JP2009510260A - 金属粒子を球状に造粒し塊成化する方法、これらの方法により調製される金属粒子、これらの金属粒子から製造されるアノード - Google Patents
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Abstract
Description
a)金属粒子を細かく砕いて50μm未満のD50を有する細かい粒子を形成させるステップ;
b)揮発性液体を含む、前記の細かく砕いた金属粒子(例えば、揮発性液体を含む、タンタル及び/又はニオブの粒子)を造粒して湿潤球状粒子を形成させるステップ;
c)湿潤球状粒子を静置乾燥し、揮発性液体を除去して、嵩密度が増加した流動性予備塊成化粒子を形成させるステップ;
d)予備塊成化粒子を真空下に熱処理するステップ;
e)熱処理した粉末を篩にかけて、流動性塊成化粒子を得るステップ
を含む。
a)金属粒子を細かく砕いて50μm未満のD50を有する細かい粒子を形成させるステップ;
b)揮発性液体を含む、細かく砕いた金属粒子(例えば、揮発性液体を含むタンタル及び/又はニオブ粒子)を造粒して湿潤球状粒子を形成させるステップ;
c)湿潤球状粒子を静置乾燥し、揮発性液体を除去して、嵩密度が増加した流動性予備塊成化粒子を形成するステップ;
d)予備塊成化粒子を真空下に熱処理するステップ;
e)熱処理した粉末を篩にかけて、流動性塊成化粒子を得るステップ
を含む。
フッ化タンタルカリウムの液体ナトリウムによる還元プロセスにより得られた粉末を出発物質(材料1)として用いた。粉末のBET表面積、スコット嵩密度、FSSS及び粒径分布のデータを表1に列挙した。このタンタル粉末を、バフラーを備えた水タンク内で、約300rpmの回転によって細かく砕いて、細かく砕いた粒子を形成させた。この細かく砕いた粉末のBET表面積、スコット嵩密度、FSSS及び粒径分布のデータを表2に示し、粉末の顕微鏡写真を図1に示した。
試料1に用いた細かく砕いたタンタル粉末材料1の10キログラムの量を工業用鍋に入れ、溶かした2.1グラムのNH4H2PO4を含む3500mlのDI水溶液を振りかけ、2時間染み込ませた。染み込ませたタンタル粉末をタンタルトレイに移し、次いで、さらに300mlのDI水を加え、テーブルに固定したトレイに振動を与えて、湿潤粒子を密集させた。次に、これらの湿潤粒子を真空乾燥機内で、約90℃で約24時間乾燥して、ケーキを形成させた。このケーキの見掛け密度は2.3g/ccであった。次いで、乾燥したタンタルケーキが入ったタンタルトレイを、真空熱処理炉に移して、試料1において記載したように加熱した。熱処理したケーキを砕き、粉末にして細かい粉末を形成させた。この粉末を試料1において記載したように脱酸素し、その粉末の流量、FSSS、スコット嵩密度、BET表面積、粒径分布、篩分析、及びO、N含量のデータを表4に示した。この粉末の顕微鏡写真を図4に示した。
フッ化タンタルカリウムの液体ナトリウムによる還元プロセスにより得られたタンタル粉末を出発物質(材料2)として用いた。材料2のBET表面積、スコット嵩密度、FSSS及び粒径分布のデータを表1に列挙した。材料2のタンタル粉末の粒径分布を図13に曲線1として示した。タンタル粉末を、バフラーを備えた水タンク内で、約300rpmの回転によって細かく砕いて、細かく砕いた粒子を形成させた。この細かく砕いた粉末のBET表面積、スコット嵩密度、FSSS及び粒径分布を表2に示した。細かく砕いた粉末の粒径分布を図13に曲線2として示した。
出発材料として用いられた、実施例2のタンタル粉末(材料2)の性質は表1に列挙した。細かく砕かれてない状態の、この出発タンタル粉末の10キログラムの量を、造粒して、予備塊成化粒子を形成させた。これらの予備塊成化粒子には流動性がなかった。粒子のSBDを表3に示した。予備塊成化粒子を、実施例2において記載されているように熱処理し、脱酸素した。このようにして得たタンタル粉末の流量、FSSS、スコット嵩密度、BET表面積、粒径分布、篩分析、及びO、Nの含量のデータを表4に列挙した。
出発材料として、表1の材料粉末3を用いた。この粉末3を、ミル加工し、洗い、乾燥して、表2に列挙したBET表面積、SBD、FSSSの値及び粒径分布を有するフレーク状のタンタル粒子を得た。このフレーク状タンタル粉末の表面積はかなり増加したことが見出された。図8aは、8.6の平均薄片度(アスペクト比(D/T))を有するフレーク状粒子の横断面のSEM顕微鏡写真である。
実施例3の、ミル加工しただけのフレーク状タンタル粉末の10キログラムの量を、約1300℃で30分間熱処理してケーキを形成させた。この熱処理ケーキを砕き、100メッシュの篩で篩にかけて、第1熱処理タンタル粉末を得た。次いで、第1熱処理タンタル粉末をタンタルのトレイに入れ、3600mlのDI水を加え、6時間染み込ませ、次に、テーブルに固定したトレイに振動を与えて、湿潤粒子を密集させた。次いで、湿潤粒子を、真空乾燥機内で、約100℃で約24時間乾燥して、ケーキを形成させた。タンタル粒子のケーキの入ったトレイを、実施例3に記載したように熱処理した。熱処理したタンタルケーキを砕き、80メッシュで篩にかけて、−80メッシュの粉末を得て、実施例3に記載したように脱酸素した。こうして調製したタンタル粒子の顕微鏡写真を図9に示した。これらのタンタル粒子の流量、FSSS、スコット嵩密度、BET表面積、粒径分布、篩分析、及びO、Nの含量のデータを表4に列挙した。
Nb2O5のマグネシウムによる還元により得られたニオブ粉末(材料4)のBET表面積、スコット嵩密度、FSSS及び粒径分布のデータを表1に列挙した。このニオブ粉末を、バフラーを備える水タンク内で、約400rpmの撹拌によって細かく砕いた。この細かく砕いた粉末のBET表面積、スコット嵩密度、FSSS及び粒径分布のデータを表2に示した。
ナトリウム及びCaCl2によるTa2O5の還元により製造されたタンタル粉末(材料5)のBET表面積、スコット嵩密度、FSSS及び粒径分布を表1に列挙した。タンタル粉末を、バフラーを備える水タンク内で、約200rpmの撹拌によって細かく砕き、このタンタル含有スラリーにエタノールを加えた(エタノールと水の比は約1:1(w/w)である)。このスラリーを遠心機で濾過して、溶液(エタノール−水)を含むケーキ(最終的に、タンタル粒子と溶液(エタノール−水)との比(重量で)は約1:0.10〜0.25であった(時間のかからない水含量試験機により測定、測定試料は表2に示す性質を示した))を形成させ、次いで、このケーキを造粒機に移し、造粒して、湿潤塊成化粒子を形成させた。湿潤塊成化粒子を、真空乾燥機内で、約60℃で約24時間乾燥して、1000μm未満の大きさの流動性予備塊成化粒子を形成させた。予備塊成化粒子のスコット嵩密度及び流量のデータを表3に示した。
液体ナトリウムによるフッ化タンタルカリウムの還元により得られたタンタル粉末(材料6)のBET表面積、スコット嵩密度、FSSS及び粒径分布のデータを表1に列挙した。このタンタル粉末を、水タンク中で、超音波衝撃によって細かく砕き、次いで、濾過し、乾燥した。細かく砕いた粉末のBET表面積、スコット嵩密度、FSSS及び粒径分布のデータを表2に列挙した。細かく砕いたタンタル粒子の500グラムの試料を工業用鍋に移し、溶かした350mgのNH4H2PO4を含む180mlのDI水溶液を加え、60分間染み込ませ、手動で撹拌し、次いで、造粒機で造粒して、湿潤塊成化粒子を形成させた。湿潤塊成化粒子を、真空乾燥機内で、約60℃で約24時間乾燥して、1000μm未満の大きさの流動性予備塊成化粒子を形成させ、これらの粒子のSBD及び流量を表3に示した。
Claims (21)
- a)金属粒子であって特に、タンタル及び/又はニオブの粒子を主に含むものを細かく砕いて50μm未満のD50を有する細かい粒子を形成させるステップと、
b)揮発性液体を含む、前記の細かく砕いた金属粒子であって、例えば、揮発性液体を含む、タンタル及び/又はニオブ或いはこれらの合金を主成分として含む粒子を、造粒機で造粒して湿潤粒子を形成させるステップと、
c)湿潤粒子を静置乾燥し、揮発性液体を除去して、嵩密度が増加した流動性予備塊成化粒子であって好ましくは1000μm未満、より好ましくは500μm未満の大きさであるものを形成させるステップと、
d)予備塊成化粒子を熱処理するステップと、
e)熱処理した粒子を篩にかけて、流動性塊成化粒子を得るステップと
を含む、金属粒子であって特に、タンタル及び/又はニオブの粒子を主に含むものを球状に造粒し塊成化する方法。 - ステップ(b)における前記液体が脱イオン水又は水溶液である、請求項1に記載の方法。
- ステップ(b)における前記液体の量が、粉末の約2wt%から約50wt%、好ましくは、粉末の約5wt%から約40wt%である、請求項1に記載の方法。
- ステップ(c)における湿潤予備塊成化粒子の前記乾燥が、湿潤予備塊成化粒子を乾燥機中、約50〜200℃の温度で少なくとも16時間加熱することによって実施される、請求項1に記載の方法。
- 予備塊成化粒子のSBDと細かく砕いた粒子のSBDとの比が1より大きく、好ましくは1より大きく4以下であって、より好ましくは1.5〜2.5である、請求項1に記載の方法。
- ステップ(d)が、タンタル及び/又はニオブの粒子を真空下に、850〜1700℃、好ましくは、900〜1400℃の温度で、20〜60分間熱処理することを含む、請求項1に記載の方法。
- 請求項1から6までのいずれか一項に記載の方法により得られる流動性塊成化タンタル粒子であって、ほぼ球状の粒子を含む粒子。
- 少なくとも約2.0g/秒、好ましくは、4.0〜6.0g/秒の流量を有する、請求項7に記載の塊成化タンタル粒子。
- 1.0μmを超えるFSSS粒径を有する、請求項7に記載の塊成化タンタル粒子。
- O、N、P、B、Siを含む群から選択される少なくとも1種の元素を含み、特に、約0.12wt%〜3wt%の酸素及び約0.005wt%〜10wt%の窒素の少なくとも一方を含む、請求項7に記載の塊成化タンタル粒子。
- 約0.2〜6.0m2/g、好ましくは、約0.8〜3.5m2/gのBET表面積を有する、請求項7に記載の塊成化タンタル粒子。
- 約1.2〜5.5g/cm3、好ましくは、約1.5〜2.0g/cm3のスコット嵩密度を有する、請求項7に記載の塊成化タンタル粒子。
- 請求項1から6までのいずれか一項の方法により得られる流動性塊成化ニオブ粒子であって、ほぼ球状の粒子を含む粒子。
- 少なくとも約1.0g/秒、好ましくは、2.5〜4g/秒の流量を有する請求項13に記載の塊成化ニオブ粒子。
- 1.0μmを超えるFSSS粒径を有する、請求項13に記載の塊成化ニオブ粒子。
- O、N、P、B、Siを含む群から選択される少なくとも1種の元素を含み、特に、約0.3wt%〜12wt%の酸素及び約0.01wt%〜10wt%の窒素の少なくとも一方を含む、請求項13に記載の塊成化ニオブ粒子。
- 約0.5〜8.0m2/g、好ましくは、約1.0〜4.5m2/gのBET表面積を有する、請求項13に記載の塊成化ニオブ粒子。
- 約0.7〜2.5g/cm3、好ましくは、約1.0〜1.6g/cm3のスコット嵩密度を有する、請求項13に記載の塊成化ニオブ粒子。
- 前記のタンタル及び/又はニオブの粒子がノジュラー及び/又はフレーク状の一次粒子を含む、請求項7又は13に記載の塊成化したタンタル及び/又はニオブの粒子。
- a)タンタル及び/又はニオブの粒子を細かく砕いて50μm未満のD50を有する細かい粒子を形成させるステップと、
b)揮発性液体を、前記の細かく砕いたタンタル及び/又はニオブの粒子と混合し、次いで、混合物を造粒機で造粒して湿潤粒子を形成させるステップと、
c)湿潤粒子を静置乾燥し、揮発性液体を除去して、嵩密度が増加した流動性予備塊成化粒子であって、好ましくは1000μm未満、より好ましくは500μm未満の大きさであるものを形成させるステップと、
d)予備塊成化粒子を熱処理するステップと、
e)熱処理した粒子を篩にかけて、流動性塊成化粒子を得るステップと
を含む、タンタル及び/又はニオブの金属粒子を球状に造粒し塊成化する方法。 - 請求項7から12まで、及び請求項19のいずれか一項に記載のタンタル粉末から製造されるアノードであって、5000〜250000μF・V/gの容量を有するアノード、或いは、請求項13から19までのいずれか一項に記載のニオブ粉末から製造されるアノードであって、10000〜300000μF・V/gの容量を有するアノード。
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