KR101158520B1 - 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 제조하는 방법 - Google Patents

아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은: 원료로서 산화 니오븀을 환원제와 혼합하고, 600 내지 1300℃ 범위의 온도에서 진공 또는 불활성 기체 또는 수소 기체의 분위기 하에서 반응을 수행하고, 잔여 환원제 및 환원제와 기타 불순물의 산화물을 제거하기 위해 반응 생성물을 걸러내고, 1000 내지 1600℃ 범위의 온도에서 진공 또는 불활성 기체 분위기 하에서 열 처리하고, 캐패시터 등급의 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 수득하기 위해 스크리닝하는 것을 포함한다. 본 발명에 따르면, 산화 니오븀은 무기산에 의해 용이하게 제거될 수 있는 환원제를 이용해 캐패시터 등급의 아산화 니오븀 또는 니오븀으로 직접적으로 환원되었고, 상기 반응의 속도는 조절될 수 있으며 이 반응은 산화 니오븀을 캐패시터 등급의 아산화 니오븀 또는 니오븀 분말로 직접적으로 환원시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 방법은 높은 수율 및 높은 생산성을 가지면서 간단하다. 수득된 생성물은 우수한 유동성, 낮은 불순물, 균일한 산소 분포도를 갖고, 우수한 유전 특성을 나타낸다.

Description

아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 제조하는 방법{Process for preparing powder of niobium suboxides or niobium}
본 발명은 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.
아산화 니오븀은 세라믹 재료의 한 종류이다. 이들의 금속 전도성으로 인해, Nb2O5 유전성 산화막이 그의 표면 위에 형성될 수 있고, 그렇게 그의 유전성 캐패시터가 제조될 수 있다.
유전성 캐패시터 제조를 위한 응집된 아산화 니오븀 분말은 낮은 함량의 불순물, 넓은 비표면적, 넓은 기공 크기 및 우수한 유동성을 가질 것이다.
상기에 언급된 바와 같은 아산화 니오븀과 니오븀의 분말을 제조하기 위해 사용될 수 있는 몇몇 유용한 기술이 있다. 그러나 일부 단점이 다른 측면에서 나타나고 있다.
중국특허 출원 제CN 1587066A호는 산화 니오븀과 캐패시터 등급의 니오븀 분말의 혼합물을 열 처리함으로써 아산화 니오븀을 제조하는 방법을 개시하고 있는데, 이 방법에서 아산화 니오븀은 산화 니오븀에 의한 캐패시터 등급의 니오븀 분말의 산화를 통해 제조되었다. 이 방법의 문제점은 캐패시터 등급의 니오븀 분말이 먼저 제조되어야만 한다는 것이다. 더욱이, 산화 니오븀이 캐패시터 등급의 니오븀 분말을 산화시킨 후, 약간의 산소가 손실되고, 나머지로는 캐패시터를 제조하기에 충분하지 않다. 그 결과, 이 방법의 기간이 길어진다. 또한, 출발 물질로서 캐패시터 등급의 니오븀 분말에 대한 요구가 엄격하기 때문에, 이 방법은 산업적 규모의 생산에 적합하지 않다.
국제특허 공개 제WO 00/15555호는 수소 가스의 존재 하에서 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 오산화 니오븀을 탄탈 또는 니오븀의 박편, 미립자 또는 분말을 이용하여 환원시키는 것을 포함하고, 이는 오산화 니오븀을 환원시키기 위해 오산화물로부터 환원제로의 산소 원자의 이동을 가능케 하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법은 하기와 같은 약간의 문제점이 있다: 박편 또는 미립자 모양의 탄탈 또는 니오븀이 환원제로 사용되고, 따라서 표면적이 작고 산화물과의 접촉 면적이 작다. 그 결과, 환원반응이 균일하게 진행되지 않고, 이는 생성물의 특성을 회손하는, 균일하지 않은 생성물 내 산소의 분포를 야기한다. 탄탈 또는 니오븀의 환원제는 산에는 용해되지 않기 때문에, 나머지 탄탈 또는 니오븀이 제거될 수 없다.
선행 기술의 단점을 극복하기 위해, 생성물의 안정한 특성을 나타내고 높은 수율을 갖는 것을 특징으로 하는, 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 제조하는 유사한 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 기술적 해결과제는 하기이다:
아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 제조하는 방법으로, 상기 방법은: 원료로서 산화 니오븀과 환원제를 혼합하고, 진공 또는 불활성 기체 또는 수소 기체의 분위기 하에서 600 내지 1300℃ 범위의 온도에서 반응을 수행하고, 잔여 환원제 및 환원제와 기타 불순물의 산화물을 제거하기 위해 반응 생성물을 걸러내고, 진공 또는 불활성 기체의 분위기 하에서 1000 내지 1600℃ 범위의 온도에서 생성물을 열 처리하고, 캐패시터 등급의 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 수득하기 위해 스크리닝하는 것을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 원료로서 상기 산화 니오븀은 오산화 니오븀 또는 산소-부분적으로 환원된 산화 니오븀이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 원료로서 상기 산화 니오븀은 20 메쉬, 바람직하게는 60 메쉬의 스크린을 통과한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 원료로서 상기 산화 니오븀은 0.2 내지 1.1 g/cm3의 가밀도(bulk density)를 갖는다
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 환원제의 양은 중량으로, 원료로서 산화 니오븀의 0.5 내지 6배이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 환원제는 칼슘, 스트론튬, 바륨, 이트륨, 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀 및 루테튬, 또는 이들의 수소화물 또는 이들의 합금 또는 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 환원제의 모양은 덩어리, 박편, 미립자 또는 분말 또는 이들의 임의의 조합이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 환원제는 질산 또는 염산에 용해될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 각각의 원자가 상태에서 상기 환원제의 산화물은 질산 또는 염산에 용해될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 환원제는 환원반응 중에 고형 상태이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 반응의 생성물은 환원반응 중에 고형 상태이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 열 처리의 시간은 1 내지 600분이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 아산화 니오븀 분말의 산소 함량은 13.0 내지 17.0 wt%, 바람직하게는 13.8 내지 15.9 wt%의 범위 내이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 니오븀 분말의 산소 함량은 0 내지 4.0 wt%의 범위 내이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말의 직경은 350 μm (-40 메쉬) 이하이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말의 비축전용량(specific capacitance)은 40,000 내지 250,000 μFV/g이다.
본 발명에 따르면, 원료로서 산화 니오븀은 무기산 (mineral acid)에 의해 용이하게 제거될 수 있는 환원제를 이용해 캐패시터 등급의 아산화 니오븀 또는 니오븀으로 직접적으로 환원되었다. 본 발명은 사용된 환원제가 무기산에 의해 제거될 수 있고, 반응의 속도가 조절될 수 있고 원료로서 산화 니오븀이 캐패시터 등급의 아산화 니오븀 또는 니오븀 분말로 직접적으로 환원될 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 방법은 간단하고, 높은 수율 및 높은 생산성을 갖는다. 수득된 생성물은 우수한 유동성, 낮은 불순물 함량, 산소의 균일한 분포를 갖고, 우수한 유전 특성을 나타낸다. 본 발명의 분말의 모양은 기공성 스폰지 유사 또는 기공성 산호 유사 또는 박편 유사이다.
본 명세서에 기술된 결과는 하기와 같이 측정되었다:
● 분말 (SBD)의 가밀도는 중국 국립 규격(Chinese national standard) GB 5060-85의 방법에 따라 측정하였다;
● 분말 (FSSS)의 평균 입자 직경은 중국 국립 규격 GB 3249-82의 방법에 따라 측정하였다;
● 분말 (BET)의 비표면적은 미국의 마이크로메리티스 코포레이션 (Micromerities Corporation, US)에 의해 제조되는 비표면적 분석기 AS AP2010을 이용하여 BET 방법에 따라 검사하였다;
● 분말의 유동성은 ASTM-B-213-90의 방법에 따라 검사하였다;
● SEM 사진은 JSM- 561 OLV 스캔 전자 현미경을 이용하여 찍었다.
본 발명에 따르면 아산화 니오븀 또는 니오븀 분말은 캐패시터를 제조하는데 적합하고, 이의 유전 특성은 하기와 같이 제조된 캐패시터 양극 블록 위에서 검사하였다.
펠렛을 150 mg의 분말을 이용하여 5.0 mm의 직경 및 3.0 g/cm3의 밀도로 압착하고, 펠렛을 진공 로 내에서 10분간 소결하였다. 소결된 펠렛을 양극 블록을 형성하기 위해 30 V 전압 하 6O℃에서 0.1 vol% H3PO4 용액 중에서 양극 처리하였다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 생성물의 10000 확대된 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 생성물의 10000 확대된 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 생성물의 10000 확대된 SEM 사진이다.
실시예 1
1 킬로그램 양의 -60 메쉬 (60 메쉬 스크린을 통과하고 250 μm 이하의 입자 크기를 가짐) 오산화 니오븀 분말을 1.01 킬로그램의 -60 메쉬 이트륨 분말과 균일하게 혼합하였다. 혼합물 분말을 반응 증류기 내에 충진하고 수소 기체를 양압 (0.02 MPa보다 높은 압력)에 도달하도록 채웠다. 혼합물을 900℃로 가열하고 30분간 적시고, 실온으로 냉각시킨 후 꺼내었다. 압력을 반응 동안 0.15 MPa보다 높지 않게 조절하였다.
처리된 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말을 1:4의 분말:용액의 중량비로 10% 염산 용액을 이용해 걸러내었고, 이어서 탈이온수로 세척한 후 건조시켰다. 회수된 분말은 0.80 kg이다.
회수된 분말을 진공 로 내에 충진하고, 로에 의해 요구되는 압력 (0.1 Pa 이하)으로 이 로에 진공을 가한 후, 충진된 분말을 1250℃로 가열하고 30분간 적시고, 실온으로 냉각시켰다. 아르곤 기체를 채운 후, 분말을 배출하였다. 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말의 생성물은 0.79 kg이다.
생성물의 10000 확대된 SEM 사진을 도 1에 나타내었다. 생성물의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
실시예 2
1 킬로그램 양의 -60 메쉬 (250 μm 이하) 오산화 니오븀 분말을 1.4 킬로그램의 -20 메쉬 네오디뮴 수소화물 분말과 균일하게 혼합하였다. 혼합물 분말을 반응 증류기 내에 충진하고 아르곤 기체를 양압 (0.02 MPa보다 높은 압력)에 도달하도록 채웠다. 혼합물을 920℃로 가열하고 480분간 적시고, 실온으로 냉각시킨 후 꺼내었다.
압력을 반응 동안 0.15 MPa보다 높지 않게 조절하였다.
처리된 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말을 1:4의 분말:용액의 중량비로 10% 염산 용액을 이용해 걸러내었고, 이어서 탈이온수로 세척한 후 건조시켰다. 회수된 분말은 0.76 kg이다.
회수된 분말을 진공 로 내에 충진하고, 로에 의해 요구되는 압력 (0.1 Pa 이하)으로 이 로에 진공을 가한 후, 충진된 분말을 1240℃로 가열하고 30분간 적시고, 실온으로 냉각시켰다. 아르곤 기체를 채운 후, 분말을 배출하였다. 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말의 생성물은 0.76 kg이다.
생성물의 10000 확대된 SEM 사진을 도 2에 나타내었다. 생성물의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
실시예 3
24.7 wt%의 산소 함량을 갖는 1 킬로그램 양의 -60 메쉬 산화 니오븀을 0.9 킬로그램의 -20 메쉬 (850 μm 이하) 네오디뮴 분말과 균일하게 혼합하였다. 혼합물 분말을 반응 증류기 내에 충진하고 수소 기체를 양압 (0.02 MPa보다 높은 압력)에 도달하도록 채웠다. 혼합물을 920℃로 가열하고 480분간 적시고, 실온으로 냉각시킨 후 꺼내었다. 압력을 반응 동안 0.15 MPa보다 높지 않게 조절하였다.
처리된 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말을 1:4의 분말:용액의 중량비로 10% 염산 용액을 이용해 걸러내었고, 이어서 탈이온수로 세척한 후 건조시켰다. 회수된 분말은 0.84 kg이다.
회수된 분말을 진공 로 내에 충진하고, 로에 의해 요구되는 압력 (0.1 Pa 이하)으로 이 로에 진공을 가한 후, 충진된 분말을 1200℃로 가열하고 120분간 적시고, 실온으로 냉각시켰다. 아르곤 기체를 채운 후, 분말을 배출하였다. 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말의 생성물은 0.83 kg이다.
생성물의 10000 확대된 SEM 사진을 도 3에 나타내었다. 생성물의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
실시예 4
24.45 wt%의 산소 함량을 갖는 1 킬로그램 양의 -60 메쉬 산화 니오븀을 0.65 킬로그램의 -60 메쉬 이트륨 분말과 균일하게 혼합하였다. 혼합물 분말을 반응 증류기 내에 충진하고 수소 기체를 양압 (0.02 MPa보다 높은 압력)에 도달하도록 채웠다. 혼합물을 860℃로 가열하고 600분간 적시고, 실온으로 냉각시킨 후 꺼내었다. 압력을 반응 동안 0.15 MPa보다 높지 않게 조절하였다.
처리된 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말을 1:4의 분말:용액의 중량비로 10% 염산 용액을 이용해 걸러내었고, 이어서 탈이온수로 세척한 후 건조시켰다. 회수된 분말은 0.86 kg이다.
회수된 분말을 진공 로 내에 충진하고, 로에 의해 요구되는 압력 (0.1 Pa 이하)으로 이 로에 진공을 가한 후, 충진된 분말을 1200℃로 가열하고 60분간 적시고, 실온으로 냉각시켰다. 아르곤 기체를 채운 후, 분말을 배출하였다. 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말의 생성물은 0.84 kg이다.
생성물의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
실시예 5
1 킬로그램 양의 -60 메쉬 오산화 니오븀 분말을 1.05 킬로그램의 -60 메쉬 이트륨 수소화물 분말과 균일하게 혼합하였다. 혼합물 분말을 반응 증류기 내에 충진하고 아르곤 기체를 양압 (0.02 MPa보다 높은 압력)에 도달하도록 채웠다. 혼합물을 880℃로 가열하고 600분간 적시고, 실온으로 냉각시킨 후 꺼내었다. 압력을 반응 동안 0.15 MPa보다 높지 않게 조절하였다.
처리된 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말을 1:4의 분말:용액의 중량비로 10% 염산 용액을 이용해 걸러내었고, 이어서 탈이온수로 세척한 후 건조시켰다. 회수된 분말은 0.78 kg이다.
회수된 분말을 진공 로 내에 충진하고, 로에 의해 요구되는 압력 (0.1 Pa 이하)으로 이 로에 진공을 가한 후, 충진된 분말을 1200℃로 가열하고 90분간 적시고, 실온으로 냉각시켰다. 아르곤 기체를 채운 후, 분말을 배출하였다. 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말의 생성물은 0.75 kg이다.
생성물의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
실시예 6
1 킬로그램 양의 -60 메쉬 오산화 니오븀 분말을 0.36 킬로그램의 -60 메쉬 칼슘 분말과 혼합하였다. 혼합물 분말을 진공 로 내에 충진하였다. 진공을 0.08 MPa 이하에서 조절하였다. 혼합물을 700℃로 가열하고 900분간 적시고, 실온으로 냉각시킨 후 꺼내었다.
처리된 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말을 1:4의 분말:용액의 중량비로 10% 염산 용액을 이용해 걸러내었고, 이어서 탈이온수로 세척한 후 건조시켰다. 회수된 분말은 0.81 kg이다.
회수된 분말을 진공 로 내에 충진하고, 이 로를 로에 의해 요구되는 압력 (0.1 Pa 이하)으로 진공을 가한 후, 충진된 분말을 1100℃로 가열하고 270분간 적시고, 실온으로 냉각시켰다. 아르곤 기체를 채운 후, 분말을 배출하였다. 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말의 생성물은 0.80 kg이다.
생성물의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
실시예 7
1 킬로그램 양의 -60 메쉬 오산화 니오븀 분말을 1.47 킬로그램의 -60 메쉬 란탄-사마륨 합금 (란탄-사마륨 중량비 6:4) 분말과 균일하게 혼합하였다. 혼합물 분말을 반응 증류기 내에 충진하였다. 아르곤 기체를 먼저 0.02Mpa의 압력으로 채우고, 수소 기체를 0.06 MPa의 압력으로 채웠다. 압력을 반응 동안 0.15 MPa보다 높지 않게 조절하였다. 혼합물을 1000℃로 가열하고 300분간 적시고, 실온으로 냉각시킨 후 꺼내었다.
처리된 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말을 1:4의 분말:용액의 중량비로 10% 염산 용액을 이용해 걸러내었고, 이어서 탈이온수로 세척한 후 건조시켰다. 회수된 분말은 0.77 kg이다.
회수된 분말을 진공 로 내에 충진하고, 로에 의해 요구되는 압력 (0.1 Pa 이하)으로 이 로에 진공을 가한 후, 충진된 분말을 1450℃로 가열하고 30분간 적시고, 실온으로 냉각시켰다. 분말을 실온으로 냉각시키고 아르곤 기체를 채운 후, 분말을 배출하였다. 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말의 생성물은 0.73 kg이다.
생성물의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
실시예 8
1 킬로그램 양의 -60 메쉬 오산화 니오븀 분말을 1.7 킬로그램의 -20 메쉬 에르븀 분말과 균일하게 혼합하였다. 혼합물 분말을 반응 증류기 내에 충진하고 아르곤 기체를 양압 (0.02 MPa보다 높은 압력)에 도달하도록 채웠다. 압력을 반응 동안 0.15 MPa보다 높지 않게 조절하였다. 혼합물을 1000℃로 가열하고 120분간 적시고, 실온으로 냉각시킨 후 꺼내었다.
처리된 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말을 1:4의 분말:용액의 중량비로 10% 염산 용액을 이용해 걸러내었고, 이어서 탈이온수로 세척한 후 건조시켰다. 회수된 분말은 0.77 kg이다.
회수된 분말을 진공 로 내에 충진하고, 로에 의해 요구되는 압력 (0.1 Pa 이하)으로 이 로에 진공을 가한 후, 충진된 분말을 1340℃로 가열하고 30분간 적시고, 실온으로 냉각시켰다. 아르곤 기체를 채운 후, 분말을 배출하였다. 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말의 생성물은 0.76 kg이다.
생성물의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
실시예 9
1 킬로그램 양의 -60 메쉬 오산화 니오븀 분말을 2.0 킬로그램의 -60 메쉬 이트륨 분말과 균일하게 혼합하였다. 혼합물 분말을 진공 로 내에 충진하고 수소 기체를 양압 (0.02 MPa보다 높은 압력)에 도달하도록 채웠다. 혼합물을 920℃로 가열하고 720분간 적시고, 실온으로 냉각시킨 후 꺼내었다.
처리된 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말을 1:4의 분말:용액의 중량비로 10% 염산 용액을 이용해 걸러내었고, 이어서 탈이온수로 세척한 후 건조시켰다. 회수된 분말은 0.65 kg이다.
회수된 분말을 진공 로 내에 충진하고, 로에 의해 요구되는 압력 (0.1 Pa 이하)으로 이 로에 진공을 가한 후, 충진된 분말을 1340℃로 가열하고 30분간 적시고, 실온으로 냉각시켰다. 아르곤 기체를 채운 후, 분말을 배출하였다. 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말의 생성물은 0.63 kg이다.
생성물의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
9개의 실시예에서, 캐패시터 등급의 아산화 니오븀 분말이 실시예 1-8에서 제조되었고, 캐패시터 등급의 니오븀 분말이 실시예 9에서 제조되었다.
비교예 1
CN 1587066A의 방법에 따라, CN1410209A에 따라 제조된 9O g 양의 캐패시터 등급의 니오븀 분말을 20O g의 -60 내지 +400 메쉬 (60 메쉬 스크린은 통과하지만 400 메쉬 스크린은 통과하지 못하고 38-250 μm의 입자 크기를 가짐) Nb2O5 분말과 균일하게 혼합하였다. 혼합물 분말을 탈이온수를 이용해 과립을 형성하고 이어서 건조시켰다. 과립화된 입자를 진공 로 내에 충진하였다. 로에 의해 요구되는 압력으로 이 로에 진공을 가한 후, 아르곤 기체로 채웠다. 충진된 물질을 900℃로 가열하고 120분간 적시고, 실온으로 냉각시킨 후 꺼내었다.
열 처리된 분말을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하고, -60 메쉬 분말을 9O g의 캐패시터 등급의 니오븀 분말과 혼합하였다. 혼합물 분말을 진공 로 내에 충진하였다. 로에 의해 요구되는 압력으로 이 로에 진공을 가하였다. 충진된 물질을 1300℃로 가열하고 60분간 적시고, 실온으로 냉각시키고, 아르곤 기체로 채운 후, 꺼내었다. 생성물을 60 메쉬 스크린으로 스크리닝하였다. -60 메쉬 아산화 니오븀 분말은 380 g이다. 생성물의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
비교예 2
WO 00/15555의 방법에 따라, 20O g 양의 캐패시터 등급의 니오븀 분말을 20O g의 -60 메쉬 (250 μm 이하) Nb2O5 분말과 균일하게 혼합하였다. 혼합물 분말을 1250℃로 가열하고 수소 기체의 분위기 속에서 30분간 적셨다. 이후의 처리 공정은 당해 출원에 기술된 바와 같이 수행하였다. 아산화 니오븀의 산소 함량을 표 1에 나타내었고, 물리적 특성을 표 2에 요약하였으며, 유전 특성을 표 3에 요약하였다.
아산화 니오븀 또는 니오븀 분말의 산소 함량
실시예 산소 함량 (ppm)
실시예 1 145000
실시예 2 151000
실시예 3 148000
실시예 4 147000
실시예 5 145000
실시예 6 159000
실시예 7 138000
실시예 8 130000
실시예 9 11000
바교예 1 147000
비교예 2 146000
아산화 니오븀 또는 니오븀 분말의 물리적 특성.
실시예 FSSS
μm		 SBD
g/cm3 		유동성
Sec/50g		 입자의 분포도 (%)
75-250 μm 250-38 μm <38 μm
실시예 1 2.00 0.75 24 87.24 10.50 2.26
실시예 2 1.50 0.87 23 90.30 8.23 1.47
실시예 3 1.70 0.82 20 85.26 11.33 3.41
실시예 4 3.00 0.84 26 89.32 10.24 0.44
실시예 5 2.50 0.97 20 94.65 4.68 0.67
실시예 6 1.35 0.79 27 85.64 9.35 5.01
실시예 7 3.20 1.06 22 88.65 10.78 0.57
실시예 8 4.20 1.12 20 94.27 4.58 1.15
실시예 9 3.36 0.91 21 83.22 15.84 0.94
비교예 1 4.50 1.21 25 61.9 34.8 3.3
비교예 2 3.30 1.02 N/y 50.2 38.9 10.9
아산화 니오븀 또는 니오븀 분말의 유전 특성.
실시예 누설
nA/CV		 축전용량
μFV/g		 소결된 온도
℃
실시예 1 0.15 153900 1350
실시예 2 0.18 115642 1450
실시예 3 0.13 126865 1400
실시예 4 0.11 185877 1300
실시예 5 0.17 95231 1600
실시예 6 0.13 93354 1450
실시예 7 0.24 115389 1350
실시예 8 0.30 114589 1350
실시예 9 0.22 133564 1100
비교예 1 0.42 86532 1430
비교예 2 2.20 88700 1430

Claims (16)

  1. 원료로서 산화 니오븀을 이트륨, 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀 및 루테튬, 또는 이들의 수소화물 또는 이들의 합금 또는 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 환원제와 혼합하고, 600 내지 1300℃ 범위의 온도에서 진공 또는 불활성 기체 또는 수소 기체의 분위기 하에서 반응을 수행하고, 잔여 환원제 및 환원제와 기타 불순물의 산화물을 제거하기 위해 반응 생성물을 걸러내고, 1000 내지 1600℃ 범위의 온도에서 진공 또는 불활성 기체 분위기 하에서 열 처리하고, 캐패시터 등급의 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 수득하기 위해 스크리닝하는 것을 포함하는: 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 원료로서 상기 산화 니오븀이 오산화 니오븀 또는 산소-부분적으로-환원된 산화 니오븀인 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원료로서 상기 산화 니오븀이 20 메쉬의 스크린을 통과하는 것인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원료로서 상기 산화 니오븀이 0.2 내지 1.1 g/cm3의 가밀도를 갖는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 환원제의 양이 중량으로, 원료로서 산화 니오븀의 0.5 내지 6배인 것인 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제5에 있어서, 상기 환원제의 모양이 덩어리, 박편, 미립자 또는 분말 또는 이의 임의의 조합인 것인 방법.
  8. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 환원제가 질산 또는 염산에 용해될 수 있는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 각각의 원자가 상태에서 상기 환원제의 산화물이 질산 또는 염산에 용해될 수 있는 것인 방법.
  10. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 환원제가 환원반응 중에 고형 상태인 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 반응의 생성물이 환원반응 중에 고형 상태인 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 열 처리의 시간이 1 내지 600분인 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 캐패시터 등급의 상기 아산화 니오븀 분말의 산소 함량이 13.0 내지 17.0 wt%의 범위 내인 것인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 캐패시터 등급의 상기 니오븀 분말의 산소 함량이 0 내지 4.0 wt%의 범위 내인 것인 방법.
  15. 제1항 또는 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말의 직경이 350 μm (-40 메쉬) 이하인 것인 방법.
  16. 제1항 또는 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말의 비축전용량이 40,000 내지 250,000 μFV/g인 것인 방법.
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