JP2505324B2 - タンタル粉末の製造方法 - Google Patents
タンタル粉末の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属タンタル粉末の製
造方法にかかわり、特に高容量で漏れ電流の少ないコン
デンサ用として優れたタンタル粉末の製造方法に関する
ものである。
造方法にかかわり、特に高容量で漏れ電流の少ないコン
デンサ用として優れたタンタル粉末の製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】電解コンデンサ用の電極としてタンタル
粉末が使用されている。タンタル電極はタンタル粉末を
圧縮して成形体とし、該成形体を焼結したのち酸化処理
して焼結体表面に誘電体皮膜を形成することによって得
ている。このようなコンデンサはできるだけ大きな比容
量（ＣＶ／ｇ）が望まれる。比容量を高めるためには比
表面積の大きなタンタル粉末が好ましい。
粉末が使用されている。タンタル電極はタンタル粉末を
圧縮して成形体とし、該成形体を焼結したのち酸化処理
して焼結体表面に誘電体皮膜を形成することによって得
ている。このようなコンデンサはできるだけ大きな比容
量（ＣＶ／ｇ）が望まれる。比容量を高めるためには比
表面積の大きなタンタル粉末が好ましい。
【０００３】タンタル電極は圧縮成形、焼結工程を経て
作られるのでタンタル粉末には各種の粉末特性のほか電
気特性が要求される。タンタル粉末は一般にフッ化タン
タル酸カリウムをナトリウム還元する方法が採用されて
いる。還元後酸洗し熱処理し、微粉末を凝集させた後、
解砕して所定の粒度とし、圧縮成形体用粉末としてい
る。その際タンタル粉末の諸特性を改善する目的で各種
ドーパントを使用することが提案されている。たとえば
特開昭５２−１４５０３には５〜４００ppm のリン
（Ｐ）を加えて比容量を高め、粉末の流動性を改善する
技術が開示されている。特開昭５８−７１６１４には
０．５〜５０００ppm のホウ素（Ｂ）を加えて比容量を
高め、漏れ電流を低下させる技術が開示されている。特
開昭６０−５９００５には２０〜５００ppm の硫黄
（Ｓ）を添加して表面積が大きく、比容量の大きなタン
タル粉末を得る技術が開示されている。
作られるのでタンタル粉末には各種の粉末特性のほか電
気特性が要求される。タンタル粉末は一般にフッ化タン
タル酸カリウムをナトリウム還元する方法が採用されて
いる。還元後酸洗し熱処理し、微粉末を凝集させた後、
解砕して所定の粒度とし、圧縮成形体用粉末としてい
る。その際タンタル粉末の諸特性を改善する目的で各種
ドーパントを使用することが提案されている。たとえば
特開昭５２−１４５０３には５〜４００ppm のリン
（Ｐ）を加えて比容量を高め、粉末の流動性を改善する
技術が開示されている。特開昭５８−７１６１４には
０．５〜５０００ppm のホウ素（Ｂ）を加えて比容量を
高め、漏れ電流を低下させる技術が開示されている。特
開昭６０−５９００５には２０〜５００ppm の硫黄
（Ｓ）を添加して表面積が大きく、比容量の大きなタン
タル粉末を得る技術が開示されている。
【０００４】特開昭６０−１４９７０６にはＰとＢを同
時に添加して比容量と寿命特性を改善する技術が開示さ
れている。特開昭６１−１３３３０１には炭素（Ｃ）
と、窒素（Ｎ）または硫黄（Ｓ）から選ばれた少なくと
も一つとを１００〜１０，０００ppm 添加し、比容量を
高め、漏れ電流を抑制する技術が開示されている。さら
に、ＵＳＰ４，９５７，５４１には５０〜１０００ppm
のケイ素（Si）と１００〜５００ppm のＰを添加して比
容量を高め漏れ電流を低減させる技術が開示されてい
る。このようにタンタルにリンを添加すればコンデンサ
の比容量を高めることは良く知られている。
時に添加して比容量と寿命特性を改善する技術が開示さ
れている。特開昭６１−１３３３０１には炭素（Ｃ）
と、窒素（Ｎ）または硫黄（Ｓ）から選ばれた少なくと
も一つとを１００〜１０，０００ppm 添加し、比容量を
高め、漏れ電流を抑制する技術が開示されている。さら
に、ＵＳＰ４，９５７，５４１には５０〜１０００ppm
のケイ素（Si）と１００〜５００ppm のＰを添加して比
容量を高め漏れ電流を低減させる技術が開示されてい
る。このようにタンタルにリンを添加すればコンデンサ
の比容量を高めることは良く知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】タンタル中にＰを添加
すると、高温真空下でタンタル粉末の圧縮成形体（ペレ
ット）の焼結をする際に、添加されたＰとタンタル中の
酸素がPOなる化合物を作り蒸発する。この時、ペレット
に付随するタンタルワイヤーは粉末よりも酸素含有量が
少ないため、蒸発したPOがワイヤー上で還元され、Ta3P
の形で蒸着する。このTa3Pは誘電体皮膜形成のための陽
極酸化処理の際、酸化皮膜を破壊し漏れ電流が大きくな
り、コンデンサ特性を悪化させる結果を招く。特に陽極
酸化温度が低いとこの傾向が顕著となるため、陽極酸化
温度を８０℃以上に高目に維持せねばならず、熱効率、
装置材料の面で不利である。
すると、高温真空下でタンタル粉末の圧縮成形体（ペレ
ット）の焼結をする際に、添加されたＰとタンタル中の
酸素がPOなる化合物を作り蒸発する。この時、ペレット
に付随するタンタルワイヤーは粉末よりも酸素含有量が
少ないため、蒸発したPOがワイヤー上で還元され、Ta3P
の形で蒸着する。このTa3Pは誘電体皮膜形成のための陽
極酸化処理の際、酸化皮膜を破壊し漏れ電流が大きくな
り、コンデンサ特性を悪化させる結果を招く。特に陽極
酸化温度が低いとこの傾向が顕著となるため、陽極酸化
温度を８０℃以上に高目に維持せねばならず、熱効率、
装置材料の面で不利である。
【０００６】緻密で健全な酸化皮膜を効率良く得るため
には陽極酸化温度は６０℃程度を上限とするのが好まし
く、この程度の陽極酸化処理温度を採用する限りはＰ量
はせいぜい３０ppm が限度であり、Ｐ添加の効果を充分
発揮できないのが実状である。Si、Ｂを使用した場合も
SiO、BO等の酸化物がタンタルワイヤー上で還元されて
TaxSiy、金属Ｂ等の蒸着層となる。これらは安定な酸化
膜を生じるため、漏れ電流特性に対しては全く影響を及
ぼさないが、酸化皮膜の厚さを減少させるので、厚みム
ラにより耐電圧特性のバラツキが考えられ、製品品質上
の不安定要素となっている。したがってSiやＢを使用せ
ずに、６０℃以下の陽極酸化処理温度でも高い比容量で
しかも低い漏れ電流特性を有するタンタルコンデンサが
要求されている。本発明はこのような要求を満足できる
タンタル粉末を提供することを目的とする。
には陽極酸化温度は６０℃程度を上限とするのが好まし
く、この程度の陽極酸化処理温度を採用する限りはＰ量
はせいぜい３０ppm が限度であり、Ｐ添加の効果を充分
発揮できないのが実状である。Si、Ｂを使用した場合も
SiO、BO等の酸化物がタンタルワイヤー上で還元されて
TaxSiy、金属Ｂ等の蒸着層となる。これらは安定な酸化
膜を生じるため、漏れ電流特性に対しては全く影響を及
ぼさないが、酸化皮膜の厚さを減少させるので、厚みム
ラにより耐電圧特性のバラツキが考えられ、製品品質上
の不安定要素となっている。したがってSiやＢを使用せ
ずに、６０℃以下の陽極酸化処理温度でも高い比容量で
しかも低い漏れ電流特性を有するタンタルコンデンサが
要求されている。本発明はこのような要求を満足できる
タンタル粉末を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明ではタンタル粉末に４０〜１５０ppm 相当のＰを
添加したのち、真空中で１２００〜１６００℃の温度で
熱処理し、次いでＨＦを含む酸で処理する手段を採用し
た。
本発明ではタンタル粉末に４０〜１５０ppm 相当のＰを
添加したのち、真空中で１２００〜１６００℃の温度で
熱処理し、次いでＨＦを含む酸で処理する手段を採用し
た。
【０００８】本発明で使用するタンタル粉末はフッ化タ
ンタル酸カリウムのナトリウム還元によって得られたも
のでもよいし、インゴットを粉砕した粉末でもよい。も
ちろん微粉末を含んだままでよい。
ンタル酸カリウムのナトリウム還元によって得られたも
のでもよいし、インゴットを粉砕した粉末でもよい。も
ちろん微粉末を含んだままでよい。
【０００９】タンタル粉末に添加するＰは赤リン、黄リ
ン等の純リンであってもよいし、リン酸アンモニウム、
リン酸カルシウム、リン酸水素ナトリウム等の化合物、
GaP等の化合物が利用できる。添加量はエッチング後の
Ｐ純分量が３０ppm 程度となるよう、純分換算で４０〜
１５０ppm 添加する。Ｐは微粉の凝集のための熱処理前
に添加しておく。
ン等の純リンであってもよいし、リン酸アンモニウム、
リン酸カルシウム、リン酸水素ナトリウム等の化合物、
GaP等の化合物が利用できる。添加量はエッチング後の
Ｐ純分量が３０ppm 程度となるよう、純分換算で４０〜
１５０ppm 添加する。Ｐは微粉の凝集のための熱処理前
に添加しておく。
【００１０】次いでＰを添加したタンタル粉末を真空中
で熱処理する。通常熱処理温度はペレットの焼結温度よ
り５０〜２００℃低いとされているが、本発明の場合に
は焼結温度と同等ないしは１００℃程度低い範囲、すな
わち１２００〜１６００℃が適当であることがわかって
いる。焼結はタンタルの酸化を防ぐため１０-4Torr程度
の真空下でおこなう。
で熱処理する。通常熱処理温度はペレットの焼結温度よ
り５０〜２００℃低いとされているが、本発明の場合に
は焼結温度と同等ないしは１００℃程度低い範囲、すな
わち１２００〜１６００℃が適当であることがわかって
いる。焼結はタンタルの酸化を防ぐため１０-4Torr程度
の真空下でおこなう。
【００１１】この熱処理で微粉末の凝集及び不純物の除
去が行われるわけであるが、この発明では以下の付帯効
果がある。熱処理時とペレット焼結時の間にＰの除去工
程が入るためにＰによる熱凝集防止効果が異なる。従っ
て、Ｐの除去なしに熱処理から焼結に進んだ場合と比較
すると、焼結時の収縮がはるかに大きくなる。
去が行われるわけであるが、この発明では以下の付帯効
果がある。熱処理時とペレット焼結時の間にＰの除去工
程が入るためにＰによる熱凝集防止効果が異なる。従っ
て、Ｐの除去なしに熱処理から焼結に進んだ場合と比較
すると、焼結時の収縮がはるかに大きくなる。
【００１２】一般的なTa粉の用法を考えると、焼結温度
は少なくとも１４００℃以上の一定の水準から変化させ
ることはむつかしいとされている。見方をかえると焼結
温度を一定としてみた場合、本発明によると熱処理温度
を高めにすることが可能になる。このことにより、粉末
の熱凝集を十分に行なうこと、不純物の除去を十分に行
なうことが可能となり、Taコンデンサの電気的特性の向
上が期待できる。
は少なくとも１４００℃以上の一定の水準から変化させ
ることはむつかしいとされている。見方をかえると焼結
温度を一定としてみた場合、本発明によると熱処理温度
を高めにすることが可能になる。このことにより、粉末
の熱凝集を十分に行なうこと、不純物の除去を十分に行
なうことが可能となり、Taコンデンサの電気的特性の向
上が期待できる。
【００１３】次に、焼結後のタンタル粉末を解砕し、６
０メッシュ以下の所望の粒度に調整したのち、ＨＦを含
む酸中に浸漬して処理する。ＨＦを含む酸とはＨＦを３
〜１０ vol％含む酸、または、これに H2SO4、HNO3、 H
Cl等を加えた混酸が利用できる。エッチングは常温で適
当な時間撹拌するだけでよい。エッチング処理の時間お
よび酸の濃度は、タンタル粉末の表面積、Ｐの濃度によ
って適宜調整すればよい。エッチングによって表面部分
のＰが除去される結果、表面でのPOの弊害は取り除か
れ、漏れ電流が著しく減少すると同時に内部のＰの効果
によりペレット焼結時の熱収縮を抑えることができるよ
うになる。本発明に加えてさらに熱処理後にＰを添加し
て比容量の向上をはかること、あるいはMg等により酸素
を除去する手段を併用することも有効である。
０メッシュ以下の所望の粒度に調整したのち、ＨＦを含
む酸中に浸漬して処理する。ＨＦを含む酸とはＨＦを３
〜１０ vol％含む酸、または、これに H2SO4、HNO3、 H
Cl等を加えた混酸が利用できる。エッチングは常温で適
当な時間撹拌するだけでよい。エッチング処理の時間お
よび酸の濃度は、タンタル粉末の表面積、Ｐの濃度によ
って適宜調整すればよい。エッチングによって表面部分
のＰが除去される結果、表面でのPOの弊害は取り除か
れ、漏れ電流が著しく減少すると同時に内部のＰの効果
によりペレット焼結時の熱収縮を抑えることができるよ
うになる。本発明に加えてさらに熱処理後にＰを添加し
て比容量の向上をはかること、あるいはMg等により酸素
を除去する手段を併用することも有効である。
【００１４】
【作用】本発明はＰを添加して焼結時の熱収縮性を改善
するに際し、熱処理後のタンタル粒子表面に偏析してい
るＰ化合物をＨＦにより除去し、陽極酸化皮膜の破壊を
防止し、もってコンデンサの比容量を向上させるもので
ある。
するに際し、熱処理後のタンタル粒子表面に偏析してい
るＰ化合物をＨＦにより除去し、陽極酸化皮膜の破壊を
防止し、もってコンデンサの比容量を向上させるもので
ある。
【００１５】
【実施例】次に実施例あげて本発明を説明する。フッ化
タンタル酸カリウムをナトリウム還元して得たタンタル
粉末（Ａ）を準備した。このタンタル粉末の比表面積
（ＳＳＡ）は２４００ｃｍ2 ／ｇ、３２５メッシュ以下
の微粉末の割合は７０％であった。このタンタル粉末に
Ｐ：７０ppm 相当のNa3PO4を添加し、均一に混合したの
ち１０-4Torrの真空中で１５００℃×１hr熱処理し、微
粉末を凝集させた。凝集したタンタル粉を解砕し、篩分
けし６０メッシュ以下のタンタル粉末（Ｂ）を得た。
タンタル酸カリウムをナトリウム還元して得たタンタル
粉末（Ａ）を準備した。このタンタル粉末の比表面積
（ＳＳＡ）は２４００ｃｍ2 ／ｇ、３２５メッシュ以下
の微粉末の割合は７０％であった。このタンタル粉末に
Ｐ：７０ppm 相当のNa3PO4を添加し、均一に混合したの
ち１０-4Torrの真空中で１５００℃×１hr熱処理し、微
粉末を凝集させた。凝集したタンタル粉を解砕し、篩分
けし６０メッシュ以下のタンタル粉末（Ｂ）を得た。
【００１６】次に、このタンタル粉末（Ｂ）をHNO3：４
０ vol％、HF：５ vol％を含む混酸中に入れ３０分間撹
拌して粉末表面をエッチング処理しリンを除去した。処
理後充分水洗し、乾燥して本発明のタンタル粉末（Ｃ）
を得た。比較のため従来知られていたナトリウム還元し
て得たタンタル粉末（Ａ）にN3PO4 をＰ：３０ppm 相当
添加し、１０-4Torrの真空中で１４５０℃×１hr熱処理
した後解砕整粒したタンタル粉末（Ｄ）を準備した。こ
れらＢ〜Ｄの粉末特性を測定した結果を表１に示す。
０ vol％、HF：５ vol％を含む混酸中に入れ３０分間撹
拌して粉末表面をエッチング処理しリンを除去した。処
理後充分水洗し、乾燥して本発明のタンタル粉末（Ｃ）
を得た。比較のため従来知られていたナトリウム還元し
て得たタンタル粉末（Ａ）にN3PO4 をＰ：３０ppm 相当
添加し、１０-4Torrの真空中で１４５０℃×１hr熱処理
した後解砕整粒したタンタル粉末（Ｄ）を準備した。こ
れらＢ〜Ｄの粉末特性を測定した結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】次に、上記Ｂ〜Ｄのタンタル粉末を圧粉成
形してペレットとなし、タンタルのリード線を付して陽
極を形成し、１５００℃×３０min 真空中で焼結した
後、リン酸浴を用いて６０℃、７０Ｖで陽極酸化処理し
てコンデンサとした。このようにして得られたタンタル
コンデンサにつき、焼結体の収縮率と電気特性を測定し
た。これらの結果を表１に併記する。
形してペレットとなし、タンタルのリード線を付して陽
極を形成し、１５００℃×３０min 真空中で焼結した
後、リン酸浴を用いて６０℃、７０Ｖで陽極酸化処理し
てコンデンサとした。このようにして得られたタンタル
コンデンサにつき、焼結体の収縮率と電気特性を測定し
た。これらの結果を表１に併記する。
【００１９】表中収縮率とは｛（焼結体密度−圧粉体密
度）／圧粉体密度｝×１００である。表から明らかなと
おり、本発明のタンタル粉末を使用した場合は、同じリ
ンの残留量で比較すると収縮率が減少し漏れ電流が著し
く小さくなり、比容量、絶縁破壊電流共良好な結果が得
られていることがわかる。
度）／圧粉体密度｝×１００である。表から明らかなと
おり、本発明のタンタル粉末を使用した場合は、同じリ
ンの残留量で比較すると収縮率が減少し漏れ電流が著し
く小さくなり、比容量、絶縁破壊電流共良好な結果が得
られていることがわかる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によるタンタル粉末を使用してコ
ンデンサにすれば比容量の大きく、しかも漏れ電流が著
しく低いコンデンサが得られる。
ンデンサにすれば比容量の大きく、しかも漏れ電流が著
しく低いコンデンサが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船木 健一 福島県河沼郡河東町大字東長原字長谷地 111番地 昭和キャボットスーパーメタ ル株式会社 東長原工場内 (56)参考文献 特開 昭58−73708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−14503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−247001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−284501（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 タンタル粉末に純分換算で４０〜１５０
ppm 相当のＰまたはＰ化合物を添加したのち、真空中で
１２００〜１６００℃で熱処理し、次いでＨＦを含む酸
で処理することを特徴とするタンタル粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3160801A JP2505324B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | タンタル粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3160801A JP2505324B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | タンタル粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362102A JPH04362102A (ja) | 1992-12-15 |
| JP2505324B2 true JP2505324B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=15722742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3160801A Expired - Fee Related JP2505324B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | タンタル粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2505324B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1683167B1 (en) | 2003-11-10 | 2012-04-18 | Showa Denko K.K. | Niobium powder for capacitor, niobium sintered body and capacitor |
| JP4653643B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2011-03-16 | ニチコン株式会社 | 固体電解コンデンサ用素子、固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
| TWI837192B (zh) * | 2018-10-12 | 2024-04-01 | 日商東洋鋁股份有限公司 | 鋁電解電容器用電極材料的製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4009007A (en) * | 1975-07-14 | 1977-02-22 | Fansteel Inc. | Tantalum powder and method of making the same |
| US4356028A (en) * | 1981-08-24 | 1982-10-26 | Fansteel Inc. | In situ phosphorus addition to tantalum |
| JPS61284501A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-15 | Showa Kiyabotsuto Suupaa Metal Kk | タンタル粉末の製造方法 |
| JPS62247001A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-28 | Showa Kiyabotsuto Suupaa Metal Kk | 金属タンタル粉末の精製方法 |
-
1991
- 1991-06-06 JP JP3160801A patent/JP2505324B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04362102A (ja) | 1992-12-15 |
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Legal Events
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