JP4828016B2 - タンタル粉末の製法、タンタル粉末およびタンタル電解コンデンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンタル粉末の製法、タンタル粉末およびタンタル電解コンデンサに関し、特に比静電容量が８万〜２５万μＦＶ／ｇの高容量のタンタル粉末が得られるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
電解コンデンサ用タンタル粉末を製造する方法については、特公平２−４６４１号公報に開示されたものがある。
この製法は、フッ化タンタル酸カリウムをナトリウムで還元し、得られた還元タンタル粉末を洗浄、乾燥したのち、減圧下に１２５０℃〜１５５０℃で高温熱処理し、ついでマグネシウムを添加し、減圧下に８００〜１０００℃で低温熱処理し、酸洗いするものである。
【０００３】
この製法にあっては、比静電容量（ＣＶ）が１５０００μＦＶ／ｇ程度までのタンタル粉末を製造するには好適な方法であるが、ＣＶが８万μＦＶ／ｇ以上のタンタルを製造するには不適切であることが判明した。
【０００４】
すなわち、ＣＶが８万μＦＶ／ｇ以上のタンタル粉末を製造するには、基本的には還元タンタル粉末が、微細で、表面積が大きくなければならない。このような微細な還元タンタル粉末に１２５０〜１５５０℃の高温熱処理を施すと、温度が高すぎて粉末粒子の凝集が適度に進行し、その表面積が減少してしまう。また、高温熱処理後のタンタル凝集体が固くなり、その粉砕が困難となる。
また、低温熱処理時の温度も、微細な還元タンタル粉末にはやはり高すぎ、これによっても同様の理由によりその表面積が減少することがある。
【０００５】
また、実際のタンタル電解コンデンサは、得られたタンタル粉末を加圧成形して成形体とし、これを焼結して焼結体とし、ついでこの焼結体に化成酸化処理を施して陽極体とし、これに二酸化マンガンを含浸し、表面にカーボンを被覆することによって製造される。
８万μＦＶ／ｇ以上の高ＣＶのタンタル電解コンデンサを得るには、単にタンタル粉末の性状のみならず、焼結体の焼結条件等にも影響を受けることが明らかになったが、上記先行発明にはかかる知見についての開示はない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、ＣＶが８万〜２５万μＦＶ／ｇのタンタル粉末を得るための還元タンタル粉末から焼結体に至るまでの製造上の必要条件を明確にし、最終的にＣＶが８万〜２５万μＦＶ／ｇ以上の高ＣＶを達成可能なタンタル粉末が得られるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のタンタル粉末の製法は、フッ化タンタル酸カリウムをナトリウム還元し、得られた還元タンタル粉末を不活性雰囲気下で高温熱処理する高温熱処理工程と、高温熱処理工程後のタンタル凝集体を粉砕し、これにマグネシウムを添加し、減圧下で低温熱処理を行う低温熱処理工程と、酸性溶液でこれを洗浄する酸洗工程を有するタンタル粉末の製法において、高温熱処理工程を１０００℃以上、１２５０℃未満の温度で行い、低温熱処理工程を７００℃〜１０００℃の温度で行うとともに、フッ化タンタル酸カリウムをナトリウムで還元する際、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムとをこの順でそれぞれ溶融希釈塩中に少量ずつ交互に分割して投入して互いに反応させ、ナトリウム添加直前における希釈塩量を、希釈塩内に投入されたフッ化タンタル酸カリウムの常に４０〜１０００倍とすることを特徴とする。
【０００８】
本発明のタンタル粉末は、前記製法で得られたタンタル粉末であって、このタンタル粉末を加圧成形して密度４．５ｇ／ｃｍ３の成形体とし、この成形体を１３００℃、２０分間の条件で真空焼結して前記成形体の密度の１０３〜１１５％の密度の焼結体とし、この焼結体をＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１に準拠して６０℃、１０Ｖで化成すると、比静電容量が８万〜２５万μＦＶ／ｇの電解コンデンサが得られることを特徴とする。
また、上記タンタル粉末は、前記焼結体をＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１に準拠して６０℃、２０Ｖで化成することによって得られる電解コンデンサの比静電容量が、６０℃、１０Ｖで化成することによって得られる前記電解コンデンサの比静電容量の７０％以上となるものであることが好適である。
本発明のタンタル電解コンデンサは、上記いずれかのタンタル粉末から得られたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のタンタル粉末の製法においては、まず、フッ化タンタル酸カリウム（Ｋ2ＴａＦ7）を、溶融希釈塩中でナトリウムと反応させて還元し、還元タンタル粉末を得る。
溶融希釈塩としては、ＫＣｌ−ＫＦ系、ＫＣｌ−ＮａＣｌ系等の共晶塩が挙げられ、これらの塩を８００〜９００℃に加熱して融液とし、この融液中に、フッ化タンタル酸カリウムと還元剤であるナトリウムとを投入して、これらを反応させる。
【００１０】
このようにナトリウムでフッ化タンタル酸カリウムを還元する場合には、これらをそれぞれ連続的に添加してもよいが、特に、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムとをそれぞれ溶融希釈塩中に少量ずつ交互に分割して投入し、互いに反応させることが好ましい。
さらには、ナトリウム添加直前における希釈塩量が、常に希釈塩中のフッ化タンタル酸カリウムの４０〜１０００倍であることが好ましい。
【００１１】
すなわち、まず、溶融希釈塩中にフッ化タンタル酸カリウムを添加するが、この場合、希釈塩量が、フッ化タンタル酸カリウムの４０〜１０００倍となるようにそれぞれの量を調節する。ついで、ナトリウムを添加して、フッ化タンタル酸カリウムを還元する。そして、さらにフッ化タンタル酸カリウムを添加する。また、この場合にも、希釈塩量が、フッ化タンタル酸カリウムの４０〜１０００倍となるような量のフッ化タンタル酸カリウムを添加する。
このように、ナトリウム添加直前における希釈塩量が、常にフッ化タンタル酸カリウムの４０〜１０００倍であることが好ましい。
【００１２】
フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムとの反応終了後、希釈塩を冷却し、得られた集塊を水、弱酸性水溶液等で繰り返し洗浄して、希釈塩を除去し、還元タンタル粉末を得る。この場合、必要に応じて、遠心分離、濾過等の分離操作を組み合わせたり、フッ酸と過酸化水素が溶解している溶液等で粒子を洗浄、精製したりしてもよい。
【００１３】
このようにフッ化タンタル酸カリウムの量と希釈塩の量とを調節しながらフッ化タンタル酸カリウムを還元し、還元タンタル粉末を生成させると、得られる粉末が細かくなり、高ＣＶを達成できるタンタル粉末となる。希釈塩量が、フッ化タンタル酸カリウムの４０倍未満では、原料であるフッ化タンタル酸カリウムの希釈塩中での濃度が高すぎて還元反応速度が速くなり、生成するタンタル粒子の粒径が大きくなりすぎる場合がある。一方、希釈塩の量が１０００倍を超えると還元反応速度が低下し、生産性が低下する。
こうして得られた還元タンタル粉末のＢＥＴ法による比表面積は、通常、２〜５ｍ2 ／ｇである。
【００１４】
なお、還元反応時には、溶融希釈塩中に酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）やフッ化ホウ素カリウム（ＫＢＦ4）などのホウ素化合物を添加してもよい。
ホウ素化合物を添加することによって、還元タンタル粉末の過度な微細化を抑制することができる。ここでのホウ素の添加量は、タンタル粉末に対して５〜１００ｐｐｍが好ましい。５ｐｐｍ未満では、微細化抑制効果が不十分であり、一方１００ｐｐｍを超えると、焼結時にホウ素酸化物の気相を介しての移動が増加し、コンデンサとした時にリード線上に析出する場合があり好ましくない。
【００１５】
得られた還元タンタル粉末を、ついで、不活性雰囲気下で高温熱処理して熱凝集させ、タンタル凝集体とする高温熱処理工程を行う。ここで不活性雰囲気とは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気の他、減圧雰囲気（１０-3〜１０-4ｔｏｒｒ）を含む。
この高温熱処理工程では、還元タンタル粉末を、１０００℃以上、１２５０℃未満の温度で熱処理することが重要である。このような温度で熱処理することによって、タンタル粉末中に存在する極微細な粒子を比較的粒径の大きな２次粒子とすることができる。１０００℃未満では、十分に還元タンタル粉末を熱凝集させることができない。一方１２５０℃を超えると、熱凝集後の粉末が固くなりすぎて解砕できなくなるとともに、得られるタンタル粉末の表面積が小さくなり、高ＣＶを達成できない粉末となる。
比較的大きな２次粒子を成形、焼結して得られた焼結体は、極微細な粒子から得られた焼結体よりも大きな空孔を有するため、これを陽極電極として使用する場合に、電解質溶液が焼結体の内部まで浸透し、高容量化をはかることができる。そして、詳しくは後述するが、ここでの高温熱処理温度を１０００℃以上、１２５０℃未満とし、さらに、タンタル焼結体製造時の焼結温度を１０００℃〜１４５０℃、好ましくは１１５０〜１４００℃とすることによって、十分な強度を有し、かつ、適度な空孔も備えたタンタル焼結体を製造できる。高温熱処理工程における加熱時間は、通常１５分〜２時間程度である。
【００１６】
なお、この高温熱処理工程の前には、遠心機などを使用して、タンタル粉末に振動を与えながら、粉体全体が均一に濡れる量の水を添加する予備凝集工程を行ってもよい。この予備凝集工程を行うことによって、より強固な凝集体を得ることができる。
また予備凝集工程で添加する水に、金属に対して２０〜４００ｐｐｍのリン、または、５〜１００ｐｐｍホウ素等をあらかじめ添加しておくことによって、一次粒子の融合成長を抑え、高表面積を維持しながら熱凝集させることができる。
ここで加えるリンの形態としては、リン酸、六フッ化リンアンモニウム等が挙げられる。ホウ素の形態としては、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）やフッ化ホウ素カリウム（ＫＢＦ4）などのホウ素化合物が挙げられる。なお、リンについては、後述する加圧成形の前であれば、いつ添加してもかまわない。加圧成形前に添加することによって、ついで行われる焼結が過度に進行することを抑制できる。
【００１７】
高温熱処理工程で得られたケーキ状のタンタル粉末を、大気中または不活性ガス中で解砕した後、これにマグネシウムを添加し、減圧下で加熱して、タンタル粒子中の酸素とマグネシウムを反応させ脱酸素する低温熱処理工程を行う。
この低温熱処理工程では、マグネシウムが添加されたタンタル粉末を、７００〜１０００℃未満の温度で、通常２〜１０時間程度熱処理する。
このような条件で熱処理することによって、タンタル粉末内部の酸素は拡散して表面まで移動し、マグネシウムと反応して酸化マグネシウムを生成し、酸素の大部分が酸化マグネシウムとして除去される。特に温度は、マグネシウムチップが溶融し、タンタルの酸化被膜が拡散し始める７００℃以上とし、高温熱処理の領域に至り、表面拡散による表面積の減少が激しくなる１０００℃以下とする。
【００１８】
ついで、低温熱処理工程で脱酸素されたタンタル粉末に対して、徐々に空気を導入して、タンタル粒子の表面に安定な被膜を形成する徐酸化処理を行う。その後、これを酸性溶液で洗浄する酸洗工程を行って、残留しているマグネシムやマグネシウム由来の酸化マグネシウム等の物質を除去し、乾燥する。
【００１９】
このようにして得られたタンタル粉末を用いて、タンタル電解コンデンサを製造する場合には、まず、バインダーとして１〜５重量％程度のショウノウ（Ｃ10Ｈ16Ｏ）等を加えて加圧成形し、密度４．５〜５．０ｇ／ｃｍ3 の成形体を製造する。
ついで、このタンタル成形体を１０-4〜１０-6ｔｏｒｒ程度の真空条件下において、高温熱処理工程での加熱温度以上の温度、好ましくは、高温熱処理工程の加熱温度よりも０〜２００℃高い温度、すなわち１０００〜１４５０℃程度で、０．３〜１時間程度加熱して焼結し、焼結体を製造する。より好ましくは、１１５０〜１４００℃である。このように、高温熱処理工程の加熱温度よりも０〜２００℃高い温度で焼結すると、十分な強度を有し、かつ、適度な空孔も備えたタンタル焼結体を製造できる。
【００２０】
また、ここでは、焼結体の密度が成形体の密度の１０３〜１１５％となることが好ましい。１０３％未満では、強度が不十分であり、実用的ではない。一方、１１５％を超えると、焼結による体積収縮が大きすぎて、焼結体の寸法を制御しにくい。焼結体の密度を成形体の密度の１０３〜１１５％とすることによって、タンタル電解コンデンサへの使用に適した焼結体となる。
【００２１】
さらに、焼結体の圧縮強度が成形体の圧縮強度の３〜２０倍となることが好ましい。３倍未満では、強度が不十分であり、実用的ではなく、タンタル電解コンデンサとした場合に異常が起こる場合がある。一方、２０倍を超えると、強度が大きすぎるとともに固すぎて、空孔も少ない。そのため、酸化マンガンの含浸が不十分となり、陰極体の製造が困難となる場合がある。
【００２２】
このようにして得られた焼結体を、ＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１に準拠して、６０℃、１０Ｖで化成することによって、この焼結体を陽極電極として使用したタンタル電解コンデンサは、比静伝容量が８万〜２５万μＦＶ／ｇの高容量となる。なお、ＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１は、日本電子機械工業会規格において電解コンデンサ用タンタル焼結素子の試験方法として定められているものである。
また、この焼結体を６０℃、２０Ｖで化成した場合の比静電容量は、６０℃、１０Ｖで化成したものの比静電容量の７０％以上であることが好ましい。この値が７０％未満であると、陽極電極への使用に適した適度な大きさの空孔が少なすぎて、陰極形成用の二酸化マンガンを形成しにくく、また、電解質の含浸も不十分となる場合がある。また、焼結体を構成している一次粒子サイズにばらつきがあって、２０Ｖで化成した場合に化成被膜の厚さが不十分となる微粒子が多いと、ＣＶ低下のみならず不完全な化成被膜形成により漏れ電流が増加してしまう場合もある。
【００２３】
なお、この焼結体を陽極電極として使用する場合には、還元タンタル粉末をプレス成形する前に、この粉末中にリード線を埋め込んでプレス成形し、焼結して、リード線を一体化させる。そして、これを化成して陽極電極とする。
化成条件としては、例えば温度３０〜９０℃、濃度０．１重量％程度のリン酸、硝酸等の電解溶液中で、３０〜１２０ｍＡ／ｇの電流密度で２０〜６０Ｖまで昇圧して１〜３時間処理する条件を例示できる。
具体的には、さらに、公知の方法で二酸化マンガン、酸化鉛や導電性高分子等の固体電解質層、グラファイト層、銀ペースト層を焼結体上に順次形成し、ついでその上に陰極端子をハンダ付けなどで接続した後、樹脂外被を形成して、固体電解コンデンサー用の陽極電極として使用する。
【００２４】
このようなタンタル粉末にあっては、還元タンタル粉末に対して高温熱処理工程を１０００℃以上、１２５０℃未満の温度で行い、低温熱処理工程を７００℃〜１０００℃の温度で行うことによって得られるので、表面積が大きく微細な還元タンタル粉末であり、かつ、過度に凝集しておらず、表面積も２〜５ｍ2 ／ｇ程度と高表面積である。よって、タンタル電解コンデンサの陽極電極への使用に適している。
また、還元タンタル粉末を製造する場合に、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムとをそれぞれ溶融希釈塩中に少量ずつ分割して投入して互いに反応させ、ナトリウム添加直前における希釈塩量を常にフッ化タンタル酸カリウムの４０〜１０００倍とすることによって、タンタル電解コンデンサの陽極電極への使用に適した、より細かい還元タンタル粉末が得られる。
【００２５】
また、このようなタンタル粉末を加圧成形し、さらに真空焼結して焼結体とする際には、成形体の密度を４．５〜５．１ｇ／ｃｍ3 とし、かつ、焼結体の密度を成形体の密度の１０３〜１１５％とすることによって、強度が優れていて、寸法制御もしやすい焼結体となり、タンタル電解コンデンサへの使用に適した焼結体となる。さらに、焼結体の圧縮強度を、真空焼結前の成形体の強度の３〜２０倍とすることにより、より実用的なものとなる。
このような焼結体を使用することによって、これをＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１に準拠して、６０℃、１０Ｖで化成した場合の比静伝容量が８万〜２５万μＦＶ／ｇの高容量となり、さらには、この焼結体を６０℃、２０Ｖで化成した場合の比静電容量は、６０℃、１０Ｖで化成したものの比静電容量の７０％以上となり、陽極電極への使用に適した適度な大きさの空孔を適度に有するものとなる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。
［実施例１］
蓋、かきまぜ棒、ナトリウム投入口、原料投入口、アルゴンガス投入口および排気口を備えたニッケル製の反応器に、希釈塩として、フッ化カリウムと塩化カリウムの混合物を２００ｋｇ入れ、８３０℃まで昇温して溶融した。
ついで、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムを交互に、小分けしてこの反応器に投入した。この際、ナトリウムの添加直前においては、希釈塩量がフッ化タンタル酸カリウムの８０〜１２０倍となるようにした。なお、フッ化タンタル酸カリウムの全投入量は４０ｋｇで、ナトリウムの全投入量は１２ｋｇであった。
還元反応終了後冷却し、得られた集塊を砕き、弱酸性水溶液で洗浄し、還元タンタル粒末を得た。さらに、フッ酸と過酸化水素を含む洗浄液で精製処理した。
このようにして得られたタンタル粒子のＢＥＴ法による表面積および元素分析結果を表１に示す。
【００２７】
次に、還元タンタル粉末に対してリンが１５０ｐｐｍになるようにリン酸を添加した後、これをボールに入れて水を満たした。そして、これを遠心脱水器のポット中に濾紙を装着して投入した。所定時間脱水後、水分を測定したところ５ｗｔ％であった。脱水後のタンタル粉をトレイに広げて放置して、これを自然乾燥した（予備凝集）。
そして、これを加熱炉に入れて減圧下（１０-4ｔｏｒｒ）、１２００℃で０．５時間加熱して、高温熱処理工程を行い、熱凝集させた。
そして、熱凝集させた団塊を解砕して、目開き２５０μｍのふるいを通過させた。粉砕物（タンタル）に対して５重量％のマグネシウムチップを添加して、減圧下、８００℃で４時間保持し、低温熱処理工程を行ってタンタル中の酸素とマグネシウムを反応させる脱酸素を行った。
そして、その後の冷却過程でアルゴンガス中に空気を導入しタンタル粉末の徐酸化安定処理を行い、炉から取り出した。
ついで、取り出した粉末を硝酸水で洗浄し、マグネシウムと酸化マグネシウムを洗浄し、除去した。
得られたタンタル粉末の物性分析および元素分析をしたところ、表２のとおりであった。
【００２８】
この粉末を加圧成形して密度を４．５ｇ／ｃｍ3 の成形体とし、これを１３００℃、２０分間真空焼結（１０-5ｔｏｒｒ）して焼結体を製造した。
成形体および焼結体について、成形体密度、成形体強度（圧縮強度）、焼結体密度、焼結体強度（圧縮強度）を測定した。結果を表３に示す。
【００２９】
さらに得られた焼結体を６０℃の１％リン酸水溶液中にて化成電圧１０Ｖで化成した後、２５℃、３０％の硫酸水溶液中でＣＶ測定を行った。また、同様にして、化成電圧２０Ｖで化成した後、ＣＶ測定を行った。なお、化成電流密度は９０ｍＡ／ｇとした。
これらの結果も表４に示す。
【００３０】
［実施例２］
実施例１と同様の反応器を用いて、希釈塩としてフッ化カリウムと塩化カリウムの混合物を４００ｋｇ入れ、微細化剤としてＫＢＦ4 を２０ｇ添加し、８３０℃まで昇温して溶融した。ついで、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムを交互に、小分けにしてこの反応容器に投入した。この際、ナトリウムの添加直前においては、希釈塩量が常にフッ化タンタル酸カリウムの２００〜４００倍となるようにした。なお、フッ化タンタル酸カリウムの全投入量は４０ｋｇで、ナトリウムの全投入量は１２ｋｇであった。
還元反応終了後冷却し、得られた集塊を砕き、弱酸性水溶液で洗浄し、還元タンタル粒末を得た。さらに、フッ酸と過酸化水素を含む洗浄液で精製処理した。
このようにして得られたタンタル粒子のＢＥＴ法による表面積および元素分析結果を表１に示す。
【００３１】
次に、還元タンタル粉末に対してリンが３００ｐｐｍになるようにリン酸を添加した後、これをボールに入れて水を満たした。そして、これを遠心脱水器のポット中に濾紙を装着して投入した。所定時間脱水後、水分を測定したところ５ｗｔ％であった。脱水後のタンタル粉をトレイに広げて放置して、これを自然乾燥した（予備凝集）。
そして、これを加熱炉に入れて減圧下（１０-4ｔｏｒｒ）、１２００℃で０．５時間加熱して、高温熱処理工程を行い、熱凝集させた。
そして、熱凝集させた団塊を解砕して、目開き２５０μｍのふるいを通過させた。粉砕物（タンタル）に対して５重量％のマグネシウムチップを添加して、減圧下、８００℃で４時間保持し、低温熱処理工程を行ってタンタル中の酸素とマグネシウムを反応させる脱酸素を行った。
そして、その後の冷却過程でアルゴンガス中に空気を導入しタンタル粉末の徐酸化安定処理を行い、炉から取り出した。
ついで、取り出した粉末を硝酸水で洗浄し、マグネシウムと酸化マグネシウムを洗浄し、除去した。
得られたタンタル粉末の物性分析および元素分析をしたところ、表２のとおりであった。
【００３２】
この粉末を加圧成形して密度を４．５ｇ／ｃｍ3 の成形体とし、これを１３００℃、２０分間真空焼結（１０-5ｔｏｒｒ）して焼結体を製造した。
成形体および焼結体について、成形体密度、成形体強度（圧縮強度）、焼結体密度、焼結体強度（圧縮強度）を測定した。結果を表３に示す。
【００３３】
さらに得られた焼結体を６０℃の１％リン酸水溶液中にて化成電圧１０Ｖで化成した後、２５℃、３０％の硫酸水溶液中でＣＶ測定を行った。また、同様にして、化成電圧２０Ｖで化成した後、ＣＶ測定を行った。なお、化成電流密度は９０ｍＡ／ｇとした。
これらの結果も表４に示す。
【００３４】
なお、実施例１〜２において成形体および焼結体の強度は、１５０ｍｇのタンタル粉末を直径３ｍｍのペレットに成形したものを用い、その直径方向に荷重を加えていき、ペレットに亀裂が生じた際の荷重を、強度として表した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】
以上、表１〜４に示したように、本実施例で得られたタンタル粉末により、タンタル電解コンデンサに使用するのに最適な強度を有し、高ＣＶ（８万〜２５万μＦＶ／ｇ）を達成するペレットを作成することができた。
また、本実施例のタンタル粉末を使用すると、成形体密度に対する焼結体密度は１０３〜１１５％の範囲内であり、また、成形体強度に対する焼結体密度は３〜２０倍であり、さらに、１０ＶでのＣＶ値に対する２０ＶのＣＶ値は７０％以上であった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のタンタル粉末は、還元タンタル粉末に対して高温熱処理工程を１０００℃以上、１２５０℃未満の温度で行い、低温熱処理工程を７００℃〜１０００℃の温度で行うことによって得られるので、表面積が大きく微細な還元タンタル粉末であり、かつ、過度に凝集しておらず、表面積も２〜５ｍ2 ／ｇ程度と高表面積である。よって、ＣＶが８万〜２５万μＦＶ／ｇのタンタル電解コンデンサを製造できる。
また、本発明の製法によれば、ＣＶが８万〜２５万μＦＶ／ｇ以上の高ＣＶを達成可能なタンタル粉末が得られる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンタル粉末の製法、タンタル粉末およびタンタル電解コンデンサに関し、特に比静電容量が８万〜２５万μＦＶ／ｇの高容量のタンタル粉末が得られるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
電解コンデンサ用タンタル粉末を製造する方法については、特公平２−４６４１号公報に開示されたものがある。
この製法は、フッ化タンタル酸カリウムをナトリウムで還元し、得られた還元タンタル粉末を洗浄、乾燥したのち、減圧下に１２５０℃〜１５５０℃で高温熱処理し、ついでマグネシウムを添加し、減圧下に８００〜１０００℃で低温熱処理し、酸洗いするものである。
【０００３】
この製法にあっては、比静電容量（ＣＶ）が１５０００μＦＶ／ｇ程度までのタンタル粉末を製造するには好適な方法であるが、ＣＶが８万μＦＶ／ｇ以上のタンタルを製造するには不適切であることが判明した。
【０００４】
すなわち、ＣＶが８万μＦＶ／ｇ以上のタンタル粉末を製造するには、基本的には還元タンタル粉末が、微細で、表面積が大きくなければならない。このような微細な還元タンタル粉末に１２５０〜１５５０℃の高温熱処理を施すと、温度が高すぎて粉末粒子の凝集が適度に進行し、その表面積が減少してしまう。また、高温熱処理後のタンタル凝集体が固くなり、その粉砕が困難となる。
また、低温熱処理時の温度も、微細な還元タンタル粉末にはやはり高すぎ、これによっても同様の理由によりその表面積が減少することがある。
【０００５】
また、実際のタンタル電解コンデンサは、得られたタンタル粉末を加圧成形して成形体とし、これを焼結して焼結体とし、ついでこの焼結体に化成酸化処理を施して陽極体とし、これに二酸化マンガンを含浸し、表面にカーボンを被覆することによって製造される。
８万μＦＶ／ｇ以上の高ＣＶのタンタル電解コンデンサを得るには、単にタンタル粉末の性状のみならず、焼結体の焼結条件等にも影響を受けることが明らかになったが、上記先行発明にはかかる知見についての開示はない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、ＣＶが８万〜２５万μＦＶ／ｇのタンタル粉末を得るための還元タンタル粉末から焼結体に至るまでの製造上の必要条件を明確にし、最終的にＣＶが８万〜２５万μＦＶ／ｇ以上の高ＣＶを達成可能なタンタル粉末が得られるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のタンタル粉末の製法は、フッ化タンタル酸カリウムをナトリウム還元し、得られた還元タンタル粉末を不活性雰囲気下で高温熱処理する高温熱処理工程と、高温熱処理工程後のタンタル凝集体を粉砕し、これにマグネシウムを添加し、減圧下で低温熱処理を行う低温熱処理工程と、酸性溶液でこれを洗浄する酸洗工程を有するタンタル粉末の製法において、高温熱処理工程を１０００℃以上、１２５０℃未満の温度で行い、低温熱処理工程を７００℃〜１０００℃の温度で行うとともに、フッ化タンタル酸カリウムをナトリウムで還元する際、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムとをこの順でそれぞれ溶融希釈塩中に少量ずつ交互に分割して投入して互いに反応させ、ナトリウム添加直前における希釈塩量を、希釈塩内に投入されたフッ化タンタル酸カリウムの常に４０〜１０００倍とすることを特徴とする。
【０００８】
本発明のタンタル粉末は、前記製法で得られたタンタル粉末であって、このタンタル粉末を加圧成形して密度４．５ｇ／ｃｍ３の成形体とし、この成形体を１３００℃、２０分間の条件で真空焼結して前記成形体の密度の１０３〜１１５％の密度の焼結体とし、この焼結体をＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１に準拠して６０℃、１０Ｖで化成すると、比静電容量が８万〜２５万μＦＶ／ｇの電解コンデンサが得られることを特徴とする。
また、上記タンタル粉末は、前記焼結体をＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１に準拠して６０℃、２０Ｖで化成することによって得られる電解コンデンサの比静電容量が、６０℃、１０Ｖで化成することによって得られる前記電解コンデンサの比静電容量の７０％以上となるものであることが好適である。
本発明のタンタル電解コンデンサは、上記いずれかのタンタル粉末から得られたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のタンタル粉末の製法においては、まず、フッ化タンタル酸カリウム（Ｋ2ＴａＦ7）を、溶融希釈塩中でナトリウムと反応させて還元し、還元タンタル粉末を得る。
溶融希釈塩としては、ＫＣｌ−ＫＦ系、ＫＣｌ−ＮａＣｌ系等の共晶塩が挙げられ、これらの塩を８００〜９００℃に加熱して融液とし、この融液中に、フッ化タンタル酸カリウムと還元剤であるナトリウムとを投入して、これらを反応させる。
【００１０】
このようにナトリウムでフッ化タンタル酸カリウムを還元する場合には、これらをそれぞれ連続的に添加してもよいが、特に、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムとをそれぞれ溶融希釈塩中に少量ずつ交互に分割して投入し、互いに反応させることが好ましい。
さらには、ナトリウム添加直前における希釈塩量が、常に希釈塩中のフッ化タンタル酸カリウムの４０〜１０００倍であることが好ましい。
【００１１】
すなわち、まず、溶融希釈塩中にフッ化タンタル酸カリウムを添加するが、この場合、希釈塩量が、フッ化タンタル酸カリウムの４０〜１０００倍となるようにそれぞれの量を調節する。ついで、ナトリウムを添加して、フッ化タンタル酸カリウムを還元する。そして、さらにフッ化タンタル酸カリウムを添加する。また、この場合にも、希釈塩量が、フッ化タンタル酸カリウムの４０〜１０００倍となるような量のフッ化タンタル酸カリウムを添加する。
このように、ナトリウム添加直前における希釈塩量が、常にフッ化タンタル酸カリウムの４０〜１０００倍であることが好ましい。
【００１２】
フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムとの反応終了後、希釈塩を冷却し、得られた集塊を水、弱酸性水溶液等で繰り返し洗浄して、希釈塩を除去し、還元タンタル粉末を得る。この場合、必要に応じて、遠心分離、濾過等の分離操作を組み合わせたり、フッ酸と過酸化水素が溶解している溶液等で粒子を洗浄、精製したりしてもよい。
【００１３】
このようにフッ化タンタル酸カリウムの量と希釈塩の量とを調節しながらフッ化タンタル酸カリウムを還元し、還元タンタル粉末を生成させると、得られる粉末が細かくなり、高ＣＶを達成できるタンタル粉末となる。希釈塩量が、フッ化タンタル酸カリウムの４０倍未満では、原料であるフッ化タンタル酸カリウムの希釈塩中での濃度が高すぎて還元反応速度が速くなり、生成するタンタル粒子の粒径が大きくなりすぎる場合がある。一方、希釈塩の量が１０００倍を超えると還元反応速度が低下し、生産性が低下する。
こうして得られた還元タンタル粉末のＢＥＴ法による比表面積は、通常、２〜５ｍ2 ／ｇである。
【００１４】
なお、還元反応時には、溶融希釈塩中に酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）やフッ化ホウ素カリウム（ＫＢＦ4）などのホウ素化合物を添加してもよい。
ホウ素化合物を添加することによって、還元タンタル粉末の過度な微細化を抑制することができる。ここでのホウ素の添加量は、タンタル粉末に対して５〜１００ｐｐｍが好ましい。５ｐｐｍ未満では、微細化抑制効果が不十分であり、一方１００ｐｐｍを超えると、焼結時にホウ素酸化物の気相を介しての移動が増加し、コンデンサとした時にリード線上に析出する場合があり好ましくない。
【００１５】
得られた還元タンタル粉末を、ついで、不活性雰囲気下で高温熱処理して熱凝集させ、タンタル凝集体とする高温熱処理工程を行う。ここで不活性雰囲気とは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気の他、減圧雰囲気（１０-3〜１０-4ｔｏｒｒ）を含む。
この高温熱処理工程では、還元タンタル粉末を、１０００℃以上、１２５０℃未満の温度で熱処理することが重要である。このような温度で熱処理することによって、タンタル粉末中に存在する極微細な粒子を比較的粒径の大きな２次粒子とすることができる。１０００℃未満では、十分に還元タンタル粉末を熱凝集させることができない。一方１２５０℃を超えると、熱凝集後の粉末が固くなりすぎて解砕できなくなるとともに、得られるタンタル粉末の表面積が小さくなり、高ＣＶを達成できない粉末となる。
比較的大きな２次粒子を成形、焼結して得られた焼結体は、極微細な粒子から得られた焼結体よりも大きな空孔を有するため、これを陽極電極として使用する場合に、電解質溶液が焼結体の内部まで浸透し、高容量化をはかることができる。そして、詳しくは後述するが、ここでの高温熱処理温度を１０００℃以上、１２５０℃未満とし、さらに、タンタル焼結体製造時の焼結温度を１０００℃〜１４５０℃、好ましくは１１５０〜１４００℃とすることによって、十分な強度を有し、かつ、適度な空孔も備えたタンタル焼結体を製造できる。高温熱処理工程における加熱時間は、通常１５分〜２時間程度である。
【００１６】
なお、この高温熱処理工程の前には、遠心機などを使用して、タンタル粉末に振動を与えながら、粉体全体が均一に濡れる量の水を添加する予備凝集工程を行ってもよい。この予備凝集工程を行うことによって、より強固な凝集体を得ることができる。
また予備凝集工程で添加する水に、金属に対して２０〜４００ｐｐｍのリン、または、５〜１００ｐｐｍホウ素等をあらかじめ添加しておくことによって、一次粒子の融合成長を抑え、高表面積を維持しながら熱凝集させることができる。
ここで加えるリンの形態としては、リン酸、六フッ化リンアンモニウム等が挙げられる。ホウ素の形態としては、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）やフッ化ホウ素カリウム（ＫＢＦ4）などのホウ素化合物が挙げられる。なお、リンについては、後述する加圧成形の前であれば、いつ添加してもかまわない。加圧成形前に添加することによって、ついで行われる焼結が過度に進行することを抑制できる。
【００１７】
高温熱処理工程で得られたケーキ状のタンタル粉末を、大気中または不活性ガス中で解砕した後、これにマグネシウムを添加し、減圧下で加熱して、タンタル粒子中の酸素とマグネシウムを反応させ脱酸素する低温熱処理工程を行う。
この低温熱処理工程では、マグネシウムが添加されたタンタル粉末を、７００〜１０００℃未満の温度で、通常２〜１０時間程度熱処理する。
このような条件で熱処理することによって、タンタル粉末内部の酸素は拡散して表面まで移動し、マグネシウムと反応して酸化マグネシウムを生成し、酸素の大部分が酸化マグネシウムとして除去される。特に温度は、マグネシウムチップが溶融し、タンタルの酸化被膜が拡散し始める７００℃以上とし、高温熱処理の領域に至り、表面拡散による表面積の減少が激しくなる１０００℃以下とする。
【００１８】
ついで、低温熱処理工程で脱酸素されたタンタル粉末に対して、徐々に空気を導入して、タンタル粒子の表面に安定な被膜を形成する徐酸化処理を行う。その後、これを酸性溶液で洗浄する酸洗工程を行って、残留しているマグネシムやマグネシウム由来の酸化マグネシウム等の物質を除去し、乾燥する。
【００１９】
このようにして得られたタンタル粉末を用いて、タンタル電解コンデンサを製造する場合には、まず、バインダーとして１〜５重量％程度のショウノウ（Ｃ10Ｈ16Ｏ）等を加えて加圧成形し、密度４．５〜５．０ｇ／ｃｍ3 の成形体を製造する。
ついで、このタンタル成形体を１０-4〜１０-6ｔｏｒｒ程度の真空条件下において、高温熱処理工程での加熱温度以上の温度、好ましくは、高温熱処理工程の加熱温度よりも０〜２００℃高い温度、すなわち１０００〜１４５０℃程度で、０．３〜１時間程度加熱して焼結し、焼結体を製造する。より好ましくは、１１５０〜１４００℃である。このように、高温熱処理工程の加熱温度よりも０〜２００℃高い温度で焼結すると、十分な強度を有し、かつ、適度な空孔も備えたタンタル焼結体を製造できる。
【００２０】
また、ここでは、焼結体の密度が成形体の密度の１０３〜１１５％となることが好ましい。１０３％未満では、強度が不十分であり、実用的ではない。一方、１１５％を超えると、焼結による体積収縮が大きすぎて、焼結体の寸法を制御しにくい。焼結体の密度を成形体の密度の１０３〜１１５％とすることによって、タンタル電解コンデンサへの使用に適した焼結体となる。
【００２１】
さらに、焼結体の圧縮強度が成形体の圧縮強度の３〜２０倍となることが好ましい。３倍未満では、強度が不十分であり、実用的ではなく、タンタル電解コンデンサとした場合に異常が起こる場合がある。一方、２０倍を超えると、強度が大きすぎるとともに固すぎて、空孔も少ない。そのため、酸化マンガンの含浸が不十分となり、陰極体の製造が困難となる場合がある。
【００２２】
このようにして得られた焼結体を、ＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１に準拠して、６０℃、１０Ｖで化成することによって、この焼結体を陽極電極として使用したタンタル電解コンデンサは、比静伝容量が８万〜２５万μＦＶ／ｇの高容量となる。なお、ＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１は、日本電子機械工業会規格において電解コンデンサ用タンタル焼結素子の試験方法として定められているものである。
また、この焼結体を６０℃、２０Ｖで化成した場合の比静電容量は、６０℃、１０Ｖで化成したものの比静電容量の７０％以上であることが好ましい。この値が７０％未満であると、陽極電極への使用に適した適度な大きさの空孔が少なすぎて、陰極形成用の二酸化マンガンを形成しにくく、また、電解質の含浸も不十分となる場合がある。また、焼結体を構成している一次粒子サイズにばらつきがあって、２０Ｖで化成した場合に化成被膜の厚さが不十分となる微粒子が多いと、ＣＶ低下のみならず不完全な化成被膜形成により漏れ電流が増加してしまう場合もある。
【００２３】
なお、この焼結体を陽極電極として使用する場合には、還元タンタル粉末をプレス成形する前に、この粉末中にリード線を埋め込んでプレス成形し、焼結して、リード線を一体化させる。そして、これを化成して陽極電極とする。
化成条件としては、例えば温度３０〜９０℃、濃度０．１重量％程度のリン酸、硝酸等の電解溶液中で、３０〜１２０ｍＡ／ｇの電流密度で２０〜６０Ｖまで昇圧して１〜３時間処理する条件を例示できる。
具体的には、さらに、公知の方法で二酸化マンガン、酸化鉛や導電性高分子等の固体電解質層、グラファイト層、銀ペースト層を焼結体上に順次形成し、ついでその上に陰極端子をハンダ付けなどで接続した後、樹脂外被を形成して、固体電解コンデンサー用の陽極電極として使用する。
【００２４】
このようなタンタル粉末にあっては、還元タンタル粉末に対して高温熱処理工程を１０００℃以上、１２５０℃未満の温度で行い、低温熱処理工程を７００℃〜１０００℃の温度で行うことによって得られるので、表面積が大きく微細な還元タンタル粉末であり、かつ、過度に凝集しておらず、表面積も２〜５ｍ2 ／ｇ程度と高表面積である。よって、タンタル電解コンデンサの陽極電極への使用に適している。
また、還元タンタル粉末を製造する場合に、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムとをそれぞれ溶融希釈塩中に少量ずつ分割して投入して互いに反応させ、ナトリウム添加直前における希釈塩量を常にフッ化タンタル酸カリウムの４０〜１０００倍とすることによって、タンタル電解コンデンサの陽極電極への使用に適した、より細かい還元タンタル粉末が得られる。
【００２５】
また、このようなタンタル粉末を加圧成形し、さらに真空焼結して焼結体とする際には、成形体の密度を４．５〜５．１ｇ／ｃｍ3 とし、かつ、焼結体の密度を成形体の密度の１０３〜１１５％とすることによって、強度が優れていて、寸法制御もしやすい焼結体となり、タンタル電解コンデンサへの使用に適した焼結体となる。さらに、焼結体の圧縮強度を、真空焼結前の成形体の強度の３〜２０倍とすることにより、より実用的なものとなる。
このような焼結体を使用することによって、これをＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１に準拠して、６０℃、１０Ｖで化成した場合の比静伝容量が８万〜２５万μＦＶ／ｇの高容量となり、さらには、この焼結体を６０℃、２０Ｖで化成した場合の比静電容量は、６０℃、１０Ｖで化成したものの比静電容量の７０％以上となり、陽極電極への使用に適した適度な大きさの空孔を適度に有するものとなる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。
［実施例１］
蓋、かきまぜ棒、ナトリウム投入口、原料投入口、アルゴンガス投入口および排気口を備えたニッケル製の反応器に、希釈塩として、フッ化カリウムと塩化カリウムの混合物を２００ｋｇ入れ、８３０℃まで昇温して溶融した。
ついで、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムを交互に、小分けしてこの反応器に投入した。この際、ナトリウムの添加直前においては、希釈塩量がフッ化タンタル酸カリウムの８０〜１２０倍となるようにした。なお、フッ化タンタル酸カリウムの全投入量は４０ｋｇで、ナトリウムの全投入量は１２ｋｇであった。
還元反応終了後冷却し、得られた集塊を砕き、弱酸性水溶液で洗浄し、還元タンタル粒末を得た。さらに、フッ酸と過酸化水素を含む洗浄液で精製処理した。
このようにして得られたタンタル粒子のＢＥＴ法による表面積および元素分析結果を表１に示す。
【００２７】
次に、還元タンタル粉末に対してリンが１５０ｐｐｍになるようにリン酸を添加した後、これをボールに入れて水を満たした。そして、これを遠心脱水器のポット中に濾紙を装着して投入した。所定時間脱水後、水分を測定したところ５ｗｔ％であった。脱水後のタンタル粉をトレイに広げて放置して、これを自然乾燥した（予備凝集）。
そして、これを加熱炉に入れて減圧下（１０-4ｔｏｒｒ）、１２００℃で０．５時間加熱して、高温熱処理工程を行い、熱凝集させた。
そして、熱凝集させた団塊を解砕して、目開き２５０μｍのふるいを通過させた。粉砕物（タンタル）に対して５重量％のマグネシウムチップを添加して、減圧下、８００℃で４時間保持し、低温熱処理工程を行ってタンタル中の酸素とマグネシウムを反応させる脱酸素を行った。
そして、その後の冷却過程でアルゴンガス中に空気を導入しタンタル粉末の徐酸化安定処理を行い、炉から取り出した。
ついで、取り出した粉末を硝酸水で洗浄し、マグネシウムと酸化マグネシウムを洗浄し、除去した。
得られたタンタル粉末の物性分析および元素分析をしたところ、表２のとおりであった。
【００２８】
この粉末を加圧成形して密度を４．５ｇ／ｃｍ3 の成形体とし、これを１３００℃、２０分間真空焼結（１０-5ｔｏｒｒ）して焼結体を製造した。
成形体および焼結体について、成形体密度、成形体強度（圧縮強度）、焼結体密度、焼結体強度（圧縮強度）を測定した。結果を表３に示す。
【００２９】
さらに得られた焼結体を６０℃の１％リン酸水溶液中にて化成電圧１０Ｖで化成した後、２５℃、３０％の硫酸水溶液中でＣＶ測定を行った。また、同様にして、化成電圧２０Ｖで化成した後、ＣＶ測定を行った。なお、化成電流密度は９０ｍＡ／ｇとした。
これらの結果も表４に示す。
【００３０】
［実施例２］
実施例１と同様の反応器を用いて、希釈塩としてフッ化カリウムと塩化カリウムの混合物を４００ｋｇ入れ、微細化剤としてＫＢＦ4 を２０ｇ添加し、８３０℃まで昇温して溶融した。ついで、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムを交互に、小分けにしてこの反応容器に投入した。この際、ナトリウムの添加直前においては、希釈塩量が常にフッ化タンタル酸カリウムの２００〜４００倍となるようにした。なお、フッ化タンタル酸カリウムの全投入量は４０ｋｇで、ナトリウムの全投入量は１２ｋｇであった。
還元反応終了後冷却し、得られた集塊を砕き、弱酸性水溶液で洗浄し、還元タンタル粒末を得た。さらに、フッ酸と過酸化水素を含む洗浄液で精製処理した。
このようにして得られたタンタル粒子のＢＥＴ法による表面積および元素分析結果を表１に示す。
【００３１】
次に、還元タンタル粉末に対してリンが３００ｐｐｍになるようにリン酸を添加した後、これをボールに入れて水を満たした。そして、これを遠心脱水器のポット中に濾紙を装着して投入した。所定時間脱水後、水分を測定したところ５ｗｔ％であった。脱水後のタンタル粉をトレイに広げて放置して、これを自然乾燥した（予備凝集）。
そして、これを加熱炉に入れて減圧下（１０-4ｔｏｒｒ）、１２００℃で０．５時間加熱して、高温熱処理工程を行い、熱凝集させた。
そして、熱凝集させた団塊を解砕して、目開き２５０μｍのふるいを通過させた。粉砕物（タンタル）に対して５重量％のマグネシウムチップを添加して、減圧下、８００℃で４時間保持し、低温熱処理工程を行ってタンタル中の酸素とマグネシウムを反応させる脱酸素を行った。
そして、その後の冷却過程でアルゴンガス中に空気を導入しタンタル粉末の徐酸化安定処理を行い、炉から取り出した。
ついで、取り出した粉末を硝酸水で洗浄し、マグネシウムと酸化マグネシウムを洗浄し、除去した。
得られたタンタル粉末の物性分析および元素分析をしたところ、表２のとおりであった。
【００３２】
この粉末を加圧成形して密度を４．５ｇ／ｃｍ3 の成形体とし、これを１３００℃、２０分間真空焼結（１０-5ｔｏｒｒ）して焼結体を製造した。
成形体および焼結体について、成形体密度、成形体強度（圧縮強度）、焼結体密度、焼結体強度（圧縮強度）を測定した。結果を表３に示す。
【００３３】
さらに得られた焼結体を６０℃の１％リン酸水溶液中にて化成電圧１０Ｖで化成した後、２５℃、３０％の硫酸水溶液中でＣＶ測定を行った。また、同様にして、化成電圧２０Ｖで化成した後、ＣＶ測定を行った。なお、化成電流密度は９０ｍＡ／ｇとした。
これらの結果も表４に示す。
【００３４】
なお、実施例１〜２において成形体および焼結体の強度は、１５０ｍｇのタンタル粉末を直径３ｍｍのペレットに成形したものを用い、その直径方向に荷重を加えていき、ペレットに亀裂が生じた際の荷重を、強度として表した。
【００３５】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
以上、表１〜４に示したように、本実施例で得られたタンタル粉末により、タンタル電解コンデンサに使用するのに最適な強度を有し、高ＣＶ（８万〜２５万μＦＶ／ｇ）を達成するペレットを作成することができた。
また、本実施例のタンタル粉末を使用すると、成形体密度に対する焼結体密度は１０３〜１１５％の範囲内であり、また、成形体強度に対する焼結体密度は３〜２０倍であり、さらに、１０ＶでのＣＶ値に対する２０ＶのＣＶ値は７０％以上であった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のタンタル粉末は、還元タンタル粉末に対して高温熱処理工程を１０００℃以上、１２５０℃未満の温度で行い、低温熱処理工程を７００℃〜１０００℃の温度で行うことによって得られるので、表面積が大きく微細な還元タンタル粉末であり、かつ、過度に凝集しておらず、表面積も２〜５ｍ2 ／ｇ程度と高表面積である。よって、ＣＶが８万〜２５万μＦＶ／ｇのタンタル電解コンデンサを製造できる。
また、本発明の製法によれば、ＣＶが８万〜２５万μＦＶ／ｇ以上の高ＣＶを達成可能なタンタル粉末が得られる。
Claims (6)
- フッ化タンタル酸カリウムをナトリウム還元し、得られた還元タンタル粉末を不活性雰囲気下で高温熱処理する高温熱処理工程と、高温熱処理工程後のタンタル凝集体を粉砕し、これにマグネシウムを添加し、減圧下で低温熱処理を行う低温熱処理工程と、酸性溶液でこれを洗浄する酸洗工程を有するタンタル粉末の製法において、
高温熱処理工程を１０００℃以上、１２５０℃未満の温度で行い、低温熱処理工程を７００℃〜１０００℃の温度で行うとともに、
フッ化タンタル酸カリウムをナトリウムで還元する際、フッ化タンタル酸カリウムとナトリウムとをこの順でそれぞれ溶融希釈塩中に少量ずつ交互に分割して投入して互いに反応させ、
ナトリウム添加直前における希釈塩量を、希釈塩内に投入されたフッ化タンタル酸カリウムの常に４０〜１０００倍とすることを特徴とするタンタル粉末の製法。 - 前記低温熱処理工程を７００〜８００℃の温度で行うことを特徴とする請求項１記載のタンタル粉末の製法。
- 還元タンタル粉末の比表面積が２〜５ｍ2 ／ｇであることを特徴とする請求項１または２に記載のタンタル粉末の製法。
- 請求項３の製法で得られたタンタル粉末であって、このタンタル粉末を加圧成形して密度４．５ｇ／ｃｍ３の成形体とし、この成形体を１３００℃、２０分間の条件で真空焼結して前記成形体の密度の１０３〜１１５％の密度の焼結体とし、この焼結体をＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１に準拠して６０℃、１０Ｖで化成すると、比静電容量が８万〜２５万μＦＶ／ｇの電解コンデンサが得られることを特徴とするタンタル粉末。
- 前記焼結体をＥＩＡＪ ＲＣ−２３６１に準拠して６０℃、２０Ｖで化成することによって得られる電解コンデンサの比静電容量が、６０℃、１０Ｖで化成することによって得られる前記電解コンデンサの比静電容量の７０％以上となることを特徴とする請求項４に記載のタンタル粉末。
- 請求項４または５に記載のタンタル粉末から得られたことを特徴とするタンタル電解コンデンサ。
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