DE3706853A1 - Verfahren zum herstellen von tantal- und niobpulvern - Google Patents
Verfahren zum herstellen von tantal- und niobpulvernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung vornehmlich von
Tantalpulver oder von Niobpulver mit Kondensatoreignung.
Kondensatoren aus festem Tantal werden typischerweise derart
hergestellt, daß Tantalpulver durch Pressen in die Form eines
Pellets überführt wird, und daß das Pellet in einem Brennofen
gesintert wird, um die Ausbildung eines porösen Körpers zu
erreichen, wonach der Körper einer Eloxierung in einem
geeigneten Elektrolyten unterworfen wird, um einen
einheitlichen, dielektrischen Oxidfilm auf dem gesinterten Körper zu
erzeugen.
Die Entwicklung von Tantalpulvern, die zur Verwendung in festen
Kondensatoren geeignet sind, basierte auf Bemühungen von
Kondensatorherstellern sowie Tantal-Produzenten gleichermaßen, um
die charakteristischen Eigenschaften, die von diesen Tantalpulvern
gefordert werden, zu bestimmen, um damit deren beste Verwendung bei
der Herstellung von Qualitätskondensatoren zu erzielen. Derartige
Charakteristika umfassen Oberflächengröße, Reinheit,
Schrumpfungseigenschaften, Bruchfestigkeit des ungesinterten
Pellets sowie Fließeigenschaften.
Hauptsächlich sollte das Pulver durch eine ausreichende
Oberflächengröße charakterisiert sein. Da die Kapazität einer
Tantal-Anode eine Funktion der Oberflächengröße ist, ist die
Kapazität der Anode, die aus diesem Pulver hergestellt wurde um so
größer, je größer die Oberfläche des Tantalpulvers nach dem Sintern
ist.
Die Reinheit des Pulvers stellt ebenso einen kritischen Faktor dar.
Metallische sowie nichtmetallische Verunreinigungen, führen dazu,
daß die dielektrischen Eigenschaften herabgesetzt werden. Hohe
Temperaturen während der Sinterung bewirken eine Entfernung von
flüchtigen Verunreinigungen. Andererseits haben hohe Temperaturen
während des Herstellungsprozesses zur Folge, daß die Netto-
Oberflächengröße und somit die Kapazität des Kondensators reduziert
werden. Es ist somit ein Erfordernis, den Verlust an Oberfläche
unter den Sinterbedingungen auf ein Minimum zu begrenzen, um den
Kapazitätswert des Tantalpulvers zu bewahren.
Die Fließfähigkeit des Tantalpulvers und die Bruchfestigkeit der
ungesinterten Anode stellen für den Kondensatorhersteller kritische
Parameter dar, um eine leistungsfähige Herstellung zu gewährleisten.
Eine gute Fließfähigkeit des Pulvers erlaubt eine reibungslose
Füllung der Pressform während der Press-Operationen; eine hohe
mechanische Bruchfestigkeit des ungesinterten Pellets gestattet die
Handhabung des Produktes sowie den Transport ohne überhöhten Bruch.
Bislang wurden verschiedene Methoden zur Herstellung von
Tantalpulvern durch die Reduktion einer Tantalverbindung mit
reduzierenden Metallen angewandt. Typische Verfahren - wie sie in
der US-PS 41 49 876 ausgeführt sind - werden im folgenden
beschrieben:
Kaliumheptaflurotantalat (K2TaF7) kann in einem Schmelzbad mit
verdünnten Kalium- oder Natriumchloriden oder -fluororiden
elektrolytisch zu Tantal reduziert werden. Die Produktionsrate ist
dabei durch die Elektrolyseparameter wie Elektrolysestrom und
-spannung begrenzt. Weil die feststehenden Konzentrationsgradienten
das Erzielen einer hohen Ausbeute verhindern, ist die
Produktionsrate relativ klein. Die daraus resultierenden
Tantalpulver neigen dazu, in ihrer Beschaffenheit rauh und
dendritisch zu sein und liefern Anoden für Elektrolyt-Kondensatoren,
die eine sehr kleine kapazitive Ladung aufweisen. Bedeutende
Verunreinigungen können gemäß der galvanischen Korrosionsaktivität
der Koponenten des Reaktionsgefäßes in das Produkt eingebracht
werden. Das Tantalpulver kann ebenso durch eine exotherme Reaktion
in einem geschlossenen Gefäß hergestellt werden, wobei das K2TaF7 in
alternierenden Schichten mit dem Reduktionsmittel vorliegt. Das
eingeschlossene Reaktionsgut wird indirekt geheizt, bis die
exotherme Reaktion spontan initiiert wird. Die sich daraus ergebende
unkontrollierbare Reaktion liefert Pulver, die einen weiten Bereich
von Partikelgrößen aufweisen. Obgleich diese Pulver pro
Gewichtseinheit eine größere Oberfläche, als diejenigen, die auf
elektrolytischem Wege hergestellten Pulver aufweisen, müssen diese
insgesamt hinsichtlich ihrer Brauchbarkeit bei der Herstellung von
Anoden für Elektrolytkondensatoren beurteilt werden.
Gemeinhin wird Tantalpulver kommerziell dadurch hergestellt, daß
Natrium zum K2TaF7, welches zuvor in einem geschmolzenen Salz
aufgelöst wurde, zugefügt wird. In diesem Verfahren werden das
K2TaF7 und die verdünnenden Salze in einem Reaktionsgefäß auf eine
Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Salzmischung erhitzt.
Dann wird geschmolzenes Natrium zugegeben. Das Bad wird unter im
wesentlichen isothermen Bedingungen gehalten, wobei es gerührt wird,
was durch einen intern angebrachten Rührer ermöglicht wird. Das
daraus resultierende Pulver weist einen großen Bereich von
Partikelgrößen auf. In Hinblick auf die Akzeptierbarkeit dieser
Materialien für eine Herstellung von Anoden zur Verwendung in
Elektrolyt-Kondensatoren, können derartige Materialien eine
umfassende Klassifikation erfordern, um die gewünschte Verteilung
der Teilchengrößen zu bekommen. Die kapazitive Ladung von Anoden,
die sich von diesen Pulvern ableiten, liegt in einem
Zwischenbereich.
Eine Modifikation dieser gerührten Flüssigphasen-Reaktion beinhaltet
die systematische Einführung von verdünnenden Salzen in das gerührte
Reaktionsbad. Die Zugabe von Verdünnungssubstanzen wie NaCl und KCl
zum K2TaF7 erlaubt die Anwendung niedrigerer Badtemperaturen.
Dennoch bestehen die Resultate dieses modifizierten Prozesses in
Agglomeraten von fein-verteiltem Material, sowie in einer Tendenz
des Materials, Verunreinigungen aufzunehmen und übermäßig feinen
Staub zu produzieren.
In einem anderen Verfahren werden das feste Verdünner-Salz und das
K2TaF7 mit flüssigem Natrium vermengt, und die Mischung wird bis zu
dem Punkt erhitzt, an dem die spontane exotherme Reaktion initiiert
wird. Diese exotherme Reaktion kann nicht auf leichte Art und Weise
kontrolliert werden - infolge dessen beinhalten die Produkt-
Charakteristika variierende Teilchengrößen, weite
Teilchengrößenverteilungen und variierende elektrische
Eigenschaften. Diese Materialien erfordern eine Klassifizierung, um
feinen Staub sowie grobe Partikel vom Endprodukt fern zu halten,
bevor sie in den Herstellungsprozess der Anoden für Elektrolyt-
Kondensatoren eingeschleust werden.
Wie schon erwähnt, ist die Kapazität eines Tantal-Pellets eine
direkte Funktion der Oberflächengröße des gesinterten Pulvers. Die
Ausbildung einer größeren Oberfläche kann natürlich dadurch
erreicht werden, daß die Gewichtsmenge Pulver pro Pellet erhöht
wird, jedoch erlegten Kostenüberlegungen den Zwang auf, die
Entwicklungen darauf zu konzentrieren, daß die Oberflächengröße pro
Gewichtsanteil des verwandten Pulvers erhöht wird. Weil eine
Verminderung der Teilchengröße des Tantalpulvers eine größere
Oberfläche pro Gewichtseinheit bewirkt, wurden die Bemühungen auf
Verfahrenswege konzentriert, die Tantalpartikel kleiner zu
gestalten, ohne dabei andere nachteilige Eigenschaften, welche
oftmals mit einer Teilchenverkleinerung verbunden sind, in Kauf
nehmen zu müssen.
Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Tantalpulvern wurden in
Hinblick darauf ausgeführt, die Herstellung eines Pulvers, das eine
ausgewählte, möglichst kleine Teilchengröße aufweist, zu ermöglichen.
In der US-PS 41 49 876 werden z. B. Verfahren offenbart, die eine
Kontrolle der Partikelgröße des Tantalpulver-Produktes innerhalb
eines Reduktionsprozesses gestatten, in welchem geschmolzenes
Natrium zu einem geschmolzenen Bad aus K2TaF7 und einem
Verdünnersalz zugefügt wird. In diesem Patent wird der Zeitraum der
Gesamtreaktion, in dem die Temperatur des Reaktionsgutes von der
anfänglichen Badtemperatur bis zur Reduktionstemperatur ansteigt,
als "Bildungszeitraum" (nucleation period) definiert. Während dieses
Bildungszeitraumes wird die Rate der Natriumzugabe kontrolliert. In
den Fällen, in denen gewünscht wurde, ein Tantalpulver zu erhalten,
das sich durch eine sehr kleine Teilchengröße auszeichnet, und
welches zur Herstellung von Anoden verwandt werden kann, die
ihrerseits bei Herstellung von Elektrolyt-Kondensatoren mit hoher
kapazitiver Ladung Verwendung finden können, wurde das metallische
Natrium in einer hohen Rate der Reaktionsmischung zugegeben, bis die
Reaktionstemperatur erreicht war. Es wurde berichtet, daß die Rate
der Natriumeinspeisung (Zugaberate in den Reaktor) während der
Bildungsperiode einen inversen Effekt auf die Teilchengröße des
letztendlich erhaltenen Produktes hat. Im speziellen gewann man die
Lehre, daß die ungefähre Teilchengröße des Endproduktes sich
umgekehrt zur Rate des Temperaturanstiegs in Hinblick auf den
Zeitraum der Bildungsperiode verhielt und ebenso umgekehrt zu der
Zeit, welche benötigt wurde, um die Zugabe der benötigten
stöchiometrischen Menge des Natriums bei dieser vorgeschriebenen
Reduktionstemperatur - "Wachstumszeitraum" (growth period) genannt -
zu vollenden.
Ein anderer Fall aus den Erkenntnissen, wie eine kleinere
Partikelgröße erhalten werden kann, wird durch die Verwendung von
größeren Mengen der Verdünnermaterialien - wie z. B. NaCl, welches
ebenso als interner Wärmeabsorber oder Hitze-Abführer innerhalb des
Systems dienen kann - verkörpert.
Ein weiterer Faktor, welcher erwähnt wurde, um eine feinere Größe
des Tantalproduktes erzeugen zu können, wird durch den Beginn der
Natriumeinspeisung in das geschmolzene Bad bei der kleinstmöglichsten
Temperatur verkörpert. Das Starten der Zugabe bei einer
niedrigen Temperatur bewirkte indirekt den Verbrauch von einer
verhältnismäßig großen Menge Natrium für jede vorgegebene Rate des
Temperaturanstiegs und verminderte in der Konsequenz die Dauer der
Gesamtprozesszeit.
Ein anderer wichtiger Faktor hinsichtlich der Kontrolle der
Partikelgröße, der beschrieben wurde, besteht in der Temperatur des
Reduktionsprozesses. Temperaturen im Bereich vom ca. 760°C bis
850°C führten dazu, daß kleinere Partikel hergestellt wurden,
während Temperaturen im Bereich von ca. 850°C bis 1000°C dazu
führten, daß etwas größere Partikel produziert wurden.
Als kritisches Element hinsichtlich des fortwährenden raschen
Temperaturanstiegs bei großen Natrium-Eingaben wurde der Verbrauch
eines Teils der Reaktionswärme, die durch die Reaktion:
K2TaF7 + 5 Na → Ta + 2 KF + 5 NaF
frei wird, durch Vorrichtungen zur forcierten Kühlung der
Reaktionsmasse im Reaktionsgefäß ermittelt. Von der Verwendung einer
forcierten Kühlung wurde berichtet, daß diese die
Gesamtprozesszeit auf signifikante Art und Weise reduziert und
weiterhin die Partikelgröße der Partikel des produzierten Pulvers
verringert.
In Übereinstimmung mit den aus der US-PS 41 49 876 erhaltenen
Lehren war es besonders vorteilhaft, die oben genannten Verfahren
in deren Kombination - große Anteile des Verdünner-Salzes, geringe
Anfangstemperatur des geschmolzenen Bades, sehr schnelle (hohe)
Natrium-Zugaberate und die Verwendung einer forcierten Kühlung, um
eine konstante Temperatur während der Wachstumsperiode (growth
period) - zur Anwendung kommen zu lassen, um letztendlich ein
einheitliches Tantalpulver mit feiner Partikelgröße herzustellen.
In allen vorangegangenen Reaktionsschemata, die oben ausgeführt
wurden, in denen Tantalpulver durch die Reduktion einer
Tantalverbindung mit einem reduzierenden Metall hergestellt wird,
wurden die Tantalverbindungen entweder zusammengemischt und dann in
einem geschlossenen Reaktionsgefäß erhitzt, bis die exotherme
Reaktion spontan initiiert wird, oder, es wurde ein geschmolzenes
Bad der Tantalverbindung aufrechterhalten, und das reduzierende
Metall wurde in das Bad befördert, um die Tantalverbindung zu
Tantalpulver zu reduzieren.
In der japanischen Patentveröffentlichung Sho 38-8 (1963) wurde
gezeigt, daß ein Tantalmetall-Produkt, welches für metallurgische
Vorhaben verwendbar ist, durch ein Verfahren hergestellt werden
kann, in welchem K2TaF7-Kristalle, die auf Temperaturen von
unterhalb ca. 500°C erhitzt wurden, allmählich in eine
Natriumschmelze, die bei einer Temperatur in der Nähe ihres
Siedepunktes gehalten wurde, getropft werden.
Die spätere japanische Patentveröffentlichung Sho 43-25 910 (1968)
beschrieb die oben zitierte japanische Patentveröffentlichung und
führte an, daß ein derartiges Produkt - welches nach der früheren
Veröffentlichung nach einem Verfahren hergestellt wurde, welches ein
Tantalprodukt liefert, dessen besonderes Kennzeichen darin besteht,
in einer Reinheit anzufallen, daß dieses Produkt für einen
metallurgischen Gebrauch bevorzugt verwendbar erscheinen läßt - eine
Partikelgröße von weniger als 5 Mirkon bis mehr als 100 Mikron
aufweist und somit für Anwendungen in Kondensatoren ungeeignet ist.
Diese spätere Veröffentlichung fährt dann damit fort, eine
Modifizierung der früheren Methode zu offenbaren, in welcher
geschmolzenes K2TaF7, welches Verdünnermaterialien enthält, langsam
zu einem gerührten Bad aus geschmolzenem Natrium zugefügt wird. Es
wurde die Herstellung eines Tantalpulvers mit einer Teilchengröße
zwischen 5 und 100 Mikron beschrieben, das eine spezifische
Oberfläche von weniger als ca. 750 cm2/g aufweist. Während diese
Veröffentlichung das Produkt als Tantalpulver beschreibt, das für
die Verwendung in Kondensatoren nach den gültigen Maßstäben geeignet
ist, wird dieses Pulver heute jedoch durch eine für die Verwendung
in Kondensatoren unakzeptabel niedrige Kapazität gekennzeichnet
sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur Herstellung von Tantal- oder Niobpulver mit einer verbesserten
Kondensatoreignung zur Verfügung zu stellen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde ein
Reaktionsschema zur Herstellung von Tantalpulver erdacht, in dem -
im Gegensatz zu früheren kommerziellen Verfahren - eine
Tantalverbindung in kontinuierlichen Mengen oder in schrittweisen
Mengen in einen Reaktor während eines Prozesses mit einem Metall,
das reduzierende Eigenschaften besitzt, zugeführt wird. Mit der
Durchführung eines derartigen Reduktionsprozesses kann ein
Tantalpulver hergestellt werden, daß dadurch charakterisiert ist,
daß mit diesem Pulver Anoden hergestellt werden können, die
verbesserte Kapazitätseigenschaften aufweisen. Diejenigen
Tantalpulver, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt
wurden, sind durch große Oberflächen ausgezeichnet, welche von der
feinen Partikelgröße und der schmalen Größenverteilung, die vom
jeweiligen Darstellungsverfahren abhängig sind, herrührt.
Erfindungsgemäß wird eine Tantalverbindung durch die Reaktion mit
einem reduzierenden Metall zu Tantalpulver reduziert, wobei die
Tantalverbindung in den Reaktor in Form gleichbleibender oder
ansteigender Mengen während des Reaktionsverlaufs eingespeist wird.
Die Rate bei der gleichbleibenden Zuführung oder der Betrag
bei jeder ansteigenden Zuführung kann in Abhängigkeit von den
speziellen, gewünschten Eigenschaften des Tantalpulverproduktes
variiert werden. Die Zuführung kontinuierlicher Teile oder die
Zuführung kleiner anwachsender Teile führt zu einer Bevorzugung
erhöhter Kapazitätswerte. Dabei kann die Tantalverbindung durch
jedwede Tantalverbindung verkörpert werden, die durch die Reaktion
mit einem reduzierenden Metall zu einem Tantalpulver reduziert
werden kann. Diese Verbindung kann in jeder physikalischen
Zustandsform, die zur Ausführung der Reaktion zweckdienlich oder
gewünscht ist, gehandhabt werden. Derartige Substanzen umfassen
typischerweise Kaliumheptafluorotantalat (K2TaF7),
Natriumheptafluorotantalat (Na2TaF7), Tantal(V)chlorid (TaCl5), und
Mischungen dieser Substanzen. Die bevorzugte Tantalverbindung wird
durch Kaliumfluorotantalat verkörpert. Das K2TaF7 wird vorzugsweise
als Festkörper in die Reaktionsmischung eingeführt.
Das reduzierende Metall kann durch jedes Metall verkörpert werden,
welches zur Reduktion der Tantalverbidnung zu Tantalmetall befähigt
ist. Solche Metalle beinhalten typischerweise Natrium (Na), Kalium
(K) und deren Mischungen. Das bevorzugte Metall ist Natrium.
Das reduzierende Agens kann in Form einer einheitlichen Ladung vor
der Einführung der Tantalverbindung in den Reaktor eingebracht
werden; es wird jedoch vorzugsweise in einer kontinuierlichen,
ansteigenden oder halb-kontinuierlichen Art und Weise während des
Reaktionsverlaufs der Reduktion eingeführt. Die Einführungsrate des
reduzierenden Metalls in den Reaktor kann in Abhängigkeit zur
Einführungsrate der Tantalverbindung derart beeinflußt werden, daß
ein bestimmtes Tantalpulver, das die gewünschten Eigenschaften
bezüglich der Teilchengröße und der Sinterungsmerkmale aufweist, die
kommerziellem Pulver mit hohen Kapazitätswerten abverlangt werden,
hergestellt wird. Die Anwesenheit von überschüssigem
Reduktionsmetall während des Reaktionsverlaufs in Bezug auf die
Menge der gegenwärtigen Tantalverbindung, führt dazu, daß eine
verminderte Teilchengröße sowie ein erhöhter Kapazitätswert des
Tantalproduktes erhalten werden.
Es wurde ganz allgemein festgestellt, daß bei einer batch-weisen
Reaktionsführung, in der das Natrium kontinuierlich oder semi-
kontinuierlich in einer typischen Rate in den Reaktor zugeführt
wird, die im Bereich von 0.09 bis 6.8 kg pro Minute liegt, und die
K2TaF7-Zugabe semi-kontinuierlich in Zunahmen von etwa einem Drittel
bis etwa einem Zehntel der gesamten K2TaF7-Menge erfolgt, bevorzugte
Ergebnisse erhalten werden. Die Einregelung der Zeiträume der
K2TaF7-Zugabe kann ebenso in der Weise, daß ein Anteil von nicht
abreagiertem K2TaF7 in dem Reaktionsgefäß aufrechterhalten bleibt,
beeinflußt werden, so daß ein kontrolliertes Kornwachstum des
Tantalproduktes gewährleistet ist, wie auch durch andere
Vorrichtungen, um das Tantalprodukt mit den erwünschten spezifischen
Eigenschaften zu erhalten. Während des gesamten Reaktionsverlaufs
wird eine ausreichende Bewegung der Reaktanden aufrechterhalten, um
die vollständige Reduktion des K2TaF7 zu gewährleisten.
Die Reaktionstemperatur der Reaktion zwischen K2TaF7 und dem Natrium
liegt typischerweise im Bereich von 600°C bis 950°C. Höhere
Temperaturen können dazu dienen, einige Verunreinigungen aus dem
Produkt zu entfernen, können aber ebenso dazu führen, daß der
Kapazitätswert des Tantalpulvers reduziert wird.
Die folgenden Beispiele sind dazu vorgesehen, die Erfindung
eingehender zu beschreiben. Die Beispiele sollen lediglich
illustrativer Natur sein und sollen den Anwendungsbereich der
Erfindung nicht begrenzen.
Die untenstehenden Beispiele 1 und 3 verkörpern typische
Reduktionsverfahren bekannter Art, bei denen das Reduktionsmetall zu
einer gerührten Mischung einer Tantalverbindung mit den die
Reaktionsmischung verdünnenden Salzen gegeben wird.
In den Beispielen 2, 4, 5 und 6 werden Bedingungen angewandt, in
denen die Mengen der Verdünner-Substanzen hinsichtlich der einen
oder anderen Größe aus den Vergleichsbeispielen angepasst werden; in
diesen Vergleichsbeispielen wird das reduzierende Metall jedoch
kontinuierlich in den Reaktor eingeführt, und die Tantalverbindung
wird in ansteigender Weise (die diskreten Zunahmen liegen in Zahlen
ausgedrückt im Bereich von 3 bis 10) während der Reaktion
zugegeben. Während des Reaktionsverlaufs wurde ein geringer
Überschuß an Tantalverbindung aufrechterhalten. Beispiel 7
beschreibt eine Reaktion, in der das gesamte Reduktionsmetall und
die gesamte Menge der verdünnenden Salze zuerst in den Reaktor
gegeben werden, wonach die Tantalverbindung kontinuierlich in den
Reaktor eingeführt wird. Im Beispiel 8, werden beide, das
Reduktionsmetall sowie die Tantalverbindung in anwachsenden Mengen
während des Reduktionsvorganges in den Reaktor gegeben. Während der
Reaktion wird ein leichter Überschuß an dem reduzierenden Metall
aufrecht erhalten. Beispiel 9 verkörpert eine Reaktion, in der
beide, das reduzierende Metall sowie die Tantalverbindung während
des Reaktionsverlaufs kontinuierlich in den Reaktor gegeben werden.
Die Beispiele zeigen ein ausgeprägtes Anwachsen der Kapazitätswerte
der Anoden, die aus dem Tantalpulver, der erfindungsgemäß bereitet
wurde, hergestellt wurden.
Die erfindungsgemäß dargestellten Tantalpulver werden durch eine
Teilchengröße, die mit einem Fisher-Subsieb ermittelt wurde, von
weniger als 5 Mikron sowie einer BET-Oberfläche von mehr als 2000 cm2
gekennzeichnet.
Die Prüfbedingungen zur Bestimmung der Kapazitätswerte werden im
folgenden beschrieben:
Das Tantalpulver wird vermittels einer kommerziellen Pellet-Presse
ohne die Zuhilfenahme von Bindern zusammengepresst. Die durch das
Pressen erreichte Dichte belief sich auf 5.0 g/cm3, wobei sich das
Pulvergewicht auf 0.470 g belief und der Durchmesser 4.95 mm betrug.
Die zusammengepressten Pellets wurden in einem Hochvakuum mit einem
Druck, der kleiner als 0.00133 Pa (10-5 Torr) war, innerhalb eines
Zeitraumes von 30 Minuten bei einer Temperatur von 1480°C oder
1560°C - jeweils abhängig vom gewünschten Test - gesintert.
Die gesinterten Pellets wurden in einem Eloxierungsbad bei 90 ± 2°C
bei 50 oder 80 V Gleichstrom eloxiert. Der Elektrolyt bestand aus
0.1%-iger Phosphorsäure. Die Eloxierungsrate wurde auf einen Wert
von 1 Volt pro Minute eingestellt. Nach einer Zeitspanne von 3 h
bei 50 V oder 80 V Gleichstrom wurden die Pellets gewaschen und
getrocknet.
Die eloxierten Pellets wurden hinsichtlich der Betsimmung ihres
Kapazitätswertes mit 10 Vol.-prozentiger H3PO4 als Elektrolyten bei
21°C geprüft. Die Gegenelektrode bestand aus einer Testzelle aus
platinisiertem Silber mit adequater Oberfläche. Die
Kapazitätsmessung bestand in einer Bestimmung der Ladungsübertragung
wobei ein Hickock-Kapazitätsmesser (Modell DP-200) Verwendung fand.
Die Bestimmung der Größe der Oberfläche wurde unter Verwendung der
Stickstoff-Adsorptionsmethode nach Brunauer, Emmet und Teller (BET-
Methode) ausgeführt.
Die Partikelgrößen wurden unter Verwendung der Fisher-Subsieb-
Methode (ASTM 30 B330-82) bestimmt.
Ein Reaktor geeigneter Größe aus Nickel, versehen mit einem Deckel,
einem Rührer, einer Thermometerhülse, Gaseinlaß- und
Gasauslaßöffnungen sowie Beladungsöffnungen wurde auf einer
Wärmequelle angebracht und mit Argon durchspült. Man ließ den
Argonstrom während des Reaktionsverlaufs zur Aufrechterhaltung einer
Schutzgasatmosphäre bestehen. Der Reaktor wurde mit 136 kg
Alkalihalogenid-Verdünnersalzen beladen und die Temperatur auf
825°C erhöht, um die Salze unter Rühren zum Schmelzen zu bringen.
Zu diesem Zeitpunkt wurden 127 kg K2TaF7 unter Rühren zugefügt; das
K2TaF7 wurde durch die Verdünnersalze aufgelöst und die Temperatur
wurde auf 825°C erniedrigt. Darauf wurde flüssiges Natrium in einer
Rate von 0.32 kg/min zugefügt, bis insgesamt 37.5 kg Natrium
zugefügt worden waren. Die Temperatur der Reduktionsmischung wurde
bei 825°C gehalten. Nachdem die Gesamtmenge des Natriums zugegeben
worden war, wurde die Reaktionsmischung für einen Zeitraum von 4 h
unter Argon auf 900°C erwärmt, um die Vollständigkeit der Reduktion
des K2TaF7 zu Tantalmetall zu gewährleisten. Der Reaktor wurde
danach unter einem Argonstrom auf Raumtemperatur abgekühlt und der
Inhalt entfernt. Die Masse des Salzes und des Tantalpulvers wurde
dergestalt aufgearbeitet, daß diese mit geeigneten Lösungsmitteln
ausgelaugt wurde, um die Salze aufzulösen, und das Tantalpulver zu
erhalten. Das Tantalpulver-Produkt wurde bei 80°C getrocknet.
Die BET-Oberfläche des auf diese Weise dargestellten Pulvers wurde
auf einen Wert von 4500 cm2/g bestimmt.
Eine Probe des Tantalpulver-Produktes wurde auf eine Größe von -60
mesh gesiebt, auf einen Wert von 60 ppm P mit H3PO4 dotiert und für
einem Zeitraum von 30 min unter Hochvakuumbedingungen bei einem
Druck kleiner 0.00133 Pa bei 1475°C mit Hitze behandelt. Der
Kapazitätswert dieses Produktes betrug 17 500 µFV/g, nachdem das
Tantalpulver in Pellets gepresst, bei 1480°C gesintert, unter einer
Spannung von 50 V eloxiert worden war; wurde das gleiche Pulver bei
1560°C gesintert und unter einer Spannung von 80 V eloxiert, so
wurde ein Wert von 13 600 µFV/g erhalten.
Ein Reaktor geeigneter Größe aus Nickel, versehen mit einem Deckel,
einem Rührer, einer Thermometerhülse, Gaseinlaß- und
Gasauslaßöffnungen sowie Beladungsöffnungen wurde auf einer
Wärmequelle angebracht und mit Argon durchspült. Der Argonstrom
wurde während des Reaktionsablaufs aufrechterhalten. Der Reaktor
wurde mit 136 kg einer Mischung der Verdünnersalze aus
Alkalihalogeniden - wie in Beispiel 1 - beladen, und die Temperatur
wurde unter Rühren auf 825°C erhöht, um die Salze unter Rühren zum
Schmelzen zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt wurden 12.7 kg K2TaF7
(1/10 der Gesamtmenge des K2TaF7, die zugefügt werden soll) durch
die Beladungsöffnung in den Reaktor eingebracht, wobei die
geschmolzenen Verdünnersalze gerührt wurden, um das K2TaF7 in Lösung
zu bringen. Nachdem die Temperatur der geschmolzenen Salze wieder
auf 825°C zurückgefallen war, begann man mit der Einspeisung des
Natriums. Die Natriumzuführung begann mit einer Rate von 0.32 kg/min.
Die Rate der Natriumzugabe wurde während der Reduktion auf
diesem Wert gehalten. Nachdem 80% der 12.7 kg der ersten K2TaF7-
Beladung in Ta überführt worden waren, wurden weitere 12.7 kg des
K2TaF7 zugefügt. Die K2TaF7-Zugabe erfolgte in weiteren Portionen
von 12.7 kg, gemäß der Zeit, nach welcher die nicht abreagierten 2.5 kg
des K2TaF7 aus der vorangegangenen Zugabe noch vorhanden waren.
Die letzte Beladung zu 12.7 kg vollendete die Beladung an K2TaF7 zum
Gesamtbetrag von 127 kg. Der Natriumzufluß erfolgte mit einer
konstanter Rate, bis insgesamt 37.5 kg zugefügt worden waren.
Nachdem die Gesamtmenge des Natriums zugegeben worden war, wurde die
Reduktionsmasse unter Argon für einen Zeitraum von 4 h auf 900°C
erhitzt, um die vollständige Reduktion des K2TaF7 zu Tantalmetall zu
gewährleisten. Der Reaktor wurde unter Argon auf Raumtemperatur
abgekühlt, und die Inhaltsstoffe wurden entfernt. Die Masse des
Salzes und des Tantalpulvers wurde dergestalt aufgearbeitet, daß
diese mit geeigneten Lösungsmitteln ausgelaugt wurde, um die Salze
aufzulösen, und das Tantalpulver zu erhalten. Das Tantalpulver-
Produkt wurde bei 80°C getrocknet. Die BET-Oberfläche des auf diese
Art reduzierten Pulvers wurde auf einen Wert von 5000 cm2/g
bestimmt. Eine Probe dieses Pulvers wurde auf -60 mesh gesiebt, mit
H3PO4 auf einen Wert von 60 ppm P dotiert und bei 1475°C für einen
Zeitraum von 30 min unter Hochvakuum mit Hitze behandelt. Der
Kapazitätswert dieses Produktes belief sich auf 18700 µFV/g,
nachdem das Tantalpulver in Pellets gepresst, bei 1480°C gesintert,
und unter einer Spannung von 50 V Gleichstrom eloxiert worden war;
wurde das gleiche Pulver bei 1560°C gesintert und unter einer
Spannung von 80 V eloxiert, so wurde ein Wert von 15100 µFV/g
erhalten.
Ein Reaktor geeigneter Größe aus Nickel, versehen mit einem Deckel,
einem Rührer, einer Thermometerhülse, Gaseinlaß- und
Gasauslaßöffnungen sowie Beladungsöffnungen wurde auf einer
Wärmequelle angebracht und mit Argon durchspült. Der Argonstrom
wurde während des Reaktionsablaufs aufrechterhalten. Der Reaktor
wurde mit 122.5 kg einer Mischung der Verdünnersalze aus
Alkalihalogeniden beladen, und die Temperatur wurde auf 825°C
erhöht, um die Salze unter Rühren zum Schmelzen zu bringen. An
diesem Punkt wurde unter Rühren 127 kg K2TaF7 zugefügt, das K2TaF7
wurde in den Verdünnersalzen gelöst, wonach die Temperatur auf 825°C
erniedrigt wurde. Darauf wurde flüssiges Natrium in einer Rate
von 0.32 kg/min zugegeben, bis 37.5 kg des Natriums zugegeben worden
waren. Die Temperatur der Reduktionsmischung wurde bei 825°C
gehalten. Nachdem die gesamte Menge des Natriums zugegeben worden
war, wurde die Reduktionsmasse unter Argon für einen Zeitraum von 4 h
auf 900°C erwärmt, um die vollständige Reduktion des K2TaF7 zu
Tantalmetall zu gewährleisten. Der Reaktor wurde unter Argon auf
Raumtemperatur abgekühlt, und die Inhaltsstoffe wurden entfernt.
Die Masse des Salzes und des Tantalpulvers wurden dergestalt
aufgearbeitet, daß diese mit geeigneten Lösungsmitteln ausgelaugt
wurde, um die Salze aufzulösen, und das Tantalpulver zu erhalten.
Das Tantalpulver-Produkt wurde bei 80°C getrocknet. Die BET-
Oberfläche des derart hergestellten Pulvers wurde auf einen Wert von
2850 cm2/g bestimmt.
Eine Probe des Pulvers wurde auf -60 mesh gesiebt, mit H3PO4 auf
einen Wert von 60 ppm P dotiert und 30 Minuten lang in einem
Hochvakuum bei 1475°C mit Hitze behandelt. Der Kapazitätswert
dieses Pulvers belief sich auf 10400 µFV/g, nachdem das Tantalpulver
in Pellets gepresst, bei 1480°C gesintert und bei einer Spannung
von 50 V Gleichstrom eloxiert worden war; wurde das gleiche Pulver
bei 1560°C gesintert und unter einer Spannung von 80 V eloxiert, so
belief sich der Kapazitätswert auf 8600 µFV/g.
Ein Reaktor geeigneter Größe aus Nickel, versehen mit einem Deckel,
einem Rührer, einer Thermometerhülse, Gaseinlaß- und
Gasauslaßöffnungen sowie Beladungsöffnungen wurde auf einer
Wärmequelle angebracht und mit Argon durchspült. Wie in Beispiel 3
angegeben - wurden 112.5 kg des Alkalihalogenid-Verdünnersalzes in
den Reaktor eingetragen; die Temperatur wurde auf 825°C erhöht. An
diesem Punkt wurden 42.3 kg des K2TaF7 (1/3 der zuzugebenden
Gesamtmenge an K2TaF7) durch die Beladungsöffnung in den Reaktor
gegeben, wobei die geschmolzenen Verdünnersalze gerührt wurden, um
das zugefügte K2TaF7 aufzulösen. Nachdem die Temperatur der
geschmolzenen Salze auf 825°C zurückgefallen war, wurde mit der
Natriumeinspeisung mit einer Rate von 0.32 kg/min begonnen. Die Rate
der Natriumzugabe wurde während der Reduktionsreaktion auf diesem
konstanten Niveau gehalten. Nachdem 80% der ersten 42.3 kg des
K2TaF7 zu Tantal umgewandelt worden waren, wurden weitere 42.3 kg
K2TaF7 zugefügt. Die K2TaF7-Einspeisung erfolgte in 42.3-kg-Zugaben,
entsprechend der Zeit, die verstrichen war, nach der 8.46 kg des
nicht abreagierten K2TaF7 aus der vorangegangenen Zugabe noch
vorhanden waren. Die Zugabe der letzten 42.3 kg-Portion vollendete
die Menge des insgesamt zugegebenen K2TaF7 auf den Endwert von 127 kg.
Während der gesamten Zeit wurde die Zugaberate des Natriums
konstant gehalten, bis insgesamt 37.5 kg zugegeben worden waren.
Während des Reaktionsverlaufs wurde in dem Reaktor eine
Argonatmosphäre aufrechterhalten.
Nachdem die Gesamtmenge des Natriums zugegeben worden war wurde die
Reduktionsmasse für einen Zeitraum von 4 h unter Argon auf 900°C
erhitzt, um die vollständige Reduktion des K2TaF7 zu Tantalmetall zu
gewährleisten. Der Reaktor wurde unter einem ständigen Argonstrom
auf Raumtemperatur abgekühlt und die Inhaltsstoffe entfernt. Die
Masse des Salzes und des Tantalpulvers wurde dergestalt
aufgearbeitet, daß diese mit geeigneten Lösungsmitteln ausgelaugt
wurde, um die Salze aufzulösen, und das Tantalpulver zu
erhalten. Das derart gewonnene Tantalpulver-Produkt wurde bei 80°C
getrocknet. Die BET-Oberfläche des auf diese Art und Weise
hergestellten Pulvers wurde auf einen Wert von 3025 cm2/g bestimmt.
Eine Probe des Pulvers wurde auf -60 mesh gesiebt, mit H3PO4 auf
einen Wert von 60 ppm P dotiert und für einen Zeitraum von 30 min im
Hochvakuum mit Hitze behandelt. Der Kapazitätswert des Pulvers wurde
auf 10950 µFV/g bestimmt, nachdem das Tantalpulver zu Pellets
gepresst, bei 1480°C gesintert und unter einer Spannung von 50 V
Gleichstrom eloxiert worden war; wurde das gleiche Pulver bei
1560°C gesintert und unter einer Spannung von 80 V Gleichstrom
eloxiert, so wurde der Kapazitätswert auf 9180 µFV/g bestimmt.
Ein Reaktor geeigneter Größe aus Nickel, versehen mit einem Deckel,
einem Rührer, einer Thermometerhülse, Gaseinlaß- und
Gasauslaßöffnungen sowie Beladungsöffnungen wurde auf einer
Wärmequelle angebracht und mit Argon durchspült. 122.5 kg der
Verdünnersalze wurden - wie in Beispiel 3 - in den Reaktor
eingewogen, die Temperatur wurde auf 825°C erhöht, um die Salze unter
Rühren zum Schmelzen zu bringen. Der Argonstrom wurde während des
Reaktionsverlaufs aufrechterhalten. An diesem Punkt wurden 21.17 kg
des K2TaF7 (1/6 der Gesamtmenge des zuzugebenden K2TaF7) durch eine
Beladungsöffnung in den Reaktor eingebracht, wobei die geschmolzenen
Verdünnersalze gerührt wurden, um das zugegebene K2TaF7 aufzulösen.
Nachdem die Temperatur der geschmolzenen Salze auf einen Wert von
825°C zurückgefallen war, wurde mit der Natriumeinspeisung mit
einer Rate von 0.32 kg/min begonnen. Die Rate der Natriumzugabe
wurde während der Reduktion auf diesem konstanten Wert gehalten.
Nachdem 80% der ersten 21.17 kg K2TaF7 zu Tantal umgewandelt worden
waren, wurden weitere 21.17 kg K2TaF7 zugegeben. Die weiteren
K2TaF7-Zugaben erfolgten in Form von 21.17-kg-Zugaben in
Abhängigkeit zu der Zeit, nach der 4.23 kg K2TaF7 aus der
vorangegangenen Zugabe zurückgeblieben waren. Die letzte Zugabe von
21.17 kg ergänzte die Gesamtmenge des K2TaF7 auf einen Wert von 127 kg.
Die Natriumeinspeisung verblieb dabei bei der konstanten Rate,
bis 37.5 kg Natrium zugefügt worden waren.
Nachdem die Gesamtmenge des Natriums zugefügt worden war, wurde die
Reduktionsmasse für einen Zeitraum von 4 h unter Argon auf 900°C
erhitzt, um die vollständige Reduktion des K2TaF7 zu Tantal zu
gewährleisten. Der Reaktor wurde unter Argon auf Raumtemperatur
abgekühlt, und die Inhaltsstoffe wurden entfernt. Die Masse des
Salzes und des Tantalpulvers wurden dergestalt aufgearbeitet, daß
diese mit geeigneten Lösungsmitteln ausgelaugt wurde, um die Salze
aufzulösen und das Tantalpulver zu erhalten. Das so erhaltene
Tantalpulver-Produkt wurde bei 80°C getrocknet. Die BET-Oberfläche
des derart hergestellten Pulvers wurde auf einen Wert von 3625 cm2/g
bestimmt.
Eine Probe des Pulvers wurde auf -60 mesh gesiebt, mit H3PO4 auf
einen Wert von 60 ppm P dotiert und für einen Zeitraum von 30 min
unter Hochvakuum bei 1475°C mit Hitze behandelt. Der Kapazitätswert
dieses Pulvers wurde auf einen Wert von 12690 µFV/g bestimmt,
nachdem das Pulver in Pellets gepresst, bei 1480°C gesintert und
unter einer Spannung von 50 V Gleichstrom eloxiert worden war; wurde
das gleiche Pulver bei 1560°C gesintert und unter einer Spannung
von 80 V Gleichstrom eloxiert, so wurde ein Wert von 10900 µFV/g
gemessen.
Ein Reaktor geeigneter Größe aus Nickel, versehen mit einem Deckel,
einem Rührer, einer Thermometerhülse, Gaseinlaß- und
Gasauslaßöffnungen sowie Beladungsöffnungen wurde auf einer
Wärmequelle angebracht und mit Argon durchspült. Wie in Beispiel 3 -
wurde der Reaktor mit 122.4 kg Alkalihalogenid-Verdünnersalzen
beladen, und die Temperatur wurde auf 825°C erhöht, um die Salze
unter Rühren zum Schmelzen zu bringen. Der Argonstrom wurde während
des gesamten Reaktionsverlaufs aufrechterhalten. An diesem Punkt
wurden 12.7 kg des K2TaF7 (1/10 der Gesamtmenge des zuzugebenden
K2TaF7) durch eine Beladungsöffnung in den Reaktor eingeführt, wobei
die geschmolzenen Verdünnersalze gerührt wurden, um das zugegebene
K2TaF7 aufzulösen. Nachdem die Temperatur der geschmolzenen Salze
auf einen Wert von 825°C zurückgefallen war, wurde mit der
Natriumeinspeisung bei einer Rate von 0.32 kg/min begonnen. Die Rate
der Natriumeinspeisung wurde während des Reaktionsverlaufs auf
diesem Wert belassen. Nachdem 80% der ersten 12.7 kg des K2TaF7 zu
Tantal umgewandelt worden waren, wurden weitere 12.7 kg K2TaF7
zugefügt. Die weiteren K2TaF7-Zugaben erfolgten in Form von 12.7-kg-
Zugaben, entsprechend der Zeit, nach der 2.5 kg des noch nicht
abreagierten K2TaF7 aus der vorangegangenen Zugabe noch vorhanden
waren. Die letzte Zugabe von 12.7 kg vollendet die Gesamtmenge des
zugegebenen K2TaF7 auf 127 kg. Währenddessen wurde die
Natriumeinspeisung bei der konstanten Rate gehalten, bis 37.5 kg
zugegeben worden waren.
Nachdem sämtliches Natrium zugegeben worden war, wurde die
Reduktionsmischung unter Argon für einen Zeitraum von 4 h auf 900°C
erhitzt, um die vollständige Reduktion des K2TaF7 zu Tantalmetall zu
gewährleisten. Der Reaktor wurde unter einem Argonstrom auf
Raumtemperatur abgekühlt, und die Inhaltsstoffe wurden entfernt. Die
Masse des Salzes und des Tantalpulvers wurde dergestalt
aufgearbeitet, daß diese mit geeigneten Lösungsmitteln ausgelaugt
wurden, um die Salze aufzulösen und das Tantalpulver zu erhalten.
Das Tantalpulver-Produkt wurde bei 80°C getrocknet. Die BET-
Oberfläche des derart hergestellten Tantalpulvers wurde auf einen
Wert von 3975 cm2/g bestimmt. Eine Probe des Pulvers wurde auf
-60 mesh gesiebt, mit H3PO4 auf einen Wert von 60 ppm P dotiert und
im Hochvakuum für einen Zeitraum von 30 min bei 1475°C mit Hitze
behandelt. Der Kapazitätswert dieses Pulvers wurde auf einen Wert
von 13700 µFV/g bestimmt, nachdem es in Pellets gepresst, bei
1480°C gesintert und unter einer Spannung von 50 V Gleichstrom
eloxiert worden war; wurde das gleiche Pulver bei 1560°C gesintert
und unter einer Spannung von 80 V Gleichstrom eloxiert, so wurde ein
Wert von 12000 µFV/g gemessen.
Ein Reaktor geeigneter Größe aus Nickel, wurde mit einem Deckel,
einem Rührer, einer Thermometerhülse, Gaseinlaß- und
Gasauslaßöffnungen sowie Beladungsöffnungen versehen. Der Reaktor
wurde auf einer Wärmequelle angebracht, getrocknet und mit Inertgas
(Argon) durchspült. 88.9 kg an Alkalihalogenid-Verdünnersalzen
wurden in den Reaktor eingewogen. Die Temperatur wurde erhöht, um
die Salze zum Schmelzen zu bringen und der Rührer wurde in Gang
gesetzt. Bei einer Temperatur von 627°C wurden 5.1 kg gechmolzenes
Natrium in den Reaktor eingeführt. Darauf wurden 15.4 kg festen
Kaliumheptafluorotantalats (K2TaF7) innerhalb eines Zeitraumes von
10 s in den Reaktor eingebracht. Gemäß des exothermen Charakters der
Reaktion stieg die Temperatur innerhalb des Reaktionsgefäßes auf
einen Wert von 709°C an. Die Reaktionsprodukte wurde daraufhin auf
850°C erthitzt und für einen Zeitraum von 4.5 h unter Rühren auf
diesem Temperaturniveau gehalten. Die Masse des Salzes und des
Tantalpulvers wurden auf Raumtemperatur abgekühlt und dergestalt
aufgearbeitet, daß diese mit Wasser ausgelaugt wurde, um die Salze
aufzulösen. Danach wurde das Tantalpulver mit Fluorwasserstoffsäure
ausgelaugt, mit Wasser gewaschen und anschließend getrocknet. Das
Tantalpulver, das aus dieser Reaktion erhalten wurde, wies eine
ungewohnte einheitliche Partikelgröße auf, die hauptsächlich im
Bereich von 0.6 bis 1.2 µm bezüglich des Durchmessers lag. Die BET-
Oberfläche des derart dargestellten Pulvers wurde auf einen Wert von
15300 cm2/g bestimmt. Eine Probe des auf -60 mesh gesiebten Pulvers
wurde mit H3PO4 auf einen Wert von 175 ppm Phosphor dotiert und
darauf auf 100°C erhitzt, um das in dem Pulver zurückgebliebene
Wasser zu entfernen. Der Kapazitätswert dieses Produktes wurde auf
einen Wert von 22740 µFV/g bestimmt, nachdem das Pulver in Pellets
gepresst, bei 1480°C gesintert und unter einer Spannung von 50 V
Gleichstrom eloxiert worden war.
Ein Reaktor geeigneter Größe aus Nickel, wurde mit einem Deckel,
einem Rührer, einer Thermometerhülse, Gaseinlaß- und
Gasauslaßöffnungen sowie Beladungsöffnungen versehen. Der Reaktor
wurde auf einer Wärmequelle angebracht, getrocknet und mit Inertgas
(Argon) durchspült. In den Reaktor wurden 90 kg Alkalihalogenid-
Verdünnersalze eingewogen und auf 730°C erhitzt, um die Salze zum
Schmelzen zu bringen. Der Rührer wurde in Gang gesetzt. Der Reaktor
wurde dann mit 2.7 kg Natrium und anschließend mit 9.1 kg K2TaF7
beschickt. Der Reaktionsmischung wurde daraufhin ermöglicht auf eine
Temperatur von 730°C abzukühlen; danach wurden weitere 12.7 kg
Natrium gefolgt von einer Zugabe von 9.1 kg K2TaF7 in den Reaktor
eingeführt. Man ließ die Reaktionsmischung erneut auf 730°C
abkühlen, wonach man eine weitere Menge von 2.7 kg Natrium gefolgt
von weiteren 9.1 kg K2TaF7 zugab. Dieser Zyklus wurde im weiteren
Verfahrensverlauf dreimal wiederholt, bis eine Gesamtmenge von 16.3 kg
Natrium sowie 54.4 kg K2TaF7 in den Reaktor eingespeist worden
waren. Das Tantal und die Salze wurden dann auf eine Temperatur von
860°C erhitzt und unter Rühren für einen Zeitraum von 4 h auf
dieser Temperatur gehalten. Das Tantalpulver wurde aus der Mischung
von Salz und Metall auf die gleiche Art und Weise - wie in Versuch 7
beschrieben - isoliert. Die BET-Oberfläche des auf diese Art
hergestellten Tantalpulvers nahm einen Wert von 8100 cm2/g an. Eine
Probe der auf -60 mesh gesiebten Fraktion des Pulvers wurde unter
Verwendung von H3PO4 auf einen Wert von 150 ppm mit Phosphor dotiert
und dann auf 100°C erhitzt, um Rückstände zurückgebliebenen Wassers
zu entfernen. Der Kapazitätswert dieses Produktes belief sich auf
28000 uFV/g, nachdem das Pulver in Pellets gepresst, bei 1480°C
gesintert und unter einer Spannung von 50 V eloxiert worden war.
Ein Reaktor geeigneter Größe aus Nickel, wurde mit einem Deckel,
einem Rührer, einer Thermometerhülse, Gaseinlaß- und
Gasauslaßöffnungen sowie Beladungsöffnungen versehen. Der Reaktor
wurde auf einer Wärmequelle angebracht, getrocknet und mit Inertgas
(Argon) durchspült. In den Reaktor wurden 72.6 kg Alkalihalogenid-
Verdünnersalze eingewogen und auf eine Temperatur von 780°C
erhitzt, um die Salze zum Schmelzen zu bringen. Der Rührer wurde in
Gang gesetzt. Darauf wurde Natrium in einer Rate von 0.45 kg/min und
K2TaF7 in einer Rate von 1.4 bis 1.6 kg/min in den Reaktor
eingespeist, bis eine Gesmatmenge von 25.2 kg Natrium sowie 81.6 kg
K2TaF7 erreicht worden war. Nachdem die Gesamtmenge des Natriums und
des K2TaF7 zugegeben worden war, wurden die Reaktionsprodukte auf
eine Temperatur von 860°C erhitzt, wonach die Reaktionsmischung für
eine Zeitspanne von 4 h unter Rühren auf diesem Temperaturniveau
gehalten wurde. Das Tantal wurde aus der Mischung auf dieselbe Art
und Weise, wie in Beispiel 7 beschrieben, aus der Mischung der Salze
und des Metalls isoliert. Die BET-Oberfläche des auf diese Weise
erhaltenen Tantalpulvers belief sich auf einen Wert von 7700 cm2/g.
Eine auf -60 mesh gesiebte Probe des Pulvers wurde unter Verwendung
von Phosphorsäure mit Phosphor auf einen Wert von 150 ppm P dotiert,
wonach das Tantalpulver auf 100°C erhitzt wurde, um jedwede Wasser-
Rückstände aus der Probe zu entfernen. Der Kapazitätswert der so
erhaltenen Probe belief sich auf einen Wert von 27200 uFV/g,
nachdem das Pulver in Pellets gepresst, bei einer Temperatur von
1480°C gesintert und unter einer Spannung von 50 V eloxiert worden
war. Der Kapazitätswert dieses Tantalpulvers belief sich auf 15310 uFV/g,
nachdem das Pulver in Pellets gepresst, bei einer Temperatur
von 1560°C gesintert und unter einer Spannung von 80 V eloxiert
worden war.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von Tantalpulver mit
Kondensatoreigenschaften oder von Niobpulver, bei dem eine
Tantal- beziehungsweise Niobverbindung mit einem
Reduktionsmetall reduziert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tantal- oder Niobverbindung kontinuierlich oder in
schrittweisen Teilmengen während der Reduktionsreaktion
in den Reaktor eingebracht wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Tantalpulver nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine feste Tantalverbindung
verwendet wird, und daß während der Reduktionsreaktion gerührt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Reduktionsmetall als Gesamtmenge vor dem Einbringen der
Tantalverbindung in die Reaktionsmischung eingebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch
das Reduktionsmetall kontinuierlich oder in schrittweisen
Teilmengen während der Reduktionsreaktion in den Reaktor
eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Tantalverbindung Kaliumflurotantalat,
Natriumfluorotantalat, Tantalchlorid ist oder sich aus
Mischungen dieser Verbindungen zusammensetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Reduktionsmetall Natrium oder Kalium ist, oder sich aus
einer Mischung dieser Metalle zusammensetzt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kaliumfluorotantalat durch die Reaktion mit Natrium zu
Tantalmetall reduziert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kaliumfluorotantalat in Form von Teilmengen
eingebracht wird, die im Bereich von etwa der Hälfte bis
etwa zu einem Zwanzigstel der Gesamtbeladungsmenge der
Tantalverbindung liegen.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Natrium in einer Rate, die im Bereich von etwa 0.09
bis 6.8 kg/min liegt, in den Reaktor eingeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Reduktionsreaktion bei einer Temperatur
ausgeführt wird, die im Bereich von etwa 600°C bis etwa 950°C
liegt.
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