgehalts in der Endzusammensetzung entsteht. Die endgültige Mischung wird dann gepreßt und gesintert, um einen dichten Barren zu bilden, und dann wunschgemäß verarbeitet. Zur Herstellung von Tantaldraht wird der Barren oder Block wiederholtem Kaltwalzen und dann wiederholtem Drahtziehvorgängen unterworfen, bis ein Draht des gewünschten Durchmessers erhalten wird.
Die Bruchbeständigkeit, die erfindungsgemäß erzielt wird, zeigt sich durch einen objektiven Probelauf unter Bedingungen, die tatsächlichen Anwendungsbedingungen gleichen. Bei diesem Test wird ein erfindungsgemäß hergestellter Testdraht mit einem nach herkömmlicher Praxis hergestellten Testdraht hinsichtlich der Zahl der Biegevorgänge, denen jeder Draht unterworfen werden kann, bevor er bricht, verglichen. Die Einzelheiten des Tests sind nachfolgend in Verbindung mit den speziellen Beispielen beschrieben.
Typically, a finely divided silicon powder is mixed with a finely divided tantalum powder in such an amount that a silicon content between 1% and 5% results in the premix. Since silicon volatilizes much more quickly than tantalum, and some of the silicon is lost during high-temperature processing, the premix is then mixed with finely divided tantalum powder in such quantities that a nominal silicon content *. about 2 to 3 times the actually desired silicon content in the final composition. The final mixture is then pressed and sintered to form a dense billet and then processed as desired. To produce tantalum wire, the ingot or ingot is subjected to repeated cold rolling and then repeated wire drawing operations until a wire of the desired diameter is obtained.
The resistance to breakage which is achieved according to the invention is shown by an objective test run under conditions which are similar to actual application conditions. In this test, a test wire made in accordance with the invention is compared with a test wire made in accordance with conventional practice in terms of the number of bends to which each wire can be subjected before it breaks. The details of the test are described below in connection with the specific examples.

Beispiel 1example 1

Ein Tantal/Silicium-Vorgemisch wurde durch Mischen von 3 Gewichtsteilen elementarischen Siliciumpulvers mit einer Teilchengröße von weniger als 0,074 mm mit 97 Gewichtsteilen hochreinen Tantalpulvers mit einer Teilchengröße von weniger als 0,044 mm hergestellt. Das Gemisch wurde im Vakuum 3 h bei 1325°C entgast, im Backenbrecher zerkleinert, vermählen und auf eine Teilchengröße von weniger als 0,044 mm gesiebt und klassiert. Das obige Ausgangsgemisch und natriumreduziertes Tantalpuiver wurden dann gemischt, um ein Pulvergemisch mit 300 ppm Silicium Nenngehalt zu liefern. Etwa 6,35 kg des Pulvergemisches wurden dann isostatisch unter einem Kompaktierungsdruck von 2812 kg/cm2 zu einem Drahtstab von 22,2 χ 22,2 mm χ 76,2 cm rechtwinkligem Längsquerschnitt gepreßt. Der kompaktierte Stab wurde durch Widerstandserhitzen 3,5 h im Vakuum bei einer Tempe-A tantalum / silicon premix was prepared by mixing 3 parts by weight of elemental silicon powder having a particle size of less than 0.074 mm with 97 parts by weight of high purity tantalum powder having a particle size of less than 0.044 mm. The mixture was degassed in vacuo for 3 h at 1325 ° C., comminuted in a jaw crusher, ground and sieved to a particle size of less than 0.044 mm and classified. The above starting mixture and reduced sodium tantalum powder were then mixed to provide a powder mixture with a nominal silicon content of 300 ppm. About 6.35 kg of the powder mixture was then isostatically pressed under a compaction pressure of 2812 kg / cm 2 to form a wire rod of 22.2 × 22.2 mm × 76.2 cm rectangular longitudinal cross-section. The compacted rod was heated by resistance for 3.5 h in a vacuum at a temperature

ratur von 2380°C gesintert, unter Vakuum abgekühlt, erneut unter 5624 kg/cm2 isostatisch gepreßt, um seine Dichte zu erhöhten, wiederum durch Widerstandserhitzen 3,5 h im Vakuum bei einer Temperatur von 2400° C gesintert und unter Vakuum abgekühlt. Der erhaltene, zweifach gesinterte Drahtstab wurde mit folgenden Ergebnissen analysiert:sintered temperature of 2380 ° C, cooled under vacuum, isostatically pressed again under 5624 kg / cm 2 to increase its density, again sintered by resistance heating for 3.5 h in vacuum at a temperature of 2400 ° C and cooled under vacuum. The double sintered wire rod obtained was analyzed with the following results:

Chemische ZusammensetzungChemical composition

Kohlenstoff 16 ppmCarbon 16 ppm

Sauerstoff 55 ppmOxygen 55 ppm

Stickstoff 38 ppmNitrogen 38 ppm

Wasserstoff < 5 ppm Niob 40 ppm * ·'·Hydrogen <5 ppm niobium 40 ppm * · '·

Wolfram 25 ppmTungsten 25 ppm

Molybdän < 10 ppmMolybdenum <10 ppm

Eisen 100 ppm Nickel 75 ppmIron 100 ppm nickel 75 ppm

Chrom 10 ppmChromium 10 ppm

Calcium < 10 ppmCalcium <10 ppm

Silicium 150 ppmSilicon 150 ppm

Härte, Bhn 66,8-71,5Hardness, Bhn 66.8-71.5

Dichte 15,85 g/cm3 Density 15.85 g / cm 3

Der zweifach gesinterte Drahtstab von 22,2 χ 22,2 mm Querschnitt wurde zu einem Stab von quadratischem Querschnitt mit abgerundeten Ecken von 11,2 mm kaltgewalzt, der in Perchloräthylen entfettet, in einem Salpetersäure/Fluorwasserstoff-ZSchwefelsäurebad sauer abgebeizt wurde, um eine chemisch saubere Oberfläche zu erhalten, und 60 min im Vakuum bei einem absoluten Ofendruck von 0,1 μπι bei 1300°C angelassen. Der angelassene Stab von 11,2 mm wurde dann weiter zu einem abgerundet quadratischen Querschnitt von 3,75 mm kaltgewalzt, worauf er aufgewickelt wurde. Die Wicklung wurde durch Entfetten und anschließende Säureätzung, wie oben beschrieben, gereinigt und wieder 60 min im Vakuum bei 1300°C angelassen. Der Draht mit abgerundet quadratischem Querschnitt von 3,73 mm wurde dann unter Verwendung von quadratischen Walzdurchgängen auf einen abgerundet quadratischen Querschnitt von 2,26 mm heruntergewalzt und in einem rundenden Durchgang in Walzen mit halbrundem Querschnitt auf 2,11 mm Durchmesser gebracht. Der Draht mit diesem Durchmesser wurde durch Entfetten und Säureabbeizen gereinigt und dann wie zuvor beschrieben im Vakuum angelassen. Dieser Draht wurde unter Verwendung einer Marken-Drahtziehanlage zu den endgültigen Drahtstärken mit Durchmessern von 0,64 mm, 0,51 mm, 0,41 mm und 0,36 mm heruntergezogen. Der Draht aller endgültigen Durchmesser erhielt eine leichte Ätzung in einer Lösung aus 1300 ml 48%iger Flußsäure, 450 ml 70%igcr Salpetersäure, 600 ml 98%iger Schwefelsäure und 2500 ml entionisiertem Wasser. Dann wurden die Drähte im Vakuum 60 min bei 1300°C angelassen.The double-sintered wire rod of 22.2 × 22.2 mm in cross-section became a rod of square section with rounded corners of 11.2 mm cold-rolled, which is degreased in perchlorethylene, acidic stripped in a nitric acid / hydrogen fluoride / sulfuric acid bath to make it chemically clean To obtain surface, and 60 min in a vacuum at an absolute furnace pressure of 0.1 μπι at 1300 ° C annealed. The 11.2 mm annealed rod then further became a rounded square cross-section of 3.75 mm, whereupon it was wound up. The winding was done by degreasing and subsequent Acid etching, as described above, cleaned and tempered again in a vacuum at 1300 ° C. for 60 minutes. The wire with a rounded square cross section of 3.73 mm was then made using square rolling passes rolled down to a rounded square cross-section of 2.26 mm and in a rounding pass in rollers with a semicircular cross-section to a diameter of 2.11 mm. The wire of this diameter was cleaned by degreasing and acid pickling, and then annealed in a vacuum as previously described. This wire was made using a brand name wire drawing machine to the final wire gauges with diameters of 0.64 mm, 0.51 mm, 0.41 mm and 0.36 mm pulled down. The wire of all final diameters received a slight etch in solution 1300 ml 48% hydrofluoric acid, 450 ml 70% nitric acid, 600 ml 98% sulfuric acid and 2500 ml deionized Water. The wires were then annealed in vacuo at 1300 ° C. for 60 minutes.

Der Draht jeden Durchmessers wurde aufgespult und bei 1Ofacher Vergrößerung auf Oberflächenqualität geprüft, um das mögliche Vorhandensein irgendwelcher Fehler, wie Splitter oder Späne, Ablösungen, Narben oder Risse oder andere Unzulänglichkeiten aufzudekken.die für die Drahtqualität schädlich sein könnten.The wire of each diameter was spooled and checked for surface quality at a magnification of 10 times, the possible presence of any defects, such as splinters or chips, detachments, scars or uncover cracks or other imperfections that could be detrimental to wire quality.

Um die Bruchbeständigkeit der Drahtproben in einer Kondensatoranode zu bestimmen, wurde ein Test unter Bedingungen durchgeführt, die die Brüchigkeit von Tantaldraht, die bei der Anodenherstellung auftreten kann, simulieren sollten. Insgesamt fünf Proben eines jeden Drahtdurchmessers wurden auf Längen von etwa 19 mm geschnitten, und die Drähte wurden in zylindri-' sehe Pellets aus Tantalpulver mit 2735 ppm Sauerstoff gepreßt. Die Drähte wurden bis zu einer Tiefe von 3,18 mm in die Anoden eingebettet, die einen Durchmesser von 6,35 mm, eine Höhe von 8,89 ± 2,54 mm ur>d ein Gewicht von jeweils 2,0 g aufwiesen. Ein Be/.ugs-Standarddraht (ohne Zusatz von Silicium), dessen Leistungsdaten zuvor nach den Testmsßnahmen festgestellt worden waren, wurde zu Vergleichszwecken in die Tests einbezogen. Das Tantalpulver wurde ohne Binderzusatz in diese Anoden zu einer Dichte von 7,5 g'cm3 eingepreßt Die gepreßten Anoden mit den eingebetteten Bleidrähten wurden symmetrisch auf Sintertröge gebracht. Bei jedem Sinterdurchgang waren neben den die Testdrähte enthaltenden Anoden auch Anoden mit dem Bezugs-Standarddraht, der keinen gewollten SiIiciumzusatz enthielt Die Anoden wurden 30 min bei einer Temperatur von 2050 ± 10°C und einem absoluten Druck von 10~5 Torr im Vakuum in einem kallwandigen Ofen gesintertTo determine the resistance to rupture of the wire samples in a capacitor anode, a test was conducted under conditions designed to simulate the brittleness of tantalum wire that can occur during anode manufacture. A total of five samples of each wire diameter were cut to lengths of about 19 mm and the wires were pressed into cylindrical pellets of tantalum powder containing 2735 ppm oxygen. The wires were embedded to a depth of 3.18 mm in the anodes, which had a diameter of 6.35 mm, a height of 8.89 ± 2.54 mm and a weight of 2.0 g each. A Be / .ugs standard wire (without the addition of silicon), the performance data of which had previously been determined according to the test measures, was included in the tests for comparison purposes. The tantalum powder was pressed into these anodes to a density of 7.5 gcm 3 without the addition of a binder. The pressed anodes with the embedded lead wires were placed symmetrically on sintering trays. In each sintered passage were in addition to the test wires containing anodes and anodes with the reference standard wire not intended SiIiciumzusatz contained The anodes were 30 minutes at a temperature of 2050 ± 10 ° C and an absolute pressure of 10 -5 Torr vacuum in a sintered wall furnace

Die Bleidrähte in den gesinterten Anoden wurden an einer Stelle 3,18 mm über dem Austrittspunkt der Anode wiederholt gebogen. Eine Düse von 3,18 mm Dicke mit einem Loch in der Mitte wird über den Bleidraht gebracht und dient zur Lagekontrolle, wo die Biegung beim Biegetest eintritt. Die Drähte wurden über die 3,18 mm dicke Düse um 90° gebogen und dann wieder bis zur vertikalen Lage aufgebogen. Diese Gesamtbewegung wird als eine Biegung des Drahtes definiert. Sich anschließende Biegevorgänge erfolgten ebenso, aber die Kraftrichtung wurde zwischen aufeinanderfolgenden Biegevorgängen um 60° gedreht. Die Anzahl der Biegevorgänge vor dem Versagen der Drähte durch Bruch wurde ermittelt. Aus den Daten wurde ein Biegeverhältnis errechnet, das die Zahl der Biegungen bis zum Versagen des Testdrahtes im Vergleich zu dem des Standard-Bezugsdrahtes gleichen Durchmessers unter gleichen Bedingungen vergleicht (für einen befriedigcnden Test sollte die Zahl der Biegevorgänge des Kontrolldrahts im Durchschnitt im Bereich von 1—5 Biegungen liegen). Die folgende Tabelle vergleicht das Verhältnis der Biegevorgänge vor dem Bruch der Testdrähte des Beispiels 1 mit dem des Kontrolldrahtes:The lead wires in the sintered anodes were at a point 3.18 mm above the exit point of the anode bent repeatedly. A nozzle 3.18 mm thick with a hole in the center goes over the lead wire and is used to check the position where the bend occurs during the bending test. The wires were over that 3.18 mm thick nozzle bent by 90 ° and then bent back up to the vertical position. This overall movement is defined as a bend in the wire. Subsequent bending processes were also carried out, but the direction of force was rotated 60 ° between successive bending operations. The number the bending processes before failure of the wires due to breakage was determined. The data became a bending ratio calculates the number of bends to failure of the test wire compared to that of the Comparing standard reference wire of the same diameter under the same conditions (for a satisfactory Test should average the number of times the control wire is bent in the range of 1–5 bends lie). The following table compares the ratio of the flexures before the test wires break of example 1 with that of the control wire:

Getesteter DrahtTested wire DrahtdurchmesserWire diameter Biegc-Bending mmmm vcrhällnismisrepresentation Bezugsdraht,Reference wire, 0,6350.635 1,01.0 Kontrollecontrol Beispiel 1example 1 0,6350.635 2,12.1 Bezugsdraht,Reference wire, 0,3810.381 1,01.0 Kontrollecontrol Beispiel 1example 1 0,3810.381 2,32.3

Die Testdrähte mit 150 ppm Silicium zeigen eine deutliche und erhebliche Verbesserung im Biegeverhältnis gegenüber dem Standard-Bezugsdraht, der weniger als 10 ppm Silicium enthielt.The test wires with 150 ppm silicon show a clear and considerable improvement in the flex ratio versus the standard reference wire which contained less than 10 ppm silicon.

Beispiel 2Example 2

Versuchsergebnisse an gepreßten und zweifach gcsinterten Stäben, denen verschiedene Mengen Silicium in Form eines Tantal/3% Silicium-Vorgemischcs zugesetzt worden waren, wie in Beispiel 1 beschrieben, zeigten, daß die Menge an dem Stab zugesetztem SiliciumTest results on pressed and double-sintered rods containing various amounts of silicon in the form of a tantalum / 3% silicon premix, as described in Example 1, showed that the amount of silicon added to the rod

zu der nach dem zweifachen Sintern verbliebenen Menge i:n Bereich von etwa 2:1 bis 3 :1 lag. Die Abnahme dos Siliciumgehalts in den Stäben wird der Verflüchtigung von Siliciummonoxid zugeschrieben, das sich aufgrund der Reaktion zwischen dem zugesetzten Silicium und dem im Tantalpulver enthaltenen Sauerstoff bildet. Siliciummonoxid ist bei den zur Bearbeitung des pulverförmigen Tantals angewandten Temperaturen flüchtiger als elementares Silicium. Die Hauptverringerung des Siliciumgehalts trat, wie gefunden wurde, während der ersten Sinterung des Stabes auf, während dieser noch ziemlich porös und durchlässig war, wodurch er das Entweichen von Siliciummonoxid während der Sinterung bei 23800C ermöglicht. Während der zweiten Sinterung, als der Stab sich der vollen Dichte näherte, war der Siliciumverlust unbedeutend.to the amount i: n remaining after the double sintering was in the range from about 2: 1 to 3: 1. The decrease in the silicon content in the rods is attributed to the volatilization of silicon monoxide, which is formed as a result of the reaction between the added silicon and the oxygen contained in the tantalum powder. Silicon monoxide is more volatile than elemental silicon at the temperatures used to process powdered tantalum. The main reduction in the silicon content entered, as was found during the first sintering at the bar while it was still fairly porous and permeable, thereby permitting the escape of silicon monoxide during sintering at 2380 0 C. During the second sintering, when the rod approached full density, the silicon loss was insignificant.

In einer Reihe zusätzlicher Tests wurde eine Anzahl weiterer Stäbe mit unterschiedlichen Siliciumgehalten hergestellt. Das Silicium wurde in Form der oben beschriebenen Tantal/3% Silicium-Vorlegierung in solchen Mengen zugesetzt, daß 80, 200, 300 (zwei Stäbe) und 450 ppm zugesetzten Siliciums vorlagen. Dann wurden Stäbe nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 hergestellt. Draht wurde bis auf 0,635 mm Durchmesser heruntergezogen. Der aus den 300 ppm-Proben hergestellte Draht wurde auf verbliebenen Siliciumgehalt und andere Elemente durch emissionspektrographische Analyse analysiert. Die Ergebnisse waren wie folgt:In a series of additional tests, a number of additional rods with different silicon contents were carried out manufactured. The silicon was in the form of the tantalum / 3% silicon master alloy described above Amounts added to include 80, 200, 300 (two bars) and 450 ppm added silicon. Then were Rods produced according to the procedure of Example 1. Wire was pulled down to a diameter of 0.635 mm. The wire made from the 300 ppm samples was checked for residual silicon and others Elements analyzed by emission spectrographic analysis. The results were as follows:

Chemische ZusammensetzungChemical composition

Silicium 110 ppmSilicon 110 ppm

Kohlenstoff 16 ppmCarbon 16 ppm

Niob 40 ppmNiobium 40 ppm

Eisen 100 ppmIron 100 ppm

Molybdän <10 ppmMolybdenum <10 ppm

Nickel 75 ppmNickel 75 ppm

Chrom < 10 ppmChromium <10 ppm

3030th

Die Drähte mit den verschiedenen Zusatzmengen an Silicium wurden unter den im einzelnen in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen auf ihr Biegeverhältnis gelestet. Die Ergebnisse waren wie folgt:The wires with the various amounts of silicon added were selected from those detailed in Example 1 conditions described are tested for their bending ratio. The results were as follows:

4040

Silicium-ZusalzSilicon additive

Biegeverhältnis
(Durchschnitt von fünf Tests)
Bending ratio
(Average of five tests)

80 ppm
200 ppm
300 ppm
(erste Probe)
330 ppm
(/weite Probe)
400 ppm
80 ppm
200 ppm
300 ppm
(first sample)
330 ppm
(/ wide sample)
400 ppm

1,51.5

1,41.4

1,6,2,11,6,2,1

(zwei verschiedene Drähte)(two different wires)

1,9,2,41,9,2,4

(zwei verschiedene Drähte)(two different wires)

2,12.1

Die obigen Daten und andere Tests an einer großen Zahl von Proben zeigen, daß das durchschnittliche Biegeverhältnis steigt, wenn der GehaJi an verbliebenem Silicium ansteigt, bis zu einem durchschnittlichen Biegeverhältnis von etwa 2,0 bei einem Srliciumgehalt von etwa 100 ppm. Bei höheren Gehalten an verbliebenem Silicium bleibt das durchschnittliche Biegeverhältnis bei etwa dem gleichen Wert, aber die »Streuung« der einzelnen Tests sinkt, was zu größerer Sicherheit führt, daß ein bestimmter Draht ein Biegeverhältnis nahe 2,0 hat.The above data and other tests on a large number of samples show that the average flex ratio increases as the amount of remaining silicon increases, up to an average flex ratio of about 2.0 with a silicon content of about 100 ppm. With higher contents of the remaining For silicon, the average bending ratio remains at roughly the same value, but the "spread" of each one Tests will decrease, giving greater certainty that a given wire will have a bend ratio close to 2.0.

4545

5050

5555

50 8
Beispiel 3
50 8
Example 3

Eine Serie von fünf Släben wurde hergestellt, denen sowohl Silicium als auch Kohlenstoff zugesetzt wurde. Die Siliciumzusätze erfolgten in Form des Tantal/3% Silicium-Vorgemisches, wie in Beispiel 1 beschrieben, während Kohlenstoff in Form von Tantalcarbidpulver mit einer Teilchengröße von weniger als 0,044 mm zugegeben wurde. Diese Stäbe wurden gepreßt, zweifach gesintert und dann auf 0,635 mm Durchmesser nach der in Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise heruntergezogen. Zwei der Drähte wurden auf Silicium- und Kohlenstoffgehalt analysiert, die anderen drei wurden vollständig analysiert. Die folgende Tabelle führt die chemischen Zusammensetzungen der Drähte auf und zeigt den verbliebenen Gehalt an Silicium und Kohlenstoff der Drähte sowie die erzielten Biegeverhältnisse:A series of five bars were made with both silicon and carbon added. The silicon additions were made in the form of the tantalum / 3% silicon premix, as described in Example 1, while carbon is added in the form of tantalum carbide powder with a particle size of less than 0.044 mm became. These rods were pressed, sintered twice, and then cut to 0.635 mm in diameter after in Example 1 specified procedure pulled down. Two of the wires were silicon and carbon based analyzed, the other three were fully analyzed. The following table lists the chemical Composition of the wires and shows the remaining content of silicon and carbon of the wires as well as the achieved bending ratios:

Chemische Zusammensetzung [in ppm]Chemical composition [in ppm]

BeispieleExamples

3a 3b 3c 3d3a 3b 3c 3d

SiliciumSilicon

Kohlenstoffcarbon

Niobniobium

Eiseniron

Aluminiumaluminum

Molybdän NickelMolybdenum nickel

Chromchrome

Wolfram 290Tungsten 290

115115

415415

150150

130130

150150

71
77
71
77

150 130 60 150150 130 60 150

220 208 290 150220 208 290 150

<10 130<10 130

<10 <10<10 <10

190 170190 170

14 <1014 <10

<50 <50<50 <50

35 Biegeverhältnisse 1,9 2.2 2,1 2.2:2.5 2.2 Beispiel 435 bending ratios 1.9 2.2 2.1 2.2: 2.5 2.2 Example 4

Ein Stab wurde hergestellt, dem 300 ppm Silicium in Form eines Tantal/3% Silicium-Vorgemisches zusammen mit 200 ppm Aluminium, zugesetzt als Tantal/1% Aluminium-Vorlegierung, zugesetzt wurden. Der Stab wurde durch Pressen, Sintern und Drahtziehen nach der unter Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise bearbeitet. Die chemische Analyse dieses Drahtes zeigte, daß 170 ppm Silicium und 90 ppm Aluminium im Draht verblieben waren. Das Biegeverhältnis des Drahtes wurde zu 1,8 ermittelt.A rod was made comprising 300 ppm silicon in the form of a tantalum / 3% silicon premix with 200 ppm aluminum added as tantalum / 1% aluminum master alloy. The rod was processed by pressing, sintering and wire drawing according to the procedure given in Example 1. Chemical analysis of this wire showed that 170 ppm silicon and 90 ppm aluminum remained in the wire was. The bending ratio of the wire was found to be 1.8.

Ein weiterer Stab wurde hergestellt, dem 150 ppm Silicium als Tantal/3% Silicium-Vorgemisch, 100 ppm Aluminium als Tantal/l % Aluminium-Vorlegierung und 100 ppm Kohlenstoff als Tantalcarbidpulver mit einer Teilchengröße von weniger als 0,044 mm zugesetzt worden waren. Der aus dem Stab erarbeitete Draht von 0,635 mm Durchmesser, hergestellt nach der unter Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise, enthielt, wie gefunden wurde, 71 ppm Silicium. 59 ppm Aluminium und 71 ppm Kohlenstoff. Das Biegeverhältnis betrug 2.4.Another stick was made, the 150 ppm Silicon as tantalum / 3% silicon premix, 100 ppm aluminum as tantalum / 1% aluminum master alloy and 100 ppm carbon has been added as tantalum carbide powder with a particle size of less than 0.044 mm was. The wire made from the rod with a diameter of 0.635 mm, produced according to the example below The procedure described in 1 was found to contain 71 ppm silicon. 59 ppm aluminum and 71 ppm carbon. The bending ratio was 2.4.

Beispiel 5Example 5

7 kg Tantalpulver wurden mit 300 ppm Silicium, zugesetzt in Form eines Tantal/Silicium-Vorgemischpulvers mit einer Teilchengröße von weniger als 0,044 mm mit 3% Silicium, gemischt. Ein flächiges Stück von etwa 1,27 cm Dicke χ 7,62 cm Breite χ 91,4 cm Länge wurde in einer Kautschukform von rechtwinkligem Querschnitt isostatisch gepreßt. Dieses Stück wurde dann im Vakuum gesintert, erneut isostatisch gepreßt und dann ein zweites Mal gesintert. Die Kompaktierungsdrücke7 kg of tantalum powder were added with 300 ppm silicon, in the form of a tantalum / silicon premix powder having a particle size of less than 0.044 mm with 3% silicon. A flat piece of about 1.27 cm thick χ 7.62 cm wide χ 91.4 cm long isostatically pressed in a rubber mold of rectangular cross-section. This piece was then im Sintered vacuum, isostatically pressed again and then sintered a second time. The compaction pressures

ίοίο

und die Bedingungen der Sinterzeit und -temperaturen waren die gleichen, wie sie für die quadratischen Barren nach den früheren Beispielen und wie im einzelnen in Beispiel 1 beschrieben angewandt worden sind.and the conditions of the sintering time and temperatures were the same as those for the square bars according to the earlier examples and as detailed in Example 1 described have been applied.

Das zweifach gesinterte flächige Stück wurde auf 0,254 mm Dicke kaltgewalzt, wobei während der Bearbeitung in geeigneter Weise zwischendurch angelassen wurde. Dieses Blech wurde mit einem Tantalblech verglichen, das ähnlich hergestellt wurde, ausgenommen ohne Zusatz von Silicium. Zugfestigkeitseigenschaften ίοThe double-sintered sheet was cold rolled to 0.254 mm thickness, with during processing was started in a suitable manner in between. This sheet was compared with a tantalum sheet, which was made similarly, except without the addition of silicon. Tensile strength properties ίο

wurden über einen Temperaturbereich an dem silicium- were applied over a temperature range to the silicon

haltigen Blech dieses Beispiels im Vergleich zu dem kein Verunreinigungen zugesetztes Silicium enthaltenden Tantalblech bestimmt. Die Zugdehnung für die Probe ohne Siliciumzusatz stieg mit steigender Temperatur auf einen Spitzen- 15 wert von etwa 93% bei etwa 25000C und fiel dann scharf auf einen Wert von etwa 58% bei etwa 30000C. Dagegen zeigte die zugesetztes Silicium enthaltende Probe zunehmende Dehnung unter Zug bei Temperaturen bis zu etwa 30000C, wobei ein Wert von 100% bei 20 dieser Temperatur erreicht wurde.containing sheet of this example in comparison with the tantalum sheet containing no impurities added silicon. The tensile elongation for the sample without added silicon rose with increasing temperature to a peak value of about 93% at about 2500 ° C. and then fell sharply to a value of about 58% at about 3000 ° C. In contrast, the added silicon-containing sample showed increasing elongation under tension at temperatures up to about 3000 ° C., a value of 100% being reached at this temperature.

Die äußerste Zugfestigkeit des zugesetztes Silicium enthaltenden Tantals erwies sich auch als der von Tantal ohne Siliciumzusatz über den gesamten Temperaturbereich von 538—1649°C überlegen.The ultimate tensile strength of the added silicon containing tantalum was also found to be that of tantalum superior without the addition of silicon over the entire temperature range of 538-1649 ° C.

Korrosionsabschnitte des siliciumhaltigen Tantals dieses Beispiels und von Tantal ohne Siliciumzusatz wurden 31 Tage bei einer Temperatur von 205°C 95%iger Schwefelsäure ausgesetzt. Folgende Gewichtsverluste wurden ermittelt:Corrosion sections of the silicon-containing tantalum of this example and of tantalum without added silicon were exposed to 95% sulfuric acid at a temperature of 205 ° C. for 31 days. The following weight losses were determined:

Siliciumhaltiges Tantal 64 χ 10-" g/cm2
Tantal ohne Siliciumzusatz 75 χ 10-" g/cm2.
Silicon-containing tantalum 64 10- "g / cm 2
Tantalum without added silicon 75 χ 10- "g / cm 2 .

Wie Beispiel 5 zu entnehmen ist, führt der Zusatz kleiner Mengen Silicium zu Tantal oder tantalreichen Legierungen zu vorteilhaften Effekten zusätzlich zu erhöhter Beständigkeit gegenüber Brüchigkeit und ist bei Tantalzusammensetzungen selbst dann nützlich, wenn sie für Endverwendungen hergestellt werden, für die übermäßige Brüchigkeit kein Problem sein mag.As can be seen in Example 5, the addition of small amounts of silicon leads to tantalum or tantalum-rich Alloys to beneficial effects in addition to increased resistance to brittleness and is at Tantalum compositions useful even when made for end uses, for which excessive brittleness may not be a problem.

Es kommt erfindungsgemäß der Zusatz von 100 bis 2000 ppm Silicium zu Tantal oder einer tantalreichen Zusammensetzung mit wenigstens 80 Gewichtsprozent Tantal in Betracht, um nach der Verarbeitung ein bearbeitetes Erzeugnis oder Halbzeug mit etwa 50 bis 700 ppm Silicium herzustellen. Ein bevorzugter Bereich für Silicium liegt zwischen etwa 200 und etwa 900 ppm in der Ausgangszusammensetzung und etwa 100 bis etwa 300 ppm in dem fertig bearbeiteten Erzeugnis.According to the invention, 100 to 2000 ppm of silicon are added to tantalum or a tantalum-rich one Composition with at least 80 percent by weight of tantalum considered to be a processed after processing Manufacture product or semi-finished product with about 50 to 700 ppm silicon. A preferred area for silicon is between about 200 and about 900 ppm in the starting composition and about 100 to about 300 ppm in the finished product.

Die tantalreichen Legierungen, auf die die Erfindung allgemein anwendbar ist, sind solche, die wenigstens 80 Gewichtsprozent Tantal enthalten. Eine besonders brauchbare Klasse tantalreicher Legierungen, denen Silicium erfindungsgemäß zugesetzt werden kann, sind solche mit bis zu 14 Gewichtsprozent Wolfram und bis zu 3 Gewichtsprozent anderer Legierungselemente.The tantalum-rich alloys to which the invention is generally applicable are those which at least Contains 80 percent by weight of tantalum. A particularly useful class of tantalum-rich alloys, silicon can be added according to the invention are those with up to 14 percent by weight of tungsten and up to to 3 percent by weight of other alloying elements.

Das erfindungsgemäß zugesetzte Silicium muß nicht in Form elementaren Siliciums vorliegen, wie in dem Beispiel gezeigt. Es kann in Form einer Siliciumverbindung, wie Tantalsilicid. oder (wenn auch Kohlenstoffzusatz gewünscht ist) in Form von Siliciumcarbid zugesetzt werden.The silicon added according to the invention does not have to be in the form of elemental silicon, as in that Example shown. It can be in the form of a silicon compound, such as tantalum silicide. or (albeit with added carbon is desired) can be added in the form of silicon carbide.

Zu bemerken ist, wie in Beispiel 3a veranschaulicht, daß die Vorteile der Erfindung hinsichtlich der Bruchbeständigkeit selbst dann erzielt werden, wenn in dem Metall beträchtliche Mengen an Verunreinigungen vorliegen. Der Wunsch nach optimalen Eigenschaften anderer Art als der Bruchbeständigkeit kann jedoch verhältnismäßig niedrige Grenzwerte für die Mengen erfordern, die bei bestimmten metallischen Verunreinigungen hingenommen werden können. Für hinsichtlich der elektrischen Charakteristika auf dem Anwendungsgebiet von Kondensatoren überlegene Leistung beispielsweise ist es erwünscht, die folgenden Verunreinigungen unter den in der folgenden Tabelle aufgeführten Werten zu halten:It should be noted, as illustrated in Example 3a, that the advantages of the invention in terms of resistance to breakage can be achieved even when there are significant amounts of impurities in the metal. The desire for optimal properties other than break resistance can, however, be proportionate Require low limits on the amounts used for certain metallic impurities can be accepted. For in terms of electrical characteristics in the field of application For example, superior performance from capacitors is desirable to have the following impurities below the values listed in the following table:

CichaliCichali

Niob < 300 ppmNiobium <300 ppm

Eisen, Chrom und Nickel insgesamt < 200 ppmIron, chromium and nickel in total <200 ppm

Wolfram < 50 ppmTungsten <50 ppm

Molybdän < 10 ppmMolybdenum <10 ppm

Chrom < 30 ppmChromium <30 ppm

Calcium < 20 ppmCalcium <20 ppm

Bei dem in den Beispielen veranschaulichten Verfahren gemäß der Erfindung wird zuerst ein siliciumhaltiges Vorgemisch mit erheblich höherem Siliciumgehalt als dem, wie es für das Endprodukt gewünscht wird, durch Einmischen fein zerteilten Siliciums in fein zerteiltes Tantal oder eine fein zerteilte tantalreiche Legierung in für das Vorgemisch gewünschten Anteilen hergestellte, worauf das Gemisch zum Entfernen flüchtiger Verunreinigungen erhitzt und dann, um es im wesentlichen gleichförmig zu machen, gemahlen wird.In the method according to the invention illustrated in the examples, a silicon-containing one is first used Premix with significantly higher silicon content than what is required for the end product, by mixing finely divided silicon into finely divided tantalum or a finely divided tantalum-rich alloy prepared in proportions desired for the premix, whereupon the mixture is volatile to remove Heated impurities and then ground to make it substantially uniform.

Das Vorgemisch wird dann gründlich mit Tantal oder einer tantalreichen Legierung in Pulverform in solchen Anteilen gemischt, daß die 2- bis 3fache Menge des in der fertigen Zusammensetzung gewünschten Siliciums vorliegt, und das Gemisch wird gepreßt und vor der weiteren Bearbeitung ein- oder zweimal gesintert.The premix is then thoroughly mixed with tantalum or a tantalum-rich alloy in powder form in such Mixed proportions that 2 to 3 times the amount of silicon desired in the finished composition is present, and the mixture is pressed and sintered once or twice before further processing.

Die zur Herstellung des Vorgemisches verwendeten Materialien sollten fein zerteilt sein, um zu der gewünschten praktischen Gleichförmigkeit des Endprodukts zu führen. Vorzugsweise sollten die Materialien ausreichend fein zerteilt sein, um durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,25 mm, insbesondere bevorzugt durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,074 mm zu gehen.The materials used to make the premix should be finely divided into the desired one practical uniformity of the end product. Preferably the materials should be sufficiently finely divided to pass through a sieve with a mesh size of 0.25 mm, in particular preferably to go through a sieve with a mesh size of 0.074 mm.

Die Siliciumanteile im Vorgemisch sind unkritisch. Jeder Gehalt kann brauchbar sein, der zur leichten Handhabung bei der Herstellung des endgültigen Gemisches beiträgt. Ein geeigneter Bereich für den Siliciumgehalt im Vorgemisch ist 1 bis 5 Gewichtsprozent.The silicon content in the premix is not critical. Any content can be useful for ease of use contributes to the preparation of the final mixture. A suitable range for the silicon content in the premix is 1 to 5 percent by weight.

Die zur Herstellung des Vorgemisches angewandte Temperatur zum Abtreiben flüchtigen Materials wird vorzugsweise auf einem Maximum von etwa 1500"C gehalten, um teilweises Sintern des Tantals und die sich daraus ergebende Schwierigkeit beim Mahlen zu verhindern. Temperaturen über 15000C können jedoch angewandt werden, wenn Maßnahmen getroffen werden, dem Produkt die leichte Mahlbarkeit zu erhalten, indem das Tantal vor dem Mahlen hydriert wird.The volatile material stripping temperature used to prepare the premix is preferably maintained at a maximum of about 1500 ° C to avoid partial sintering of the tantalum and the consequent difficulty in milling. Temperatures above 1500 ° C can, however, be used if Measures are taken to maintain the easy grindability of the product by hydrogenating the tantalum before grinding.

In der vorstehenden Beschreibung wurden aus Zwekken der Anschaulichkeit in erster Linie Tantaldrähte beschrieben. Die erfindungsgemäßen Pulver sind aber auch zur Herstellung von Blech (Beispiel 5), Stäben und anderen Halbzeugformen des Tantals und insbesondere für die Herstellung von Tantalheizelementen, Reflektoren und anderen Bauteilen für Hochtemperalur-Vakuumöfen verwendbar.In the foregoing description, tantalum wires have been primarily used for purposes of clarity described. The powders according to the invention are also for the production of sheet metal (Example 5), rods and other semi-finished forms of tantalum and in particular for the production of tantalum heating elements, reflectors and other components for high temperature vacuum furnaces.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Siliciumhaltiges Tantalpulver, insbesondere für elektrische Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus reinem Tantal oder einer wenigstens 80gewichtsprozentigen Tantallegierung jeweils mit weniger als 300 ppm Niob, weniger als 50 ppm Wolfram, weniger als 10 ppm Molybdän, weniger als 30 ppm Chrom, weniger als 20 ppm Calcium und weniger als 200 ppm Eisen, Chrom und Nickel zusammen hergestellt ist und das sein Siliciumgehalt bei 100 bis 2000 ppm liegt1. Silicon-containing tantalum powder, in particular for electrical capacitors, characterized in that that it is made of pure tantalum or an at least 80 weight percent tantalum alloy each with less than 300 ppm niobium, less than 50 ppm tungsten, less than 10 ppm molybdenum, less than 30 ppm chromium, less than 20 ppm calcium and less than 200 ppm iron, chromium and nickel is produced together and that its silicon content is 100 to 2000 ppm 2. Verfahren zum Herstellen des Tantalpulvers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reine Tantal oder die wenigstens 80gewichtsprozentige Tantallegierung und das Silicium fein zerteilt und zu einem Vorgemisch vermischt werden und dem dem Vorgemisch reines Tantal oder die wenigstens 80gewichtsprozentige Tantallegierung in fein zerteiltem Zustand in einer solchen Menge beigegeben wird, daß der Siliciumgehalt des Gemisches im Bereich von 100 bis 2000 ppm liegt.2. A method for producing the tantalum powder according to claim 1, characterized in that the pure tantalum or the at least 80 weight percent tantalum alloy and the silicon finely divided and are mixed to a premix and the premix pure tantalum or at least the 80 weight percent tantalum alloy in a finely divided state added in such an amount it is found that the silicon content of the mixture is in the range of 100 to 2000 ppm. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorgemisch zwecks Entfernung flüchtiger Verunreinigungen erhitzt und dann zu Teilchen gleichförmiger Größe gemahlen wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the premix for the purpose of removal of volatile impurities and then ground into particles of uniform size. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorgemisch bis zu einer Teilchengröße gemahlen wird, die durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,25 mm hindurchgeht.4. The method according to claim 3, characterized in that that the premix is ground to a particle size that passes through a sieve with a clear mesh size of 0.25 mm passes through it. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorgemisch mit 1 bis 5 Gewichtsprozent Silicium gebildet wird.5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that a premix with 1 up to 5 weight percent silicon is formed. 6. Verwendung des Tantalpulvers nach Anspruch 1 zum Herstellen von bruchbeständigem Tantal-Halbzeug. 6. Use of the tantalum powder according to claim 1 for the production of fracture-resistant tantalum semifinished products.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3700659A1 (en) * 1986-01-29 1987-07-30 Fansteel Inc FINE-GRAINED PROBLEM TANTALO WIRE

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1298071A (en) * 1961-08-09 1962-07-06 Thomson Houston Comp Francaise Electrical capacitor and tantalum-containing material for capacitor armature
GB1388044A (en) * 1971-03-11 1975-03-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of manufacturing solid electrolytic capacitors and solid electrolytic capacitors
FR2209992B1 (en) * 1972-12-06 1976-11-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd
FR2335028A1 (en) * 1975-12-12 1977-07-08 Lignes Telegraph Telephon SOLID ELECTROLYTE CAPACITORS
DE2743061A1 (en) * 1977-09-24 1979-03-29 Licentia Gmbh Prodn. of dry electrolyte capacitor with tantalum anode - involves pressed and sintered tantalum powder anode dipped in metal ions contg. soln. and thermally treated

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109652692A (en) * 2018-12-05 2019-04-19 湖北第二师范学院 Biomedicine implantation anti-hydrogen embrittlement tantalum alloy and its production method, application and material

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