DE3700659A1 - FINE-GRAINED PROBLEM TANTALO WIRE - Google Patents

FINE-GRAINED PROBLEM TANTALO WIRE

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DE3700659A1
DE3700659A1 DE19873700659 DE3700659A DE3700659A1 DE 3700659 A1 DE3700659 A1 DE 3700659A1 DE 19873700659 DE19873700659 DE 19873700659 DE 3700659 A DE3700659 A DE 3700659A DE 3700659 A1 DE3700659 A1 DE 3700659A1
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    • C22C27/00Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/02Alloys based on vanadium, niobium, or tantalum

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Metallegierungen auf Tantalbasis, genauer gesagt aus derartigen Legierungen hergestellte Drähte.The present invention relates to metal alloys Tantalum base, more precisely made from such alloys Wires.

Elektrolytische Kondensatoren und Bestandteile von Hochtemperaturvakuumöfen sind die Hauptanwendungsgebiete für Tantal. Für diese Anwendungsfälle wird Tantal in erster Linie durch die folgenden Eigenschaften zu einem bevorzugten Material: Hoher Schmelzpunkt, hohe dielektrische Konstante im durch Anodisieren erzeugten Tantaloxidfilm, gute elektrische Leitfähigkeit, ausgezeichnete Herstellbarkeit und Duktilität sowie Verfügbarkeit in Erscheinungsformen hoher Reinheit. Andere wünschenswerte Eigenschaften von Tantal für diese Anwendungsfälle sind:
Widerstand gegen Versprödung, feine Korngröße und Widerstand gegen Kornwachstum sowie gute Schweißfähigkeit einschließlich Verbindungen mit unähnlichen Materialien.
Electrolytic capacitors and components of high temperature vacuum furnaces are the main areas of application for tantalum. For these applications, tantalum becomes a preferred material primarily due to the following properties: high melting point, high dielectric constant in the tantalum oxide film produced by anodizing, good electrical conductivity, excellent manufacturability and ductility and availability in manifestations of high purity. Other desirable properties of tantalum for these applications are:
Resistance to embrittlement, fine grain size and resistance to grain growth as well as good weldability including connections with dissimilar materials.

Es ist bekannt, daß Tantal versprödet, wenn es Gasen, wie beispielsweise Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, über nur kurze Zeiträume bei Temperaturen von etwa 315°C und darüber ausgesetzt wird. Solche und andere verunreinigende Gase sind Produkte oder Reaktionselemente vieler physikalischer und chemischer Reaktionen, bei denen Tantalprodukte entweder direkt oder indirekt Verwendung finden, wie beispielsweise in der Elektronik-, Metall- und chemischen Industrie. Bei einer "Versprödung" verliert das entsprechende Material die Fähigkeit, sich in dem gewünschten Anwendungsfall (bei oder nahezu bei Raumtemperatur) zu verbiegen, ohne dabei zu brechen, wobei dies darauf zurückzuführen ist, daß Tantal hohen Temperaturen bei unerwünschten Unterdrücken oder verunreinigenden Gasen und Dämpfen ausgesetzt wird. Das Fehlen der Fähigkeit, sich nach einer Verunreinigung bei niedrigen Temperaturen ohne Brechen zu verbiegen, führt zu ernsthaften Problemen, wenn aus Tantal hergestellte Teile, die verunreinigt worden sind, danach Vibrationen, Stoßbelastungen und statischen Belastungen bei oder nahezu bei Raumtemperatur während ihres Einsatzes oder ihrer Herstellung ausgesetzt werden. It is known that tantalum becomes brittle when it such as oxygen, carbon monoxide and carbon dioxide, over short periods at temperatures of about 315 ° C and above. Such and other contaminating gases are products or Reaction elements of many physical and chemical Reactions in which tantalum products are either direct or used indirectly, such as in the electronics, metal and chemical industries. In the case of "embrittlement", the corresponding item loses Material the ability to look at the desired application (at or almost at room temperature) bend without breaking while doing so is due to the fact that tantalum is at high temperatures unwanted negative or contaminating Is exposed to gases and vapors. The lack of Ability to look after pollution at low Bending temperatures without breaking leads to serious problems when made from tantalum Parts that have been contaminated, then vibrations, Impact loads and static loads or almost at room temperature during use or suspended in their manufacture.  

Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Verwendung von Tantal in elektrolytischen Kondensatoren besteht darin, daß die Tantalleitungsdrähte während des Sinters von Tantal-Schmelzanoden, die durch Pressen und Sintern von Tantalpulver mit in den Pulverklumpen eingebettetem Tantalleitungsdraht hergestellt werden, stark verspröden. Es ist bekannt, daß das Ausmaß der Versprödung größer ist, wenn derartige Tantalleitungsdrähte in Tantalpulver eingebettet werden, welche einen relativ hohen Sauerstoffgehalt besitzen, beispielsweise mehr als 1600 ppm, und in Pulver, die bei Temperaturen von 1800°C oder mehr gesintert werden. Die Versprödung von Tantalleitungsdrähten stellt ein ernsthaftes Problem dar, wenn Anoden gehandhabt werden, die mit dem beim Anodisieren verwendeten Gestell verschweißt sind. Die Versprödung ist dort besonders groß, wo der Tantalleitungsdraht in den Tantalpulverklumpen eingebettet ist. Die maximale Versprödung findet am Austrittspunkt des Drahtes aus der gesinterten Anode statt, wo der Sauerstoffgehalt im Draht hoch ist und der Draht nicht gelagert wird. Die Versprödung von Tantalleitungsdrähten ist ferner von wesentlicher Bedeutung in bezug auf die Fähigkeit, weitere Herstell- und Handhabungsvorgänge bei der Kondensatorenherstellung auszuhalten. Eine entsprechende Lösung in bezug auf das Versprödungsproblem der Tantalleitungsdrähte hat starke Auswirkungen auf die Fähigkeit, Kondensatoren in wirtschaftlicher Weise herzustellen.One of the main difficulties when using Tantalum in electrolytic capacitors is that the tantalum lead wires during the sintering of Tantalum smelting anodes by pressing and sintering Tantalum powder with embedded in the powder lump Tantalum wire can be made, very brittle. It is known that the extent of embrittlement is larger when such tantalum lead wires in Tantalum powder are embedded, which is a relative have a high oxygen content, for example more than 1600 ppm, and in powder, which is at temperatures of 1800 ° C or more are sintered. The embrittlement of tantalum lead wires poses a serious problem when handling anodes that are compatible with the Anodizing used frame are welded. The Embrittlement is particularly large where the tantalum wire is embedded in the tantalum powder lump is. The maximum embrittlement takes place at the exit point of the wire from the sintered anode instead where the oxygen content in the wire is high and the Wire is not stored. The embrittlement of Tantalum lead wires are also essential Importance in terms of the ability to further manufacture and handling operations in capacitor manufacturing endure. A corresponding solution regarding the embrittlement problem of the tantalum lead wires has a strong impact on the ability  To produce capacitors in an economical manner.

Darüberhinaus kann die Versprödung von gezogenen Tantalteilen im Hochtemperaturofen oder bei anderen Hochtemperatureinsätzen die Lebensdauer der Teile nachteilig beeinflussen. Tantalmaterialien in Hochtemperatureinsatzfällen werden nachteilig beeinflußt, da sie als "Einfänger" für verunreinigende Gase, beispielsweise Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff, wirken. Das Kornwachstum bei erhöhten Temperaturen stellt ebenfalls ein signifikantes Problem dar. Grobe Körner neigen dazu, die Versprödung und Rissebildung zu fördern, wenn sie mit relativ geringen Sauerstoffmengen verunreinigt werden. Der Austausch von Tantalteilen aufgrund einer Versprödung und von Fehlern kann lange Stilliegezeiten bewirken und zu beträchtlichen Austauschkosten führen. Wesentliche wirtschaftliche Vorteile können erreicht werden, wenn die nutzbare Lebensdauer von derartigen Tantalteilen erhöht werden kann.In addition, the embrittlement of drawn Tantalum parts in the high-temperature furnace or others High temperature inserts the life of the parts adversely affect. Tantalum materials in high temperature applications are adversely affected as a "catcher" for contaminating Gases, for example carbon monoxide, carbon dioxide, Oxygen and nitrogen. The grain growth at elevated temperatures also sets significant problem. Coarse grains tend to to promote embrittlement and cracking when they are contaminated with relatively small amounts of oxygen will. The exchange of tantalum parts due to embrittlement and mistakes can take a long time Effect idle times and at considerable replacement costs to lead. Essential economic Advantages can be achieved if the usable Lifetime of such tantalum parts can be increased can.

Eine Methode zur Überwindung dieser Schwierigkeiten besteht darin, die Oberfläche des Tantalleitungsdrahtes mit Kohlenstoff oder einem kohlenstoffhaltigen Material zu behandeln. Der Kohlenstoffüberzug neigt dazu, während des folgenden Hochtemperatursintervorganges mit Sauerstoff im Tantalpulver zu reagieren, so daß die Biegbarkeit des Leitungsdrahtes beibehalten wird, da der Sauerstoff mit dem Kohlenstoffüberzug reagiert hat und nicht in den Tantalleitungsdraht absorbiert worden ist. Es bereitet jedoch Schwierigkeiten, die Aufbringung von Kohlenstoff zum Erhalten von reproduzierbaren Eigenschaften zu steuern und die gewünschte Biegsamkeit des Leitungsdrahtes aufrechtzuerhalten. Ferner hat der Kohlenstoff auf der Oberfläche des Drahtes nachteilige Auswirkungen auf die elektrischen Eigenschaften des Tantals, da ein unerwünschter Anstieg von Gleichstromlecks durch den dielektrischen Tantaloxidfilm des entstandenen Kondensators hervorgerufen wird.A way to overcome these difficulties consists of the surface of the tantalum lead wire with carbon or a carbon-containing one Treat material. The carbon coating tends to occur during the subsequent high temperature sintering process  with oxygen in the tantalum powder react so that the bendability of the lead wire is maintained because the oxygen with the Carbon coating has reacted and not in the Tantalum lead wire has been absorbed. It prepares however, difficulties in applying Carbon to get reproducible Control properties and the desired flexibility of the lead wire. Furthermore, the carbon on the surface of the Wire adverse effects on the electrical Properties of tantalum because of an undesirable increase of DC leakage through the dielectric Tantalum oxide film of the resulting capacitor becomes.

Ein anderes Verfahren zum Verringern des Ausmaßes der Versprödung eines Tantalleitungsdrahtes besteht darin, einen in der Korngröße gesteuerten Tantalleitungsdraht zu verwenden, d. h. einen Tantaldraht, der eine Korngröße besitzt, die bei den während des Sinters der Anode verwendeten erhöhten Temperaturen nicht in signifikanter Weise ansteigt. Ein in der Korngröße gesteuerter Leitungsdraht besitzt jedoch in vielen Fällen immer noch nicht die gewünschte Versprödungsfestigkeit, insbesondere in solchen Fällen, bei denen der in der Korngröße gesteuerte Tantalleitungsdraht in einen Tantalpulverklumpen mit einem hohen Sauerstoffgehalt eingebettet wird, und insbesondere dann, wenn der Sauerstoffgehalt des Tantalpulvers 1600 ppm oder mehr beträgt.Another method of reducing the extent of Embrittlement of a tantalum wire exists therein, a grain size tantalum lead wire to use, d. H. a tantalum wire, who has a grain size that is the Sinters of the anode used elevated temperatures does not increase significantly. An Indian However, grain size controlled lead wire has in many cases still not the one you want Resistance to embrittlement, especially in such Cases where the grain size controlled Tantalum wire in a lump of tantalum powder  is embedded with a high oxygen content, and especially when the oxygen content of the tantalum powder Is 1600 ppm or more.

Gemäß den US-PS'en 40 62 679, 41 28 421 und 42 35 629 wird durch Zugabe einer ausreichenden Siliciummenge von etwa 50 bis 700 ppm relativ gleichmäßig im Metall verteilt die Versprödung von Tantal und von Legierungen auf Tantalbasis herabgesetzt. Die Silicium enthaltenden Tantalzusammensetzungen werden durch pulvermetallurgisches Pressen und Sintern hergestellt, indem zuerst Silicium in einer Hauptlegierungsmischung mit relativ hohem Silicumgehalt eingemischt wird und dann die Hauptlegierungsmischung der Gesamtzusammensetzung zugemischt wird. Die Endmischung wird gepreßt und gesintert, um einen dichten Barren herzustellen, der dann in der gewünschten Weise fabriziert wird. Bei der Herstellung von Tantaldraht wird der Barren einer Vielzahl von Kaltwalzschritten und dann einer Vielzahl von Drahtziehschritten unterzogen, bis ein Draht mit gewünschtem Durchmesser erhalten wird.According to U.S. Patents 40 62 679, 41 28 421 and 42 35 629 is achieved by adding a sufficient amount of silicon about 50 to 700 ppm relatively evenly distributed in the metal embrittlement of tantalum and alloys Lowered tantalum base. The silicon containing Tantalum compositions are made by powder metallurgical Pressing and sintering are made by first silicon in a relatively high master alloy mix Silicon content is mixed in and then the main alloy mixture added to the total composition becomes. The final mix is pressed and sintered to make one to produce dense bars, which then in the desired Way is fabricated. In the preparation of of tantalum wire is the ingot of a variety of Cold rolling steps and then a variety of wire drawing steps subjected to a wire with the desired Diameter is obtained.

Gemäß der US-PS 32 68 328 werden 10 bis 1000 ppm der Elemente mit den Ordnungszahlen 39 (Yttrium) und 57 bis 71 (Lanthan Seltene Erden) zugesetzt, um duktiles gezogenes Tantal und Tantallegierungsprodukte mit feiner Korngröße zu erhalten, die gegenüber einer Kornvergröberung bei erhöhten Temperaturen widerstandsfähig sind. Die US-PS 34 97 402 schlägt ein Verfahren zur Herstellung einer kaltbearbeiteten vergüteten Tantallegierung vor, die zwischen etwa 10 und 1000 ppm Yttrium enthält und nach dem Erhitzen auf 2038°C über eine Stunde eine Korngröße besitzt, die geringer ist als ASTM Nr. 3. Eine gute Duktilität und gute Festigkeitseigenschaften werden ebenfalls für die Yttrium-enthaltenen Materialien beansprucht.According to US-PS 32 68 328 10 to 1000 ppm Elements with the ordinal numbers 39 (yttrium) and 57 to 71 (lanthanum rare earths) added to ductile drawn tantalum and tantalum alloy products with to obtain fine grain size compared to a Grain coarsening resistant at elevated temperatures  are. The US-PS 34 97 402 proposes a method to produce a cold worked tempered Tantalum alloy that is between about 10 and Contains 1000 ppm yttrium and after heating up 2038 ° C over one hour has a grain size that is less than ASTM # 3. Good ductility and good strength properties are also used for the materials containing yttrium are claimed.

Es sind auch weitere Additive gezogenen Metallprodukten zugesetzt worden, um eine feine Anfangskorngröße, eine erhöhte Rekristallisationstemperatur und einen erhöhten Widerstand gegenüber Kornwachstum bei erhöhten Temperaturen zu erhalten. Thoriumoxid und Zirconoxid, bei denen es sich um sehr hochschmelzende Oxide handelt, verbleiben in Wolframprodukten über Hochtemperatursintervorgänge und beschränken das Kornwachstum während der Erhitzung eines Lampenfadens auf die Betriebstemperatur, wie dies in "Tungsten Sources. Metallurgy, Properties and Applications" von Jih, S. W. H. und C. T. Wang, Plenum Press, New York, 1979 beschrieben ist. Thoriumoxid und Zirconoxid werden als Nitrat oder Chlorid dem gelben, blauen oder braunen Wolframoxid zugesetzt, je nach dem verwendeten Reduktionsvorgang. Die Menge an Thoriumoxid oder Zirconoxid kann bis zu 4 oder 5% des errechneten Endgewichtes des zu reduzierenden Wolframmetallpulvers betragen. Nach dem Vermischen wird das Wolframoxid luftgetrocknet und in einem Wasserstoffofen reduziert. Das reduzierte Produkt wird gesiebt und mit reinem Wolframpulver vermischt, um ein Pulver mit 1 oder 2% des hochschmelzenden Oxides zu erhalten.There are also other additives drawn metal products been added to a fine grain size, an increased recrystallization temperature and increased resistance to grain growth to get at elevated temperatures. Thorium oxide and zirconium oxide, which are very high-melting Oxides, remain in tungsten products about high temperature sintering and restrict the grain growth during the heating of a Lamp thread to the operating temperature like this in "Tungsten Sources. Metallurgy, Properties and Applications "by Jih, S. W. H. and C. T. Wang, Plenum Press, New York, 1979. Thorium oxide and zirconium oxide are called nitrate or chloride added to yellow, blue or brown tungsten oxide, depending on the reduction process used. The amount up to 4 or 5% of thorium oxide or zirconium oxide of the calculated final weight to be reduced Tungsten metal powder. After mixing  the tungsten oxide is air dried and in a hydrogen oven reduced. The reduced product is sieved and mixed with pure tungsten powder to make a powder to get with 1 or 2% of the high-melting oxide.

Eine gute Schweißfähigkeit wird bei Tantal und Tantallegierungen für viele Einsatzzwecke gefordert. Bei Tantalleitungsdrähten für elektrolytische Tantalkondensatoren kann eine gute Schweißfähigkeit erforderlich sein, um den Draht mit dem Kondensatorgehäuse dichtzuschweißen, oder um den Draht mit einem anderen Tantaldraht oder einem Metalldraht, wie beispielsweise Nickel, zu verbinden.Good weldability is achieved with tantalum and tantalum alloys required for many purposes. At Tantalum lead wires for electrolytic tantalum capacitors good weldability may be required to seal the wire to the capacitor case, or around the wire with another tantalum wire or a metal wire, such as nickel, connect to.

Die Drähte des Standes der Technik weisen nicht alle der für die Erfordernisse von Kondensatoren gewünschten Eigenschaften auf, insbesondere in bezug auf die Kombination einer guten Versprödungsfestigkeit, der Aufrechterhaltung einer feinen Korngröße über sämtliche Herstellschritte und deren Schweißfähigkeit.The prior art wires do not have all of the properties required for the requirements of capacitors on, especially in relation to the combination good embrittlement resistance, maintenance a fine grain size across all manufacturing steps and their weldability.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Genauer gesagt bezweckt die Erfindung die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Formen von Produkten auf Tantalbasis mit einer verbesserten Versprödungsfestigkeit, einem erhöhten Widerstand gegenüber Kornwachstum und einer verbesserten Schweißbarkeit im Vergleich zum Stand der Technik. Darüberhinaus sollen durch die Erfindung entsprechende Produkte zur Verfügung gestellt werden.The object of the invention is to achieve this based on these disadvantages of the prior art to overcome. More precisely, the invention aims the creation of an improved molding process of products based on tantalum with an improved Resistance to embrittlement, an increased resistance to Grain growth and improved weldability compared to the state of the art. Beyond that corresponding products available through the invention  be put.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Silicium in Kombination mit einem oder mehreren Metalloxiden, die einen hohen Anteil an freien Bildungsenergien besitzen und daher relativ zu Tantal thermodynamisch höchstbeständig sind, den Tantalprodukten zugesetzt wird. Das Metalloxid wird als separate Phase im Tantal dispergiert, d. h. geht nicht in Lösung, und dient dazu, die Tantalkorngrenzen zu stabilisieren. Thoriumoxid wird bevorzugt.The above object is achieved according to the invention solved in that silicon in combination with a or several metal oxides that are high in own free educational energies and therefore relative to Tantalum are thermodynamically very stable, the tantalum products is added. The metal oxide is separate Phase dispersed in tantalum, d. H. does not go in Solution, and serves to stabilize the tantalum grain boundaries. Thorium oxide is preferred.

Die Siliciumzugabe zu den erfindungsgemäßen Tantalmaterialzusammensetzungen wird durch pulvermetallurgische Verfahren gemäß den vorstehend genannten US-PS'en 40 62 679, 41 28 421 und 42 35 629 durchgeführt. Typischerweise wird feinverteiltes Siliciumpulver mit einem feinverteilten Tantalpulver in einer Menge vermischt, um eine nominelle Siliciumkonzentration zwischen 1 bis 5 Gew.-% in einer Hauptmischung zu erhalten. Diese Hauptmischung wird dann mit weiterem feinverteilten Tantalpulver in Anteilen vermischt, um einen nominellen Silicumgehalt zu erreichen, der etwa 2 bis 3 mal so groß ist wie der gewünschte Siliciumgehalt im Endmaterial. Dies wird durchgeführt, da ein beträchtlicher Anteil des Silicums während dieser Hochtemperaturbehandlung durch Verdampfen verloren geht. The silicon addition to the tantalum material compositions according to the invention is made by powder metallurgical Process according to the aforementioned U.S. Patents 40 62 679, 41 28 421 and 42 35 629. Typically becomes finely divided silicon powder with a finely divided Tantalum powder mixed in an amount to make one nominal silicon concentration between 1 to 5 wt .-% in to get a main mix. This main mix will then with further finely divided tantalum powder in portions mixed to achieve a nominal silicon content, which is about 2 to 3 times the size you want Silicon content in the final material. This is done because a significant portion of the silicon during this High temperature treatment due to evaporation is lost.  

Die Thoriumzugabe wird in der Form einer beständigen Thoriumverbindung, beispielsweise Thoriumnitrat, durchgeführt, die relativ gleichmäßig in der Tantalpulvermischung dispergiert werden kann. Typischerweise wird eine Thoriumnitratlösung hergestellt, die die im Endmaterial gewünschte Thoriummenge enthält. Diese Lösung wird der endgültigen Tantal- und Siliciumpulvermischung zugemischt und dann bei einer Temperatur von etwa 65°C getrocknet. Die entstandene getrocknete Pulvermischung wird unter hohem Unterdruck (üblicherweise weniger als 10-5 Torr) verdichtet und gesintert, um einen dichten Barren zu erzeugen, der dann in der gewünschten Weise verarbeitet wird. Für die Herstellung von Draht wird der Barren einer Reihe von Kaltwalzschritten ausgesetzt, wonach eine Reihe von Drahtziehschritten folgt, bis der gewünschte Drahtdurchmesser erreicht worden ist.The thorium addition is carried out in the form of a stable thorium compound, for example thorium nitrate, which can be dispersed relatively evenly in the tantalum powder mixture. Typically, a thorium nitrate solution is prepared that contains the amount of thorium desired in the final material. This solution is mixed into the final tantalum and silicon powder mixture and then dried at a temperature of about 65 ° C. The resulting dried powder mixture is compressed and sintered under high vacuum (typically less than 10 -5 torr) to produce a dense ingot which is then processed in the desired manner. For the manufacture of wire, the billet is subjected to a series of cold rolling steps, followed by a series of wire drawing steps until the desired wire diameter is reached.

Die durch Zugabe von Silicium und Thorium erreichten verbesserten Eigenschaften gehen aus den Ausführungsbeispielen und Figuren hervor, von denen zeigen:The improved ones achieved by adding silicon and thorium Properties go from the exemplary embodiments and figures, of which show:

Fig. 1 eine Darstellung der durchschnittlichen Korngröße eines Tantaldrahtes in Abhängigkeit vom Thoriumgehalt bei 2 Gehalten an Silicium, wobei der Draht bei 2000°C über 30 min vakuumvergütet wurde; und Figure 1 is a representation of the average grain size of a tantalum wire, depending on the thorium content at 2 levels of silicon, wherein the wire at 2000 ° C was vacuum-annealed for 30 min. and

Fig. 2 eine Darstellung des Mischungsverhältnisses des Tantaldrahtes in Abhängigkeit vom Thoriumgehalt bei 3 Gehalten an Silicium. Fig. 2 is a representation of the mixing ratio of the tantalum wire as a function of the thorium content at 3 levels of silicon.

Beispiel 1:Example 1:

Es wurde eine Tantal-Silicium-Muttermischung hergestellt, indem drei Gewichtsteile eines Pulvers aus elementarem Silicium einer einer Maschenweite von 0,074 mm (- 200 mesh) entsprechenden Korngröße mit 97 Gew.-Teilen hochreinem Tantalpulver einer einer Maschenweite von 0,044 mm (- 325 mesh) entsprechenden Korngröße vermischt wurden. Das Gemisch wurde unter Vakuum bei 1325°C über 3 Stunden entgast, zerkleinert, gemahlen und auf einer Maschenweite von 0,044 mm (- 325 mesh) entsprechende Korngröße gesiebt. Diese Muttermischung wurde dann mit zusätzlichem hochreinen Tantalpulver vermischt, um ein Pulvergemisch zu erhalten, das 125 ppm Silicium enthielt. Desweiteren wurden 50 ppm Thorium dem Gemisch in der Form einer wäßrigen Lösung von Thoriumnitrat Th (NO3)4 zugemischt. Das Pulver wurde dann in einem Rotationstrockner gemischt und getrocknet. Eine Menge von etwa 4,988 kg des Pulvergemisches wurde isostatisch mit einem Kompaktionsdruck von 2756 bar zu einem Barren von 22,22 mm × 22,22 mm mit einer Länge von etwa 38,1 cm gepreßt. Der kompaktierte Barren wurde durch Gleichstromwiderstandsselbsterhitzung über 3,5 h unter Vakuum (weniger als 10-5 Torr) auf eine Temperatur von 2380°C gebracht, unter Vakuum gekühlt, isostatisch wieder auf 5512 bar gepreßt, um die Dichte des Barrens zu erhöhen, durch Gleichstromwiderstandserhitzung über 3,5 h unter Vakuum wieder auf eine Temperatur von 2400°C gebracht und unter Vakuum gekühlt. Der entstandene zweimal gesinterte Drahtbarren wurde wie folgt analysiert: 21 ppm Cb, 44 ppm Fe, 50 ppm Ni, weniger als 50 ppm W, weniger als 10 ppm Cr, weniger als 10 ppm C, 102 ppm O2, 14 ppm N2, weniger als 10 ppm jeweils Ca, Mg und Mn, 120 ppm Si durch Emissionsspektroskopie und weniger als 100 ppm Th (untere Grenze der Erfassung) durch optische Plasmaemission.A mother tantalum-silicon mixture was prepared by three parts by weight of a powder of elemental silicon with a grain size corresponding to a mesh size of 0.074 mm (200 mesh) with 97 parts by weight of highly pure tantalum powder with a mesh size of 0.044 mm (-325 mesh). appropriate grain size were mixed. The mixture was degassed under vacuum at 1325 ° C. for 3 hours, crushed, ground and sieved to a particle size of 0.044 mm (-325 mesh). This mother mix was then mixed with additional high purity tantalum powder to obtain a powder mix containing 125 ppm silicon. Furthermore, 50 ppm of thorium were mixed into the mixture in the form of an aqueous solution of thorium nitrate Th (NO 3 ) 4 . The powder was then mixed in a rotary dryer and dried. An amount of about 4,988 kg of the powder mixture was pressed isostatically with a compaction pressure of 2756 bar to an ingot of 22.22 mm × 22.22 mm with a length of about 38.1 cm. The compacted ingot was brought to a temperature of 2380 ° C. by vacuum resistance self-heating for 3.5 h under vacuum (less than 10 -5 torr), cooled under vacuum, isostatically pressed again to 5512 bar in order to increase the density of the ingot DC resistance heating brought back to a temperature of 2400 ° C. over 3.5 h under vacuum and cooled under vacuum. The resulting double sintered wire bar was analyzed as follows: 21 ppm Cb, 44 ppm Fe, 50 ppm Ni, less than 50 ppm W, less than 10 ppm Cr, less than 10 ppm C, 102 ppm O 2 , 14 ppm N 2 , less than 10 ppm each of Ca, Mg and Mn, 120 ppm Si by emission spectroscopy and less than 100 ppm Th (lower limit of detection) by optical plasma emission.

Es wurden entsprechende Barren hergestellt, bei denen die Menge des zugesetzten Silicium ebenfalls 125 ppm betrug, jedoch die Menge an als Thoriumnitrat zugesetztem Thorium jeweils 100, 200 und 400 ppm betrug. Proben dieser Barren ergaben nach dem Sintern etwa 125 ppm Si durch Emissionsspektroskopie in allen Fällen und weniger als 100, etwa 100 und etwa 200 ppm Thorium durch optische Plasmaemission. Eine andere Gruppe von Barren wurde in entsprechender Weise hergestellt, mit der Ausnahme, daß kein Silicium zugesetzt wurde, wobei die Menge an als Thorium nitrat zugesetztem Thorium 50, 100, 200 und 400 ppm betrug. Optische Plasmaemissionsanalysen von Proben dieser Barren ergaben nach dem Sintern weniger als 10 ppm Si in allen Fällen und weniger als 100, etwa 100 und etwa 200 ppm Thorium. Ferner wurde ein weiterer Barren unter Verwendung der gleichen Menge an Tantalpulver wie bei den vorstehend beschriebenen Barren hergestellt, mit der Ausnahme, daß kein Silicium oder Thorium zugesetzt wurde. Dieser Barren und der danach hieraus hergestellte Draht werden hiernach als "Nicht-dotierte Kontrollprobe" bezeichnet.Corresponding bars were produced in which the The amount of silicon added was also 125 ppm, however, the amount of thorium added as thorium nitrate was 100, 200 and 400 ppm, respectively. Samples of these bars revealed about 125 ppm Si after sintering by emission spectroscopy in all cases and less than 100, approximately 100 and about 200 ppm thorium by optical plasma emission. Another group of ingots was created in corresponding Made wise, except that none Silicon was added, the amount of as thorium nitrate added thorium was 50, 100, 200 and 400 ppm. Optical plasma emission analysis of samples of these After sintering, ingots yielded less than 10 ppm Si in all cases and less than 100, about 100 and about 200 ppm thorium. Another ingot was also used the same amount of tantalum powder as the  ingots described above, except that no silicon or thorium was added. This bar and the wire made from it afterwards are hereinafter referred to as "undoped control sample".

Jeder quadratische zweimal gesinterte Drahtbarren mit einer Länge von 22,22 mm wurde auf einen im Querschnitt quadratischen Barren mit abgerundeten Ecken mit einer Seitenlänge von 11,18 mm kaltgewalzt, in Perchloräthylen entfettet, in einer Salpetersäure-Fluorwasserstoffsäure- Schwefelsäure-Lösung gebeizt, um eine chemisch reine Oberfläche zu erhalten, und 60 Minuten unter Vakuum (10-4 Torr) bei 1300°C geglüht. Jeder geglühte 11,18 mm-Barren wurde dann weiter auf einen quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken und einer Seitenlänge von 3,73 mm kaltgewalzt und bei dieser Größe gewickelt. Die Wicklung wurde durch Entfetten und nachfolgendes Säurebeizen in der vorstehend beschriebenen Weise gereinigt und wieder 60 Minuten lang unter Vakuum bei 1300°C geglüht. Jeder 3,73 mm- Draht wurde dann unter Verwendung von quadratischen Walzendurchgängen auf einen quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken und einer Seitenlänge von 2,26 mm gewalzt, wobei dieser Querschnitt dann in Walzen mit halbrundem Querschnitt auf einen 2,11 mm-Durchmesser abgerundet wurde. Dieser Draht mit einem Durchmesser von 2,11 mm wurde durch Entfetten und Säurebeizen gereinigt und wie vorstehend beschrieben unter Vakuum geglüht. Er wurde schließlich auf die endgültige Drahtgröße mit einem Durchmesser von 0,48 mm gezogen. Der Draht mit dem endgültigen Durchmesser wurde in einer Lösung aus 1300 ml 48%-iger Fluorwasserstoffsäure, 450 ml 70%-iger Salpetersäure, 600 ml 98%-iger Schwefelsäure und 2500 ml entionisiertem Wasser leicht gebeizt. Dann wurde der Draht im Vakuum über 60 Minuten bei 1300°C geglüht.Each square, twice sintered wire bar with a length of 22.22 mm was cold-rolled onto a bar with a square cross-section with rounded corners with a side length of 11.18 mm, degreased in perchlorethylene, pickled in a nitric acid-hydrofluoric acid-sulfuric acid solution by one Obtain chemically pure surface, and annealed for 60 minutes under vacuum (10 -4 Torr) at 1300 ° C. Each annealed 11.18 mm ingot was then cold rolled to a square cross-section with rounded corners and a side length of 3.73 mm and coiled to this size. The winding was cleaned by degreasing and subsequent acid pickling in the manner described above and again annealed under vacuum at 1300 ° C for 60 minutes. Each 3.73 mm wire was then rolled to a square cross-section with rounded corners and a side length of 2.26 mm using square roll passes, which cross section was then rounded to a 2.11 mm diameter in rolls with a semicircular cross-section . This 2.11 mm diameter wire was cleaned by degreasing and acid pickling and annealed under vacuum as described above. It was finally drawn to the final wire size with a diameter of 0.48 mm. The final diameter wire was lightly pickled in a solution of 1300 ml of 48% hydrofluoric acid, 450 ml of 70% nitric acid, 600 ml of 98% sulfuric acid and 2500 ml of deionized water. The wire was then annealed in vacuo at 1300 ° C for 60 minutes.

Der Draht wurde aufgespult und bei einer 10-fachen Vergrößerung auf seine Oberflächenqualität untersucht, um mögliche Fehler, wie beispielsweise Silberpartikel, Abblätterungen, Vertiefungen oder andere Defekte, aufzufinden, die für die Qualität des Drahtes schädlich sein können. Drahtproben einer jeden Zusammensetzung wurden 30 Minuten lang im Vakuum (weniger als 10-5 Torr) bei 2000°C geglüht. Die Mikrostruktur einer jeden Probe quer und parallel zur Drahtachse wurde untersucht. Sämtliche Drähte waren vollständig rekristallisiert. Die durchschnittlichen ASTM-Korngrößenzahlen wurden in Abhängigkeit von der zugegebenen Menge an Thorium für die beiden Siliciumgehalte (0 und 125 ppm) in Fig. 1 dargestellt. Diese Daten zeigen, daß durch die Siliciumzugabe eine feinere Korngröße von etwa einer Korngrößenzahl über den gesamten Bereich an zugegebenem Thorium von 0 bis 400 ppm erhalten wurde. Thorium besaß einen starken Effekt auf die Korngröße, was zu einer feineren Größe von etwa 4 Korngrößenzahlen bei 400 ppm zugegebenem Thorium bei jedem Gehalt an zugegebenem Silicium führte. Der synergistische Effekt von 125 ppm zugegebenem Silicium und 400 ppm zugegebenem Thorium führte zu einer ASTM-Korngrößenzahl von 10 im Vergleich zu einer Korngrößenzahl von 5 für die nicht-dotierte Kontrollprobe.The wire was spooled and checked for surface quality at 10X magnification to find possible defects such as silver particles, flaking, pits, or other defects that could be detrimental to the quality of the wire. Wire samples of each composition were annealed in vacuo (less than 10 -5 torr) at 2000 ° C for 30 minutes. The microstructure of each sample across and parallel to the wire axis was examined. All of the wires were completely recrystallized. The average ASTM grain size numbers were plotted against the amount of thorium added for the two silicon levels (0 and 125 ppm) in FIG. 1. These data show that the addition of silicon gave a finer grain size of approximately one grain size number over the entire range of thorium added from 0 to 400 ppm. Thorium had a strong effect on grain size, which resulted in a finer size of about 4 grain sizes with 400 ppm of thorium added with any silicon added. The synergistic effect of 125 ppm silicon added and 400 ppm thorium added resulted in an ASTM grain size number of 10 compared to a grain size number of 5 for the undoped control sample.

Um die Versprödungsfestigkeit der Drahtproben in einer Kondensatoranode zu bestimmen, wurde eine Untersuchung unter Bedingungen durchgeführt, die die Versprödung von Tantaldraht, die unter den härtesten Bedingungen auftreten kann, simulierten. Insgesamt wurden fünf Proben eines jeden Drahtes mit unterschiedlichem Durchmesser auf Längen von etwa 19,05 mm geschnitten, und die Drähte wurden zu zylindrischen Pellets aus Tantalpulver einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 10 um mit einem Gehalt von etwa 2400 bis 2500 ppm Sauerstoff gepreßt. Die Drähte wurden bis zu einer Tiefe von 3,18 mm in die Anoden eingebettet, die einen Durchmesser von 6,55 mm, eine Höhe von 8,89 mm +/- 0,25 mm und ein Gewicht von 2,0 +/- 0,1 g besaßen. Ein nicht-dotierter Standarddraht (der keinerlei Additive enthielt), dessen Verhalten vorher durch Untersuchungen festgestellt worden war, wurde zu Vergleichszwecken mit in die Untersuchung aufgenommen. Die Anoden aus Tantalpulver wurden ohne zugegebenem Bindemittel bis auf eine Dichte von 7,5 g/cm3 gepreßt. Die gepreßten Anoden mit den eingebetteten Leitungsdrähten wurden symmetrisch aus Sinterschalen aufgebracht. Jede Sintercharge enthielt zusammen mit den Anoden, welche die Testdrähte enthielten, Anoden, die mit dem Standarddraht hergestellt worden waren. Die Anoden wurden in einem Ofen mit kalten Wänden bei einem absoluten Druck von 10-5 Torr über 30 Minuten bei einer optischen Temperatur von 2000°C +/- 10°C gesintert.In order to determine the embrittlement strength of the wire samples in a capacitor anode, an investigation was carried out under conditions that simulated the embrittlement of tantalum wire, which can occur under the toughest conditions. A total of five samples of each wire of different diameters were cut to lengths of about 19.05 mm and the wires were pressed into cylindrical pellets of tantalum powder with an average particle size of about 10 µm containing about 2400 to 2500 ppm oxygen. The wires were embedded to a depth of 3.18 mm in the anodes, which had a diameter of 6.55 mm, a height of 8.89 mm +/- 0.25 mm and a weight of 2.0 +/- Owned 0.1 g. A non-doped standard wire (which contained no additives), the behavior of which had previously been determined by tests, was included in the test for comparison purposes. The anodes made of tantalum powder were pressed to a density of 7.5 g / cm 3 without added binder. The pressed anodes with the embedded lead wires were applied symmetrically from sintered shells. Each batch of sinter, along with the anodes containing the test wires, contained anodes made with the standard wire. The anodes were sintered in an oven with cold walls at an absolute pressure of 10 -5 Torr for 30 minutes at an optical temperature of 2000 ° C +/- 10 ° C.

Nach dem Sintern wurden die Anoden mit den Testdrähten und dem Kontrolldraht bei 35 Milliampere/g in einer 0,01%-igen Phosphorsäure bei 90 +/- 2°C anodisiert, bis 100 V erreicht worden waren, und dann eine Stunde lang auf 100 V gehalten. Die anodisierten Anoden wurden gründlich gewaschen und dann in einem Zirkulationsofen eine Stunde lang bei 125°C getrocknet. Die getrockneten Anoden wurden nochmals in einem Ofen mit kalten Wänden unter Vakuum (10-5 Torr) 30 Minuten lang bei einer optischen Temperatur von 2000 +/- 10°C gesintert.After sintering, the anodes were anodized with the test wires and control wire at 35 milliamperes / g in 0.01% phosphoric acid at 90 +/- 2 ° C until 100 V was reached and then to 100 for one hour V held. The anodized anodes were washed thoroughly and then dried in a circulation oven at 125 ° C for one hour. The dried anodes were sintered again in an oven with cold walls under vacuum (10 -5 Torr) for 30 minutes at an optical temperature of 2000 +/- 10 ° C.

Die Leitungsdrähte in den gesinterten Anoden wurden wiederholt an einem Punkt, der 3,18 mm über dem Austrittspunkt der Anode lag, gebogen. Ein Stempel einer Dicke von 3,18 mm mit einem Loch in der Mitte wurde über den Leitungsdraht geschoben, um die Stelle kontrollieren zu können, an der die Biegung im Biegetest auftrat. Die Drähte wurden über den 3,18 mm dicken Stempel bis auf einen Winkel von 90° abgebogen und dann wieder in die vertikale Position zurückgebogen. Diese Gesamtbewegung wurde als eine Biegung des Drahtes definiert. Aufeinanderfolgende Biegungen wurden in entsprechender Weise durchgeführt, wobei jedoch zwischen aufeinanderfolgenden Biegungen die Kraftangriffsrichtung um 60° gedreht wurde. Die Zahl der Biegungen vor dem Versagen der Drähte durch Brechen wurde bestimmt. Aus diesen Ergebnissen wurde ein Biegeverhältnis errechnet, das die Zahl der Biegungen bis zum Versagen für den Testdraht und die für den Kontrolldraht mit gleichem Durchmesser, welcher unter den gleichen Bedingungen getestet worden war, wiedergibt (für einen zufriedenstellenden Test sollte die für den Kontrolldraht erhaltene Zahl der Biegungen im Durchschnitt in einem Bereich von 1-5 liegen). Für diese Vergleiche wurde die Zahl der Biegungen für den Kontrolldraht (keine Zusätze) auf einen Biegeverhältniswert von 1,0 festgelegt.The lead wires in the sintered anodes were repeated at a point that is 3.18 mm above the exit point the anode was bent. A stamp of a thickness of 3.18 mm with a hole in the middle was over the Lead wire slid to control the spot too where the bend occurred in the bending test. The wires were over the 3.18 mm thick stamp except for one Bent 90 ° and then back into the vertical Position bent back. This overall movement was called defines a bend in the wire. Consecutive Bends were made in a similar manner, with however between successive bends  Force application direction was rotated by 60 °. The number of Bends before the wires failed due to breaking certainly. A bending ratio became from these results calculates that the number of bends up to Failure for the test wire and that for the control wire with the same diameter, which among the same Conditions had been tested (for a satisfactory test should be the one for the control wire number of bends received on average in range from 1-5). For these comparisons the number of bends for the control wire (none Additives) to a bend ratio value of 1.0.

Fig. 2 zeigt die durch die Methode der kleinsten Quadrate ermittelten Kurven für die Biegeverhältnisdaten dieser Tests in bezug auf die zugegebene Menge an Thorium für die beiden Gehalte an Silicium von 0 und 125 ppm. Die Zugabe von 125 ppm Silicium allein mit keinem zugesetzten Thorium führte zu einem Anstieg von etwa 16% (Biegeverhältnis 1,6 im Vergleich zu 1,0 für die nicht-dotierte Kontrollprobe). Die Zugabe von Thorium allein bis zu 400 ppm führte zu einem Anstieg von etwa 40% des Biegeverhältnisses. Die gemeinsame Zugabe von 125 ppm Silicium und 400 ppm Thorium bewirkte einen Anstieg von etwa 100% des Biegeverhältnisses. Figure 2 shows the least squares curves for the bend ratio data of these tests relative to the amount of thorium added for the two levels of 0 and 125 ppm silicon. The addition of 125 ppm silicon alone with no added thorium resulted in an increase of approximately 16% (bending ratio 1.6 compared to 1.0 for the undoped control sample). The addition of thorium up to 400 ppm alone resulted in an increase of about 40% in the bending ratio. The combined addition of 125 ppm silicon and 400 ppm thorium caused an increase in the bending ratio of approximately 100%.

Beispiel 2:Example 2:

Wie in Beispiel 1 beschrieben wurden weitere dotierte Tantaldrähte hergestellt, mit der Ausnahme, daß 300 ppm Silicium und kein Thorium in einem Fall und 300 ppm Silicium und 400 ppm Thorium in einem anderen Fall zugesetzt wurden. Die Biegeverhältnisdaten sind ebenfalls in Fig. 2 gezeigt. Die Zugabe von 300 ppm Silicium führte zu einem Biegeverhältnis von 1,8 (80% Anstieg im Vergleich zu der nicht-dotierten Kontrollprobe). Die Zugabe von 300 ppm Silicium und 400 ppm Thorium führte zu einem Biegeverhältnis von etwa 2,2, d. h. einem 120%-igen Anstieg im Vergleich zur nicht-dotierten Kontrollprobe.Additional doped tantalum wires were made as described in Example 1, except that 300 ppm silicon and no thorium in one case and 300 ppm silicon and 400 ppm thorium in another case were added. The bend ratio data is also shown in FIG. 2. The addition of 300 ppm silicon resulted in a bending ratio of 1.8 (80% increase compared to the undoped control sample). The addition of 300 ppm silicon and 400 ppm thorium resulted in a bending ratio of approximately 2.2, ie a 120% increase compared to the undoped control sample.

Beispiel 3:Example 3:

Proben der dotierten und nicht-dotierten Drähte des Beispiels 1 wurden in einer T-Verbindung mit nicht-legiertem Nickeldraht punktgeschweißt. Zuguntersuchungen an den miteinander verbundenen Tantal-Nickel-Drähten ergaben, daß in allen Fällen eine zufriedenstellende Festigkeit der Verbindung vorhanden war.Samples of the doped and undoped wires of the example 1 were in a T-connection with non-alloyed Spot welded nickel wire. Train examinations on each other connected tantalum nickel wires revealed that in a satisfactory strength of the connection in all cases was present.

Sämtliche der vorstehend wiedergegebenen Daten zeigen an, daß durch die kombinierte Zugabe von Silicium und Thorium zu einem Tantaldraht eine feinere Korngröße und ein verbesserter Widerstand gegenüber Kornwachstum bei sehr hohen Temperaturen erreicht wird. Ferner wird eine verbesserte Versprödungsfestigkeit während des Sinterns von Tantalpulveranoden erzielt. Diese Eigenschaften werden gegenüber Drähten ohne jegliche Zugabe oder mit einer Zugabe allein erreicht. Durch die Zugabe dieser Elemente zu Tantal wird ein gezogenes Tantalprodukt geschaffen, das eine einmalige Kombination an wünschenswerten Eigenschaften aufweist.All of the data presented above indicate that by the combined addition of silicon and thorium to a tantalum wire a finer grain size and an improved Resistance to grain growth at very high Temperatures is reached. Furthermore, an improved Resistance to embrittlement during sintering of tantalum powder anodes  achieved. These properties are compared to wires achieved without any addition or with an addition alone. The addition of these elements to tantalum creates a drawn one Tantalum product created that a unique combination has desirable properties.

Bei den vorhergehenden Beispielen wurde das Thorium in Form einer Thoriumnitratlösung als Beispiel zugegeben. Während der darauffolgenden Behandlung der Tantalbarren dissoziiert das Thoriumnitrat, und das Thorium verbleibt im Tantal in der Form von feinen, relativ gleichmäßig verteilten Thoriumoxidpartikeln (ThO2). Im wesentlichen in gleicher Weise dispergierte Thoriumoxidpartikel können auch erhalten werden, indem man das Thorium in der Form von anderen löslichen Salzen (d. h. Thoriumkarbonat) oder als Thoriumoxidsol bzw. als ein unlösliches oder Salz mit niedriger Löslichkeit (Thoriumoxalat), das als Brei in einer wäßrigen oder organischen Lösung dispergiert ist, zusetzt.In the previous examples, the thorium in the form of a thorium nitrate solution was added as an example. During the subsequent treatment of the tantalum bars, the thorium nitrate dissociates, and the thorium remains in the tantalum in the form of fine, relatively evenly distributed thorium oxide particles (ThO 2 ). Thorium oxide particles dispersed in substantially the same manner can also be obtained by using the thorium in the form of other soluble salts (ie thorium carbonate) or as a thorium oxide sol or as an insoluble or low-solubility salt (thorium oxalate) which is used as a slurry in an aqueous or organic solution is added.

Die einmal gebildeten Thoriumoxidpartikel erweisen sich während der Verarbeitung des Tantalbarrens und Drahtes als thermodynamisch beständig. Dies ist darauf zurückzuführen, daß Thoriumoxid (ThO2) wesentlich mehr freie negative Bildungsenergie besitzt als Tantaloxid (Ta2O5) (Reed, "Free Energy of Formation of Binary Compounds, an Atlas of Charts for High-Temperature Chemical Calculations, MIT, 1971). Darüberhinaus beträgt der Schmelzpunkt von Thoriumoxid 3220 +/- 50°C (Handbook of Chemistry and Physics, Physical Constants of Inorganic Compounds, 60th Edition, von R. C. Weast, Chemical Rubber Co., 1979). Dieser liegt über der Temperatur von 2400°C, die beim Sintern der Tantalbarren verwendet wird.The thorium oxide particles once formed prove to be thermodynamically stable during the processing of the tantalum ingot and wire. This is due to the fact that thorium oxide (ThO 2 ) has significantly more free negative formation energy than tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) (Reed, "Free Energy of Formation of Binary Compounds, an Atlas of Charts for High-Temperature Chemical Calculations, MIT, In addition, the melting point of thorium oxide is 3220 +/- 50 ° C. (Handbook of Chemistry and Physics, Physical Constants of Inorganic Compounds, 60th Edition, by RC Weast, Chemical Rubber Co., 1979), which is above the temperature of 2400 ° C, which is used when sintering the tantalum bars.

Bestimmte andere Mertalloxide, die in bezug auf Tantal thermodynamisch beständig sind und einen Schmelzpunkt über 2400°C haben, können als Alternativen zu Thoriumoxid Verwendung finden. Diese Metalloxide und ihre Schmelzpunkte sind:Certain other metal oxides related to tantalum are thermodynamically stable and have a melting point above Can have 2400 ° C as alternatives to thorium oxide Find use. These metal oxides and their melting points are:

MetalloxidSchmelzpunkt°CMetal oxide melting point ° C

ThO23220 MgO2800 HfO22758 +/- 25 ZrO22715 CeO22600 CaO2580 BeO2530 +/- 30 Y2O32410ThO 2 3220 MgO2800 HfO 2 2758 +/- 25 ZrO 2 2715 CeO 2 2600 CaO2580 BeO2530 +/- 30 Y 2 O 3 2410

Diese Metalloxide können Tantal in folgenden Erscheinungsformen zugesetzt werden: Als feines Metallpulver, das danach in-situ oxidiert werden kann, beispielsweise durch eine Reaktion mit dem Tantal-zugehörigen Sauerstoff, als Metalloxidpulver, entweder als trockenes Pulver oder in der Form eines Sols oder Breies oder als lösliches oder unlösliches Salz des Metalls, das in einem wäßrigen oder organischen Lösungsmittel oder Träger gelöst oder aufgeschlämmt ist, und sich dann zur Erzeugung des Metalloxides thermisch zersetzt. Die Metalloxide können einzeln oder in Kombination miteinander oder mit Thorium eingesetzt werden. Der bevorzugte Siliciumgehalt liegt in einem Bereich von etwa 70 bis 200 ppm, obwohl durch diese Zugabe entstandene Vorteile über einen breiteren Bereich von etwa 10 bis 1000 ppm beobachtet wurden. Der bevorzugteste Bereich liegt bei etwa 100 bis 500 ppm Silicium. Vorteilhafte Wirkungen durch die weitere Zugabe einer ein Metalloxid erzeugenden Spezies wurden von etwa 10 bis 1000 ppm auf der Basis des enthaltenen Metalls beobachtet, wobei 50 bis 500 ppm bevorzugt werden.These metal oxides can have tantalum in the following forms are added: As a fine metal powder, the can then be oxidized in situ, for example by a reaction with the tantalum-associated oxygen, as Metal oxide powder, either as a dry powder or in in the form of a sol or porridge or as soluble or  insoluble salt of the metal in an aqueous or dissolved or slurried organic solvent or carrier is, and then to produce the metal oxide thermally decomposed. The metal oxides can be used individually or used in combination with one another or with thorium will. The preferred silicon content is one Range from about 70 to 200 ppm, though through this Adding benefits emerged over a wider range of about 10 to 1000 ppm were observed. The most preferred The range is about 100 to 500 ppm silicon. Beneficial Effects by the further addition of a metal oxide producing species were from about 10 to 1000 ppm observed on the basis of the contained metal, whereby 50 to 500 ppm are preferred.

Die durch die Zugabe von Silicium und einem beständigen Metalloxid erreichten Vorteile wurden in den Beispielen in Verbindung mit nicht-legiertem Tantal beschrieben. Der Begriff "nicht-legiertes Tantal" bezieht sich auf normales, im Handel erhältliches reines Tantalmetall, d. h. Tantal, das die üblichen geringen Mengen an Verunreinigungen enthält, beispielsweise die des Beispiels 1. Vorteile durch die Zugabe von Silicium und einem beständigen Metalloxid können ebenfalls bei Legierungen auf Tantalbasis erzielt werden. Ein Beispiel hierfür ist eine von der Firma Fansteel Inc. hergestellte und unter der Bezeichnung Tantaloy "61" verkaufte Tantal-7,5%- Wolfram-Legierung. Diese Legierung wird durch ein pulvermetallurgisches Verfahren hergestellt, das dem gemäß Beispiel 1 für das nicht-legierte Tantal entspricht. Zur Herstellung von Tantaloy "61" werden Tantal- und Wolframpulver mit feiner Partikelgröße vermischt (92,5% Ta und 7,5% W). Diesem Gemisch können Silicium und Thoriumnitrat zugesetzt werden, und das entstandene dotierte Pulvergemisch wird behandelt, gesintert und zu Draht oder einem anderen gewünschten Fabrikprodukt verarbeitet.The by the addition of silicon and a permanent Metal oxide benefits were demonstrated in the examples described in connection with non-alloyed tantalum. The term "unalloyed tantalum" refers to normal, commercially available pure tantalum metal, d. H. Tantalum, which is the usual small amount of impurities contains, for example that of Example 1. Benefits by adding silicon and a permanent Metal oxide can also be used in alloys can be achieved on a tantalum basis. An example of this is a manufactured by Fansteel Inc. and under the name Tantaloy "61" sold tantalum 7.5% - Tungsten alloy. This alloy is made by a powder metallurgical  Process prepared according to the Example 1 for the non-alloyed tantalum corresponds. For the production Tantaloy "61" becomes tantalum and tungsten powder mixed with fine particle size (92.5% Ta and 7.5% W). Silicon and thorium nitrate can be added to this mixture be, and the resulting doped powder mixture is treated, sintered and to wire or any other desired Factory product processed.

Die Vorteile einer Zugabe von Silicium und einem beständigen Metalloxid zu Tantal und Tantallegierungen können ebenfalls bei anderen Metallen der Gruppe V des Periodensystems der Elemente erreicht werden, nämlich bei Niob, Columbium und Vanadium sowie Legierungen dieser Metalle.The advantages of adding silicon and a permanent Metal oxide to tantalum and tantalum alloys can also for other metals in group V of the periodic table of the elements can be achieved, namely with niobium, columbium and vanadium and alloys of these metals.

Claims (18)

1. Geschmiedetes Produkt auf Tantalbasis, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 10 bis etwa 1000 ppm Silicium in Verbindung mit etwa 10 bis etwa 1000 ppm eines oder mehrerer Metalle in Oxidform mit einer hohen freien Bildungsenergie im Vergleich zu Tantal und einer Oxidschmelztemperatur über 2400°C aufweist.1. Forged product based on tantalum, characterized in that it contains about 10 to about 1000 ppm silicon in combination with about 10 to about 1000 ppm of one or more metals in oxide form with a high free energy of formation compared to tantalum and an oxide melting temperature above 2400 ° C having. 2. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Metall oder die mehreren Metalle aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Thorium, Magnesium, Hafnium, Zirkon, Cerium, Kalzium, Beryllium und Yttrium besteht.2. Product according to claim 1, characterized in that the one or more metal Metals selected from the group consisting of thorium, Magnesium, hafnium, zircon, cerium, calcium, beryllium and yttrium. 3. Produkt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Produkt auf Tantalbasis, abgesehen von den Einschlüssen, um im wesentlichen reines nicht-legiertes Tantal handelt. 3. Product according to claim 1 or 2, characterized in that that the product tantalum based, apart from the inclusions, um essentially pure unalloyed tantalum.   4. Produkt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Metall oder die mehreren Metalle aus Thorium bestehen.4. Product according to claim 3, characterized in that the one or more metal Metals are made of thorium. 5. Produkt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es Silicium in einer Menge von etwa 70 bis 700 ppm und Thorium in einer Menge von etwa 50 bis 500 ppm enthält.5. Product according to claim 4, characterized in that there is silicon in an amount of about 70 to 700 ppm and thorium in an amount of contains about 50 to 500 ppm. 6. Produkt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es Silicium in einem Bereich von etwa 100 bis 500 ppm enthält.6. Product according to claim 5, characterized in that there is silicon in a range of contains about 100 to 500 ppm. 7. Tantaldraht, dadurch gekennzeichnet, daß er aus im wesentlichen reinem nicht-legierten Tantal besteht, das etwa 10 bis 1000 ppm Silicium in Verbindung mit etwa 10 bis 1000 ppm eines oder mehrerer Metalloxide mit einem Schmelzpunkt von mindestens 2400°C und einer größeren negativen freien Bildungsenergie als Tantaloxid bis hinauf auf mindestens 2400°C enthält.7. tantalum wire, characterized in that it is made of essentially pure unalloyed tantalum, which is about 10 to 1000 ppm silicon combined with about 10 to 1000 ppm of one or more metal oxides with one Melting point of at least 2400 ° C and a larger one negative free formation energy as tantalum oxide contains up to at least 2400 ° C. 8. Tantaldraht nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Metalloxid oder die mehreren Metalloxide aus der aus den Oxiden von Thorium, Magnesium, Hafnium, Zirkon, Cerium, Kalzium, Beryllium und Yttrium bestehenden Gruppe ausgewählt sind. 8. tantalum wire according to claim 7, characterized in that that's a metal oxide or the multiple metal oxides from that from the oxides of thorium, magnesium, hafnium, zircon, cerium, Calcium, beryllium and yttrium existing group are selected.   9. Tantaldraht nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß er Silicium in einer Menge von etwa 70 bis 700 ppm enthält.9. tantalum wire according to claim 7 or 8, characterized characterized in that it contains silicon in a Contains amount of about 70 to 700 ppm. 10. Tantaldraht nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er Silicium in einer Menge von etwa 100 bis 500 ppm enthält.10. tantalum wire according to claim 9, characterized in that he's silicon in one Contains amount of about 100 to 500 ppm. 11. Tantaldraht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er das eine Metalloxid oder die mehreren Metalloxide in einer Menge von etwa 50 bis 500 ppm insgesamt enthält.11. tantalum wire according to claim 10, characterized in that he's the one metal oxide or the plurality of metal oxides in an amount of about Contains 50 to 500 ppm in total. 12. Tantaldraht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er das eine Metalloxid oder die mehreren Metalloxide in einer Menge von etwa 50 bis 500 ppm insgesamt enthält.12. tantalum wire according to claim 8, characterized in that he's the one metal oxide or the plurality of metal oxides in an amount of about Contains 50 to 500 ppm in total. 13. Tantaldraht nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem einen Metalloxid oder bei den mehreren Metalloxiden um ein einziges Metalloxid handelt, das aus der vorstehend erwähnten Gruppe ausgewählt ist.13. tantalum wire according to claim 12, characterized in that that the one Metal oxide or one of the several metal oxides is the only metal oxide that comes from the above Group is selected. 14. Tantaldraht nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid Thoriumoxid ist. 14. tantalum wire according to claim 13, characterized in that the metal oxide thorium oxide is.   15. Produkt auf Metallbasis, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Basismetall, das aus der aus Tantal, Niob, Columbium, Vanadium und Legierungen dieser Metalle bestehenden Gruppe ausgewählt ist, 10 bis 1000 ppm Silicium und 10 bis 1000 ppm insgesamt von einem oder mehreren Metalloxiden besteht, die einen Schmelzpunkt von mindestens 2400°C besitzen und eine größere negative freie Bildungsenergie aufweisen als das Oxid des Basismetalls bis hinauf auf mindestens 2400°C.15. Metal-based product, characterized in that it is from a base metal that from tantalum, niobium, columbium, vanadium and Alloys of these metals existing group selected is 10 to 1000 ppm silicon and 10 to 1000 ppm in total consists of one or more metal oxides, which have a melting point of at least 2400 ° C possess and a greater negative free educational energy have as the oxide of the base metal to up to at least 2400 ° C. 16. Produkt nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Metalloxid oder die mehreren Metalloxide aus der aus den Oxiden von Thorium, Magnesium, Hafnium, Zirkon, Cerium, Kalzium, Beryllium und Yttrium bestehenden Gruppe ausgewählt sind.16. Product according to claim 15, characterized in that that that's a metal oxide or the multiple metal oxides from that from the oxides of thorium, magnesium, hafnium, zircon, cerium, Calcium, beryllium and yttrium existing group are selected. 17. Produkt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid Thoriumoxid ist.17. Product according to claim 16, characterized in that that the metal oxide thorium oxide is. 18. Produkt nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß es Silicium in einer Menge von etwa 70 bis 700 ppm und Thorium in einer Menge von etwa 50 bis 500 ppm enthält.18. Product according to claim 17, characterized in that that there is silicon in one Amount from about 70 to 700 ppm and thorium in one Contains amount of about 50 to 500 ppm.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004032128B4 (en) * 2003-10-17 2010-10-14 W.C. Heraeus Gmbh Metallic material, method of manufacture and use
US8262813B2 (en) 2003-02-05 2012-09-11 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Oxygen-enriched niobium wire

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5242481A (en) * 1989-06-26 1993-09-07 Cabot Corporation Method of making powders and products of tantalum and niobium
JP2894661B2 (en) * 1992-08-20 1999-05-24 昭和キャボットスーパーメタル株式会社 Tantalum material and method for producing the same
EP0920911A1 (en) 1997-12-05 1999-06-09 Fina Research S.A. Production of catalysts for olefin conversion
US6576069B1 (en) * 1998-05-22 2003-06-10 Cabot Corporation Tantalum-silicon alloys and products containing the same and processes of making the same
JP3623894B2 (en) 1999-04-13 2005-02-23 ペンタックス株式会社 In-vivo endoscope
JP3793368B2 (en) 1999-06-07 2006-07-05 ペンタックス株式会社 Swallowing endoscope device
JP3490932B2 (en) 1999-06-07 2004-01-26 ペンタックス株式会社 Swallowable endoscope device
JP3490933B2 (en) 1999-06-07 2004-01-26 ペンタックス株式会社 Swallowable endoscope device
JP3462795B2 (en) 1999-06-07 2003-11-05 ペンタックス株式会社 Swallowable endoscope device
JP3490931B2 (en) 1999-06-07 2004-01-26 ペンタックス株式会社 Swallowable endoscope device
EP1435102A2 (en) 2001-08-22 2004-07-07 Showa Denko K.K. Tantalum capacitor with niobium alloy lead wire
PL370639A1 (en) * 2002-01-24 2005-05-30 H.C.Starck Inc. Capacitor-grade lead wires with increased tensile strength and hardness
US20070044873A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-01 H. C. Starck Inc. Fine grain niobium sheet via ingot metallurgy
JP4776522B2 (en) * 2006-12-20 2011-09-21 三洋電機株式会社 Solid electrolytic capacitor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3268328A (en) * 1964-11-03 1966-08-23 Nat Res Corp Metallurgy
US3497402A (en) * 1966-02-03 1970-02-24 Nat Res Corp Stabilized grain-size tantalum alloy
US4062679A (en) * 1973-03-29 1977-12-13 Fansteel Inc. Embrittlement-resistant tantalum wire
US4235629A (en) * 1977-10-17 1980-11-25 Fansteel Inc. Method for producing an embrittlement-resistant tantalum wire

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR433131A (en) * 1911-08-10 1911-12-26 Thomson Houston Comp Francaise Improvements in the preparation of refractory metal bodies used in the manufacture of incandescent lamps
GB942529A (en) * 1961-06-23 1963-11-20 Nat Res Corp Tantalum powder
DE2825424C2 (en) * 1978-06-09 1986-09-25 Fansteel Inc., North Chicago, Ill. Silicon-containing tantalum powder, process for its production and its use

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3268328A (en) * 1964-11-03 1966-08-23 Nat Res Corp Metallurgy
US3497402A (en) * 1966-02-03 1970-02-24 Nat Res Corp Stabilized grain-size tantalum alloy
US4062679A (en) * 1973-03-29 1977-12-13 Fansteel Inc. Embrittlement-resistant tantalum wire
US4128421A (en) * 1973-03-29 1978-12-05 Marsh Harold G Tantalum powder for producing an embrittlement-resistant wire
US4235629A (en) * 1977-10-17 1980-11-25 Fansteel Inc. Method for producing an embrittlement-resistant tantalum wire

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8262813B2 (en) 2003-02-05 2012-09-11 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Oxygen-enriched niobium wire
DE102004032128B4 (en) * 2003-10-17 2010-10-14 W.C. Heraeus Gmbh Metallic material, method of manufacture and use

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Publication number Publication date
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FR2593521B1 (en) 1989-06-02
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FR2593521A1 (en) 1987-07-31
GB8701838D0 (en) 1987-03-04

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