JP2018123432A - High-purity tantalum powder and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
技術分野
本発明は、高純度タンタル粉末及びその調製方法に関する。より詳しくは、当該タンタル粉末は、９９．９９５％より高い純度、Ｄ５０＜２５μｍの平均粒径、１０００ｐｐｍ以下の酸素含量、５０ｐｐｍ以下の窒素含量、２０ｐｐｍ以下の水素含量、及び、５ｐｐｍ以下のマグネシウム含量を有する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-purity tantalum powder and a method for preparing the same. More specifically, the tantalum powder has a purity higher than 99.995%, an average particle size of D50 <25 μm, an oxygen content of 1000 ppm or less, a nitrogen content of 50 ppm or less, a hydrogen content of 20 ppm or less, and a magnesium content of 5 ppm or less. Have
背景
近年、半導体技術は急速に発展し、そして、スパッタ膜におけるタンタルの要求量は次第に増加している。集積回路では、拡散バリア層として、タンタルは、シリコン材料と銅伝導体との間に配置される。タンタルスパッタリングターゲットを製造する方法は、インゴット冶金（Ｉ／Ｍ）法及び粉末冶金（Ｐ／Ｍ）法を包含する。用途の要求がより少ないタンタルターゲットは、タンタルインゴットから一般に調製される。しかし、より高い要求を持つ場合によっては、当該Ｉ／Ｍ法は使用できず、そして、粉末冶金法のみが、これらのタンタルターゲットを製造するために使用できる。例えば、シリコン化合物の低い靭性及びシリコン及びタンタルの異なる融点の理由で、当該Ｉ／Ｍ法は、タンタル−シリコン合金ターゲットを製造できない。
BACKGROUND In recent years, semiconductor technology has developed rapidly, and the demand for tantalum in sputtered films has been increasing. In integrated circuits, tantalum is placed between the silicon material and the copper conductor as a diffusion barrier layer. Methods for producing tantalum sputtering targets include ingot metallurgy (I / M) and powder metallurgy (P / M) methods. Tantalum targets with less application requirements are generally prepared from tantalum ingots. However, in some cases with higher requirements, the I / M method cannot be used and only powder metallurgy can be used to produce these tantalum targets. For example, due to the low toughness of silicon compounds and the different melting points of silicon and tantalum, the I / M method cannot produce tantalum-silicon alloy targets.
ターゲットの性能は、スパッタ膜の性能に直接的に影響し得る。膜の形成の間に、半導体デバイスを汚染し得る物質は存在できない。スパッタ膜が形成される時、もしも不純物がタンタル（合金、化合物）ターゲット中に存在するならば、当該不純物はスパッタリングチャンバーの中に導入されるであろう。得られる膜ループ中に短絡が起こるかもしれないように、導入された不純物は、基板上への粗粒子の付着に導き得る。同時に、当該不純物は、膜中の投射粒子の増加の理由になるであろう。特に、ターゲット中に存在するガス状の酸素、炭素、水素、及び窒素を包含する不純物は、より有害であろう。なぜなら、それらは異常な排出を引き起こし得るからであり、そして、こうして、形成された膜の均一性に関する欠陥が存在する。更に、粉末冶金法に関し、沈着した膜の均一性は、ターゲット中の粒のサイズの関数である。すなわち、ターゲット中の粒が細かいほど、得られる膜の均一性が高い。したがって、既存の技術での高品質タンタル粉末及びタンタルターゲットの必要性が存在する。 The performance of the target can directly affect the performance of the sputtered film. There can be no material that can contaminate the semiconductor device during film formation. When a sputtered film is formed, if impurities are present in the tantalum (alloy, compound) target, the impurities will be introduced into the sputtering chamber. Introduced impurities can lead to the deposition of coarse particles on the substrate so that a short circuit may occur in the resulting film loop. At the same time, the impurities will be the reason for the increase of the projected particles in the film. In particular, impurities including gaseous oxygen, carbon, hydrogen, and nitrogen present in the target will be more harmful. Because they can cause abnormal ejection, and thus there is a defect regarding the uniformity of the formed film. Furthermore, for powder metallurgy, the uniformity of the deposited film is a function of the size of the grains in the target. That is, the finer the particles in the target, the higher the uniformity of the resulting film. Thus, there is a need for high quality tantalum powder and tantalum targets with existing technology.
したがって、高品質タンタル粉末及びタンタルターゲットを得るために、タンタル粉末中の不純物は、タンタル粉末の純度を増加するように、最初に低減されるべきである。しかし、金属タンタルの性能は比較的安定しているけれども小さい粒径を有する金属タンタル粉末がより活性であることは周知であり、そして、それは、常温で酸素及び窒素と反応し得るのであり、それによって、タンタル粉末中の酸素、窒素不純物の含量が増加し得る。例えばいくつかの市販のタンタルインゴットなどのいくつかの金属タンタル生成物は、９９．９９５％まで又はそれ以上の純度を有し得るが、より細かいタンタル粉末は、より高い活性につながるであろうし、そして、酸素、窒素、水素、炭素を吸収するその能力は、それに応じて増加する。それ故に、通常考えられるように、タンタル粉末の純度を９９．９９％以上に増加させることは比較的困難で難しく、そして、更に考えられるように、有害な酸素、炭素、水素及び窒素不純物の１つを更に低減することは困難であり、当該４つの有害な不純物を同時に低減することはもちろん困難である。 Therefore, to obtain high quality tantalum powder and tantalum target, impurities in the tantalum powder should first be reduced so as to increase the purity of the tantalum powder. However, although the performance of metal tantalum is relatively stable, it is well known that metal tantalum powder with a small particle size is more active, and it can react with oxygen and nitrogen at room temperature, As a result, the content of oxygen and nitrogen impurities in the tantalum powder can be increased. Some metal tantalum products such as, for example, some commercially available tantalum ingots may have a purity of up to 99.995% or higher, but finer tantalum powder will lead to higher activity, And its ability to absorb oxygen, nitrogen, hydrogen and carbon increases accordingly. Therefore, as usual, it is relatively difficult and difficult to increase the purity of the tantalum powder to 99.99% or more, and as further considered, one of the harmful oxygen, carbon, hydrogen and nitrogen impurities. It is difficult to further reduce one of the four harmful impurities at the same time.
第２に、タンタルターゲット及びタンタル粉末の品質を増加させるためにタンタル粉末の粒径を低減することが必要である。Ｄ５０＜２５μｍの平均粒径を有する高純度タンタル粉末が、業界で所望される。 Second, it is necessary to reduce the particle size of the tantalum powder in order to increase the quality of the tantalum target and tantalum powder. High purity tantalum powders having an average particle size of D50 <25 μm are desired in the industry.
多くの当業者は、小さい粒径及び高純度を有するタンタル粉末を得ることを試みるために広範囲の調査を実施するものの、得られる結果は理想的ではない。 While many skilled in the art conduct extensive research to attempt to obtain tantalum powders with small particle size and high purity, the results obtained are not ideal.
例えば、中国特許ＣＮ１０１１８２６０２Ａは、タンタル粉末の酸素含量が１５００ｐｐｍ以下で窒素含量が２００ｐｐｍよりも低いことを特徴とする、医療用タンタル粉末を開示する。しかし、粉末中の水素及び金属不純物の含量は高いかもしれず、そして、約７０μｍの粒径Ｄ５０を有する粒子は粗い。 For example, Chinese Patent CN101118602A discloses a medical tantalum powder characterized in that the oxygen content of the tantalum powder is 1500 ppm or less and the nitrogen content is lower than 200 ppm. However, the content of hydrogen and metal impurities in the powder may be high and particles having a particle size D50 of about 70 μm are coarse.
中国特許ＣＮ１０２９０９３６５は、医療用タンタル粉末を開示する。当該タンタル粉末の酸素含量は１０００ｐｐｍ以下であり、当該タンタル粉末の９５％の粒状度は１．０−５０．０μｍである。しかし、脱水素及び脱酸素化を同時に実施する時、同時の脱酸素化及び脱水素を経由すると、低温はタンタル粉末中の水素を効果的に除去することはできないので、プロセス温度は高いであろう。その上、脱酸素化及び脱水素の前のタンタル粉末は高温処理にかけられず、そして、こうしてその活性はより高く、マグネシウム又は酸化マグネシウム粒子はタンタル粒子の内部に容易に封入される。こうして、マグネシウム又は酸化マグネシウム粒子は、その後の酸洗いプロセスの間に容易には除去されず、それによって最終生成物中の高マグネシウム含量という結果となる。更に、当該発明では、酸洗い後、何の熱処理も実施されず、そして、こうして、脱酸素化後の残留金属マグネシウム及び最終のタンタル粉末中の酸洗いの間に同伴されるＨ、Ｆ不純物は、除去できない。したがって、この方法では、２０ｐｐｍ未満の水素含量及び５ｐｐｍ未満のマグネシウム含量に到達するのは困難である。この方法によって得られる最も高い純度は９９．９％かもしれないと報告されている。 Chinese Patent CN102909365 discloses medical tantalum powder. The tantalum powder has an oxygen content of 1000 ppm or less, and a 95% granularity of the tantalum powder is 1.0-50.0 μm. However, when performing dehydrogenation and deoxygenation simultaneously, the process temperature will be high because the low temperature cannot effectively remove the hydrogen in the tantalum powder via the simultaneous deoxygenation and dehydrogenation. . Moreover, the tantalum powder prior to deoxygenation and dehydrogenation is not subjected to high temperature treatment, and thus its activity is higher and magnesium or magnesium oxide particles are easily encapsulated inside the tantalum particles. Thus, the magnesium or magnesium oxide particles are not easily removed during the subsequent pickling process, thereby resulting in a high magnesium content in the final product. Further, in the present invention, after the pickling, no heat treatment is performed, and thus the H, F impurities entrained during the pickling in the residual metal magnesium and the final tantalum powder after deoxygenation are not Can not be removed. Thus, with this method it is difficult to reach a hydrogen content of less than 20 ppm and a magnesium content of less than 5 ppm. It has been reported that the highest purity obtained by this method may be 99.9%.
中国特許ＣＮ１０３４４７５４４Ａは、粒度分布を一点に集めて制御可能な高純度タンタル粉末の調製方法を開示し、当該方法は、高純度タンタルインゴットをタンタルスクラップに水素化すること、タンタルスクラップを順番に粉砕及び分級にかけること、及びその後、分級したタンタル粉末を順番に低温真空乾燥及び脱水素処理にかけることを包含することを特徴とし、しかも、少なくとも粉砕及び分級プロセスでは、タンタル粉末と接触している全ての機器は９９．９９％より高い純度を持つタンタルで作られている。当該方法の不利な点は以下に存する：１．使用されるデバイスは高純度タンタルで作られているので、デバイスに対する高い要求があり、こうして、対応するコストは高い；２．当該方法は脱酸素化工程に欠けているので、結果として得られる生成物の酸素含量は変化し、お互いに際立って異なり、そして、こうして全ての酸素含量が１０００ｐｐｍよりも低いということは困難である；３．分級処理を使用するので、材料の使用率が大幅に低減し、そして、タンタル粉末の粒径の再微細化が困難である。 Chinese Patent CN103447544A discloses a method for preparing a high-purity tantalum powder that can be controlled by collecting the particle size distribution at one point, which includes hydrogenating a high-purity tantalum ingot to tantalum scrap, grinding the tantalum scrap in turn, and Including classification, and then subjecting the classified tantalum powder to sequential low-temperature vacuum drying and dehydrogenation treatment, and at least in the grinding and classification process, all in contact with the tantalum powder. The equipment is made of tantalum with a purity higher than 99.99%. The disadvantages of the method are as follows: Since the devices used are made of high-purity tantalum, there is a high demand for the devices and thus the corresponding costs are high; Since the method lacks a deoxygenation step, the oxygen content of the resulting product varies and differs significantly from one another, and thus it is difficult for all oxygen content to be lower than 1000 ppm. 3. Since the classification process is used, the usage rate of the material is significantly reduced, and it is difficult to re-fine the particle size of the tantalum powder.
現在、冶金グレードのタンタル粉末の製造プロセスは、同時の脱水素及び脱酸素化経由で一般に実施され、そして、これは、設計プロセスパラメーターへの制限につながるであろう。特に、もしもあまりに低温がセットされると、当該低温は、不完全な脱水素及び最終生成物中のあまりに高い水素含量という結果になるであろうし、そして、同時に、水素吸収後のタンタルの特性（格子定数、抵抗、硬度など）の変化は完全には取り除かれない。もしもあまりに高温がセットされると、水素ガスは十分に解放されることができ、それに対してあまりに高温は、焼結タンタル粒子が成長し及びマグネシウム又は酸化マグネシウム粒子がタンタル粒子の内部に封入されるという結果になるであろうし、それによってその後の酸洗いプロセス中にマグネシウムが除去されるのが困難になり、それによって粒径の貧弱な制御性という結果になる。すなわち、酸素含量が１０００ｐｐｍよりも低い一方で平均粒径Ｄ５０＜２５μｍの要求を確保し得ることを達成するには非常に困難である。一層不運にも、あまりに高温はあまりに高いマグネシウム含量につながるであろう。更に、現在のプロセスでは、脱酸素化及び脱水素後、タンタル粉末は、酸洗い、焼成して乾燥、及びふるい分けにかけて、その後のいかなる処理なしに最終生成物を与え、それは、脱酸素化後の残留金属マグネシウム及び酸洗いの間に同伴されるＨ、Ｆ不純物を除去することができないという結果になり得る。こうして、最終生成物中のマグネシウム、水素などの含量はあまりに高い。 Currently, the manufacturing process of metallurgical grade tantalum powder is generally performed via simultaneous dehydrogenation and deoxygenation, and this will lead to limitations on design process parameters. In particular, if a too low temperature is set, that low temperature will result in incomplete dehydrogenation and a too high hydrogen content in the final product, and at the same time the properties of tantalum after hydrogen absorption ( Changes in lattice constant, resistance, hardness, etc. are not completely removed. If too high a temperature is set, the hydrogen gas can be sufficiently released, whereas too high a temperature will cause sintered tantalum particles to grow and magnesium or magnesium oxide particles will be encapsulated inside the tantalum particles. Result, which makes it difficult for magnesium to be removed during the subsequent pickling process, thereby resulting in poor control of particle size. That is, it is very difficult to achieve that the oxygen content is lower than 1000 ppm and the requirement of average particle diameter D50 <25 μm can be secured. Even worse, too high temperatures will lead to too high magnesium content. Furthermore, in current processes, after deoxygenation and dehydrogenation, the tantalum powder is pickled, calcined, dried, and sieved to give the final product without any further treatment, which is This can result in inability to remove residual metal magnesium and H, F impurities entrained during pickling. Thus, the content of magnesium, hydrogen, etc. in the final product is too high.
明らかに、既存の技術は、半導体技術におけるスパッタ膜に関する要求をほとんど満たすことができない。 Obviously, existing technologies can hardly meet the requirements for sputtered films in semiconductor technology.
上記方法に存在する欠陥に向け、本発明が提案される。 The present invention is proposed towards the defects present in the above method.
概要
本発明は、ＧＤＭＳで分析して、９９．９９５％より高い純度、好ましくは９９．９９９％より高い純度を有する高純度タンタル粉末を提供する。
SUMMARY The present invention provides a high purity tantalum powder having a purity greater than 99.995%, preferably greater than 99.999%, as analyzed by GDMS.
本発明の好ましい形態では、当該タンタル粉末は、低い酸素、窒素、水素、及びマグネシウム含量、例えば、１０００ｐｐｍ以下の酸素含量、５０ｐｐｍ以下、好ましくは４０ｐｐｍ以下の窒素含量、２０ｐｐｍ以下、好ましくは１５ｐｐｍ以下、より好ましくは１０ｐｐｍ以下の水素含量、及び、５ｐｐｍ以下のマグネシウム含量をも有する。 In a preferred form of the invention, the tantalum powder has a low oxygen, nitrogen, hydrogen, and magnesium content, such as an oxygen content of 1000 ppm or less, 50 ppm or less, preferably a nitrogen content of 40 ppm or less, 20 ppm or less, preferably 15 ppm or less, More preferably, it also has a hydrogen content of 10 ppm or less and a magnesium content of 5 ppm or less.
本発明の好ましい形態では、当該タンタル粉末は、Ｄ５０＜２５μｍ、好ましくはＤ５０＜２０μｍの粒径を有する。 In a preferred form of the invention, the tantalum powder has a particle size of D50 <25 μm, preferably D50 <20 μm.
半導体技術におけるスパッタ膜に加え、当該タンタル粉末は、例えば、医療用用途、表面スプレーコーティングなどの他の用途に使用できる。 In addition to sputtered films in semiconductor technology, the tantalum powder can be used in other applications such as medical applications and surface spray coatings.
本発明は、更に、以下の工程を順番に含む、当該タンタル粉末を調製する方法を提供する：
１）高純度タンタルインゴットを水素化処理にかける工程；
２）タンタルインゴットの水素化後に調製されたままのタンタルスクラップを、タンタル粉末に粉砕及びふるい分けする工程、及び、その後、ボールミル粉砕の間に導入された不純物汚染物を除去するために酸洗いによって当該粉末を精製する工程；
３）工程２）で得られたタンタル粉末を、高温脱水素処理にかける工程；
４）工程３）で得られたタンタル粉末を、脱酸素化処理にかける工程；
５）工程４）で得られたタンタル粉末を、酸洗い、洗浄、焼成して乾燥、及びふるい分けにかける工程；及び
６）工程５）で得られたタンタル粉末を、低温熱処理にかける工程、及び、その後、処理されたタンタル粉末を、冷却、不動態化、排出、及びふるい分けして最終製品を与える工程。
The present invention further provides a method for preparing the tantalum powder, comprising the following steps in order:
1) subjecting high purity tantalum ingot to hydrotreatment;
2) Grinding and sieving as-prepared tantalum scrap after hydrogenation of the tantalum ingot into tantalum powder, and then by pickling to remove impurity contaminants introduced during ball milling Purifying the powder;
3) A step of subjecting the tantalum powder obtained in step 2) to high-temperature dehydrogenation treatment;
4) A step of subjecting the tantalum powder obtained in step 3) to a deoxygenation treatment;
5) a step of pickling, washing, baking, drying and sieving the tantalum powder obtained in step 4); and 6) a step of subjecting the tantalum powder obtained in step 5) to a low temperature heat treatment, and Then cooling, passivating, discharging, and sieving the treated tantalum powder to give the final product.
ここで使用する時、当該高純度タンタルインゴットは、９９．９９５％より多いタンタル含量を有するタンタルインゴットに関する。現在は、そのようなタンタルインゴットを得るために複数の方法を使用でき、例えば、タンタルインゴットは、原材料として種々のプロセスによって製造されたタンタル粉末を高温焼結して不純物を除去しそして電子衝撃して不純物を除去することによって、得られる。これらのインゴットも市販されている。 As used herein, the high purity tantalum ingot relates to a tantalum ingot having a tantalum content greater than 99.995%. At present, several methods can be used to obtain such tantalum ingots, for example, tantalum ingots sinter tantalum powder produced by various processes as raw materials to remove impurities and electron impact. To remove the impurities. These ingots are also commercially available.
水素化されたタンタルスクラップを粉砕する手段についての制限はなく、例えば、粉砕は、ガス流粉砕デバイス又はボールミル粉砕デバイスによって、実施できる。しかし、すべての粉砕されたタンタル粉末は、４００メッシュふるい又は例えば５００、６００、及び７００メッシュなどのより高いメッシュを有するふるいを通過できることが好ましい。スクリーンメッシュが高いほど、タンタル粉末は細かい。しかし、例えば７００メッシュ未満のようにもしもタンタル粉末があまりに細かいならば、タンタル粉末の酸素含量を制御するのは困難である。こうして、工程２）におけるふるい分けは、４００〜７００メッシュふるいを通過することを好ましくは意味する。制限せずに例示の目的で、本発明の形態では、ボールミル粉砕を用いる。 There are no restrictions on the means of grinding the hydrogenated tantalum scrap, for example grinding can be carried out by a gas flow grinding device or a ball mill grinding device. However, it is preferred that all ground tantalum powders can pass through a 400 mesh screen or a screen having a higher mesh, such as 500, 600, and 700 mesh. The higher the screen mesh, the finer the tantalum powder. However, if the tantalum powder is too fine, for example less than 700 mesh, it is difficult to control the oxygen content of the tantalum powder. Thus, sieving in step 2) preferably means passing through a 400-700 mesh sieve. For purposes of illustration and not limitation, ball milling is used in the form of the present invention.
業界でエネルギー保存のために使用される低温脱水素と違って、本発明における高温脱水素は、好ましくは以下の通りに実施される：タンタル粉末を、不活性ガス中で、約８００〜１０００℃（約９００℃、約９５０℃、約９８０℃、約８５０℃、約８８０℃など）に加熱し、そして、温度を約６０〜３００分間（約１２０分、約１５０分、約２４０分、約２００分など）維持し；これに続いて、タンタル粉末を、冷却、排出、及びふるい分けにかけ、脱水素されたタンタル粉末を与える。驚いたことに、本発明者は、脱水素のために高温を使用すると、タンタル粉末の表面活性を低減しながら脱水素が達成され得ることを、発見した。 Unlike the low temperature dehydrogenation used in the industry for energy conservation, the high temperature dehydrogenation in the present invention is preferably carried out as follows: tantalum powder in an inert gas at about 800-1000 ° C. (About 900 ° C., about 950 ° C., about 980 ° C., about 850 ° C., about 880 ° C., etc.) and the temperature is about 60-300 minutes (about 120 minutes, about 150 minutes, about 240 minutes, about 200 minutes) This is followed by cooling, discharging, and sieving the tantalum powder to give a dehydrogenated tantalum powder. Surprisingly, the inventor has discovered that using high temperatures for dehydrogenation can achieve dehydrogenation while reducing the surface activity of the tantalum powder.
本発明の好ましい形態では、タンタル粉末への低温脱酸素化処理は、工程４）で実施され、すなわち、プロセスにおける最高温度は、好ましくは脱水素温度以下である。一般的な脱酸素化プロセスの間の最高温度が脱水素温度よりも、約５０〜３００℃（約１００℃、約１５０℃、約１８０℃、約８０℃、約２００℃など）低い限り、タンタル粒子の焼結及び成長を何も確実にせずに脱水素目的を達成する技術的な効果は、タンタル粉末の内部にマグネシウム又は酸化マグネシウム粒子が封入するのを避けるように、達成できる。当該封入によって、仕上がったタンタル粉末中のマグネシウム含量があまりに高いように、マグネシウム又は酸化マグネシウム粒子がその後の酸洗いの間に除去されることは困難かもしれないという結果になり得る。 In a preferred form of the invention, the low temperature deoxygenation treatment to the tantalum powder is carried out in step 4), i.e. the maximum temperature in the process is preferably below the dehydrogenation temperature. Tantalum as long as the maximum temperature during a typical deoxygenation process is about 50-300 ° C. (about 100 ° C., about 150 ° C., about 180 ° C., about 80 ° C., about 200 ° C., etc.) below the dehydrogenation temperature The technical effect of achieving the dehydrogenation objective without ensuring any sintering and growth of the particles can be achieved so as to avoid the inclusion of magnesium or magnesium oxide particles inside the tantalum powder. Such encapsulation can result in magnesium or magnesium oxide particles that may be difficult to remove during subsequent pickling so that the magnesium content in the finished tantalum powder is too high.
本発明の好ましい形態では、タンタル粉末に還元剤を添加することによって、脱酸素化が達成される。好ましくは、脱酸素化は、不活性ガス中で普通実施する。一般に、酸素に対する還元剤の親和力は、酸素に対するタンタルの親和力より高い。そのような還元剤の例は、アルカリ土類金属、希土類金属及びそれらの水素化物を包含し、そこでは、マグネシウム粉末が最も一般に使用される。特に好ましい形態として、当該タンタル粉末は、タンタル粉末の重量の０．２〜２．０％の金属マグネシウム粉末と混合でき、そして、当該混合物は、中国特許ＣＮ１０２１２０２５８Ａに記載の方法に従って装填され；当該混合物は、不活性ガス中で加熱され、そして、それは約６００〜７５０℃（例えば、約７００℃）の温度で約２〜４時間維持される。これに続いて、排気が実施され、そして排気の条件で、混合物はその温度で約２〜４時間維持される。その後、冷却、不動態化、及び排出が実施され、脱酸素化タンタル粉末を与える。 In a preferred form of the invention, deoxygenation is achieved by adding a reducing agent to the tantalum powder. Preferably, deoxygenation is usually performed in an inert gas. In general, the affinity of the reducing agent for oxygen is higher than the affinity of tantalum for oxygen. Examples of such reducing agents include alkaline earth metals, rare earth metals and their hydrides, where magnesium powder is most commonly used. In a particularly preferred form, the tantalum powder can be mixed with 0.2 to 2.0% of the magnesium metal powder by weight of the tantalum powder, and the mixture is loaded according to the method described in Chinese Patent CN102120258A; Is heated in an inert gas and it is maintained at a temperature of about 600-750 ° C. (eg, about 700 ° C.) for about 2-4 hours. Following this, evacuation is performed, and at the conditions of evacuation, the mixture is maintained at that temperature for about 2-4 hours. Thereafter, cooling, passivation and draining are performed to give deoxygenated tantalum powder.
当業者によって認識されるように、タンタル粉末の物理特性を改善し、タンタル粉末の粒径及びかさ密度を増加させ、そしてタンタル粉末の流動性及び粒度分布を改善することを主目的として、タンタル粉末に対する熱処理は、熱凝集とも呼ばれる。しかし、一般的な理論に拘束されることなしに、本発明の熱処理は、より重要な役割を更に果たしながら、すなわち、脱酸素化後の残留金属マグネシウム及び酸洗いによって同伴されたＨ、Ｆなどの不純物をできるだけ除去するために、タンタル粉末の粒径及びかさ密度の増加を避けることを確保できると考えられている。本発明は、真空処理炉中で実施され、そして、当該プロセスは、より高い真空レベルを要求する。特に、熱処理の温度が約６００℃よりも高い後、当該プロセスは、約１．０×１０−３Ｐａ以上の真空レベルを要求し、熱処理の温度が、約８００℃、約９５０℃、約１０００℃、約８５０℃、及び約１１００℃などの約６００〜１２００℃の低温の時、熱処理中の温度を維持するための最長時間は、例えば６０分などの約１５〜９０分である。例えば、当該熱処理は、中国特許ＣＮ１０２１２０２５８Ａに記載の方法に従って実施してもよい。 As will be appreciated by those skilled in the art, tantalum powders are primarily aimed at improving the physical properties of tantalum powder, increasing the particle size and bulk density of tantalum powder, and improving the flowability and particle size distribution of tantalum powder. The heat treatment for is also called thermal aggregation. However, without being bound by general theory, the heat treatment of the present invention further plays a more important role, ie, residual metal magnesium after deoxygenation and H, F, etc. entrained by pickling. In order to remove as much impurities as possible, it is believed that it is possible to ensure that the increase in the particle size and bulk density of the tantalum powder is avoided. The present invention is implemented in a vacuum processing furnace and the process requires a higher vacuum level. In particular, after the heat treatment temperature is higher than about 600 ° C., the process requires a vacuum level of about 1.0 × 10 −3 Pa or higher, and the heat treatment temperature is about 800 ° C., about 950 ° C., about 1000 ° C. At low temperatures of about 600-1200 ° C., such as about 850 ° C., about 850 ° C., and about 1100 ° C., the maximum time to maintain the temperature during the heat treatment is, for example, about 15-90 minutes, such as 60 minutes. For example, the heat treatment may be performed according to the method described in Chinese Patent CN102120258A.
本発明の方法の有利な点は、高温脱水素、低温脱酸素化及び低温熱処理の組合せの使用に存在する。タンタル粉末供給原料は、水素ガスの吸収に起因して製造されるような水素化物を含有するので、タンタル粉末の特性（例えば、格子定数、抵抗、硬度）は変化することがある。しかし、従来の低温脱水素の使用は、これらの変化を完全に取り除くことはできない。一般的な理論に拘束されることなしに、ここで使用する高温脱水素は、タンタル粉末がその初期状態に戻ることができるように、タンタルの特性の変化を完全に排除しながら、水素ガスの十分な解放につながり得る。低温脱酸素化は、あまりにも高い脱酸素化温度によって引き起こされるような粒子の焼結及び成長を避けることを目的とする。 The advantages of the method of the present invention reside in the use of a combination of high temperature dehydrogenation, low temperature deoxygenation and low temperature heat treatment. Since the tantalum powder feedstock contains a hydride such as that produced due to absorption of hydrogen gas, the properties (eg, lattice constant, resistance, hardness) of the tantalum powder may change. However, the use of conventional cold dehydrogenation cannot completely eliminate these changes. Without being bound by general theory, the high-temperature dehydrogenation used here is that of hydrogen gas while completely eliminating changes in the properties of tantalum so that the tantalum powder can return to its initial state. It can lead to sufficient liberation. Low temperature deoxygenation aims to avoid particle sintering and growth caused by too high deoxygenation temperatures.
驚いたことに、本発明者らは、上記の高温脱水素、低温脱酸素化及び低温熱処理を使用すると、（脱水素及び脱酸素化を同時に実施する）従来のプロセスにおけるあまりの高温によってもたらされるようなタンタル粉末の焼結及び成長を避けることができ、こうして、最終生成物のあまりに高いマグネシウム含量及び粒径の貧弱な制御性につながり得るタンタル粒子の内部へのマグネシウム又は酸化マグネシウム粒子の封入を避けるかもしれず、そして、あまりの低温に起因する不完全な脱水素によって引き起こされるようなあまりに高い水素含量に関する欠陥を避けることができる、ということを発見するのである。低温熱処理は、粒子の何の成長も確実にせずに、酸洗いの間に同伴されるＨ、Ｆなどの不純物及び脱酸素化後の残留金属マグネシウムを除去することを主に目的とする。こうして、粒径は関連する要求を満たす一方で、不純物の含量は、十分に制御されることができる。最後に、本発明の方法は、ＧＤＭＳに従って分析して、９９．９９５％より高い純度を有する高純度タンタル粉末を製造できる。 Surprisingly, we use the high temperature dehydrogenation, low temperature deoxygenation and low temperature heat treatment described above, resulting from too high temperatures in conventional processes (which perform dehydrogenation and deoxygenation simultaneously). Sintering and growth of such tantalum powders can be avoided, thus encapsulating magnesium or magnesium oxide particles inside tantalum particles, which can lead to too high magnesium content and poor controllability of particle size in the final product. It may be avoided and discovers that defects with too high a hydrogen content, such as caused by incomplete dehydrogenation due to too low temperatures, can be avoided. The low temperature heat treatment is mainly aimed at removing impurities such as H and F entrained during pickling and residual metallic magnesium after deoxygenation without ensuring any growth of the particles. Thus, while the particle size meets the relevant requirements, the content of impurities can be well controlled. Finally, the method of the present invention can be analyzed according to GDMS to produce high purity tantalum powder having a purity higher than 99.995%.
発明を実施するための特定の様態
限定せずに例示の目的で、以下の例を提供する。
Specific Embodiments for Carrying Out the Invention The following examples are provided for purposes of illustration and not limitation.
各形態では、ナトリウムでカリウムフルオタンタレートを還元するプロセスによって得られるタンタル粉末が、原材料として使用される（「ナトリウム還元タンタル粉末」と呼ぶ）。しかし、他のプロセスによって得られるタンタル粉末も、本発明の目的を達成することができることが、理解されるべきである。 In each form, tantalum powder obtained by the process of reducing potassium fluotantalite with sodium is used as raw material (referred to as “sodium reduced tantalum powder”). However, it should be understood that tantalum powder obtained by other processes can also achieve the objectives of the present invention.
当業者によって理解されるように、以下に記載の用語「バー圧縮」は、静圧の手段によってタンタル粉末をタンタルバーに圧縮する又は押すことを意味する。 As will be appreciated by those skilled in the art, the term “bar compression” described below means compressing or pressing tantalum powder into a tantalum bar by means of static pressure.
例１：
ナトリウム還元タンタル粉末を原材料として選択し、バー圧縮、焼結、及び電子ビーム溶解にかけて、タンタルインゴットを与え、そして、当該タンタルインゴットを、水素化処理にかけた。タンタルインゴットの水素化後に得たタンタルスクラップを、ボールミル粉砕の手段によって粉砕し、そして、５００メッシュふるいでふるい分けした。ボールミル粉砕及びふるい分け後に得たタンタル粉末を、ＨＮＯ３及びＨＦの混酸（ＨＮＯ３、ＨＦ及び水を４：１：２０の体積比で混合した）で酸洗いして、金属不純物を除去し、そして、これに続いて、タンタル粉末を焼成して乾燥及びふるい分けした。当該タンタル粉末を、密閉炉中に配置して、そして、アルゴンガスを投入しながら９００℃に加熱し、そして、その温度を１８０分間維持した。これに続いて、当該タンタル粉末を冷却し、その後排出してふるい分けした。ふるい分け後、タンタル粉末の酸素含量を分析した。結果を表１に示した。その後、タンタル粉末を、タンタル粉末の１重量％の量のマグネシウム粉末と混合した。その後、混合物を、アルゴンガスを投入しながら密閉炉中で７００℃に加熱し、そして、その温度を２時間維持した。その後、当該混合物を冷却し排出した。結果として得られるタンタル粉末を硝酸で洗浄し、余分のマグネシウム及び酸化マグネシウムを除去し、その後、脱イオン水で中性に洗浄し、そして、タンタル粉末を焼成して乾燥及びふるい分けした。更に、上記のタンタル粉末を１０−３Ｐａの真空下に７００℃に加熱し、その温度を６０分間維持した。これに続いて、タンタル粉末を冷却し、不動態化し、排出し、そしてふるい分けして、試料Ａを与えた。得られた生成物をグロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ）で分析し、その粒径をＭａｌｖｅｒｎレーザー粒径分析器で測定し、そして、結果を表１に示した。
Example 1:
Sodium reduced tantalum powder was selected as a raw material, subjected to bar compression, sintering, and electron beam melting to give a tantalum ingot, and the tantalum ingot was subjected to a hydrotreatment. The tantalum scrap obtained after hydrogenation of the tantalum ingot was crushed by means of ball milling and screened with a 500 mesh screen. The tantalum powder obtained after ball milling and sieving is pickled with a mixed acid of HNO 3 and HF (HNO 3 , HF and water mixed in a volume ratio of 4: 1: 20) to remove metal impurities, and Following this, the tantalum powder was fired and dried and sieved. The tantalum powder was placed in a closed furnace and heated to 900 ° C. while charging argon gas and the temperature was maintained for 180 minutes. Following this, the tantalum powder was cooled and then discharged and screened. After sieving, the oxygen content of the tantalum powder was analyzed. The results are shown in Table 1. The tantalum powder was then mixed with magnesium powder in an amount of 1% by weight of the tantalum powder. The mixture was then heated to 700 ° C. in a closed oven with argon gas and the temperature was maintained for 2 hours. Thereafter, the mixture was cooled and discharged. The resulting tantalum powder was washed with nitric acid to remove excess magnesium and magnesium oxide, then washed neutral with deionized water, and the tantalum powder was fired to dry and screen. Further, the above tantalum powder was heated to 700 ° C. under a vacuum of 10 −3 Pa, and the temperature was maintained for 60 minutes. Following this, the tantalum powder was cooled, passivated, discharged and screened to give Sample A. The resulting product was analyzed by glow discharge mass spectrometry (GDMS), its particle size was measured with a Malvern laser particle size analyzer, and the results are shown in Table 1.
例２：
ナトリウム還元タンタル粉末を原材料として選択し、バー圧縮、焼結、及び電子ビーム溶解にかけて、タンタルインゴットを与え、そして、当該タンタルインゴットを、水素化処理にかけた。タンタルインゴットの水素化後に得たタンタルスクラップを、ボールミル粉砕の手段によって粉砕し、そして、５００メッシュふるいでふるい分けした。ボールミル粉砕及びふるい分け後に得たタンタル粉末を、ＨＮＯ３及びＨＦの混酸（ＨＮＯ３、ＨＦ及び水を４：１：２０の体積比で混合した）で酸洗いして、金属不純物を除去し、そして、これに続いて、タンタル粉末を焼成して乾燥及びふるい分けした。当該タンタル粉末を、密閉炉中に配置して、そして、アルゴンガスを投入しながら９００℃に加熱し、そして、その温度を１８０分間維持した。これに続いて、当該タンタル粉末を冷却し、その後排出してふるい分けした。ふるい分け後、タンタル粉末の酸素含量を分析した。結果を表１に示した。その後、タンタル粉末を、タンタル粉末の１重量％の量のマグネシウム粉末と混合した。その後、混合物を、アルゴンガスを投入しながら密閉炉中で７５０℃に加熱し、そして、その温度を２時間維持した。その後、当該混合物を冷却し排出した。結果として得られるタンタル粉末を硝酸で洗浄し、余分のマグネシウム及び酸化マグネシウムを除去し、その後、脱イオン水で中性に洗浄し、そして、タンタル粉末を焼成して乾燥及びふるい分けした。更に、上記のタンタル粉末を１０−３Ｐａの真空下に８００℃に加熱し、その温度を６０分間維持した。これに続いて、タンタル粉末を冷却し、不動態化し、排出し、そしてふるい分けして、試料Ｂを与えた。得られた生成物をグロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ）で分析し、その粒径をＭａｌｖｅｒｎレーザー粒径分析器で測定し、そして、結果を表１に示した。
Example 2:
Sodium reduced tantalum powder was selected as a raw material, subjected to bar compression, sintering, and electron beam melting to give a tantalum ingot, and the tantalum ingot was subjected to a hydrotreatment. The tantalum scrap obtained after hydrogenation of the tantalum ingot was crushed by means of ball milling and screened with a 500 mesh screen. The tantalum powder obtained after ball milling and sieving is pickled with a mixed acid of HNO 3 and HF (HNO 3 , HF and water mixed in a volume ratio of 4: 1: 20) to remove metal impurities, and Following this, the tantalum powder was fired and dried and sieved. The tantalum powder was placed in a closed furnace and heated to 900 ° C. while charging argon gas and the temperature was maintained for 180 minutes. Following this, the tantalum powder was cooled and then discharged and screened. After sieving, the oxygen content of the tantalum powder was analyzed. The results are shown in Table 1. The tantalum powder was then mixed with magnesium powder in an amount of 1% by weight of the tantalum powder. The mixture was then heated to 750 ° C. in a closed furnace with argon gas and maintained at that temperature for 2 hours. Thereafter, the mixture was cooled and discharged. The resulting tantalum powder was washed with nitric acid to remove excess magnesium and magnesium oxide, then washed neutral with deionized water, and the tantalum powder was fired to dry and screen. Further, the tantalum powder was heated to 800 ° C. under a vacuum of 10 −3 Pa, and the temperature was maintained for 60 minutes. Following this, the tantalum powder was cooled, passivated, discharged and screened to give Sample B. The resulting product was analyzed by glow discharge mass spectrometry (GDMS), its particle size was measured with a Malvern laser particle size analyzer, and the results are shown in Table 1.
例３：
ナトリウム還元タンタル粉末を原材料として選択し、バー圧縮、焼結、及び電子ビーム溶解にかけて、タンタルインゴットを与え、そして、当該タンタルインゴットを、水素化処理にかけた。タンタルインゴットの水素化後に得たタンタルスクラップを、ボールミル粉砕の手段によって粉砕し、そして、５００メッシュふるいでふるい分けした。ボールミル粉砕及びふるい分け後に得たタンタル粉末を、ＨＮＯ３及びＨＦの混酸（ＨＮＯ３、ＨＦ及び水を４：１：２０の体積比で混合した）で酸洗いして、金属不純物を除去し、そして、これに続いて、タンタル粉末を焼成して乾燥及びふるい分けした。当該タンタル粉末を、密閉炉中に配置して、そして、アルゴンガスを投入しながら９００℃に加熱し、そして、その温度を１８０分間維持した。これに続いて、当該タンタル粉末を冷却し、その後排出してふるい分けした。ふるい分け後、タンタル粉末の酸素含量を分析した。結果を表１に示した。その後、タンタル粉末を、タンタル粉末の１重量％の量のマグネシウム粉末と混合した。その後、混合物を、アルゴンガスを投入しながら密閉炉中で７００℃に加熱し、そして、その温度を２時間維持した。その後、当該混合物を冷却し排出した。結果として得られるタンタル粉末を硝酸で洗浄し、余分のマグネシウム及び酸化マグネシウムを除去し、その後、脱イオン水で中性に洗浄し、そして、タンタル粉末を焼成して乾燥及びふるい分けした。更に、上記のタンタル粉末を１０−３Ｐａの真空下に１１００℃に加熱し、その温度を３０分間維持した。これに続いて、タンタル粉末を冷却し、不動態化し、排出し、そしてふるい分けして、試料Ｃを与えた。得られた生成物をグロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ）で分析し、その粒径をＭａｌｖｅｒｎレーザー粒径分析器で測定し、そして、結果を表１に示した。
Example 3:
Sodium reduced tantalum powder was selected as a raw material, subjected to bar compression, sintering, and electron beam melting to give a tantalum ingot, and the tantalum ingot was subjected to a hydrotreatment. The tantalum scrap obtained after hydrogenation of the tantalum ingot was crushed by means of ball milling and screened with a 500 mesh screen. The tantalum powder obtained after ball milling and sieving is pickled with a mixed acid of HNO 3 and HF (HNO 3 , HF and water mixed in a volume ratio of 4: 1: 20) to remove metal impurities, and Following this, the tantalum powder was fired and dried and sieved. The tantalum powder was placed in a closed furnace and heated to 900 ° C. while charging argon gas and the temperature was maintained for 180 minutes. Following this, the tantalum powder was cooled and then discharged and screened. After sieving, the oxygen content of the tantalum powder was analyzed. The results are shown in Table 1. The tantalum powder was then mixed with magnesium powder in an amount of 1% by weight of the tantalum powder. The mixture was then heated to 700 ° C. in a closed oven with argon gas and the temperature was maintained for 2 hours. Thereafter, the mixture was cooled and discharged. The resulting tantalum powder was washed with nitric acid to remove excess magnesium and magnesium oxide, then washed neutral with deionized water, and the tantalum powder was fired to dry and screen. Further, the tantalum powder was heated to 1100 ° C. under a vacuum of 10 −3 Pa, and the temperature was maintained for 30 minutes. Following this, the tantalum powder was cooled, passivated, discharged and screened to give Sample C. The resulting product was analyzed by glow discharge mass spectrometry (GDMS), its particle size was measured with a Malvern laser particle size analyzer, and the results are shown in Table 1.
比較例：
ナトリウム還元タンタル粉末を原材料として選択し、バー圧縮、焼結、及び電子ビーム溶解にかけて、タンタルインゴットを与え、そして、当該タンタルインゴットを、水素化処理にかけた。タンタルインゴットの水素化後に得たタンタルスクラップを、ボールミル粉砕の手段によって粉砕し、そして、５００メッシュふるいでふるい分けした。ボールミル粉砕及びふるい分け後に得たタンタル粉末を、ＨＮＯ３及びＨＦの混酸（ＨＮＯ３、ＨＦ及び水を４：１：２０の体積比で混合した）で酸洗いして、金属不純物を除去し、そして、これに続いて、タンタル粉末を焼成して乾燥及びふるい分けした。上記タンタル粉末を、タンタル粉末の１重量％の量のマグネシウム粉末と混合した。その後、混合物を、アルゴンガスを投入しながら密閉炉中で８５０℃に加熱し、そして、その温度を２時間維持した。続いて、当該混合物を冷却し排出した。結果として得られるタンタル粉末を硝酸で洗浄し、余分のマグネシウム及び酸化マグネシウムを除去し、その後、脱イオン水で中性に洗浄し、そして、タンタル粉末を焼成して乾燥及びふるい分けして、試料Ｄを与えた。得られた生成物をグロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ）で分析し、その粒径をＭａｌｖｅｒｎレーザー粒径分析器で測定し、そして、結果を表１に示した。
Comparative example:
Sodium reduced tantalum powder was selected as a raw material, subjected to bar compression, sintering, and electron beam melting to give a tantalum ingot, and the tantalum ingot was subjected to a hydrotreatment. The tantalum scrap obtained after hydrogenation of the tantalum ingot was crushed by means of ball milling and screened with a 500 mesh screen. The tantalum powder obtained after ball milling and sieving is pickled with a mixed acid of HNO 3 and HF (HNO 3 , HF and water mixed in a volume ratio of 4: 1: 20) to remove metal impurities, and Following this, the tantalum powder was fired and dried and sieved. The tantalum powder was mixed with magnesium powder in an amount of 1% by weight of the tantalum powder. The mixture was then heated to 850 ° C. in a closed oven with argon gas and maintained at that temperature for 2 hours. Subsequently, the mixture was cooled and discharged. The resulting tantalum powder is washed with nitric acid to remove excess magnesium and magnesium oxide, then washed neutral with deionized water, and the tantalum powder is calcined, dried and screened, and sample D Gave. The resulting product was analyzed by glow discharge mass spectrometry (GDMS), its particle size was measured with a Malvern laser particle size analyzer, and the results are shown in Table 1.
上記データからわかるように、本発明の方法によって処理されるタンタル粉末は、粒径Ｄ５０＜２５μｍ、及び少なくとも９９．９９９％の純度を有した。 As can be seen from the above data, the tantalum powder processed by the method of the present invention had a particle size D50 <25 μm and a purity of at least 99.999%.
本発明における各パラメーターの分析デバイス及び型を、以下の表に示す： The analytical device and type of each parameter in the present invention are shown in the following table:
本発明に関連して、以下の内容を更に開示する。 In connection with the present invention, the following contents are further disclosed.
［１］[1]
ＧＤＭＳで分析して、９９．９９５％より高い純度を有する高純度タンタル粉末。 High purity tantalum powder having a purity higher than 99.995% as analyzed by GDMS.
［２］[2]
当該タンタル粉末が、１０００ｐｐｍ以下の酸素含量、５０ｐｐｍ以下、好ましくは４０ｐｐｍ以下の窒素含量、２０ｐｐｍ以下、好ましくは１５ｐｐｍ以下、より好ましくは１０ｐｐｍ以下の水素含量、及び、５ｐｐｍ以下のマグネシウム含量を有する、［１］の高純度タンタル粉末。 The tantalum powder has an oxygen content of 1000 ppm or less, a nitrogen content of 50 ppm or less, preferably 40 ppm or less, a hydrogen content of 20 ppm or less, preferably 15 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and a magnesium content of 5 ppm or less. 1] high-purity tantalum powder.
［３］[3]
当該タンタル粉末が、Ｄ５０＜２５μｍ、好ましくはＤ５０＜２０μｍの粒径を有する、［１］の高純度タンタル粉末。 The high purity tantalum powder according to [1], wherein the tantalum powder has a particle size of D50 <25 μm, preferably D50 <20 μm.
［４］[4]
以下の工程を順番に含む、［１］、［２］又は［３］の高純度タンタル粉末を調製する方法： A method for preparing a high-purity tantalum powder of [1], [2] or [3] comprising the following steps in order:
１）高純度タンタルインゴットを水素化処理にかける工程；1) subjecting high purity tantalum ingot to hydrotreatment;
２）タンタルインゴットの水素化後に調製されたままのタンタルスクラップを、タンタル粉末に粉砕する工程、及び、その後、ボールミル粉砕の間に導入された不純物汚染物を除去するために酸洗いによって当該粉末を精製する工程；2) Grinding the tantalum scrap as prepared after hydrogenation of the tantalum ingot into tantalum powder, and then pickling the powder by pickling to remove impurity contaminants introduced during ball milling. Purification step;
３）工程２）で得られたタンタル粉末を、高温脱水素処理にかける工程；3) A step of subjecting the tantalum powder obtained in step 2) to high-temperature dehydrogenation treatment;
４）工程３）で得られたタンタル粉末を、脱酸素化処理にかける工程；4) A step of subjecting the tantalum powder obtained in step 3) to a deoxygenation treatment;
５）工程４）で得られたタンタル粉末を、酸洗い、洗浄、焼成して乾燥、及びふるい分けにかける工程；及び5) pickling, washing, firing, drying and sieving the tantalum powder obtained in step 4); and
６）工程５）で得られたタンタル粉末を、低温熱処理にかける工程、及び、その後、処理されたタンタル粉末を、冷却、不動態化、排出、及びふるい分けして最終製品を与える工程。6) A step of subjecting the tantalum powder obtained in step 5) to a low temperature heat treatment, and then a step of cooling, passivating, discharging and sieving the treated tantalum powder to give a final product.
［５］[5]
高純度タンタルインゴットが、９９．９９５％より多いタンタル含量を有するタンタルインゴットである、［４］の方法。 The method of [4], wherein the high-purity tantalum ingot is a tantalum ingot having a tantalum content greater than 99.995%.
［６］[6]
高温脱水素が以下の通りに実施される、［４］又は［５］の方法： The method of [4] or [5], wherein the high temperature dehydrogenation is carried out as follows:
タンタル粉末を、約８００〜１０００℃（約９００℃、約９５０℃、約９８０℃、約８５０℃、約８８０℃など）に加熱し、そして、温度を約６０〜３００分間（約１２０分、約１５０分、約２４０分、約２００分など）維持し； The tantalum powder is heated to about 800-1000 ° C. (about 900 ° C., about 950 ° C., about 980 ° C., about 850 ° C., about 880 ° C., etc.) and the temperature is about 60-300 minutes (about 120 minutes, about 150 minutes, about 240 minutes, about 200 minutes, etc.);
これに続いて、タンタル粉末を、冷却、排出、及びふるい分けにかけ、脱水素されたタンタル粉末を与える。 Following this, the tantalum powder is cooled, discharged, and sieved to provide dehydrogenated tantalum powder.
［７］[7]
脱酸素化温度が、脱水素温度よりも、約５０〜３００℃（約１００℃、約１５０℃、約１８０℃、約８０℃、約２００℃など）低い、［４］又は［５］又は［６］の方法。 The deoxygenation temperature is about 50 to 300 ° C. (about 100 ° C., about 150 ° C., about 180 ° C., about 80 ° C., about 200 ° C., etc.) lower than the dehydrogenation temperature, [4] or [5] or [ 6].
［８］[8]
約６００〜１２００℃の温度を約１５〜９０分（６０分など）の間、好ましくは１０ A temperature of about 600-1200 ° C. for about 15-90 minutes (such as 60 minutes), preferably 10
−３-3
Ｐａ以上の真空レベルで、維持することによって、前記の低温熱処理が実施される、［４］〜［７］のいずれかの方法。The method according to any one of [4] to [7], wherein the low-temperature heat treatment is performed by maintaining at a vacuum level of Pa or higher.
［９］[9]
得られる粉末が４００〜７００メッシュふるいを通過できるレベルまで、タンタルスクラップが工程２）で粉砕される、［４］〜［８］のいずれかの方法。 The method according to any one of [4] to [8], wherein the tantalum scrap is pulverized in step 2) to a level at which the resulting powder can pass through a 400-700 mesh sieve.
［１０］[10]
半導体、医療用及び／又は表面スプレーコーティングの用途における［１］又は［２］のタンタル粉末の使用。 Use of the tantalum powder of [1] or [2] in semiconductor, medical and / or surface spray coating applications.
Claims (10)
１）高純度タンタルインゴットを水素化処理にかける工程；
２）タンタルインゴットの水素化後に調製されたままのタンタルスクラップを、タンタル粉末に粉砕する工程、及び、その後、ボールミル粉砕の間に導入された不純物汚染物を除去するために酸洗いによって当該粉末を精製する工程；
３）工程２）で得られたタンタル粉末を、高温脱水素処理にかける工程；
４）工程３）で得られたタンタル粉末を、脱酸素化処理にかける工程；
５）工程４）で得られたタンタル粉末を、酸洗い、洗浄、焼成して乾燥、及びふるい分けにかける工程；及び
６）工程５）で得られたタンタル粉末を、低温熱処理にかける工程、及び、その後、処理されたタンタル粉末を、冷却、不動態化、排出、及びふるい分けして最終製品を与える工程。 A method for preparing the high purity tantalum powder of claim 1, 2, or 3, comprising the following steps in order:
1) subjecting high purity tantalum ingot to hydrotreatment;
2) Grinding the tantalum scrap as prepared after hydrogenation of the tantalum ingot into tantalum powder, and then pickling the powder by pickling to remove impurity contaminants introduced during ball milling. Purification step;
3) A step of subjecting the tantalum powder obtained in step 2) to high-temperature dehydrogenation treatment;
4) A step of subjecting the tantalum powder obtained in step 3) to a deoxygenation treatment;
5) a step of pickling, washing, baking, drying and sieving the tantalum powder obtained in step 4); and 6) a step of subjecting the tantalum powder obtained in step 5) to a low temperature heat treatment, and Then cooling, passivating, discharging, and sieving the treated tantalum powder to give the final product.
タンタル粉末を、約８００〜１０００℃（約９００℃、約９５０℃、約９８０℃、約８５０℃、約８８０℃など）に加熱し、そして、温度を約６０〜３００分間（約１２０分、約１５０分、約２４０分、約２００分など）維持し；
これに続いて、タンタル粉末を、冷却、排出、及びふるい分けにかけ、脱水素されたタンタル粉末を与える。 The process of claim 4 or 5, wherein the high temperature dehydrogenation is carried out as follows:
The tantalum powder is heated to about 800-1000 ° C. (about 900 ° C., about 950 ° C., about 980 ° C., about 850 ° C., about 880 ° C., etc.) and the temperature is about 60-300 minutes (about 120 minutes, about 150 minutes, about 240 minutes, about 200 minutes, etc.);
Following this, the tantalum powder is cooled, discharged, and sieved to provide dehydrogenated tantalum powder.
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