JPS6048561B2 - タンタル金属粉末の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粉末冶金技術に有用な、特に粉末冶金技術に
より電解コンデンサ用の電極を製造するのに有用なタン
タル粉末の製造方法に関する。

電極、特に固体および液体型電解コンデンサ用Ｊの陽極
は、種々のタンタル粉末から種々の粉末冶金技術によつ
て製造されている。この種のコンデンサ用の陽極におい
ては、低い直流漏洩、低い誘電正接および高い降状電圧
特性と共に、固有キャパシタンス（ＣＶ／ｇ）をできる
だけ高くすることが望ましい。従来既知のコンデンサ陽
極、その製造方法およびか）る陽極をつくるためのタン
タル粉末がピエレツト（Ｐｉｅｒｒｅｔ）の米国特許第
３９３４１７９号、第３４７３９１５号および第３４１
８１０６号に記載されている。

これらのピエレツトの特許に開示されているように、コ
ンデンサ陽極を製造するにあたつては、水素化タンタル
インゴットを破砕して約２ 〜３０μの範囲内の寸法を
有する粒子とし、粉砕粒子を凝集させ、かくして得た凝
集塊を粒子の約７５重量％が３２５メッシュを通過する
まで粉砕して粉末とする。得られた粉末を結合剤と混合
し、得られる混合物をブレスして圧縮体（コンパクト）
とし、得られた圧縮体を焼結し、さらに焼結圧縮体を燐
酸溶液中て陽極酸化して焼結圧縮体上に陽極酸化誘．電
体フィルムを形成し、かくしてコンデンサ陽極をつくる
。結合剤は多くの場合炭素質型のもの、例えばカーボワ
ツクス、アクラワツクスおよびグリプトールなどであり
、通常タンタル粉末と混合してその；流れ特性を改善し
、粉末が自動ペレット製造またはコンパクト形成機械に
供給して均一な重量のペレットを迅速に製造するのに適
切となるように改善する。

通常、圧縮体に焼結前の取扱いおよび装填に耐えるのに
十分な生強度を与えるためにも結く合剤が必要である。
しかし、炭素質結合剤の使用ｊは好ましくない。その理
由は、結合剤を除去する （第１熱処理および圧縮体を
焼結するより高い温度での第２熱処理よりなる二段階焼
結処理が必要になるからである。また炭素質結合剤を使
用する結果、得られる焼結圧縮体は残留炭素を含有し、
これはコンデンサ陽極に望ましい電気的特性に悪影響を
与える傾向を有する。高速自動ブレスで粉末タンタルの
圧縮体を製造する場合、ダイを企図的に過剰充填するの
で粉末の一部がペレット化または圧縮されない恐れがあ
り、得られるペレットのうち欠陥のあるものは再粉砕し
て粉末にする。

このような過剰充填され再粉砕される粉末は再循環され
、最終的に何回かブレスまたは圧縮され、かゝる再循環
時にコンデンサ陽極を製造するのに望ましい品質および
特性が劣化する傾向がある。結合剤を使用せずに粉末冶
金技術によりコンデンサ陽極を製造するのに適当であり
、再循環しても劣化されない優れたタンタル粉末および
粉末を上記条件に合わせて処理する方法が、ベイツ（Ｂ
ａｔｅｓ）らの米国特許第４０１７３０腸に開示されて
いる。

この優れたタンタル粉末を製造するにあたつては、高純
度タンタル金属インゴットを水素化し、水素化タンタル
金属を粉砕して所定粒度の粉末とし、粉末に二段階熱処
理を施こして脱ガスおよび予備凝集させ、この予備凝集
粉末を微粉砕および篩分して中間メッシュ寸法の粉末と
し、中間メッシュ寸法の粉末に高温処理を施こして粉末
を凝集させ、凝集粉末を微粉砕して一層細い中間メッシ
ュ寸法の粉末とし、この細い中間メッシュ寸法の粉末を
篩分して相対的に細い粒子部分を取出し、この分取した
細い粒子部分に追加の熱処理を施こして粒子を再凝集さ
せ、この分取、再凝集された粒子を微粉砕および篩分し
て一層細い粒子とし、さらにこの分取、微粉砕された微
細粒子を凝集粉末の相対的に粗い粒子部分と配合する。
フライ（Ｆｒｙ）の米国特許第４００９００７号に、タ
ンタル粉末からつくつた陽極のキャパシタンスを、粉末
に約５ 〜４００ｐｐｍの燐元素を添加することによつ
て増加できること、また場合によつては燐の添加により
粉末の流れ特性が改善されることが記載されている。本
発明のコンデンサ陽極を製造するのに特に有用な優れた
タンタル粉末を製造する方法によれば、タンタル金属イ
ンゴットを水素化し、得られる水素化タンタルを粉砕し
分級して所定の粒度を有する粉末とし、粉砕タンタル粉
末を脱ガスおよひ予備凝集させ、予備凝集粉末を粉砕し
て篩寸法８０メッシュ以下とし、粉砕粉末を再凝集させ
、再凝集粉末を粉砕して上記粉砕予備凝集粉末より大き
い中間の平均粒度とし、次いで中間粒度の粉砕粉末を配
合する。

かくして得る優れたタンタル粉末は、米国特許第４０１
７３０訝の方法により製造した粉末の所望の特性をすべ
て具え、しかも生強度が改善されており、酸素含有量が
低い。

低酸素含有量はコンデンサ電極をつくる楊合に、焼結前
に圧縮体内に埋設されるタンタルリード線の脆化を最小
限に抑える上で望ましい。焼結中に埋設されたリード線
がタンタル粉末から多量の酸素を吸収して脆化する恐れ
があるからである。この改善された粉末からつくつたコ
ンデンサ陽極も、米国特許第４０１７３０２号の粉末か
らつくつた陽極と比較して、収縮が少なく、信頼性が高
く、有効寿命が長く、また場合によつては直流漏洩が少
なく、キャパシタンスが幾らか大きい。本発明の目的、
特徴および利点は、使用が従来既知の方法より簡単かつ
安価てあり、良好な流れ特性を有する粉末を製造でき、
圧縮加工において再循環（再利用）でき、圧縮体を製造
するのに結合剤を必要としないタンタル粉末の製造方法
を提供することにある。

本発明のタンタル粉末を圧縮した場合、その圧縮体は高
い生強度を有し、僅かな収縮にてかつ埋設されたタンタ
ルリード線の脆化をほとんど生じることなく焼結できる
。また圧縮体を焼結した場合、その焼結圧縮体は密度が
低く、陽極酸化して得られるコンデンサ陽極は、直流漏
洩が少なく、誘電正接が小さく、キャパシタンスが高く
、作動電圧および降状電圧が高く、信頼性が高く、かつ
実用寿命が長い。本発明の上記および他の目的、特徴お
よび利点を一層明瞭にするために、本発明を図面を参照
し つて説明する。

第１図は、粉末冶金技術によりコンデンサ陽極を製造す
るのに有用なタンタル粉末をつくる米国特許第４０１７
３０訝に開示された従来方法を示すブロック図である。

この方法は、先に説明した通り つであり、またその詳
細は前記米国特許に記載されているので、ここでは説明
を省略する。第２図は、コンデンサ陽極を製造するのに
有用なタンタル粉末をつくる本発明の方法を示すブロッ
ク図である。

本発明の方法に使用するタンタル金属インゴット１０は
、目的の用途および最終粉末に必要な特性に従つて、種
々の方法のうち任意の方法で製造できる。最終粉末をコ
ンデンサ用の電極として使用したい場合には、タンタル
金属を高純度とし、すべての不純物を所望の電気的特性
を得るのに適当な低いレベルに抑える。かゝる高純度タ
ンタル金属の出発材料としては、電子ビーム溶解または
消耗電極アーク溶解によりインゴットに固化されたタン
タル金属が好適である。フッ化タンタルカリウムＫ２Ｔ
ａＦ７を代表的にはタンタル以外のすべての成分の融点
以上の温度でナトリウム還元し、微細粉末として沈積す
ることにより製造された高純度タンタル粉末も好適な出
発材料である。タンタル金属の微細粉末への粉砕を可能
にするめに、当業界でよく知られた方法によりタンタル
金属を水素雰囲気中で加熱することによつて、タンタル
金属に水素化処理を施こしてこれを水素化タンタルに転
換して、タンタル金属を脆くする。この水素化処理の結
果、タンタル中に約０．４重量％の水素が吸収され、こ
れによりタンタル金属を第２図の水素化タンタル１２で
示される脆化形態に転換する。次に水素化タンタル１２
を粉砕する。

即ち、水素化タンタルを約３〜６μの好適範囲内の所望
の平均粒度に粉砕する。上記寸法は普通ＡＳＴＭＢ３３
Ｏ−６５「フィッシャー・サブシーブ寸法による耐火金
属及び化合物の平均粒度の標準試Ｊ験法」に従つて、フ
ィッシャー・サブシーブ寸法（ＦＳＳＳ）として測定さ
れる。

所望の平均フィッシャー・サブシーブ寸法及びほゝ゛ガ
ウス分布である粒度分布を達成することは、高いキャパ
シタンス及び最小酸素含量を有するコンデンサ電極を製
７造するのに必須である。細かすぎる粉末からは、酸素
含量が過剰な電極が得られ、粗すぎるかまたは細かすぎ
る粉末から得られる電極はキャパシタンスが低い。この
ことから、粉砕水素化物を１４で示すように分級し、網
上材料を再循環してさらフに粉砕を行うことが必要にな
る。本発明の好適例においては、平均『ＳＳＳが約３．
８〜４．５μの範囲にある粉砕分級粉末が最適である。
分級した水素化タンタル粉末１４を工程１６で非反応性
条件下、即ち真空下または高純度アルゴンもしくはヘリ
ウム中で加熱することにより脱ガスして水素を除去し、
予備凝集する。

水素化タンタル粉末をます最初約８００゜Ｃに加熱して
水素を除去し、さらに約１１００〜１４００℃、好まし
くは約１３２０℃に約０．５〜１時間加熱して粉末を予
備凝集する。この処理の結果、ゆるく凝集した多孔性塊
が得られる。ここでは比較的微細な粒子は互に強く結合
し合うが、比較的粗大な粒子間には弱い結合しか生じて
いないと考えられる。この処理の後、工程１８において
材料を微粉砕し、代表的には少くとも８０メッシュ米国
標準篩、好ましくは約２０００メッシュ米国標準篩を通
過させ、網上材料を上記篩をすべて通過するまでさらに
十分に粉砕する。

好ましくはできるだけ多くの材料、少くとも約４５重量
％の部分を最初に、再粉砕することなく上記篩を通過す
るのに十分な細い寸法まで粉砕する必要がある。次に微
粉砕、篩分粉末１８に再凝集処理２０を行う。

化学的に非反応性の条件下、即ち真空下またはアルゴン
もしくはヘリウムのような高純度不一活性ガス中で、代
表的には１３７５〜１５２５℃、好ましくは約１４５０
゜Ｃ〜１４６０゜Ｃの温度に、０．５〜２時間、好まし
くは約１時間上記粉末を加熱する。次に再凝集ケーキを
工程２２で再粉砕し、篩分して、所望のメッシュ寸法（
代表的には約−３５メツンシユ）及ひ所望の粒度分布を
有する最終粉末を得る。

網上材料を再粉砕及び再篩分する。粉砕は所望のメッシ
ュ寸法を得るのに必要な最小限の量としなければならな
い。その理由は、過剰な粉砕を行うと微片が生じ、これ
は最終粉末にとつて有害３だからである。微片は特に、
生強度を減じ、焼結中の収縮を増し、また粉末からつく
る陽極のキャパシタンスに損失を生じる原因となり、こ
のことは例えば２０００℃で３吟間のような高温焼結条
件の場合に特に顕著である。３ 一３５メッシュ粉末を工程２４で配合し、１ロッドの粉
末全体にわたつて寸法の異なる粒子を均一に分布させ、
次いで試料を採取し、その化学的組成および物理的特性
について試験する。

混合粉末を粉末冶金技術により密度８〜１０ｇ／ｄの焼
結圧縮４体に成形し、陽極処理して陽極を形成し、さら
にその電気的特性について試験する。この工程を２６で
示す。次に本発明を実施例につき説明する。

以下の実施例は説明のために例示であつて、本発明を限
定せんとするものではない。実施例ではタンタル粉末を
使用するが、本発明により達成される所望の組合せの特
性は他の金属の粉末を使用しても得られることが明らか
である。本発明においては、タンタル以外に、コロンビ
ウム（ニオビウム）及びバナジウムを含む元素の周期律
表のＶＢ族の水素化物形成性金属、級びチタン、ジルコ
ニウムを含む周期律表の■Ｂ族の水素化物形成性金属を
用いることができる。実験列１ （ａ）次のようにして水素化タンタル粉末を調製した。

高温で水素ガスにより飽和された電子ビーム溶融タンタ
ルインゴットを破砕した。この水素化物を粉砕し、フィ
ッシャー（Ｆｉｓｈｅｒ） ・サブシーブ寸法４．１５
μに分級した。この先駆物質粉末の粒度分布をローラー
分析〔Ｐ．Ｓ．ＲＯｌｌｅｒ「ローラー空気分析器によ
る金属粉末寸法分布ＭｅｔａｌＰＯｗｄｅｒＳｉｚｅＤ
ｉｓｔｒｉｂｕｔｉＯｎｗｉｔｈｔｈｅＲＯｌｌｅｒＡ
ｉｒＡｎａｌｉｚｅｒ」、ＡＳＴＭ特別刊行物ＮＯ．ｌ
４Ｏ（１９５評）〕によつて測定したところ、次の通り
であつた。

なお、上記ローラー分析は、ＡＳＴＭによりＡＳＴＭＢ
２９３−６０（７０）「風力分級による粒状金属粉末の
サブシーフ分析」を実施する手段として言及されており
、米国金属粉末協会（ＭｅｔａｌＰＯｗｄｅｒＡｓｓＯ
ｃｉａｔｉＯｎ）により適切な標準法として「１２−５
１Ｔ（１９５１月にて認定されている。

この粉末の見掛密度（以下「スコツト密度」と称する）
をＡＳＴＭＢ２ｌ２−４８（１９７０年再認定）「金属
粉末の見掛密度」によつて測定したところ、４．５６ｇ
／ｄであつた。

（ｂ）上記水素化タンタル粉末を高純度の流動アルゴン
雰囲気中で８００℃に加熱し、この温度に２時間保持し
て水素を除去した。

次に炉を約１０−゜トルに排気し、脱ガスした水素化タ
ンタル粉末をさらに１３２０℃に加熱し、この温度に３
吟間保持して粉末を予備凝集した。次にこの脱ガスおよ
び予備凝集した粉末を真空下で２時間冷却し、さらにヘ
リウム中で冷却を続け外気温度まで冷却した。５ （ｃ）脱ガスおよび予備凝集粉末を粉砕し、２００メッ
シュの米国標準篩を用いて篩分した。

網上の材料をさらに粉砕してすべての粉末を−２００メ
ッシュとした。−２００メッシュ材料は篩試験を行つた
ところ−３２５メッシュ粉末を５５．６重量％ＩＧ含有
し、フィッシャー・サブシーブ寸法（ＦＳＳＳ）６．７
μ、スコツト密度４．３９ｇ／ｄであつた。

（ｄ） −２００メッシュ粉末を真空（約１０−３トル
）下で１４５０’Ｃに加熱し、この温度に１時間保持し
、Ｌ次いで真空下で２時間冷却し、さらにヘリウム中て
冷却を続け外気温度まて冷却し、再凝集粉末を得た。

（ｅ）再凝集粉末を粉砕し、３５メッシュの米国標準篩
を用いて篩分した。

網上の材料を再ひ粉砕及２１び篩分し、すべて粉末を−
３５メッシュとした。（ｆ） −３５メッシュ粉末を配
合し、サンプルをつくり、試験した。フィッシャー．サ
ブシーブ寸法は９．０μ、スコツト密度は３．７９ｇ／
ｄであり、篩試験によソー３２５メッシュの材料の含有
量が２５４．６重量％であることを確かめた。この最終
タンタル粉末をＡＳＴＭＢ２ｌ８−４８（１９６５年再
認定）「金属粉末の流量の標準試験法」に従つて測定し
たところ、ホール（Ｈａｌｌ）流れ時間が３２秒であつ
た。但し、試験機を一部変更し、ホーＪル流れカップを
振動数３６００サイクル／分、振幅０．６１７ｗｔで振
動させた。最終粉末の化学分析の結果は、酸素含有量１
４７９ｐｐｍ（０．１４７９重量％）、窒素含有量１９
ｐｐｍ（０．００１踵量％）であつた。生強度を測定す
るために、粉末を直径６．６３− −のダイにて生密度
７．０±０．０５ｇ／ｄにブレスし、個別に秤量された
２．０１０±０．０２０ｇの圧縮粉体とした。これらの
圧縮体をそれぞれ個別に、平坦なアンビルおよび基台の
付属したチヤテイロン（ＣｈａｔｌｌｌＯｎ）型ＬＴＣ
Ｍ万能引張・圧縮・ばねテスターのアンビル下に横向き
に置き、圧縮割合設定値２．０にて圧潰した。圧縮体を
圧潰するのに必要な圧力（Ｋ９）を生強度として記録し
た。４個の圧縮体を生強度について試験し、データの平
均値をとつた。

この試験において、いずれかの圧縮体の測定値がＡＳＴ
ＭＥｌ７８−６１Ｔによつて判定して異常値であつた場
合には、別の圧縮体をブレス成形し試験した。（異常値
とは、１組の測定値のなかで他から著しくはずれている
と認められる、適正範囲外の実測値を意味する。）最終
粉末の圧縮体の生強度は平均８．９ｋｇであつた。電気
的試験を行うために、粉末を直径６．６３７Ｔｇｎのダ
イにて生密度７．２±０．０５ｇ／ｄにブレスし、タン
タルリード線が埋設された個別に秤量されたＫｇの陽極
とした。

これらの陽極を１８００℃（光学的）て３紛間もしくは
２０００℃（光学的）で３吟間、冷却壁真空焼結炉（１
０−゜トル絶対圧力）中で焼結し、次いで焼結中の直径
収縮および焼結密度について試験した。焼結圧縮体を陽
極酸化して誘電体表面膜を形成し、直流漏洩、固有キャ
パシタンス（ＣＶ／ｇ）、誘電正接および降状電圧（２
０００℃で焼結した陽極のみについて測定）などの電気
的特性を試験した。電気的試験手順では、まず焼結陽極
を０．０１％燐酸水溶液中９０±２℃て陽極酸化した。

陽極酸化を電流密度３５ｍＡ／ｇにて行い、２００Ｖに
達するまて継続した。１８００゜Ｃで焼結した陽極を２
００Ｖで２時間保持した。

２０００℃で焼結した陽極を、電流密度３５ＩＴ１Ａ／
ｇにて２００Ｖまで、そして１２ｍＡ／ｇにて２００Ｖ
から２７０Ｖまで陽極酸化し、２７０Ｖで１時間保持し
た。

陽極酸化し、水洗し、乾燥した後、陽極をます最初直流
漏洩（ＤＣＬ）について試験した。

燐酸溶液を使用した。試験条件は次の通りであつた。陽
極形成電圧 試験電解液濃度 試験電圧２００１０．０
％Ｈ３ＰＯ４ｌ４Ｏ２ ７ＯＯ．Ｏｌ％Ｈ３ＰＯ。

２４Ｏ 陽極を試験溶液中にその頂部まで浸漬し、適正な電圧を
２分間印加し、しかる後直流漏洩を測定した。

直流漏洩測定の完了後、２００Ｖで形成された陽極を１
０％燐酸を含有する皿に並べ、３０〜４粉間浸漬して置
いた。

一方、２７０Ｖで形成された陽極を蒸留水流で３〜５分
間洗い、空気中１０５±５℃で仙分間乾燥し、次いで１
０％燐酸溶液に浸漬した陽極のキャパシタンスを、１６
１１Ｂ型ゼネラル・ラジオ・キャパシタンス・テスト．
ブリッジ（ＧｅｎｅｒａｌＲａｄｉＯＣａｐａｃｉｔａ
ｎｃｅＴｅｓｔＢｒｉｄｇｅ）を用いて、交流信号０．
５Ｖ）直流バイアス３Ｖにて測定した。このブリッジ試
験により誘電正接も測定した。同じ粉末から製造され、
２０００℃で３吟間焼結されているが、陽極酸化の施こ
されていない６個の類似陽極を降状電圧（ＢＤＶ）につ
いて測定した。

降状電圧試験は、攪拌中の０．１％ルＰＯ。溶液中９０
±２℃で陽極を化成し、この際化成電圧を３〜４Ｖ／分
の割合で誘電降状が生じるまで上げていくことによつて
行つた。陽極の化成電流が増加して１００Ｖで流れる電
流を１００ｍＡ超えたとき、即ちシンチレーシヨンが起
つたときに降状点を定めた。異常値を除いた後、平均降
状電圧を測定した。（異常値とは、１組の測定値のなか
て他から著しくはずれていると認められる、適正範囲外
の実測値を意味する。）試験ロッド１組当り１つの異常
値を許容できるものとみなした。ＡＳＴＭＥｌ７８−６
１Ｔ２「異常実測値の取扱い上の処理法」の手段に従つ
て処理した。本例の陽極に関する試験結果は次の通りで
あつた。

本例のデータから明らかなように、本発明の．方法によ
り、スコツト密度が低く、流れ特性が良好で、生強度が
高く、酸素含有量が少ない優れたタンタル粉末が得られ
る。

この粉末は、焼結すると、小さい収縮率および低い密度
を呈する。また、この粉末は、２０００℃で３紛間焼結
す・ると、キャパシタンスが大きく、誘電正接が低い陽
極を提供する。直流漏洩および降状電圧は、他の高純度
の、現在の技術水準でのタンタル粉末でつくつた陽極の
場合と同様である。実験例２（比較例１）（ａ）実験例
１と同じタンタルインゴットおよび水素化ロッドからの
タンタルを、実験例１で使用したのと同じ手順で処理し
た。

但し、本例では工程１８および２０（第２図）を除外し
た。従つて、本例の最終粉末は、実験例１と同じ脱ガス
および予備凝集、ならびに最終微粉砕および篩分を受け
ているが、微細な粒径への中間の微粉砕および再凝集処
理を受けていない。（ｂ） このように処理した粉末を
、実験例１に記載したのと同じ手順で試験した。

試験結果は次の通りであつた。

物理的特性 フィッシャー・サブシーブ寸法、μ６．７スコツト密度
、ｇ／Ｄ４．３９ 生強度、Ｋ９２．２ 篩試験、（−３２５メッシュ粉末の）％５５．６ホール
流れ、秒４９化学分析 酸素、Ｐｐｍｌ３ｌ７ 窒素、Ｐｐｍｌ９ 陽極特性 本例から明らかなように、予備凝集粉末を粉砕する工程
１８および粉砕粉末を再凝集する工程２０を除外した結
果、生強度が著しく減少し、流れ特性が劣化し、焼結中
の収縮が増加し、焼結密度が高くなり、２０００℃で３
紛間焼結された陽極のキャパシタンスが低くなり、誘電
正接が高くなる。

（験例３ 実験例１と同じタンタルインゴットおよび水素ヒロツト
からのタンタル粉末を、実験例１て使用．たのと同じ手
順で、第２図に示す通りのまた実粂例１で詳述した通り
の工程１２，１４および１６を経て処理した。

本発明の方法の工程１８で行う粉末の微粉砕および篩分
の結果得られるメッシュ寸法の効果を示すために、工程
１６からの脱ガスおよび予備凝集粉末を３つの部分３Ａ
，３Ｂおよび３Ｃに分割した。工程１８に従つて、部分
３Ａを８０メッシュ米国標準篩通過まで微粉砕し、部分
３Ｂを２００メッシュ米国標準篩通過まて微粉砕＊゛し
（実験例１と同じ）、そして部分３Ｃを３２５メッシュ
米国標準篩通過まて微粉砕した。次に工程２０〜２６に
従つて、各部分を別々に１４５０゜Ｃで再凝集し、−３
５メッシュに微粉砕および篩分し、配合し、実験例１に
記載した手順によつて試験した。試験結果は次の通りで
ある。このデータは実験例１に記載したのと同様の彰良
が達成されていることを示している。

工程１８における微粉砕メッシュ寸法を細かくすればす
る程、生強度および降状電圧が増加し、収縮、焼糺密度
および誘電正接が減少する。実験例４ タンタル粉末に燐を添加することがそのタンろル粉末製
の陽極のキャパシタンスに与える作用イ示すために、最
初のＦＳＳＳ＝４．２５μから実験例１に記載した通り
工程１０〜１４に従つて水素化＜ンタル粉末の１ロッド
を製造し、これを４つのｆ’分４Ａ，４Ｂ，４Ｃおよび
４Ｄに分割した。

部分４Ｂおよび４Ｄは、２５ｐｐｍの燐元素を水に溶解
：５した（ＮＨ，）２ＴＰ０。として工程１６（第２図
）以前の水素化タンタル粉末に添加することによつて、
燐ドーピングを行つた。次に部分４Ａおよび４Ｂ双方を
工程１６〜２６に従つて実験例１に記載した手順と同様
に処理し試験した。他方、部分プ０４Ｃおよび４Ｄを工
程１６および２２〜２６に従つて実験例２に記載した手
順と同様に処理し試験した。試験結果は次の通りであつ
た。

このデータは実験例４Ａの非ドープ粉末特性において実
験例１で見られるのと同様の改良を示している。

実験例４Ｃで工程１８および２０を除外して処理した粉
末について、生強度の減少、焼結中の収縮の減少および
３吟間焼結した陽極のキャパシタンスの減少は、実験例
１と実験例２との比較により示されたものと同様である
。実験例但およびΦの粉末への２５ｐｐｍの燐の添加は
、実験例４Ａおよび４Ｃと比較してみると、燐添加によ
りキャパシタンスが、１８００℃で３紛間焼結した陽極
については約１３〜１６％、また２０００℃で３吟間焼
結した陽極については約３〜９％増加することを示して
いる。

このようなキャパシタンスの増加に伴なつて、ホール流
れ時間が多少増加し、生強度が減少するが、その量はキ
ャパシタンスの実質的増加を相殺する程甚だしいもので
はない。実験例５ 工程１４により製造される先駆物質水素化タンタル粉末
の最初のフィッシャー・サブシーブ寸法を変えることが
最終粉末およびそれからつくつた陽極に与える影響を示
すために、工程１２からの水素化タンタル先駆粉末を４
つの部分５Ａ，５Ｂ，５Ｃおよび５Ｄに分割した。

工程１４に従つて、部分５Ａおよび５Ｃの粉末を微粉砕
および篩分してＦＳＳＳ＝３．８μとし、部分５Ｂおよ
び５Ｄの粉末を微粉砕および篩分してＦＳＳＳ＝４．２
５μとし＊た。部分５Ａおよび５Ｂを工程１８〜２６お
よび実験例１の手順に従つてさらに処理し試験した。但
し、工程１６の温度Ｔ，を１３２０℃ではなくて１３２
５℃にて、工程２０の温度Ｔ２を１４５０゜Ｃではなく
て１４５５℃にした。部分５Ｃおよび５Ｄを工程１６お
よび２２〜２６および実験例２の手順に従つてさらに処
理し試験した。但し、工程１６の温度Ｔ，を１３２０℃
ではなくて１３２５℃にした。試験結果は次の通りであ
つた。このデータは、本発明の方法にはＦＳＳＳ＝３．
８ｐおよび４．２５μの水素化タンタル先駆粉末をいず
れも使用できることを示している。

実験例いの細い（３．８μ）先駆粉末は、実験例駅の粗
い（４．２５μ）先駆粉末と較べて、酸素含量が僅かに
高く、焼結中の収縮が大きく、１８００℃で３吟間焼結
した陽極のキャパシタンスが大きい。中間微粉砕および
再凝集の工程１８および２０を除いた結果として、スコ
ツト密度が増加し、ホール流れ時間が増加し、生強度が
減少し、２０００℃で３紛間焼結した陽極のキャパシタ
ンスが減少し、また実験例５Ｃおよび山の一次粒度３．
８μおよび４．２５μ双方について誘電正接が高くなる
。 ８＊実験例６前記実験例より粗い
タンタル先駆粉末を工程１４で使用することに基づく効
果を示すために、工程１０〜２６および実験例１に従つ
て粉末および陽極を製造し試験した。

但し、工程１４では水素化タンタル粉末を微粉砕および
分級してＦＳＳＳ＝４．４５ｐとし、工程１６では粒度
が大きいので水素化タンタル粉末を１３２０℃に（３紛
ではなく）１時間保持することにより粉末を脱ガスおよ
び予備凝集し、さらに工程２０では粒度が大きいので粉
末を（１４５０℃ではなく）１４６０℃の温度で再凝集
した。試験結果は次の通りであつた。

このデータは４．４５μの水素化タンタル先駆粉末を用
いて優れた粉末が得られ、またそれから優れ１ｒた陽極
を製造できることを示している。

実験例７（比較例２） 実験例１て代表されるような本発明の粉末および陽極の
特性を、前記ベイツらの米国特許第＊４０１７３０鏝お
よびピーレツトの米国特許第３４７３９１５ワー記載の
従来方法により製造した代表的な粉末および陽極の特性
として示す。

これらの米国特許の方法による粉末（および陽極）を実
験例７Ａおよび７Ｂとする。本発明の粉末と前記ベイツ
の米国特許の粉末（以下ベイツ粉末）との有意差を明ら
かにするために、上表のデータを対比して示す。

本発明により達成される高い生強度は、焼結前に生のコ
ンパクトを自動送りコンベヤ装置により、（コンパクト
を損傷または破壊することなく）容易に取扱い加工する
ことを可能にする。

ベイツ粉末と違つて、本発明の粉末の場合、高速自動ブ
レスを用いて粉末コンパクトを成形するとき生強度の劣
化がない。前述したように、高速自動ブレスでは、粉末
の一部がダイの企図的な過剰充填の結果として圧縮され
す、不良品とともに再粉砕され再循環される。従つて、
かかる粉末部分は最終的に焼結される前に数回ブレスお
よび圧縮工程を通過する。本発明の粉末はこのような再
粉砕および再循環により生強度が減少しないが、ベイツ
粉末では生強度やコンデンサ陽極の製造に．望ましい他
の特性が再循環により著しく劣化する。本発明の粉末は
、ベイツ粉末と比較して著しく低い酸素含量を有する。

前述したように、この減少した酸素含量は、焼結前にコ
ンパクト内に埋設・されるタンタルリード線の焼結中の
脆化を回避するのに有効である。リードが脆化されると
、折れθやすくなり、従つて焼結コンデンサ陽極から切
り離されてしまう恐れが大きくなる。本発明の粉末から
製造された焼結陽極の減少した収縮および減少した密度
または増加した気孔率は、得られるコンデンサに優れた
電気的特性、高５い信頼性、長い有効寿命を保証する。

最後に本発明の方法は、ベイツ法と比較してはるかに簡
単かつ容易に実施できるだけでなく、経済的てもある。

第１図と第２図の比較から明らかなように、第１図のベ
イツ法では粉砕、篩分、再ノ凝集工程が余計に必要であ
る。これらの余分な工程は、粉末製造コストを上げるだ
けでなく、粉末のコンデンサ陽極として望まれる特性を
劣化する。このデータから明らかなように、本発明の粉
末は従来のタンタル粉末および陽極と比較して、圧縮体
とした場合に著しく高い生強度を有し、酸素含有量が著
しく低く、焼結中の陽極リード線の脆化がほとんどなく
なり、さらにか）る粉末の陽極は、焼結中の収縮が少く
、焼結程度が小さく、ま゛た場合によつてはキャパシタ
ンスが高い。

さらに、本発明の粉末は、良好な流れ特性を有し、結合
剤を必要とせず、圧縮体製造作業において再使用でき、
また得られる陽極は直流漏洩が小さく、誘電正接が小さ
く、キャパシタンスが大きく、作動電圧および降状電圧
が高く、信頼性が高く、使用寿命が長い、しかもか）る
粉末および陽極を製造する本発明の方法は、既知の方法
と比較して使用が簡単かつ安価であり、かつ信頼性が高
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は米国特許第４０１７３０鏝のタンタル粉末製造
方法を示すブロック図、第２図は本発明のタンタル粉末
製造方法を示すブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）水素化高純度タンタルインゴットを粉砕及び分
   級して所定の粒度及び粒度分布を有する先駆粉末とする
   工程、（ｂ）粉砕及び分級された水素化タンタル粉末に
   化学的に非反応性の条件下で所定の温度で熱処理を行い
   、まず比較的低い第１温度で上記粉末を脱ガスし、次に
   それより高い１３２０℃以上の温度Ｔ＿１で粉末を予備
   凝集する工程、（ｃ）予備凝集粉末を８０メッシュより
   小さいメッシュ寸法に粉砕する工程、（ｄ）得られた８
   ０メッシュより小さい粉末を非反応性条件下で上記温度
   Ｔ＿１より高い温度Ｔ＿２に加熱して粉末を再凝集する
   工程、（ｅ）再凝集粉末を粉砕予備凝集粉末のメッシュ
   寸法より大きい３５メッシュより小さい中間メッシュ寸
   法に粉砕する工程、（ｆ）再凝集し３５メッシュより小
   さく粉砕した粉末すべてを配合して、焼結により低密度
   陽極を形成し得る成形体にプレス成形するのに適当なタ
   ンタル粉末を得る工程のみよりなることを特徴とする、
   酸素含量が比較的低く、流れ特性が良好で、結合剤が存
   在しない状態で生強度が高く、焼結中の収縮が比較的少
   なく、焼結後のプレス成形陽極のキャパシタンスが大き
   い高純度凝集タンタル粉末の製造方法。 ２ 水素化タンタル先駆粉末の平均フィッシャー・サブ
   シーブ寸法を３．８〜４．５μの範囲とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３ 水素化タンタル先駆粉末の平均フィッシャー・サブ
   シーブ寸法を４．１〜４．５μの範囲とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ４ 水素化タンタル先駆粉末のローラー粒子分布がフィ
   ッシャー・サブシーブ寸法３μ未満の粒子を１０重量％
   以上含有しない特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 水素化タンタル先駆粉末の少くとも８０重量％のロ
   ーラー粒度分布が最小寸法３μから最大寸法２０μまで
   の範囲にある特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 予備凝集粉末を８０メッシュ篩通過まで粉砕し篩分
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７ 予備凝集粉末を２００メッシュ篩通過まで粉砕し篩
   分する特許請求の範囲第１項記載の寸法。 ８ 予備凝集粉末を３２５メッシュ篩通過まで粉砕し篩
   分する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ９ 再凝集温度Ｔ＿２を１３７５〜１５２５℃の範囲内
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 再凝集温度Ｔ＿２を約１４５０℃とする特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 １１ 再凝集粉末を予備凝集粉末の篩寸法より大きい篩
   寸法に粉砕及び篩分する特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 １２ 再凝集粉末を３５メッシュ篩通過寸法に粉砕及び
   篩分する特許請求の範囲第１項記載の方法。