JP2688452B2 - Method for producing tantalum powder with high surface area and low metal impurities - Google Patents

Method for producing tantalum powder with high surface area and low metal impurities

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JP2688452B2 JP3509993A JP50999391A JP2688452B2 JP 2688452 B2 JP2688452 B2 JP 2688452B2 JP 3509993 A JP3509993 A JP 3509993A JP 50999391 A JP50999391 A JP 50999391A JP 2688452 B2 JP2688452 B2 JP 2688452B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は高表面積、高純度のタンタル粉末の製造方法
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a high surface area, high purity tantalum powder.

背景技術 種々の用途の中で、タンタル粉末は一般にタンタルコ
ンデンサー(capacitor)の製造に使用される。固体タ
ンタルコンデンサーは、代表的にはタンタル粉末を押圧
してペレットにし、炉の中で焼結して多孔体を形成し、
そしてこの多孔体を適当な電解液の中で陽極酸化して焼
結多孔体の内部及び外部面に連続した誘電酸化膜を形成
して製造される。このように形成された陽極での気孔
は、次いで陰極電解液によって充満される。次いでこの
詰った気孔の全陽極体を封入してコンデンサーにする。
Background Art Among various applications, tantalum powders are commonly used in the manufacture of tantalum capacitors. Solid tantalum capacitors are typically pressed tantalum powder into pellets and sintered in a furnace to form a porous body,
Then, this porous body is anodized in a suitable electrolytic solution to form a continuous dielectric oxide film on the inner and outer surfaces of the sintered porous body. The porosity at the anode thus formed is then filled with the catholyte solution. Then, the whole anode body of the clogged pores is sealed to form a capacitor.

一般にタンタルコンデンサーの性能は、コンデンサー
の静電容量、電圧能力及び漏れ電流によって判断され
る。これらの特性は、タンタル粉末及びコンデンサーの
製造課程によって決められる。タンタル粉末の表面積
は、高品質のコンデンサーを製造するためには重要なこ
とである。高表面積のタンタル粉末は高表面積の陽極を
製造するのに使用される。所定の電圧での陽極容量は、
陽極表面積に直接関係する。それ故に、高表面積の陽極
は望ましいものである。
Generally, the performance of a tantalum capacitor is judged by the capacitance, voltage capacity and leakage current of the capacitor. These properties are determined by the manufacturing process of tantalum powder and capacitors. The surface area of tantalum powder is important for producing high quality capacitors. High surface area tantalum powders are used to make high surface area anodes. The anode capacity at a given voltage is
It is directly related to the anode surface area. Therefore, high surface area anodes are desirable.

タンタル粉末の純度は、また高品質のコンデンサーを
製造するために重要である。タンタル粉末の金属及び非
金属の不純物は、コンデンサーの製造課程で形成される
誘電酸化膜の品質の低下を来たし、そしてコンデンサー
の電流の多くの漏れの原因となる。不純物のより少ない
タンタル粉末を使用すると、誘電酸化膜の品質の低下を
押え、そして電流の漏れがより少ない。それ故に高純度
のタンタル粉末は望ましいものである。
The purity of tantalum powder is also important for producing high quality capacitors. The metallic and non-metallic impurities of tantalum powder cause deterioration of the quality of the dielectric oxide film formed in the manufacturing process of the capacitor, and cause many leakage of the capacitor current. The use of less-impurity tantalum powder suppresses the degradation of the dielectric oxide film and results in less current leakage. Therefore, high purity tantalum powder is desirable.

コンデンサーの製造で高温で焼結すると、不純物によ
る電流の漏れは軽減される傾向にある。しかしながら、
この方法は陽極の正味の表面積を減少し、それ故にコン
デンサーの容量を減少することになる。
Sintering at high temperatures in the manufacture of capacitors tends to reduce the leakage of current due to impurities. However,
This method will reduce the net surface area of the anode and hence the capacitance of the capacitor.

タンタル粉末は、一般には1又は2つの方法、即ち機
械的方法又は化学的方法により製造される。機械的方法
は、タンタル粉末を電子線により溶融してインゴットに
し、このインゴットを水素化し、水素化物を粉砕し、脱
水素化し、酸で洗浄しそして加熱処理を行う。
Tantalum powders are generally produced by one or two methods, mechanical or chemical. The mechanical method is to melt the tantalum powder with an electron beam into an ingot, hydrogenate the ingot, crush the hydride, dehydrogenate, wash with acid and heat treat.

一般にこの方法により得られた高純度の粉末は、高電
圧又は高い信頼性を必要とするコンデンサーに使用され
る。しかしながら、機械的方法は高価な生産費用が伴
う。更に加えて、機械的方法によって得られたタンタル
粉末は、一般に表面積が小さい。
Generally, the high-purity powder obtained by this method is used for capacitors that require high voltage or high reliability. However, mechanical methods are associated with high production costs. In addition, tantalum powders obtained by mechanical methods generally have a small surface area.

他の一般的に用いられるタンタル粉末の製造方法は化
学的方法である。この化学的方法は、通常還元試薬とい
われる活性金属によって、タンタル化合物を化学的に還
元し、そして次いでこのタンタル粉末を酸及び熱処理を
行う。限定するつもりのものではないが、代表的なタン
タル化合物は、フルオロタンタルカリウム(K2TaF7)、
フルオロタンタルナトリウム(Na2TaF7)、塩化タンタ
ル(TaCl3)及びこれらの混合物が含まれる。一般に、
還元試薬はタンタル化合物を処理してナトリウム、カリ
ウム又はその混合物を含むタンタル金属に還元できるも
のである。粉末は時として更に粉砕して表面積又は多孔
度を増加させる。化学的方法によって得られたタンタル
粉末は、一般に機械的方法によって得られた粉末より高
度の表面積を有する。しかしながら、化学的方法によっ
て得られたタンタル粉末は、一般に機械的方法によって
得られた粉末より不純物が多い。
Another commonly used method of making tantalum powder is the chemical method. This chemical method involves chemically reducing a tantalum compound with an active metal, commonly referred to as a reducing reagent, and then subjecting the tantalum powder to an acid and heat treatment. Without intending to be limiting, a representative tantalum compound is potassium fluorotantalum (K 2 TaF 7 ),
Includes sodium fluorotantalum (Na 2 TaF 7 ), tantalum chloride (TaCl 3 ), and mixtures thereof. In general,
The reducing reagent is one that can treat a tantalum compound to reduce it to tantalum metal including sodium, potassium or a mixture thereof. The powder is sometimes further ground to increase surface area or porosity. Tantalum powders obtained by chemical methods generally have a higher surface area than powders obtained by mechanical methods. However, tantalum powders obtained by chemical methods are generally more impure than powders obtained by mechanical methods.

より詳細には、化学的方法によるタンタル粉末の製造
には種々の方法が採用されている。例えば、米国特許第
4,067,736号である。キャボット社に付与され、本発明
方法においても文献として引用した米国特許第4,684,39
9号の背景技術の項において代表的な方法が説明されて
いる。
More specifically, various methods have been adopted for producing tantalum powder by a chemical method. For example, U.S. Patent No.
It is No. 4,067,736. U.S. Pat.
Typical methods are described in the background section of No. 9.

フルオロタンタルカリウム(K2TaF7)、タンタル塩、
は塩化ナトリウムの如き稀釈塩により溶融浴中で電解的
タンタルに還元される。生産量は電流及び電圧の電解パ
ラメータによって規制される。得られる濃度勾配は収率
を阻止するので、生産量は比較的低い。得られたタンタ
ル粉末は粗粒で樹脂状になり易く、そして荷電容量の大
変低い電解コンデンサーの陽極を製造することになる。
反応容器成分の化学的腐蝕活性に基づき、相当量の不純
物が製品に移行する。
Fluorotantalum potassium (K 2 TaF 7 ), tantalum salt,
Is reduced to electrolytic tantalum in a molten bath with a dilute salt such as sodium chloride. Production is regulated by electrolysis parameters of current and voltage. The yield is relatively low because the resulting concentration gradient blocks yield. The resulting tantalum powder is coarse and tends to be resinous, and will produce an anode for an electrolytic capacitor having a very low charge capacity.
Due to the chemical corrosion activity of the reaction vessel components, a significant amount of impurities are transferred to the product.

タンタル粉末はまたK2TaF7を還元試薬と混合すると、
不活性雰囲気において発熱反応を生じて製造される。米
国特許第4,231,790号を参照されたい。発熱反応が自然
に生ずるまで、密閉容器内の装填材料を間接的に加熱す
る。この反応を規制できないと、広範囲の粒径を有する
粉末を生成する。この粉末は電解質粉末と比較して単位
重量当りの表面積は大きいが、特に電解コンデンサー用
の陽極の生産には不適当なものとして分類される。
Tantalum powder can also be mixed with K 2 TaF 7 with a reducing reagent,
It is produced by causing an exothermic reaction in an inert atmosphere. See U.S. Pat. No. 4,231,790. The charge is heated indirectly in a closed container until the exothermic reaction occurs spontaneously. Failure to regulate this reaction produces powders with a wide range of particle sizes. This powder has a large surface area per unit weight compared to the electrolyte powder, but is classified as unsuitable for the production of anodes, especially for electrolytic capacitors.

通常、タンタル粉末は、溶融塩又は溶融稀釈剤で事前
に溶解したK2TaF7にナトリウムを加えて工業的に生産す
る。この反応では、K2TaF7及び稀釈塩を反応容器中、塩
混合物の溶融点以上の温度に加熱する。次いで液体ナト
リウムを加える。この浴は内部攪拌機で攪拌しながら実
質的に等温状態に保持する。電解コンデンサーの陽極の
製造に満足するためには、所望の粒径分布を得るように
する必要がある。このような粉末から製造した陽極での
荷電容量は、代表的には中間的な範囲のもので、7000cv
/g以下の範囲よりは大きく、そして一般には15000cv/g
より高いということはない。このような攪拌液相反応の
応用としては、稀釈塩を攪拌反応浴に導入することが包
含される。NaCl、の如き公知の稀釈塩をK2TaF7に添加す
ると、浴温度が低下する。しかしながら、このような応
用例は、大変細かい粉末の凝集物、不純物の吸収及び過
度に細かいものが製造される原因となる。
Usually, tantalum powder is industrially produced by adding sodium to K 2 TaF 7 previously dissolved in a molten salt or a molten diluent. In this reaction, K 2 TaF 7 and diluted salt are heated in a reaction vessel to a temperature above the melting point of the salt mixture. Liquid sodium is then added. The bath is kept substantially isothermal while stirring with an internal stirrer. In order to satisfy the production of the anode of the electrolytic capacitor, it is necessary to obtain a desired particle size distribution. The charge capacity at anodes made from such powders is typically in the intermediate range, 7,000 cv
Greater than / g / g range, and generally 15000cv / g
There is no higher price. Applications of such stirred liquid phase reactions include introducing diluted salts into the stirred reaction bath. Addition of known dilute salts such as NaCl to K 2 TaF 7 lowers bath temperature. However, such applications lead to very fine powder agglomerates, absorption of impurities and production of overly fines.

他の方法は、固体稀釈塩及びK2TaF7を液体ナトリウム
と共にまぜ合せ、そしてこの混合物を自発的発熱反応が
始まるところまで加熱する。発生した発熱反応は容易に
は調整することができず、従って粒径の異なる、広範囲
の粒径分布と種々の電気特性を有する粉末特性のものと
なる。この種の粉末は、電解コンデンサーの陽極を製造
する前に、微細なそして粗粒の粒子を取り除く必要があ
る。
Another method is to combine the solid diluted salt and K 2 TaF 7 with liquid sodium and heat the mixture until the spontaneous exothermic reaction begins. The exothermic reaction that occurs is not easily tunable and therefore has powder characteristics with a wide range of particle size distributions and various electrical properties. This type of powder requires the removal of fine and coarse particles before manufacturing the anode of an electrolytic capacitor.

既に上に述べたように、タンタルペレットの容量は焼
結粉末の表面積の直接関数(function)である。勿論、
ペレット当りの粉末のグラムを増加することによって、
表面積をより多くすることはできる。しかしながら、経
済的な面からして、使用されるグラム当りの粉末の表面
積を増加するような手段に発展の照点を合せるべきであ
る。タンタル粉末の粒径を減少させることにより単位重
量当り表面積が増加した製品になるので、サイズを減少
させることにより他の悪い特性を伴わないようにして、
タンタル粒子をより小さくするような方法を発展させな
くてはならない。
As already mentioned above, the volume of tantalum pellets is a direct function of the surface area of the sintered powder. Of course,
By increasing the grams of powder per pellet,
More surface area is possible. However, from an economic perspective, developmental focus should be on means to increase the surface area of the powder used per gram. Reducing the particle size of the tantalum powder results in a product with an increased surface area per unit weight, so reducing the size avoids other adverse properties.
Methods must be developed to make tantalum particles smaller.

種々のタンタル粉末処理方法は、選定した小さな所望
の粒径、従って表面積の増加した粉末を最大限に生産す
るように行っている。例えば、米国特許第4,149,876号
では還元方法によりタンタル粉末製品の粒径を調整する
方法が開示され、ここでの液体ナトリウムはK2TaF7及び
稀釈塩の溶融浴に加えられる。ナトリウム金属は、還元
温度に至るまで高い割合で加える。ナトリウムの注入速
度(反応器への供給速度)は最終製品の粒径に逆の効果
を有することが報告されている。ナトリウムの注入を多
くして温度の調整を行う問題は、反応容器中の反応混合
物を冷却する手段による熱の放出の点である。冷却の採
用は結局処理時間及び得られる粉末の粒径を顕著に減少
させることができる。と報告されている。
Various tantalum powder processing methods have been employed to maximize the production of selected small desired particle size and thus increased surface area powders. For example, U.S. Patent No. 4,149,876 a method for adjusting the particle size of tantalum powder product is disclosed by reduction method, liquid sodium herein is added to the molten bath of K 2 TaF 7 and diluted salts. Sodium metal is added at a high rate up to the reduction temperature. The injection rate of sodium (feed rate to the reactor) has been reported to have the opposite effect on the final product particle size. A problem with adjusting the temperature by increasing the injection of sodium is the release of heat by the means for cooling the reaction mixture in the reaction vessel. The use of cooling can in the end significantly reduce the processing time and the particle size of the resulting powder. Is reported.

高表面積タンタル粉末を形成するのに寄与する他の要
因は、還元反応において塩化ナトリウムの如き稀釈塩を
多量に使用することである。このような稀釈剤はまたこ
の系における内部熱吸収剤として作用する。
Another factor contributing to the formation of high surface area tantalum powder is the high use of dilute salts such as sodium chloride in the reduction reaction. Such diluents also act as internal heat absorbers in this system.

更に微粒径で高表面積のタンタル粉末を製造する重要
な要件は、ナトリウムを溶融浴に注入する時の温度であ
る。より低い温度では微粒子の形成を促進する。
An important requirement for producing finer particle size, higher surface area tantalum powders is the temperature at which the sodium is poured into the molten bath. Lower temperatures promote fine particle formation.

粒形を規制する他の重要な要件は還元温度である。 Another important requirement to control grain shape is the reduction temperature.

既に述べたように、約760°から約850℃の温度では、
より小さい粒子を形成する傾向があり、一方約850°か
ら約1000℃の温度では幾分大きい粒子を形成する傾向に
ある。
As already mentioned, at temperatures from about 760 ° to about 850 ° C,
It tends to form smaller particles, while at temperatures from about 850 ° to about 1000 ° C it tends to form somewhat larger particles.

米国特許第4,149,876号によると、上述した要件(多
量の稀釈剤、低溶融浴温度、ナトリウムの急速な供給及
び成長課程での一定温度を維持するための冷却手段の利
用)を組合せて、均一で微粒径の高面積タンタル粉末を
製造できる有利な点がある。
According to U.S. Pat. No. 4,149,876, the above requirements (large amount of diluent, low melting bath temperature, rapid supply of sodium and the use of cooling means to maintain a constant temperature during the growth process) are combined to achieve a uniform There is an advantage that a high-area tantalum powder having a fine particle size can be produced.

すでに概要を述べたすべての反応において、タンタル
化合物を還元金属で還元してタンタル粉末を製造する場
合、反応体を混ぜ合せそして密閉容器の内で発熱反応が
自発的に始まるまで加熱するか、又はタンタル化合物の
溶融浴を保持しそしてタンタル化合物をタンタル粉末に
還元するように還元金属を浴に供給する。
In all the reactions outlined above, when the tantalum compound is reduced with a reducing metal to produce tantalum powder, the reactants are mixed and heated in a closed vessel until the exothermic reaction spontaneously begins, or A molten bath of tantalum compound is maintained and reducing metal is fed to the bath so as to reduce the tantalum compound to tantalum powder.

特公昭38−8号公報において、治金上の目的に適した
タンタル金属は、約500℃以下の温度に加熱したK2TaF7
結晶を沸騰点に近い温度に維持したナトリウムの浴に徐
々に滴下する方法によって製造することができる。
In Japanese Patent Publication No. 38-8, tantalum metal suitable for metallurgical purposes is K 2 TaF 7 heated to a temperature of about 500 ° C. or less.
It can be produced by a method of gradually adding crystals to a bath of sodium maintained at a temperature close to the boiling point.

特公昭43−25910号公報では、特公昭38−8号の内容
について検討し、そしてそこでの文献は治金上有用な純
度を有するタンタル生成物の製造方法を開示している
が、一方5ミクロン以下及び100ミクロン以上の粒径を
有する生成物はコンデンサーの適用には不適当であろう
と述べている。この後者の文献は、稀釈剤を含んだK2Ta
F7を徐々に攪拌した液体ナトリウム浴に加える前者の方
法の改良を教示している。比表面積約750cm2/g以下であ
る5ミクロンと100ミクロンの間のタンタル粉末が得ら
れている。しかしながら、この文献ではこの製品はコン
デンサー用グレードのタンタル粉末としてこの製品を定
義しているが、現在の標準からしてこの粉末はコンデン
サー用としては満足できない低容量のものである。
Japanese Examined Patent Publication No. 43-25910 examines the contents of Japanese Examined Patent Publication No. 38-8, and a document therein discloses a method for producing a tantalum product having a purity useful for metallurgy, while it is 5 μm. It is stated below and that products with particle sizes above 100 microns would be unsuitable for condenser applications. This latter document describes K 2 Ta containing diluents.
Add F 7 gradually to a stirred liquid sodium bath teaches an improvement of the former method. Tantalum powders with a specific surface area of less than about 750 cm 2 / g between 5 and 100 microns have been obtained. However, although this article defines this product as a capacitor grade tantalum powder, by current standards this powder is of unacceptably low capacity for capacitors.

米国特許第4,684,399号には、還元金属で反応を行う
課程でタンタル化合物を連続的に又は増量していくよう
な手法で反応器に加えて、タンタル粉末を製造する方法
が開示されている。この連続添加の割合又は増量してい
く量は、所望するタンタル粉末製品によって変えること
ができる。連続添加又はより少量の増量は容量を増大さ
せるのに好ましいものである。
U.S. Pat. No. 4,684,399 discloses a method of producing tantalum powder by adding it to a reactor in such a manner that the tantalum compound is continuously or increased in the course of reacting with a reducing metal. The rate or increasing amount of this continuous addition can be varied depending on the desired tantalum powder product. Continuous addition or smaller increments are preferred to increase capacity.

以後連続添加という用語は、タンタル化合物又は還元
剤の中断することない添加の期間を意味する。
The term continuous addition hereinafter means the period of uninterrupted addition of the tantalum compound or reducing agent.

上述の方法を用い種々のドーパント(dopant)により
微細粒子の収率を上げることもまた知られている。米国
特許第3,825,802号及び同第4,009,007号には、コンデン
サーの静電容量及びタンタル粉末の流動性を改善するた
めの方法として燐を使用することを開示している。米国
特許第4,582,530号には、ドーピング剤として硫黄を添
加することが開示されている。硼素及び他のドーパント
の使用は、また当業者において良く知られている。すで
に説明したように、コンデンサーに使用するタンタル粉
末の生産における重要な考慮は純度についてである。通
常タンタル粉末に見られる不純物は軽い不純物(又は低
分子量)又は重い不純物(又は高分子量)として分類さ
れる。低分子量不純物は、一般には粉末を洗浄するのに
使用される水から由来する炭素、カルシウム及びアルミ
ニウム、反応素材から由来する弗素、塩素、ナトリウム
及びカリウム、並びにタンタル粉末を空気又は水と接触
する時に生ずる窒素及び水素が含まれる。一般に、低分
子量不純物の殆んどは焼結の課程で蒸発し、それ故にコ
ンデンサー性能には特に悪い影響を与えない。
It is also known to increase the yield of fine particles with various dopants using the method described above. U.S. Pat. Nos. 3,825,802 and 4,009,007 disclose the use of phosphorus as a method for improving the capacitance of capacitors and the fluidity of tantalum powders. U.S. Pat. No. 4,582,530 discloses the addition of sulfur as a doping agent. The use of boron and other dopants is also well known to those skilled in the art. As already explained, an important consideration in the production of tantalum powder used in capacitors is purity. Impurities commonly found in tantalum powders are classified as light (or low molecular weight) or heavy (or high molecular weight) impurities. Low molecular weight impurities are generally carbon, calcium and aluminum derived from water, fluorine, chlorine, sodium and potassium derived from reactive materials, and tantalum powders used to wash powders when contacting air or water. Includes nitrogen and hydrogen produced. In general, most of the low molecular weight impurities evaporate during the sintering process and therefore do not have a particularly adverse effect on the capacitor performance.

高分子量不純物はFe,Cr,Mo,Co及び他の金属が含まれ
る。高分子量不純物は、一般には高温焼結後であっても
粉末に残っている。それ故に、タンタル粉末中の重量不
純物の程度がタンタル粉末の形成課程で還元されない
と、それらは残って、そしてコンデンサー性能に悪い影
響を与える。
High molecular weight impurities include Fe, Cr, Mo, Co and other metals. High molecular weight impurities generally remain in the powder even after high temperature sintering. Therefore, if the degree of heavy impurities in the tantalum powder is not reduced in the tantalum powder formation process, they remain and adversely affect the capacitor performance.

一般には重量不純物の源は、タンタル粉末を製造する
還元課程で使用される装置である。この装置は還元セ
ル、蓋、及び反応素材と接触する攪拌機である。装置は
通常ニッケル、鉄又は合金から出来ていて、反応条件下
反応成分によって容易に侵され易い。
Generally, the source of heavy impurities is the equipment used in the reduction process to produce tantalum powder. The device is a reduction cell, a lid, and an agitator in contact with the reaction material. The equipment is usually made of nickel, iron or alloys and is easily attacked by reaction components under reaction conditions.

一つの考え方によれば、粉末形成の課程で、反応器の
金属表面に金属酸化物の薄膜が形成し、そしてこの膜が
溶解して金属イオンを形成し、このものがタンタル粉末
マトリックスに混合されて、重量不純物が生成される。
金属酸化物の薄膜は、反応器中の空気が反応器の金属表
面を侵して形成される。約80℃又はそれ以上の処理温度
において、金属酸化物はより急速に形成される。一方、
稀釈塩又はタンタル化合物によって吸収された水は、約
80℃以上の温度において遊離し、そして反応器の金属表
面を侵して金属酸化物の薄膜を形成する。稀釈塩又はカ
リウム塩が反応熱又は外部からの加熱により溶融状態に
なると、金属酸化薄膜が溶融素材中に溶解して金属イオ
ンを形成する。
One idea is that in the process of powder formation, a thin film of metal oxide forms on the metal surface of the reactor, and this film dissolves to form metal ions, which are mixed with the tantalum powder matrix. As a result, heavy impurities are generated.
The thin film of metal oxide is formed when the air in the reactor attacks the metal surface of the reactor. At processing temperatures of about 80 ° C. or higher, metal oxides form more rapidly. on the other hand,
Water absorbed by dilute salts or tantalum compounds should
It liberates at temperatures above 80 ° C. and attacks the metal surface of the reactor forming a thin film of metal oxide. When the diluted salt or potassium salt is brought into a molten state by heat of reaction or heating from the outside, the metal oxide thin film is dissolved in the molten material to form metal ions.

反応器の金属表面上の金属酸化物膜の形成の阻止、そ
してタンタル粉末の製造課程での重量不純物源の除去に
より、高表面積で高純度タンタル粉末を製造することは
有利なことである。
It is advantageous to produce high surface area, high purity tantalum powder by inhibiting the formation of metal oxide films on the metal surface of the reactor and by removing sources of heavy impurities during the tantalum powder manufacturing process.

発明の概要 反応容器の金属表面上での金属酸化物膜の形成を阻止
し、これにより重量不純物源を制限して高純度タンタル
粉末を製造する新規な方法を新たに見い出した。本発明
に従えば、タンタル粉末を製造するのに使用される反応
容器の金属面より高い熱力学ポテンシャル及び化学活性
を有する少量の活性成分を、反応器を反応温度に加熱す
る前に反応器に加える。
SUMMARY OF THE INVENTION A new method has been discovered to prevent the formation of metal oxide films on the metal surface of a reaction vessel, thereby limiting the source of heavy impurities and producing high purity tantalum powder. According to the invention, a small amount of active ingredient having a higher thermodynamic potential and chemical activity than the metal surface of the reaction vessel used to produce the tantalum powder is added to the reactor prior to heating the reactor to the reaction temperature. Add.

本発明は限定されるものではないが、低規模の不純物
とする一つの考え方として、容器内の空気又は湿気が加
熱により活性成分と反応し、そして反応容器の金属面と
反応して金属酸化物膜を形成する遊離の空気又は湿気を
阻止することである。
Although the present invention is not limited thereto, one way to consider it as a low-scale impurity is that the air or moisture in the container reacts with the active ingredient by heating, and then reacts with the metal surface of the reaction container to form a metal oxide. To block the free air or moisture that forms the film.

活性成分は反応温度における反応器及び攪拌機の金属
よりも高熱力学ポテンシャル及び化学的活性を有する化
合物である。熱力学ポテンシャル及び化学的活性の用語
は、酸化反応における活性成分の平衡定数及び反応速度
に関連する。
The active ingredient is a compound having a higher thermodynamic potential and chemical activity than the metal of the reactor and stirrer at the reaction temperature. The terms thermodynamic potential and chemical activity relate to the equilibrium constant and kinetics of active components in an oxidation reaction.

活性成分は、限定するものではないがアルカリ金属及
びアルカリ土類金属である。炭素又は珪素の如き他の元
素も、活性成分としての熱力学ポテンシャル及び化学活
性水準を満足すれば使用される。好ましい活性成分はナ
トリウム及びカリウムである。酸素又は湿気と反応した
後、これら金属は溶融塩の一部としてのナトリウム及び
カリウムイオンを形成し、そしてそれ故にタンタル生成
物を汚染することがない。更に、ナトリウム及びカリウ
ムは低融点で高蒸気圧を有するので、他の元素より活性
である。他の活性成分は、酸化しそれに続いて溶融稀釈
剤から蒸発するか、又は溶融稀釈剤の中に残る。これら
二三について挙げれば、セシウム又はルビジウムがこれ
らに含まれる。
Active ingredients include, but are not limited to, alkali metals and alkaline earth metals. Other elements such as carbon or silicon are also used provided that they satisfy thermodynamic potential and chemical activity levels as active ingredients. The preferred active ingredients are sodium and potassium. After reacting with oxygen or moisture, these metals form sodium and potassium ions as part of the molten salt and therefore do not contaminate the tantalum product. Furthermore, sodium and potassium are more active than other elements because they have low melting points and high vapor pressures. Other active ingredients oxidize and subsequently evaporate from the melt diluent or remain in the melt diluent. As to a few of these, cesium or rubidium are included in these.

反応器に加える活性成分の量は、反応器中の湿気及び
酸素の一部、好ましくは全部と反応するのに十分な活性
成分の量である。一般に、この量は反応容器中の湿気及
び空気量により1グラムよりは多い。活性成分を導入し
た後、反応器を加熱し、そして当業者に良く知られた方
法によりタンタル化合物を還元剤と反応させてタンタル
金属に還元する。好ましくは、タンタル化合物は還元金
属と反応させてタンタル金属に還元する。上で述べたよ
うに、タンタル化合物及び/又は還元金属は、還元反応
の課程で連続的又は増加していくような方法で反応器に
導入する。連続添加の割合、又は各増加していくような
量は、タンタル粉末生成物の特性に基づいて変る。連続
添加又はより少量の増加添加は、好ましい高表面積とな
る傾向になる。
The amount of active ingredient added to the reactor is that amount of active ingredient sufficient to react with some, preferably all, of the moisture and oxygen in the reactor. Generally, this amount is greater than 1 gram due to the amount of moisture and air in the reaction vessel. After introducing the active ingredient, the reactor is heated and the tantalum compound is reacted with a reducing agent to reduce it to tantalum metal by methods well known to those skilled in the art. Preferably, the tantalum compound reacts with the reducing metal to reduce it to tantalum metal. As mentioned above, the tantalum compound and / or the reduced metal are introduced into the reactor in such a way that they are continuous or increasing in the course of the reduction reaction. The rate of continuous addition, or each increasing amount, will vary based on the properties of the tantalum powder product. Continuous addition or smaller incremental additions tend to result in favorable high surface area.

タンタル化合物は還元金属による反応によりタンタル
金属に還元する化合物であり、そして便利でありそして
望ましい物理的状態において使用して良い。このような
化合物は代表的にはフルオロタンタルカリウム(K2Ta
F7)、フルオロタンタルナトリウム(Na2TaF7)、塩化
タンタル(TaCl3)及びこれらの混合物、が含まれ、ま
たフルオロニオブカリウム(K2NbF7)及びフルオロコロ
ンビウムカリウム(K2CbF7)もタンタルと化学的に似類
するので、この定義の中に含めることができる。好まし
いタンタル化合物はフルオロタンタルカリウムである。
K2TaF7の添加の好ましい形態は固体であるが、他の形態
でも満足できる。
Tantalum compounds are compounds that reduce to tantalum metal by reaction with a reducing metal and may be used in any convenient and desirable physical state. Such compounds are typically potassium fluorotantalum (K 2 Ta
F 7 ), sodium fluorotantalum (Na 2 TaF 7 ), tantalum chloride (TaCl 3 ), and mixtures thereof, and also potassium fluoroniobium (K 2 NbF 7 ) and potassium fluorocolumbium (K 2 CbF 7 ). Is also chemically similar to tantalum and can be included in this definition. The preferred tantalum compound is potassium fluorotantalum.
The preferred form of addition of K 2 TaF 7 is solid, but other forms are satisfactory.

還元反応によりタンタル粉末と金属塩を生成する。還
元反応が完了した後に、タンタル粉末と金属塩の反応体
を水にさらして塩を溶解し、次いでタンタル粉末を回収
する前に酸洗浄を行う。タンタル粉末を次いで当業者に
おいて良く知られている方法により乾燥し、選別し、ド
ープしそして熱処理を行う。
The reduction reaction produces tantalum powder and a metal salt. After the reduction reaction is complete, the tantalum powder and metal salt reactant is exposed to water to dissolve the salt, and then acid washed before recovering the tantalum powder. The tantalum powder is then dried, screened, doped and heat treated by methods well known to those skilled in the art.

本願方法により得られたタンタル粉末は、フィツシャ
ーサブシーブ粒径(Fisher Subsieve Particle Size)
が5ミクロン以下そしてBET表面積が約0.2m2/gより大き
い。鉄、ニッケル、クロム及びモリブデンの純度は、同
様の装置を用い15ppmより大きい鉄及びニッケルの通常
のレベルと対照的に、いづれも15ppmより少ない。
The tantalum powder obtained by the method of the present application has a Fisher Subsieve Particle Size.
Is less than 5 microns and the BET surface area is greater than about 0.2 m 2 / g. The purities of iron, nickel, chromium and molybdenum are all less than 15 ppm, in contrast to the usual levels of iron and nickel of greater than 15 ppm using similar equipment.

本願発明方法の一つの利点は、本願方法により低不純
物レベルのタンタル粉末を製造することである。
One advantage of the method of the present invention is that it produces a low impurity level tantalum powder.

本発明の好ましい方法の利点は、タンタル化合物及び
/又は還元化合物を還元反応の課程で連続的に又は増加
させるような方法で反応器に加えると、特にコンデンサ
ーの使用に有利な低不純物レベルの高表面積タンタル粉
末が得られる。
The advantage of the preferred method of the present invention is that when tantalum and / or reducing compounds are added to the reactor in a manner that is continuous or increasing during the course of the reduction reaction, high levels of low impurities, which is particularly advantageous for the use of condensers. A surface area tantalum powder is obtained.

本発明の他の利点は、次のより詳細な記述及び請求の
範囲から明確になるであろう。
Other advantages of the invention will be apparent from the following more detailed description and claims.

本発明の詳細な説明 本発明に従えば、タンタル粉末を製造するために反応
器が反応温度に加熱される前に、使用される反応容器の
金属面より熱力学的ポテンシャル及び化学的活性が高い
少量の活性成分を反応器に加え、そして次に還元剤によ
るタンタル化合物が反応器内で還元されてタンタル粉末
を生成する。活性成分は反応器内部の空気及び湿気を吸
引し、反応器の金属表面に反応器の金属表面と反応して
酸化物膜を形成する空気及び湿気を除去する。反応器に
加える活性成分の量は、反応器内に存在する少なくとも
一部分そして好ましくは全部の空気及び湿気と反応する
のに十分な量である。活性成分及び稀釈剤の添加が行わ
れた後、反応器を不活性ガスでパージするか又は減圧に
して、容器内部の空気及び湿気の量を減少させる。次に
反応器を熱し、そしてタンタル化合物の還元反応を進行
させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the present invention, the thermodynamic potential and chemical activity are higher than the metal surface of the reaction vessel used before the reactor is heated to the reaction temperature to produce tantalum powder. A small amount of active ingredient is added to the reactor, and the tantalum compound with the reducing agent is then reduced in the reactor to produce tantalum powder. The active ingredient draws in air and moisture inside the reactor and removes air and moisture that reacts with the metal surface of the reactor to form an oxide film on the metal surface of the reactor. The amount of active ingredient added to the reactor is sufficient to react with at least a portion and preferably all of the air and moisture present in the reactor. After the addition of active ingredients and diluents is done, the reactor is purged with inert gas or depressurized to reduce the amount of air and moisture inside the vessel. The reactor is then heated and the reduction reaction of the tantalum compound proceeds.

本願発明方法において使用される反応器は、タンタル
化合物の還元を経由してタンタル粉末を製造するのに使
用される当業者に良く知られた反応器である。一般に、
代表的な反応器は、反応容器、その蓋、攪拌機、サーモ
ウエル、ガスの導入及び排出ポート、並びに物質を導入
しそして取り出すポートを包含する。代表的には、反応
容器及び攪拌器は純粋なニッケル、ニッケルベースの合
金及び鉄ベースの合金から作られている。
The reactor used in the process of the present invention is a reactor well known to those skilled in the art used to produce tantalum powder via reduction of tantalum compounds. In general,
A typical reactor includes a reaction vessel, its lid, stirrer, thermowell, gas inlet and outlet ports, and substance inlet and outlet ports. Typically, reaction vessels and stirrers are made from pure nickel, nickel-based alloys and iron-based alloys.

本発明の一つの態様として、高純度、高表面積のタン
タル粉末は次の如くして製造される。純粋なニッケル反
応器を準備し、そして下記の例1に説明されるように空
気の漏れないように調べる。次いで反応器の装入ポート
を開き、そして少量の活性成分を反応器に加える。活性
成分を加えた後、NaClの如き稀釈塩を反応器に加える。
稀釈剤を加えた後又は同時に活性成分を加えることは当
業者において認識できることであろう。好ましくは、稀
釈剤、タンタル化合物及び還元剤を加える前に活性成分
を加える。これらの化合物を加えた後、反応器をアルゴ
ンで約4時間パージして、更に空気及び湿気との接触を
少くする。次いで反応器を炉の中に入れ、そして約4時
間約500℃に加熱する。
As one embodiment of the present invention, high-purity, high-surface-area tantalum powder is manufactured as follows. A pure nickel reactor is prepared and checked for air tightness as described in Example 1 below. Then the charging port of the reactor is opened and a small amount of active ingredient is added to the reactor. After adding the active ingredient, a dilute salt such as NaCl is added to the reactor.
It will be appreciated by those skilled in the art to add the active ingredients after or at the same time as the diluent is added. Preferably, the active ingredient is added before adding the diluent, tantalum compound and reducing agent. After the addition of these compounds, the reactor is purged with argon for about 4 hours to further reduce contact with air and moisture. The reactor is then placed in a furnace and heated to about 500 ° C for about 4 hours.

4時間パージを行うか又は同じ時間予備加熱を行った
後、温度を700℃と900℃との間に上昇させ、そして稀釈
剤が溶融するのに要する時間、その状態で維持する。約
5から60分後、溶融混合物を攪拌するために攪拌機を駆
動し、そして還元剤を反応器に、好ましくは連続するよ
うな手法で導入する。他方、還元剤を加える前にタンタ
ル化合物を加えても良い。
After purging for 4 hours or preheating for the same time, the temperature is raised to between 700 and 900 ° C. and maintained there for the time required for the diluent to melt. After about 5 to 60 minutes, the stirrer is driven to stir the molten mixture and the reducing agent is introduced into the reactor, preferably in a continuous manner. On the other hand, the tantalum compound may be added before adding the reducing agent.

好ましくはタンタル塩は漸次増量しながら反応器に送
入する。一般に、増量しながらの添加のタイミングは、
還元剤の添加と同調されるので、還元剤の量が特定のレ
ベルに達するとタンタル化合物を増量して加える。他
方、タンタル化合物を連続的に反応器に加えると、還元
剤も増量的に加える。しかしながら、タンタル化合物と
還元剤の両者を連続的に加えても良く、又両者を増量的
に加えても良い。
Preferably, the tantalum salt is fed into the reactor in progressively increasing amounts. Generally, the timing of addition while increasing the amount is
The tantalum compound is added in increasing amounts when the amount of reducing agent reaches a certain level, as it is synchronized with the addition of reducing agent. On the other hand, if the tantalum compound is continuously added to the reactor, the reducing agent is also added in an increasing amount. However, both the tantalum compound and the reducing agent may be continuously added, or both may be added in an increasing amount.

タンタル化合物及び還元剤の特定量を加えた後、いづ
れの添加は停止する。タンタル化合物と還元剤との間の
還元反応が完了するに必要な温度及び必要な時間、反応
器を加熱し、一方攪拌機により反応器内部の溶融混合物
を攪拌する。
After adding the specific amounts of tantalum compound and reducing agent, either addition is stopped. The reactor is heated at the temperature and for the time required to complete the reduction reaction between the tantalum compound and the reducing agent, while the stirrer stirs the molten mixture inside the reactor.

還元反応が完了した後、空気又は水を循環させて反応
器を冷却する。反応器が十分に冷却された後、反応器を
開口する。続いて水蒸気及び水を反応器に注入して過剰
のナトリウムを中和する。
After the reduction reaction is completed, air or water is circulated to cool the reactor. After the reactor has cooled sufficiently, the reactor is opened. Subsequently, steam and water are injected into the reactor to neutralize excess sodium.

次に、反応物を機械的に立方体に転換し、水で洗浄し
て稀釈剤を取去しそしてタンタル粉末を抽出する。
The reaction is then mechanically converted to cubes, washed with water to remove the diluent and extract the tantalum powder.

抽出されたタンタル粉末は次に酸と処理して、粉末表
面上の残った不純物を除去する。
The extracted tantalum powder is then treated with acid to remove residual impurities on the powder surface.

本発明方法によって得られたタンタル粉末は、当業者
において良く知られた方法において使用される。
The tantalum powder obtained by the method of the present invention is used in a method well known to those skilled in the art.

一般にコンデンサーとして使用する場合、タンタル粉
末は選別し、ドープし、熱処理し、脱酸化し、ペレット
に成形し、約1400℃から約1700℃に焼結し、そして陽極
酸化する。コンデンサーを形成する方法は当業界におい
て公知であり、そして本発明において格別に意味あるも
のでもないので、説明はこの程度にする。
Generally used for capacitors, tantalum powder is screened, doped, heat treated, deoxidized, pelletized, sintered to about 1400 ° C to about 1700 ° C, and anodized. The method of forming the capacitor is well known in the art, and is not particularly relevant to the present invention, so the description will be made to this extent.

次に示す試験方法を採用し、本発明方法によって得ら
れたタンタル粉末を使用したコンデンサーの分析並びに
物理的性質の決定及び評価を行った。
The test method shown below was adopted to analyze a capacitor using the tantalum powder obtained by the method of the present invention and to determine and evaluate its physical properties.

タンタル粉末の表面積の決定は、窒素のBrunaur,Emme
tt,Teller(BET)法を用いて行った。粒子のサイズはFi
sher Subsieve法(ASTM30 B330−82)を用いて行った。
タンタル粉末の純度は、鉄、ニッケル、クロム及びモリ
ブテンそれぞれの5ppmまでの検出が可能の光発光分光器
を用い、タンタル粉末の純度を決定した。
The surface area of tantalum powders was determined by the nitrogen Brunaur, Emme.
The tt, Teller (BET) method was used. Particle size is Fi
It was performed using the sher Subsieve method (ASTM30 B330-82).
The purity of the tantalum powder was determined by using an optical emission spectrometer capable of detecting iron, nickel, chromium and molybdenum up to 5 ppm.

本発明の更なる特徴及び利点は、次に示す実施例から
明らかになるであろう。
Further features and advantages of the invention will be apparent from the examples which follow.

比較例1 化学反応器、反応蓋及び攪拌機を組合せ、装置とし
た。これら構成物質はニッケル、ニッケルベースの合金
又は鉄ベースの合金である。反応装置の空気漏について
5インチHg(絶対値)及び5分間減圧して検査を行っ
た。圧力が5分間で2インチ以下の増加であれば、反応
装置は十分に密閉されていると考えられる。
Comparative Example 1 A chemical reactor, a reaction lid and a stirrer were combined to form an apparatus. These constituents are nickel, nickel-based alloys or iron-based alloys. The reactor was inspected for air leaks at 5 inches Hg (absolute) and 5 minutes of vacuum. If the pressure increases by 2 inches or less in 5 minutes, the reactor is considered to be well sealed.

反応器の装入ポートを開口し、そして300ポンドの稀
釈塩を反応器に加えた。
The charging port of the reactor was opened and 300 lbs of diluted salt was added to the reactor.

次いで反応器は通常のホッパータイプの炉に入れ、そ
して反応器を約25℃の周囲温度において約10時間60SCFH
(1時間に1立方フィート、standard cubic feet per
hour)の割合でアルゴンを用いてパージした。次いで炉
を225℃に加熱し、そしてこの温度で4時間維持した。
4時間後、反応温度を約850℃に上げそして稀釈剤を溶
融させるために約40分維持した。反応器内部の溶融混合
物を攪拌するために攪拌機を回わした。約125℃に予熱
された液体ナトリウムを1分間に1ポンドの割合で連続
的に反応器に装入した。
The reactor is then placed in a conventional hopper type furnace and the reactor is heated to 60 SCFH for about 10 hours at ambient temperature of about 25 ° C.
(1 cubic foot per hour, standard cubic feet per
Hour) and purged with argon. The furnace was then heated to 225 ° C and maintained at this temperature for 4 hours.
After 4 hours, the reaction temperature was raised to about 850 ° C and held for about 40 minutes to melt the diluent. A stirrer was swirled to stir the molten mixture inside the reactor. Liquid sodium preheated to about 125 ° C. was continuously charged to the reactor at a rate of 1 pound per minute.

この点において、K2TaF7を12回にわけ20ポンドの割合
で増量的に反応器に加えた。全ナトリウムが71から72ポ
ンドに達した時、液体ナトリウムの添加を止め、そして
攪拌を続けながら、900℃において2時間反応器を加熱
した。
At this point, K 2 TaF 7 was added to the reactor in batches of 12 in increments of 20 pounds. When the total sodium reached 71 to 72 pounds, the addition of liquid sodium was stopped and the reactor was heated at 900 ° C. for 2 hours with continued stirring.

2時間後、反応器に空気を送って約100℃以下に冷し
た。水蒸気そして次に水を反応器に加えて残ったナトリ
ウム及びカリウムを取り除いた。次に反応器を開きそし
て水を注ぎ出した。洗浄した固体反応物を機械的に立方
体に成形した。水で洗浄して塩を取り除いてから立方体
をタンクに入れそして水を加えた。水を注ぎ出した後、
HC1及びHNO3を含む鉱酸の混合物を反応器に加えた。全
容器を約30−60分間回転して、反応体と酸混合物とを完
全に接触させた。注ぎ出した後、酸で処理した粉末を十
分にすすぎ洗いして残った酸を取り除き、そして乾燥し
た。比較例1の方法によって得られたタンタル粉末の性
質を表1に示す。
After 2 hours, air was blown into the reactor to cool it below about 100 ° C. Steam and then water was added to the reactor to remove residual sodium and potassium. Then the reactor was opened and water was poured out. The washed solid reactants were mechanically shaped into cubes. After washing with water to remove salt, the cube was placed in a tank and water was added. After pouring out the water
HC1 and a mixture of mineral acids including HNO 3 was added to the reactor. The entire vessel was rotated for about 30-60 minutes to ensure complete contact between the reactants and the acid mixture. After pouring, the acid treated powder was rinsed thoroughly to remove residual acid and dried. Table 1 shows the properties of the tantalum powder obtained by the method of Comparative Example 1.

実施例1.2.3.及び4 300ポンドの稀釈塩を加える前に、比較例1の方法に
おいて準備した反応器に1ポンドのナトリウム棒を加え
た。このナトリウムの棒は約2−1/2インチの直径で、
8インチの長さのシリンダーの形状をしたものである。
Examples 1.2.3 and 4 One pound of sodium rod was added to the reactor prepared in the method of Comparative Example 1 prior to the addition of 300 pounds of diluted salt. This sodium rod is about 2-1 / 2 inches in diameter,
It is in the shape of an 8 inch long cylinder.

反応器に装填した後、比較例1と同様に残りの工程を
行った。実施例1−4において得られたタンタル粉末の
性質を次の表に示す。
After loading the reactor, the remaining steps were performed as in Comparative Example 1. The properties of the tantalum powder obtained in Examples 1-4 are shown in the following table.

比較例2 反応装置、化合物の添加、パージング及び約850℃ま
での加熱を含め比較例1の方法を繰返した。ここでの例
では、液体ナトリウムをまた1ポンド/分の連続した割
合で加えた。10回にわたって28ポンドづつ増加する割合
で、フルオロタンタルカリウムを反応器に加えた。
Comparative Example 2 The method of Comparative Example 1 was repeated, including the reactor, compound addition, purging and heating to about 850 ° C. In this example, liquid sodium was also added at a continuous rate of 1 lb / min. Potassium fluorotantalum was added to the reactor in increments of 28 pounds over ten times.

ナトリウムの添加が全体で83ポンドになった時、液体
ナトリウムの添加を止めた。これからの残りの工程は、
比較例1で行ったのと同様にして行った。
When the total sodium addition was 83 lbs, the liquid sodium addition was stopped. The rest of the process from now on
The same procedure as in Comparative Example 1 was performed.

実施例5 比較例2の稀釈剤及び構成材料を反応器に加える前
に。2−1/2インチの直径で8インチの長さのシリンダ
ーの形状をした1ポンドのナトリウムを加えた点を除い
て、比較例2の方法と同様に行った。
Example 5 Prior to adding the diluent and constituents of Comparative Example 2 to the reactor. The procedure of Comparative Example 2 was followed except that one pound of sodium in the shape of a cylinder of 2-1 / 2 inch diameter and 8 inches long was added.

実施例6 ニッケル反応装置を準備し、そして比較例1に示した
方法に従って空気の漏れを検査した。2−1/2インチの
直径で2インチの長さのシリンダーの形状をした1/4ポ
ンドのナトリウムの棒を使用した。約200ポンドの稀釈
剤を加えた。残りの工程は比較例2及び実施例5に従っ
て行った。得られた粉末の性質は次の如くである。
Example 6 A nickel reactor was prepared and tested for air leaks according to the method set forth in Comparative Example 1. A 1/4 pound sodium rod in the shape of a 2 1/2 inch diameter, 2 inch long cylinder was used. About 200 pounds of diluent was added. The remaining steps were performed according to Comparative Example 2 and Example 5. The properties of the obtained powder are as follows.

FSS 1.35ミクロン BET 0.59M2/g O2 2145ppm Fe <5 Ni <5 Cr <5 Mo <5 比較例3 比較例1に述べた方法に従って反応装置を準備した。
500℃で4時間加熱する前に、300ポンドの稀釈剤を反応
器に入れ、そして周囲条件の下で約10時間60SCFHのアル
ゴンでパージした。次いで炉を820℃に加熱し約30分間
攪拌を行った。事前に125℃に予備加熱した液体ナトリ
ウムを1分間に1ポンドの割合で反応器に加えた。10回
で20ポンドづつ増加する割合でK2TaF7を反応器に加え
た。60ポンドのナトリウムを加えた時にナトリウムの添
加を停止した。次いで反応器を900℃に加熱し、次いで
すでに説明した手法に従って冷却及び抽出を行った。
FSS 1.35 micron BET 0.59M 2 / g O 2 2145ppm Fe <5Ni <5Cr <5Mo <5 Comparative Example 3 A reactor was prepared according to the method described in Comparative Example 1.
Prior to heating at 500 ° C. for 4 hours, 300 lbs of diluent was charged to the reactor and purged with 60 SCFH argon for about 10 hours under ambient conditions. The furnace was then heated to 820 ° C and stirred for about 30 minutes. Liquid sodium preheated to 125 ° C was added to the reactor at a rate of 1 pound per minute. K 2 TaF 7 was added to the reactor in 10 pound increments of 20. The sodium addition was stopped when 60 pounds of sodium had been added. The reactor was then heated to 900 ° C., then cooled and extracted according to the procedure previously described.

得られたタンタル粉末の性質を次に示す。 The properties of the obtained tantalum powder are shown below.

FSS 1.17ミクロン O2 2685ppm Fe 25 Ni 35 Cr 20 Mo <5 実施例7 比較例1の方法に従って反応容器を組み立てて準備
し、そして1ポンドの棒状のナトリウムを加え次いで30
0ポンドの稀釈剤を加えた。容器は次いで約25℃に於い
て約10時間、60SCFHのアルゴンでパージした。次いで反
応器を炉内部で約225℃において約4時間加熱した。炉
の温度を30分間で約820℃に上げ、攪拌を行った。液体
ナトリウムの添加を初めた直後、約28ポンドのK2TaF7
加えた。ナトリウムを125℃に予備加熱し、そして1分
間に約0.75ポンドの割合で加えた。残りの7回分のK2Ta
F7を反応器に加えた。83ポンドのナトリウムを加えて、
ナトリウムの添加を止めた。反応物質を処理する残りの
工程は、比較例3に述べたと同じようにして行った。
FSS 1.17 micron O 2 2685ppm Fe 25 Ni 35 Cr 20 Mo <5 Example 7 A reaction vessel was assembled and prepared according to the method of Comparative Example 1 and 1 pound of sodium rod was added and then 30
0 pounds of diluent was added. The vessel was then purged with 60 SCFH of argon at about 25 ° C for about 10 hours. The reactor was then heated inside the furnace at about 225 ° C for about 4 hours. The temperature of the furnace was raised to about 820 ° C. in 30 minutes and stirring was performed. Immediately after starting the addition of liquid sodium, about 28 pounds of K 2 TaF 7 was added. Sodium was preheated to 125 ° C and added at a rate of about 0.75 pounds per minute. K 2 Ta for the remaining 7 episodes
The F 7 was added to the reactor. Add 83 pounds of sodium,
The sodium addition was stopped. The remaining steps of treating the reactants were performed as described in Comparative Example 3.

ここでの例によって得られたタンタル粉末の性質は次
の如くである。
The properties of the tantalum powder obtained by the example here are as follows.

FSS 1.17ミクロン O2 3190 Fe 5 Ni 10 Cr <5 Mo <5 1ポンドのナトリウムを加えた点を除いて、実施例7
の方法で行って得られたタンタル粉末の性質は次の如く
である。
FSS 1.17 micron O 2 3190 Fe 5 Ni 10 Cr <5 Mo <51 Example 7 except that 1 lb of sodium was added.
The properties of the tantalum powder obtained by the above method are as follows.

FSS 1.93ミクロン O2 1895 Fe 15 Ni 45 Cr <5 Mo <5FSS 1.93 micron O 2 1895 Fe 15 Ni 45 Cr <5 Mo <5

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】反応容器内の湿気及び酸素を取り除くため
活性成分を反応容器に加え、該活性成分は反応容器より
高い熱力学ポテンシャル及び化学的活性を有し、そして
反応容器内でタンタル化合物を還元剤で還元してタンタ
ル粉末を形成することを包含する反応容器内でタンタル
粉末を製造する方法。
1. An active ingredient is added to a reaction vessel to remove moisture and oxygen in the reaction vessel, the active ingredient having a higher thermodynamic potential and chemical activity than the reaction vessel, and the tantalum compound in the reaction vessel. A method of producing tantalum powder in a reaction vessel comprising reducing with a reducing agent to form tantalum powder.
【請求項2】該活性成分はアルカリ金属、アルカリ土類
金属、酸素及び珪素から成る群から選ばれたものである
請求項1記載の方法。
2. The method of claim 1 wherein said active ingredient is selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, oxygen and silicon.
【請求項3】反応容器を還元反応温度に加熱する前に反
応容器内の湿気及び酸素と反応させるためナトリウムを
反応容器に加え、そしてフルオロタンタルカリウムをナ
トリウムで還元して純度の改善されたタンタル粉末を形
成することを包含するニッケル又は鉄ベースの反応容器
内でタンタル粉末を製造する方法。
3. Tantalum with improved purity by adding sodium to the reaction vessel to react with moisture and oxygen in the reaction vessel before heating the reaction vessel to the reduction reaction temperature and reducing potassium fluorotantalum with sodium. A method of making tantalum powder in a nickel or iron based reaction vessel comprising forming a powder.
【請求項4】湿気及び酸素と反応するために加えられる
ナトリウムは少なくとも1グラムである請求項3記載の
方法。
4. The method of claim 3 wherein the sodium added to react with moisture and oxygen is at least 1 gram.
【請求項5】該タンタル粉末は15ppmより少ないニッケ
ル及び鉄不純物を含む請求項4記載の方法。
5. The method of claim 4 wherein said tantalum powder contains less than 15 ppm nickel and iron impurities.
【請求項6】反応容器の中の空気及び湿気がパージガス
によって還元される鉄又はニッケルベースの反応容器の
内で溶融塩希釈剤中タンタル化合物を還元剤で還元して
タンタル粉末を製造する方法において、反応容器を加熱
してタンタル化合物を還元する前に反応容器に活性成分
(この活性成分は反応容器より高い熱力学ポテンシャル
及び化学的活性を有する)を加えてニッケル及び鉄の含
有量の低いタンタル粉末を製造する改良方法。
6. A method for producing a tantalum powder by reducing a tantalum compound in a molten salt diluent with a reducing agent in an iron or nickel based reaction vessel in which air and moisture in the reaction vessel are reduced by a purge gas. , Tantalum with a low nickel and iron content by adding an active ingredient (which has a higher thermodynamic potential and chemical activity than the reaction vessel) to the reaction vessel before heating the reaction vessel to reduce the tantalum compound. An improved method of making a powder.
【請求項7】反応容器を80℃より高い温度に加熱する前
に活性成分を反応容器に加える請求項6記載の方法。
7. A process according to claim 6, wherein the active ingredient is added to the reaction vessel before the reaction vessel is heated to a temperature above 80 ° C.
【請求項8】塩希釈剤を加熱して溶融する前に活性成分
及び塩希釈剤を含む反応容器をパージして空気及び湿気
を除く請求項6記載の方法。
8. The method of claim 6 wherein the reaction vessel containing the active ingredient and the salt diluent is purged to remove air and moisture prior to heating and melting the salt diluent.
【請求項9】活性成分はアルカリ金属、アルカリ土類金
属、炭素及び珪素から成る群から選ばれる請求項8記載
の方法。
9. The method of claim 8 wherein the active ingredient is selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, carbon and silicon.
【請求項10】活性成分はアルカリ金属、アルカリ土類
金属、炭素及び珪素から成る群から選ばれる請求項6記
載の方法。
10. The method of claim 6 wherein the active ingredient is selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, carbon and silicon.
【請求項11】活性成分はナトリウム又はカリウムであ
る請求項10記載の方法。
11. The method according to claim 10, wherein the active ingredient is sodium or potassium.
【請求項12】反応容器を80℃より高い温度に加熱する
前にナトリウム又はカリウムを含む活性成分を反応容器
に加える請求項11記載の方法。
12. The method of claim 11, wherein the active ingredient comprising sodium or potassium is added to the reaction vessel before heating the reaction vessel to a temperature above 80 ° C.
【請求項13】塩希釈剤を溶融状態に加熱する前に活性
成分及び塩希釈剤を含む反応容器をパージして空気及び
湿気を除く請求項11記載の方法。
13. The method of claim 11 wherein the reaction vessel containing the active ingredient and the salt diluent is purged of air and moisture prior to heating the salt diluent to the molten state.
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