JP6716386B2 - 金属タンタル粒子の製造法 - Google Patents
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Description
本発明は、針状の金属タンタル粒子の製造法に関する。
タンタルは固体電解質コンデンサのアノード電極原料として有用であることが知られている。タンタルコンデンサを製造するのに適切な金属タンタル粒子は、粒子径、形状、純度等の点で種々のものが求められている。
そのようなタンタル粒子を製造する方法としては、タンタルの金属塩を希釈塩に添加し、前記希釈液中のタンタル金属塩を還元剤の作用においてタンタルを生成させる方法（特許文献１）、所望の形態の前駆物質を製造し、前駆物質を酸化物へ変換、熱処理による酸化物の構造の安定化および形態を維持しながら、安定化された酸化物を還元し、バルブ金属粉末を製造する方法（特許文献２）、及びタンタル出発原料粉末を流体中で、粉砕媒体により高エネルギー粉砕機によりタンタル粉末を製造する方法（特許文献３）が知られている。
そのようなタンタル粒子を製造する方法としては、タンタルの金属塩を希釈塩に添加し、前記希釈液中のタンタル金属塩を還元剤の作用においてタンタルを生成させる方法（特許文献１）、所望の形態の前駆物質を製造し、前駆物質を酸化物へ変換、熱処理による酸化物の構造の安定化および形態を維持しながら、安定化された酸化物を還元し、バルブ金属粉末を製造する方法（特許文献２）、及びタンタル出発原料粉末を流体中で、粉砕媒体により高エネルギー粉砕機によりタンタル粉末を製造する方法（特許文献３）が知られている。
固体電解質コンデンサに使用される金属タンタルは、凝集粒の空孔率が高いことが必要であり、そのためには針状であるのが望ましい。ところが、特許文献１では、希釈塩を溶融させるため、高温での反応が必要であるため、粒子の大きさなどを容易に調整することができない。また、特許文献２では、酸化物として安定化させるため、高温での処理が複数必要であり、粒子の大きさなどを容易に調整することができない。また、酸素が粉末中に残存するため、タンタル金属を原料として製造するタンタル化合物に酸素が不純物となるなどの問題がある。また、特許文献３では、粉砕媒体により高エネルギー粉砕機によりタンタル粉末が得られるが、形状は、フレーク状、こぶのあるおよび角張った形状となり、針状の金属タンタルは得ることはできない。
従って、本発明の課題は、一定の粒子径を有する針状金属粒子の工業的に有利な製造法を提供することにある。
そこで本発明者は、容易に入手できる球状又は粒状の金属タンタルを原料とし、これを一定量のアルコール中で粉砕すれば、一定の粒子径を有する針状の金属タンタル粒子が効率良く得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔４〕を提供するものである。
〔１〕球状又は粒状の金属タンタル粒子を、アルコールと金属タンタル粒子の比（アルコール／金属タンタル粒子）が１０〜１００ｍＬ／ｇとなる量のアルコール存在下で粉砕することを特徴とする、平均粒子径１０μｍ以下、アスペクト比５〜１２の針状金属タンタル粒子の製造法。
〔２〕原料の球状又は粒状の金属タンタル粒子の平均粒子径が１０μｍ以上である〔１〕記載の製造法。
〔３〕アルコールが、２０℃で液体のアルコールである〔１〕又は〔２〕記載の製造法。
〔４〕粉砕が、ボールミル粉砕である〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の製造法。
〔２〕原料の球状又は粒状の金属タンタル粒子の平均粒子径が１０μｍ以上である〔１〕記載の製造法。
〔３〕アルコールが、２０℃で液体のアルコールである〔１〕又は〔２〕記載の製造法。
〔４〕粉砕が、ボールミル粉砕である〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の製造法。
本発明方法によれば、簡便な操作により、一定の粒子径と一定のアスペクト比を有する針状金属タンタル粒子が高収率で得られる。本発明方法により得られる針状金属タンタル粒子は、固体電解質コンデンサ用原料として有用である。
本発明製造方法に用いる原料は、球状又は粒状の金属タンタル粒子である。球状には、球状及び略球状が含まれる。また粒状には、アスペクト比５未満の形状が含まれる。原料金属タンタルの平均粒子径は、目的とする平均粒子径１０μｍ以下、アスペクト比５〜１２の針状金属タンタル粒子を得る点から、１０μｍ以上が好ましく、１０〜２００μｍがより好ましく、１０〜１００μｍがさらに好ましい。
金属タンタルの粉砕は、アルコールの存在下に行われる。アルコールとしては、２０℃で液体のアルコールが好ましく、炭素数１〜１０のアルコールがより好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、アリルアルコール、ベンジルアルコールなどが挙げられる。
アルコールと金属タンタル粒子の比（アルコール／金属タンタル粒子）は、平均粒子径１０μｍ以下、アスペクト比５〜１２の針状金属タンタル粒子を効率良く得る点から、１０〜１００ｍＬ／ｇであり、２０〜１００ｍＬ／ｇがより好ましい。この比が１０未満の場合、金属タンタルが主に欠け、割れやつぶれなどにより粉砕されるため、フレーク状、片状の金属タンタル粉末となり、種々の形状の金属タンタル粉末となる。この比が０の場合、粉砕の容器やボールに付着したり、金属タンタル同士の固着が生じ、粉砕できない。この比が１００を超えても、針状の金属タンタルとなるが、粉砕量が少なく、効率が悪くなる。
粉砕手段としては、ボールミル、ロッドミル、高圧粉砕ミル等が挙げられるが、ボールミルが好ましい。粉砕装置としては、振動型ミリング装置、遊星型ボールミル装置、内外筒回転型ミル、アトライターミル、インナーピース型ミルなどが挙げられ、遊星型ボールミル装置やアトライターミルが好ましい。粉砕媒体としては、クローム鋼、ＳＵＳ、ジルコニウム、タングステンカーバイトなどのボールが挙げられる。
粉砕時間は、１０分〜５時間が好ましく、金属タンタル粒子の性状、例えば平均粒子径などにより時間を粉砕時間は調整すればよい。また粉砕条件は、常温常圧が好ましい。
本発明方法により、平均粒子径１０μｍ以下、アスペクト比５〜１２の針状金属タンタル粒が得られる。針状金属タンタル粒子の平均粒子径は１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。またアスペクト比は５〜１０が好ましく、５〜８がより好ましい。
平均粒子径は、ＪＩＳ Ｒ １６２９「ファインセラミックス原料のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定」に準じて測定を行った。アスペクト比は、長さ／直径である。
平均粒子径は、ＪＩＳ Ｒ １６２９「ファインセラミックス原料のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定」に準じて測定を行った。アスペクト比は、長さ／直径である。
次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
（１）使用した試薬
・金属タンタル：平均粒子径が１５μｍの球状金属タンタル粉末
・アルコール：エタノール（試薬特級）
（２）粉砕方法
粉砕装置：遊星ボールミル
粉砕容器の大きさ：３００ｍＬ
粉砕媒体：ジルコニアボールを２００ｇ
粉砕時間：１時間
（３）評価方法
・粒子形状：走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察。
・平均粒子径：ＪＩＳ Ｒ １６２９「ファインセラミックス原料のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定」に準じて測定を行った。
・アスペクト比：ＳＥＭ観察で、針状の金属タンタル粉末２０個の長さと直径を測定し、長さ／直径の比を算出し、平均値とした。
・金属タンタル：平均粒子径が１５μｍの球状金属タンタル粉末
・アルコール：エタノール（試薬特級）
（２）粉砕方法
粉砕装置：遊星ボールミル
粉砕容器の大きさ：３００ｍＬ
粉砕媒体：ジルコニアボールを２００ｇ
粉砕時間：１時間
（３）評価方法
・粒子形状：走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察。
・平均粒子径：ＪＩＳ Ｒ １６２９「ファインセラミックス原料のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定」に準じて測定を行った。
・アスペクト比：ＳＥＭ観察で、針状の金属タンタル粉末２０個の長さと直径を測定し、長さ／直径の比を算出し、平均値とした。
（４）実施例と比較例
・実施例１：エタノール２００ｍＬ／金属タンタル１０ｇ。エタノール（ｍＬ）／金属タンタル（ｇ）が２０。
・実施例２：エタノール２００ｍＬ／金属タンタル４ｇ。エタノール（ｍＬ）／金属タンタル（ｇ）が５０。
・実施例３：エタノール２００ｍＬ／金属タンタル２ｇ。エタノール（ｍＬ）／金属タンタル（ｇ）が１００。
・比較例１：エタノール２００ｍＬ／金属タンタル４０ｇ。エタノール（ｍＬ）／金属タンタル（ｇ）が５。
・比較例２：エタノール０ｍＬ／金属タンタル１０ｇ。エタノール（ｍＬ）／金属タンタル（ｇ）が０。
・実施例１：エタノール２００ｍＬ／金属タンタル１０ｇ。エタノール（ｍＬ）／金属タンタル（ｇ）が２０。
・実施例２：エタノール２００ｍＬ／金属タンタル４ｇ。エタノール（ｍＬ）／金属タンタル（ｇ）が５０。
・実施例３：エタノール２００ｍＬ／金属タンタル２ｇ。エタノール（ｍＬ）／金属タンタル（ｇ）が１００。
・比較例１：エタノール２００ｍＬ／金属タンタル４０ｇ。エタノール（ｍＬ）／金属タンタル（ｇ）が５。
・比較例２：エタノール０ｍＬ／金属タンタル１０ｇ。エタノール（ｍＬ）／金属タンタル（ｇ）が０。
５．結果
結果を表１に示す。
結果を表１に示す。
実施例１〜３は、針状の金属タンタル粉末が得られた。平均粒子径は、１０μｍ以下と小さい粒子となった。実施例１で得られた針状金属タンタル粒子のＳＥＭ像を図１に示す。
比較例１は、粒状、フレーク状などいろいろな形状が混在した金属タンタル粉末となった。比較例２は、粒状、フレーク状などいろいろな形状の金属タンタル粉末となったが、粉砕容器、ボールなどへの付着も多く見られた。比較例１及び比較例２の平均粒子径は、針状にならなかったため、平均粒子径の測定、アスペクト比の算出は行わなかった。
比較例１は、粒状、フレーク状などいろいろな形状が混在した金属タンタル粉末となった。比較例２は、粒状、フレーク状などいろいろな形状の金属タンタル粉末となったが、粉砕容器、ボールなどへの付着も多く見られた。比較例１及び比較例２の平均粒子径は、針状にならなかったため、平均粒子径の測定、アスペクト比の算出は行わなかった。
Claims (4)
- 平均粒子径１０〜２００μｍ、アスペクト比５未満の球状又は粒状の金属タンタル粒子を、２０℃で液体のアルコールと金属タンタル粒子の比（アルコール／金属タンタル粒子）が１０〜１００ｍＬ／ｇとなる量のアルコール存在下でボールミル粉砕することを特徴とする、平均粒子径１μｍ以上１０μｍ以下、アスペクト比５〜１２の針状金属タンタル粒子の製造法。
- 原料の球状又は粒状の金属タンタル粒子の平均粒子径が、１０〜１００μｍである請求項１記載の製造法。
- ２０℃で液体のアルコールが、炭素数１〜１０のアルコールである請求項１又は２記載の製造法。
- 針状金属タンタル粒子のアスペクト比が、５〜８である請求項１〜３のいずれか１項記載の製造法。
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| JP2016152988A Active JP6716386B2 (ja) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | 金属タンタル粒子の製造法 |
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