JP2675820B2 - タンタル粉末造粒体 - Google Patents

タンタル粉末造粒体

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はタンタル造粒体に係り、特に電解コンデンサ
ーの陽極用に適し、優れた特性と取扱い易さを有するタ
ンタル粉末造粒体に関する。
(従来の技術及び解決しようとする課題) タンタル(Ta)は耐熱性、耐食性に優れていることか
ら、その金属粉又は合金粉は焼結体にして各種の高温材
料や耐食材料に使用されており、特に電解コンデンサー
の陽極に好適な材料である。
ところで、一般に多く用いられるTa固体コンデンサー
は、Ta粉末をペレット化し、焼結したものの表面を陽極
酸化してアノードとし、その空孔に電解質であるMnO2
含浸させて作成されている。その際、Ta粉末としては、
流動性及び充填性が良く、陽極体の成形時における重量
のバラツキが少ないものであって、しかも凝集粉(造粒
体)にしたときにできるだけ嵩密度が低く、空間が大き
いもの(多孔質体)が望ましい。
従来、このような特性のTa凝集粉を得るには、Na還元
法により製造されたTa粉末を熱凝集させてスポンジ状に
してから解砕し、粒度分布を調整することにより、特に
流動性、充填性の改良が図られていた(特公昭61-55563
号、特開昭60-59005号参照)。
しかし、このような方法で得られたTa凝集粉末はポー
ラスではあるが形状が一定にならず、流動性、充填性と
もに充分とは云えない。すなわち、微粉末を除去するこ
とにより流動性は調整できるものの、粒子が粗粉側にな
ると、小さいダイスに対する充填性が悪化し、重量管理
の問題が生じ、流動性と充填性を両立させることは困難
であった。
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、嵩密度が低
くポーラスであり、しかも流動性と充填性が良好で重量
管理が容易なタンタル造粒体を提供することを目的とす
るものである。
(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明者は、従来は両立さ
せることが困難であった流動性と充填性を共に改善でき
るタンタル粉末造粒体の製造について鋭意研究を重ね
た。
その結果、直径5μm以下のTa単粒子からなる凝集体
であって、球形乃至楕円球形状の多孔質体にしたタンタ
ル粉末造粒体とすることにより、可能であることを見い
出したものである。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
上記の如く、本発明のタンタル粉末造粒体は、直径5
μm以下の1粒1粒のTa粒子の凝集粉を球形状或いは楕
円球形状にし、凝集粉は充分な隙間をもつた多孔質体と
したものであり、具体的には以下の特性のものが好まし
い。
造粒の目的である流動性向上のためには、凝集粉末が
球状であるのが最も適している。球状粉としての流動特
性は、(長径)/(短径)の比が2以下であれば楕円球
状でも良いが、それ以上長くなると、流動性が悪くなる
傾向がみられる。
粒度構成に関しては、粒径が250μm以下であればよ
く、Taコンデンサー用のペレット大きさは非常に小型化
してきているので、少なくとも1mmφ以下のダイスに安
定した供給を行うためには、全量が149μm篩を通過す
る粒度のものである必要があるので、149μm以下が好
ましい。
同様の理由から、流動性の良いものが必要であり、JI
SZ2505-1960に規定する如く2.54mmφの細孔から自然流
下することが粉末流動性の上での重要な要件であるが、
近年の高容量形タンタル粉末ではこの要件を満たすこと
ができなかった。この点、本発明によれば、0.5g/sec以
上の流れ性が得られる。
Ta固体コンデンサーの作成プロセスを考慮すると、で
きるだけ低密度のペレットを圧粉成形できることが望ま
しく、凝集粉末の嵩密度が小さいほど良い。嵩密度はTa
真密度16.6g/cm3に対し、3.0g/cm3以下であることが望
ましく、2.0g/cm3以下が好ましい。これが逆に密すぎる
とコンデンサーとしての機能が低下すると共にプレス強
度が低下する。凝集粉の粒径は5μm以下であればよ
い。
このようなタンタル粉末造粒体は、例えば、以下のよ
うな方法で得られる。
まず、球状粉の原料としてTaの微粉末を用いるが、Na
還元法、気相法等々のいずれの方法で製造してもよい。
Na還元による粉末を例にとると、直径5μm以下、好ま
しくは1μm以下の一次粒子が数個〜数千個連なった凝
集粉で、凝集粉としての大きさが44μm以下のものが適
当である。気相法としては、例えば、Taのハロゲン化物
を水素還元し、生成したTa微粒子を基板上に折出、成長
させた後、基板から剥離してTa微粒子の連続体としての
Ta箔を得て、このTa箔を粉砕してTa扁平粉を得る方法が
ある。
次に、Ta微粉末を用いてスプレードライヤーにより球
状のTa多孔質粉を得る。球状化には適当なバインダーを
添加してスプレードライヤーを用いるのが簡単である
が、他の方法でも問題はない。バインダーとしてはPVA
(ポリビニールアルコール)、カンファー等を用いるこ
とができる。スプレーは水又は有機溶剤のいずれによっ
ても良い。
スプレードライヤーで得られた球状粉は、適当な皿上
で真空熱処理し、焼結される。熱処理温度は1200〜1600
℃の範囲で原料粉の一次粒子サイズによって適当に温度
選定する。
焼結した球状粉は、互いに付着してケーキ状となって
いるが、簡単に解砕して球形状乃至楕円球形状の凝集粉
になる。
(実施例) 次に本発明の実施例を示す。
本発明例 気相還元法て得た原料粉末(Ta微粉末)と水が50:50
のスラリー濃度50%のものを用い、入口温度200℃で、
ディスクアトマイザーを用いたスプレードライヤーによ
り、Ta単粒子径が5μm以下のスプレー球状粉を得た。
この球状粉を1400℃×30分で真空熱処理し、生じたケ
ーキを篩上で解砕したところ、全量が62μmの篩を通過
した凝集粉が得られた。
得られた凝集粉の形状は、第1図に示すSEM像からほ
ゞ球状になっていた。なお、第2図は高倍率のSEM像で
あり、内部が多孔質であることを示している。
従来例 Na還元法により、K2TaF7とNaを高温の溶融塩中で反応
させて、Ta粉を作成し、原料粉末とした。
このTa粉を1420℃×30分で真空熱処理し、生じたケー
キ状の凝集体を粉砕機にかけて粉末とした。
得られた粉末の形状は、第3図に示すSEM像から球状
ではなかった。
上記本発明例及び従来例で得られた凝集粉について流
動性、充填性、嵩密度等の特性を調べた。その結果を第
1表に示す。
なお、流動性はJISZ2505に準拠して2.54mmφの細孔よ
り自然流下する流下速度で評価した。充填性は1mmφ×3
mmHの細孔中に摺り切り充填した時の充填量で評価し
た。
嵩密度はJIS法により測定した。
第1表より、本発明例の凝集粉は、従来例のものに比
べ、流動性及び充填性が共に優れており、しかも嵩密度
が小さく、粒度も小さい優れた特性を有していることが
わかる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明のタンタル粉末造粒体
は、流動性及び充填性が共に優れ、且つ嵩密度が小さく
ポーラスであるので表面積が大きく、特に電解コンデン
サーの陽極用として優れた特性を有し、取扱い易さも良
好である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明例におけるTa粉末のSEM像に
よる粒子構造を示す写真で、第1図はTa造粒体を示し、
第2図はその高倍率像を示し、 第3図及び第4図は従来例におけるTa粉末のSEM像によ
る粒子構造を示す写真で、第3図はTa造粒体を示し、第
4図はその高倍率像を示している。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直径5μm以下のTa単粒子からなる凝集体
    であって、該凝集体が長径/短径の比が2以下である球
    形乃至楕円球形状の多孔質体でありかつ該凝集体の粒径
    が149μm以下であることを特徴とするタンタル粉末造
    粒体。
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