KR20170080534A - 탄탈룸 분말 및 이의 제조방법, 및 탄탈룸 분말로 제조된 소결 애노드 - Google Patents

탄탈룸 분말 및 이의 제조방법, 및 탄탈룸 분말로 제조된 소결 애노드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 희소 금속 제련 분야에 관한 것이며, 특히 본 발명은 커패시터를 제조하기 위한 탄탈룸 분말 및 상기 탄탈룸 분말의 제조방법, 및 탄탈룸 분말로부터 소결된 애노드에 관한 것이다. 본 발명에 의해 제공된 탄탈룸 분말은, 그 1차 탄탈룸 분말이 3.0 내지 4.5 m2/g의 BET 값을 갖는다. 2차 응집 후, 탄탈룸 분말은 큰 입자 크기를 갖는다. 탄탈룸 분말은 평균 1.2 내지 3.0 μm의 평균 피셔 서브시브(Fisher sub-sieve) 크기(FSSS)를 가지며, 표준 체 메쉬로 측정되었을 때 평균 75% 초과 탄탈룸 분말이 +325-메쉬의 입자 크기를 가지며, 60 μm 를 초과하는 입도 분포 D50를 갖게 되는데, 이는 2차 입자 크기가 높다는 것을 의미한다. 본 발명의 탄탈룸 분말을 1200 ℃에서 20분간 소결하고 20 V의 전압을 인가하여 제조된 커패시터 애노드는 140,000 내지 180,000 μFV/g의 비용량 및 1.0 nA/μFV 미만의 잔류 전류를 갖는다. 또한, 본 발명은 경제적인 탄탈룸 분말의 제조방법을 제공한다.

Description

탄탈룸 분말 및 이의 제조방법, 및 탄탈룸 분말로 제조된 소결 애노드{TANTALUM POWDER AND PREPARATION METHOD THEREOF, AND SINTERED ANODE MADE BY SAME}
본 발명은 희소 금속 제련 분야에 관한 것이며, 특히 본 발명은 커패시터를 제조하기 위한 탄탈룸 분말 및 탄탈룸 분말의 제조방법, 및 탄탈룸 분말로 제조된 소결 애노드에 관한 것이다.
탄탈룸 분말은 주로 탄탈룸 커패시터를 제조하기 위해 사용되며, 전자 디바이스 및 전기 회로의 소형화 요구에 따라, 그리고 통상적인 응용에서 탄탈룸 커패시터에 대한 다층 세라믹 커패시터(MLCC) 및 알루미늄 커패시터의 경쟁에 대처하기 위해, 시장에서는 더 높은 비용량, 더 나은 압력저항 및 소결저항을 가지는 탄탈룸 분말을 요구하고 있다. 상업적 탄탈룸 분말은 8,000 내지 200,000 μFV/g 범위의 비용량을 갖고, 30,000 내지 100,000 μFV/g 범위의 탄탈룸 분말이 최대 소비량을 가지며, 120,000 내지 200,000 μFV/g 범위의 비용량을 가지는 탄탈룸 분말은 아직 적은 양으로 소비되고 있다. 200,000 μFV/g 보다 더 높은 비용량을 갖는 탄탈룸 분말에 대해 보고하는 문서가 몇 있으나 이는 상업적으로 응용되지는 않았다. 탄탈룸 분말의 압력저항과 소결저항을 증가시키기 위한 일반적인 방법은 소결 온도를 높이거나, 소결시간을 연장하거나 동력 전압을 증가시키는 것인데, 소결 온도를 높이고 소결시간을 늘리는 것은 비용량의 손실을 발생시키고, 동력 전압을 증가시키는 것은 잔류 전류를 증가시킬 것이다.
탄탈룸 분말을 생산하기 위해 주로 사용되는 방법은 나트륨으로 플루오로탄탈산칼륨(K2TaF7)을 환원시키는 것이다. 탄탈룸 분말의 입자 크기 또는 비표면적은 KCl, NaCl, 및 KF 등의 희석 염을 추가하여 조절된다. 희석 염의 비율이 증가하면, 결과적인 탄탈룸 분말이 미세해질 것이고, 이는 결과적인 탄탈룸 분말의 표면적 증가를 의미한다. 그러나, 탄탈룸 분말의 생산성은 희석 염의 비율의 증가에 따라서 감소할 것이다. 산업상으로는, 플루오로탄탈산칼륨(K2TaF7)의 나트륨 환원을 이용하여 18,000 내지 70,000 μFV/g 범위의 비용량을 갖는 커패시터 분말을 제조하는 것이 경제적일 것이다. 만약, 높은 비용량을 가지는 커패시터가 제조될 필요가 있다면, 더 낮은 1차 분말도(fineness)를 가지는 탄탈룸 분말이 필요하며, 따라서 플루오로탄탈산칼륨(K2TaF7)이 나트륨으로, 높은 비율의 희석 염(예를 들어, KCl, NaCl, 및 KF)의 조건 하에 환원되어야 한다.
현재, 탄탈룸 분말은 주로 플루오로탄탈산칼륨의 나트륨 환원 및 탄탈룸 산화물의 마그네슘 환원에 의해서 제조된다. 플루오로탄탈산칼륨의 나트륨 환원은 탄탈룸 분말을 제조하기 위한 통상적인 방법이며, 이 방법은 잘 개발된 공정으로서 높은 시장 지분을 차지하고; 산화탄탈룸의 마그네슘 환원은 새로운 생산 공정이고, 상기 방법에 의해서 생산되는 탄탈룸 분말은 시장에서 일정 부분의 지분을 보유하고 있다. 몇몇 다른 탄탈룸 분말의 생산 공정도 알려져 있는데, 예컨대 TaCl5를 알칼리 금속 및 알칼리 토금속과 반응시키는 것, 탄탈룸 산화물을 희토금속 및/또는 희소 금속의 수소화물로 환원시키는 것 등이 있다. 그러나, 이러한 공정을 통한 탄탈룸 분말의 생산은 상업적으로 가능하지 않다.
중국 특허 ZL98802473.X (US6193779로도 공개)에는, D-50 값 (ASTM-B-288)에 의해서 1차 입자 크기가 50 내지 300nm이고 2차 입자의 크기가 10 μm 초과인 알칼리 및 불소가 없는 탄탈룸 분말을 개시하였으며, 이를 1100 내지 1300 ℃에서 10분간 소결하고, 6V의 전압을 인가하여 120,000 내지 180,000 μFV/g의 비용량 및 2 nA/μFV의 잔류 전류를 갖는 커패시터를 제공하였다. 또한, 상기 특허에는 비활성 대기에서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 TaCl5와 반응시켜 탄탈룸 분말을 제조하는 것이 개시되었다.
중국 특허 ZL98802572.8 (US6238456으로도 공개)에 1차 입자 크기가 150 내지 300nm이고 2차 입자의 크기가 5 μm인 알칼리 및 불소가 없는 탄탈룸 분말을 개시하였으며, 이를 1200 ℃에서 10분간 소결하고, 6V의 전압을 인가하여 80,000 내지 120,000 μFV/g의 비용량 및 5 nA/μFV의 잔류 전류를 갖는 커패시터를 제공하였다. 또한, 상기 특허에는 플루오로탄탈산칼륨을 금속 나트륨으로 환원하여 탄탈룸 분말을 제조하는 방법이 개시되었다.
일본 특허 JP4828016 (PCT/JP01/06768, WO 02/11932로도 공개)에는 탄탈룸 분말을 금속 나트륨을 이용하여 플루오로탄탈산칼륨으로 환원하는 공정이 개시되어 있으며, 이러한 특허 공정에 따라 제조된 탄탈룸 분말은 80,000 내지 250,000 μFV/g의 비용량을 가진다.
국제 특허 WO 2010/148627A1 (PCT/CN2010/000414)은 세 단계 환원을 통해서 높은 비용량 커패시터를 위한 탄탈룸 분말을 제조하는 방식을 개시하는데, 여기서는 탄탈룸 산화물이 희토금속 및/또는 희토금속의 수소화물에 의해 환원되며, 상기 방법은 100,000 내지 400,000 μFV/g의 비용량을 가지는 탄탈룸 분말을 제조할 수 있다.
상기 특허들은 이하의 단점을 가지고 있으며, 따라서 이들 해당 방법은 실제 응용에 있어서 특정 제한을 가지게 된다.
중국 특허 ZL98802473.X (US6193779로도 공개)에서 제조된 탄탈룸 분말은 작은 입자 크기, 불충분한 소결 저항 및 낮은 동력 전압을 갖는다.
중국 특허 ZL98802572.8 (US6238456로도 공개)에 의해 제조된 탄탈룸 분말은 낮은 비용량 및 높은 잔류 전류를 갖는다.
일본 특허 JP4828016 (PCT/JP01/06768, WO02/11932로도 공개)의 방법에 의하면, 나트륨을 첨가하기 전 희석 염의 양이 플루오로탄탈산칼륨 (K2TaF7)의 양보다 40 내지 1000배 정도 크고, 따라서 이 방법은 경제적이지 않다. 또한, 상기 특허는 공정에서 제조된 탄탈룸 분말의 비용량만을 개시하며, 탄탈룸 분말의 잔류 전류에 대해서는 개시하지 않았다.
국제 특허 WO 2010/148627A1 (PCT/CN2010/000414)에 따른 탄탈룸 분말의 제조방법은 원료로서 탄탈룸 분말의 품질 요구조건이 높고, 따라서 결과물로서의 탄탈룸 분말의 성능은 탄탈룸 산화물에 좌우될 것이다. 추가적으로, 상기 공정은 플루오로탄탈산칼륨의 나트륨 환원보다 더 복잡하다.
발명의 요약
상기 단점의 측면에서, 본 발명의 목적은 높은 비용량과 높은 동력 전압(20V)을 갖는 소결 저항성 탄탈룸 분말을 제공하는 것이고; 또 다른 목적은 탄탈룸 분말의 경제적인 제조방법을 제공하는 것이며, 이 때 희석 염 대 플루오로탄탈산칼륨의 비율은 4-10:1이고; 또한 본 발명의 목적은 탄탈룸 분말로 제조된 소결 애노드의 누설 전류가 감소되도록 개선된 탄탈룸 분말을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 상기 탄탈룸 분말의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 표준 체 메쉬로 측정되었을 때 75% 초과 (바람직하게 80% 초과) 탄탈룸 분말이 +325-메쉬의 입자 크기를 가지는 것을 특징으로 하는, 1.2 내지 3.0 μm, 바람직하게 1.5-2.0 μm의 평균 피셔 서브시브(Fisher sub-sieve) 크기(FSSS)를 가지는 탄탈룸 분말 및 하나 이상의 상기 목적을 이루기 위해 탄탈룸 분말을 제조하는 방법을 제공한다.
바람직하게, 본 발명에서 제공되는 탄탈룸 분말은 D50의 입도 분포가 60 μm을 초과한다.
바람직하게, 1200 ℃에서 20분간 본 발명의 탄탈룸 분말을 소결하고 이어 20 V의 전압을 인가하여 제조한 커패시터 애노드는 140,000 내지 180,000 μFV/g의 비용량을 갖고 1.0 nA/μFV 미만의 잔류 전류를 갖는다.
본 발명에서 제공된 탄탈룸 분말의 바람직한 구체예에서, 탄탈룸 분말은 7,000 내지 12,000 ppm, 바람직하게는 9,000 내지 11,000 ppm의 산소 함량을 가지고 있다. 특정 구체예예서, 상기 탄탈룸 분말은 1500 내지 2500 ppm, 바람직하게는 2000 내지 2200 ppm의 질소 함량을 가지고 있다. 추가적인 구체예에서, 탄탈룸 분말은 110 내지 180 ppm, 바람직하게는 140 내지 160 ppm의 인 함량을 가지고 있다. 더욱 바람직한 구체예에서, 탄탈룸 분말은 15 ppm 미만, 바람직하게는 12 ppm 미만의 알칼리 토금속 함량을 가지고 있다.
본 발명은 추가적으로 이하의 단계를 포함하여 탄탈룸 분말을 제조하는 방법을 제공한다:
1) 3.0-4.5 m2/g의 BET를 갖는 1차 탄탈룸 분말을 제공하는 단계;
2) 단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 예비-응집하고, 예비-응집된 탄탈룸 분말을 진공 열 처리로에 공급하여 3 내지 5 단계 응집을 수행하는 단계;
3) 응집된 탄탈룸 분말을 탈산소화 및 질소 도핑하는 단계; 및
4) 탈산소화되고 질소 도핑된 탄탈룸 분말을 세척하고 건조하여 탄탈룸 분말 생성물을 제공하는 단계.
바람직하게, 단계 1)에서, 알칼리 금속 할로겐화물의 희석 염과 함께 금속 나트륨을 사용하여 플루오로탄탈산칼륨(K2TaF7)을 환원하여 제조된 탄탈룸 분말은 1차 탄탈룸 분말로 사용된다. 희석 염은 보통 한 번 첨가되는데, 추가 횟수에는 제한이 없다. 더욱 바람직하게, 나트륨 환원 동안에는, 플루오로탄탈산칼륨(K2TaF7) 및 요오드화칼륨(KI)의 혼합물이 알칼리 금속 할로겐화물의 용융 염을 포함하는 반응 용기에 배치로 첨가된다 (즉, 복수회 첨가). 각각의 배치에서, 플루오로탄탈산칼륨의 첨가 후, 금속 나트륨은 화학량론적 비율에 상응하며(여기에서, 금속 나트륨의 화학량적인 비율은 상기 첨가된 플루오로탄탈산칼륨의 양에 따라 계산된다), 환원은 아르곤 대기하에 800 내지 860 ℃ 사이의 온도에서 진행된다. 부산물이 반응 혼합물에서 분리된 후에 1차 탄탈룸 분말이 제공된다. 단계 1)이 추가적으로 1차 탄탈룸 분말을 pH 값 3-5를 갖는 무기산으로 세척하고, 탈이온수로 세척한 후 건조하는 것을 포함하는 것이 가장 바람직하다.
바람직하게, 알칼리 금속 할로겐화물은 염화칼륨(KCl), 염화나트륨(NaCl), 불화칼륨(KF) 또는 이들의 혼합물을 포함하고; 무기산은 염산 및/또는 황산을 포함하는데 염산이 바람직하다.
당업계에 잘 알려져 있듯이, 첨가된 플루오로탄탈산칼륨의 양이 많을수록, 결과적인 1차 분말의 입자 크기가 커지는 결과를 낳을 것이고; 첨가되는 플루오로탄탈산칼륨의 양이 적을수록 결과적인 1차 분말의 입자 크기가 작아지는 결과를 낳을 것이다. 따라서, 단계 1)에서, 1차 탄탈룸 분말의 입자 크기는 각 배치에 첨가되는 플루오로탄탈산칼륨의 양을 조절하는 방식으로 조절될 것이고, 동시에 플루오로탄탈산칼륨 및 금속 나트륨이 배치에 첨가되는 공정은 희석 염의 소비를 경제적인 수준으로 유지시킬 것이다. 본 발명에서, 누적적으로 첨가되는 플루오로탄탈산칼륨 대 알칼리 금속 할로겐화물의 질량비는 1:(4 내지 10)이며, 이 때 알칼리 금속 할로겐화물은 요오드화칼륨을 제외한 희석 염으로서의 알칼리 금속 할로겐화물을 의미한다.
단계 1)에서 바람직하게는, 플루오로탄탈산칼륨 및 요오드화칼륨은 질량비 (10 내지 20): 1로 혼합되며, 이 때 결정 성장 억제제인 황산칼륨(K2SO4) 및/또는 인산이수소암모늄(NH4H2PO4)이 혼합된다. 이러한 과정은 반응에서 상기 제조된 1차 입자의 농축을 효과적으로 방지할 수 있다.
바람직하게, 단계 2)에서, 응집은 800 내지 1200 ℃의 온도, 특히 900 내지 1050 ℃의 온도에서 수행된다.
단계 2)에서 예비-응집 동안 물이 접착제로서 사용된다. 본 출원인은 놀랍게도 본 발명의 응집이 해로운 초미세(super-fine)의 탄탈룸 분말을 효율적으로 제거할 수 있다는 것을 발견했다. 여기에서, "초미세 탄탈룸 분말"의 크기는 ≤0.05 μm인 경우를 의미한다.
예컨대, 단계 3)에서, 금속 마그네슘 스크랩 또는 마그네슘 합금 스크랩이 응집된 탄탈룸 분말의 탈산소화를 위해서 사용될 수 있다. 바람직하게, 탈산소화 처리 동안, 인산이수소암모늄(NH4H2PO4)이 첨가되고, 이는 탈산소화 처리 중 입자의 과잉 소결을 방지함으로써, 탄탈룸 분말 입자의 효율적인 표면성을 유지하기 위함이다. 인산이수소암모늄은 가열되면 분해될 수 있기 때문에 인이라는 원소가 어떤 역할을 하는지가 이해되어야 한다. 따라서, 인산이수소암모늄의 양은 등가적인 인의 양을 의미하며, 즉 인산이수소암모늄에 포함된 인 원소의 양을 의미한다.
단계 3)에서, 질소 도핑 처리가 수행될 수 있는데, 이는 중국 특허 ZL200810002930.5에서 인용된 방법에 따라 수행될 수 있다.
바람직하게, 특정 온도에서 탄탈룸 분말을 유지시키는 것이 끝나면, 패시베이션 처리의 수행을 위해 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식히는 동안 간헐적으로 공기가 수회 투입되는데, 이로서 공기가 투입되면 탄탈룸 분말의 표면이 산화되어 열을 방출할 수 있고, 간헐적인 공기의 투입이 열의 방출을 조절할 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 단계 4)에서는 단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말을 세척하기 위해서, 즉 잔여 마그네슘과 산화마그네슘의 부산물을 제거하기 위해서 무기산과 과산화수소의 혼합 수용액이 사용된다. 바람직하게, 사용된 무기산은 염산, 질산 또는 염산과 질산의 혼합물이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에서, 단계 4)에서 수득한 탄탈룸 분말은 5 μm 미만의 입자 크기를 갖는 미세한 탄탈룸 분말을 제거하기 위해 수압에 의해서 분리될 수 있다. 바람직하게, 수압 분리는 물을 사용하여 수행되고 (바람직하게, 탈이온수을 사용하여) 이는 탄탈룸 분말을 세정하거나 상업적으로 입수가능한 수압 분리 장치를 사용함으로써 가능하다.
바람직하게, 미세한 탄탈룸 분말은 수압 분리의 측면에서 가능한 한 충분히 분리되어야 하는데, 이는 탄탈룸 분말로 제조한 애노드의 잔류 전류에 잔존하는 너무 많은 미세한 탄탈룸 분말의 영향을 방지하기 위함이다. 일반적으로, 탈이온수는 탄탈룸 분말을 세정하는 데에 사용될 수 있으며, 이는 탄탈룸 분말의 전기전도도가 < 50 μs/cm일 때까지 가능하다.
본 발명에서 제공되는 탄탈룸 분말은 특히 140,000 내지 180,000 μFV/g의 비용량과 1 nA/μFV 미만의 잔류 전류를 가지는 전해 커패시터 내 애노드를 제조하기에 특히 적합하다. 예컨대, 커패시터 애노드는 1200 ℃의 온도에서 20분간 본 발명에 의해 제공된 탄탈룸 분말을 소결하고, 20 V의 전압을 탄탈룸 분말에 인가하여 제조될 수 있다.
본 발명의 유리한 점은 이하의 측면에서 구체화된다:
1. 본 발명의 탄탈룸 분말로 제조된 소결 애노드는 낮은 잔류 전류와 함께 높은 비용량을 갖는다;
2. 본 발명의 제조방법은 잘 개발되었으며, 플루오로탄탈산칼륨 대 알칼리 금속 할로겐화물의 질량비가 개선되어 있으므로, 생산 공정이 굉장히 경제적이다.
실시예
발명을 좀 더 상세히 설명하기 위해서, 이하의 실시예들이 본 발명의 바람직한 구체예 및 청구범위를 서술하도록 제공되었으며, 본 발명의 목적, 특징과 장점이 명확해질 수 있다. 그러나, 이러한 묘사는 본 발명의 특징과 장점을 설명하기 위해서만 사용되는 것이고, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 실시예에서, 구체적인 조건이 명확히 밝혀지지 않았다면, 실시예는 통상적인 조건이나 제조업자가 제안한 조건에 따라 수행된 것이다. 생산자가 명확히 밝혀지지 않은 모든 시약이나 기구는, 시장에서 구할 수 있는 통상적인 제품이다.
설명을 목적으로, 구성 요소의 양과 반응 조건을 나타내기 위해서 청구범위와 설명에 사용된 모든 숫자는 별도로 명시되지 않으면 "약"이라는 단어로 수식되어야 한다. 이 후, 별도로 명시되어 있지 않으면 이하의 설명 및 청구범위에 주어진 모든 숫자 파라미터는 근사값이며, 이들은 발명이 달성하려고 하는 소정 목적에 따라 달라질 것이다. 최소한, 아무런 의도 없이, 균등원칙이 청구범위의 영역에 적용되는 것에 배제되지 않으며, 각각의 숫자 파라미터는 최소한 보고된 유효 숫자와 일반적인 반올림 방법에 의해서 가능한 자릿수 범위 내라고 설명되어야 할 것이다.
본 발명에서, 메쉬가 분말의 입자 크기를 나타내기 위해서 사용되었을 때, "+" 및 "-" 부호는 각각 언급된 메쉬를 갖는 체를 "통과" 또는 "미통과"되었음을 나타낸다. 예컨대 "-60-메쉬"는 60-메쉬체를 통과함을 나타내며, "+200-메쉬" 는 200-메쉬체를 통과하지 못했음을 나타낸다.
탄탈룸 분말 내 불순물 양에 대한 분석은 National Standard GB/T15076.1 내지 15076.15에 따라 수행되었고, 물성 분석은 Industry Standard YS/T573-2007에 따라서 수행되었다. 탄탈룸 분말의 누설 전류와 정전용량의 측정은 National Standard GB/T3137에 따라서 수행되었다.
실시예 1
단계 1)
반응기를 비우고, Ar을 공급하여 그 안의 공기를 치환하였다. 이 후, 염화칼륨(KCl) 100 kg, 불화칼륨(KF) 100 kg 및 FSSS 입자 크기가 ≤ 0.5 μm인 미세 탄탈룸 분말 1 kg을 칭량하고 혼합한 후, 생성된 혼합물을 반응기에 장입하였다. 이어서, 반응기를 가열로에서 가열하고, 온도가 850 ℃로 상승되면, 혼합물을 교반하고, 온도를 30분 동안 유지하였다. 그 후에, 플루오로탄탈산칼륨 5 kg, 요오드화칼륨 250 g 및 황산칼륨 50 g을 상기 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 온도가 다시 850 ℃까지 올라가면, 화학 반응식: K2TaF7+5Na= Ta+5NaF+2KF의 계산에 따라: 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하고; 이 후 동일 분량의 상기 혼합된 원료 물질을 추가하고, 반응 온도가 다시 850 ℃까지 올라가면 상응하는 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하였다. 첨가 과정을 9회 반복하였다. 반응이 종료된 이후에, 반응 혼합물을 830 ℃의 온도에서 10분 간 유지한 후, 교반을 중단하고 반응 혼합물을 주변 온도로 식혔다.
반응 생성물을 반응 혼합물에서 제거하고, 반응 부산물을 분리하였다. pH 값 3의 염산 수용액을 사용하여 상기에서 얻은 1차 탄탈룸 분말을 세척하고 정제한 뒤, 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수로 세척하고 건조하였다.
1차 탄탈룸 분말의 분석 데이터는 이하와 같다:
비표면적 (BET, 질소 가스 흡착): 3.05 m2/g
산소 1.0%
질소 315 ppm
칼륨 32 ppm
나트륨 <2 ppm
칼슘 <1 ppm
마그네슘 <1 ppm
단계 2)
단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수를 접착제로 사용하여 예비-응집 처리하였다. 예비-응집된 탄탈룸 분말을 도가니에 장입한 후, 장입된 도가니를 진공 열처리로에 넣어 5 단계 응집을 수행하였는데, 이는 용광로를 비우고 온도를 800 ℃까지 올린 후 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1000 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1050 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1100 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1180 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 20분 동안 유지하는 것으로 구성된다. 응집이 완료된 후에, 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식혔다. 이어, 탄탈룸 분말을 반응기에서 꺼내고, 바순 후, 60-메쉬에 통과시켰다.
단계 3)
단계 2)에서 수득한 탄탈룸 분말에 탄탈룸 분말 질량 대비 3.0% 양의 마그네슘 스크랩 및 인산이수소암모늄 (탄탈룸 분말 질량 대비 120 ppm에 상당한 인)을 첨가하고, 균일하게 혼합하였다. 이후에 혼합물을 덮개가 있는 도가니에 넣었다. 이어서, 도가니를 아르곤-보호 반응기에 두고, 온도가 840 ℃에 도달하면, 이 온도를 2시간 동안 유지하였다. 반응기를 180 ℃로 식히고, 온도가 일정해지면 반응기 내 압력이 0.15 MPa에 도달하도록 질소 가스를 투입하였다. 온도를 180 ℃±5 ℃ 로 조절하고, 8시간 동안 유지하였다. 이러한 온도 유지 후에, 반응기를 주변 온도로 식히고, 이동안 공기를 간헐적으로 수 회 공급하여 패시베이션 반응을 수행한 뒤, 생성된 탄탈룸 분말을 꺼냈다.
단계 4)
단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말에 10% 질산 및 0.5% 과산화수소의 혼합 수용액을 첨가해 탄탈룸 분말을 2시간 동안 교반하면서 세척함으로써, 잔류 금속 마그네슘 및 마그네슘 산화물의 반응 부산물이 제거될 수 있도록 하였다. 그 다음에, 산 용액을 따라내 제거하고, 이어서 여기에 탈이온수를 첨가하였다. 용액을 1분 동안 교반한 후에, 5분 동안 그대로 두고, 미세 탄탈룸 분말을 포함하는 상등 수용액을 제거하였다. 이 과정을 용액의 전기전도도가 < 50 μs/cm에 도달할 때까지 반복하였다. 이어, 탄탈룸 분말을 필터 탱크로 옮기고, 전기전도도가 5 μs/cm 미만이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다. 그 후에, 탄탈룸 분말을 여과하고, 건조시킨 후 80-메쉬 체로 걸러 탄탈룸 분말 생성물을 수득하였다.
실시예 2
단계 1)
반응기를 비우고, Ar을 공급하여 그 안의 공기를 치환하였다. 이 후, 염화칼륨(KCl) 100 kg, 불화칼륨(KF) 100 kg 및 FSSS 입자 크기가 ≤ 0.5 μm인 미세 탄탈룸 분말 1 kg을 칭량하고 혼합한 후, 생성된 혼합물을 반응기에 장입하였다. 이어서, 반응기를 가열로에서 가열하고, 온도가 850 ℃로 상승되면, 혼합물을 교반하고, 온도를 30분 동안 유지하였다. 그 후에, 플루오로탄탈산칼륨 5 kg, 요오드화칼륨 250 g, 황산칼륨(K2SO4) 500 g 및 인산이수소암모늄 0.4 g을 상기 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 온도가 다시 850 ℃까지 올라가면, 화학 반응식: K2TaF7+5Na= Ta+5NaF+2KF의 계산에 따라: 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하고; 이 후 동일 분량의 상기 혼합된 원료 물질을 추가하고, 반응 온도가 다시 850 ℃까지 올라가면 상응하는 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하였다. 첨가 과정을 9회 반복하였다. 반응이 종료된 이후에, 반응 혼합물을 830 ℃의 온도에서 10분 간 유지한 후, 교반을 중단하고 반응 혼합물을 주변 온도로 식혔다.
반응 생성물을 반응 혼합물에서 제거하고, 반응 부산물을 분리하였다. pH 값 3의 염산 수용액을 사용하여 상기에서 얻은 1차 탄탈룸 분말을 세척하고 정제한 뒤, 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수로 세척하고 건조하였다.
1차 탄탈룸 분말의 분석 데이터는 이하와 같다:
비표면적 (BET, 질소 가스 흡착): 3.20 m2/g
산소 1.05%
질소 340 ppm
칼륨 36 ppm
나트륨 <2 ppm
칼슘 <1 ppm
마그네슘 <1 ppm
단계 2)
단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수를 접착제로 사용하여 예비-응집 처리하였다. 예비-응집된 탄탈룸 분말을 도가니에 장입한 후, 장입된 도가니를 진공 열처리로에 넣어 5 단계 응집을 수행하였는데, 이는 용광로를 비우고 온도를 800 ℃까지 올린 후 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1000 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1050 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1100 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1180 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 20분 동안 유지하는 것으로 구성된다. 응집이 완료된 후에, 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식혔다. 이어, 탄탈룸 분말을 반응기에서 꺼내고, 바순 후, 60-메쉬에 통과시켰다.
단계 3)
단계 2)에서 수득한 탄탈룸 분말에 탄탈룸 분말 질량 대비 3.0% 양의 마그네슘 스크랩 및 인산이수소암모늄 (탄탈룸 분말 질량 대비 80 ppm에 상당한 인)을 첨가하고, 균일하게 혼합하였다. 이후에 혼합물을 덮개가 있는 도가니에 넣었다. 이어서, 도가니를 아르곤-보호 반응기에 두고, 온도가 840 ℃에 도달하면, 이 온도를 2시간 동안 유지하였다. 반응기를 180 ℃로 식히고, 온도가 일정해지면 반응기 내 압력이 0.15 MPa에 도달하도록 질소 가스를 투입하였다. 온도를 180 ℃±5 ℃ 로 조절하고, 8시간 동안 유지하였다. 이러한 온도 유지 후에, 반응기를 주변 온도로 식히고, 이동안 공기를 간헐적으로 수 회 공급하여 패시베이션 반응을 수행한 뒤, 생성된 탄탈룸 분말을 꺼냈다.
단계 4)
단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말에 10% 질산 및 0.5% 과산화수소의 혼합 수용액을 첨가해 탄탈룸 분말을 2시간 동안 교반하면서 세척함으로써, 잔류 마그네슘 및 마그네슘 산화물의 반응 부산물이 제거될 수 있도록 하였다. 그 다음에, 산 용액을 따라내 제거하고, 이어서 여기에 탈이온수를 첨가하였다. 용액을 1분 동안 교반한 후에, 5분 동안 그대로 두고, 미세 탄탈룸 분말을 포함하는 상등 수용액을 제거하였다. 이 과정을 용액의 전기전도도가 < 50 μs/cm에 도달할 때까지 반복하였다. 이어, 탄탈룸 분말을 필터 탱크로 옮기고, 전기전도도가 5 μs/cm 미만이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다. 그 후에, 탄탈룸 분말을 여과하고, 건조시킨 후 80-메쉬 체로 걸러 탄탈룸 분말 생성물을 수득하였다
실시예 3
단계 1)
반응기를 비우고, Ar을 공급하여 그 안의 공기를 치환하였다. 이 후, 염화칼륨(KCl) 100 kg, 불화칼륨(KF) 100 kg 및 FSSS 입자 크기가 ≤ 0.5 μm인 미세 탄탈룸 분말 1 kg을 칭량하고 혼합한 후, 생성된 혼합물을 반응기에 장입하였다. 이어서, 반응기를 가열로에서 가열하고, 온도가 830 ℃로 상승되면, 혼합물을 교반하고, 온도를 30분 동안 유지하였다. 그 후에, 플루오로탄탈산칼륨 5 kg, 요오드화칼륨 350 g 및 황산칼륨(K2SO4) 50 g을 상기 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 온도가 다시 830 ℃까지 올라가면, 화학 반응식: K2TaF7+5Na= Ta+5NaF+2KF의 계산에 따라: 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하고; 이 후 동일 분량의 상기 혼합된 원료 물질을 추가하고, 반응 온도가 다시 830 ℃까지 올라가면 상응하는 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하였다. 첨가 과정을 9회 반복하였다. 반응이 종료된 후, 반응 혼합물을 820 ℃의 온도에서 10분 간 유지한 디음, 교반을 중단하고 반응 혼합물을 주변 온도로 식혔다.
반응 생성물을 반응 혼합물에서 제거하고, 반응 부산물을 분리하였다. pH 값 3의 염산 수용액을 사용하여 상기에서 얻은 1차 탄탈룸 분말을 세척하고 정제한 뒤, 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수로 세척하고 건조하였다.
1차 탄탈룸 분말의 분석 데이터는 이하와 같다:
비표면적 (BET, 질소 가스 흡착): 3.50 m2/g
산소 1.15%
질소 380 ppm
칼륨 39 ppm
나트륨 <2 ppm
칼슘 <1 ppm
마그네슘 <1 ppm
단계 2)
단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수를 접착제로 사용하여 예비-응집 처리하였다. 예비-응집된 탄탈룸 분말을 도가니에 장입한 후, 장입된 도가니를 진공 열처리로에 넣어 5 단계 응집을 수행하였는데, 이는 용광로를 비우고 온도를 800 ℃까지 올린 후 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1000 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1050 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1100 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1180 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 20분 동안 유지하는 것으로 구성된다. 응집이 완료된 후에, 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식혔다. 이어, 탄탈룸 분말을 반응기에서 꺼내고, 바순 후, 60-메쉬에 통과시켰다.
단계 3)
단계 2)에서 수득한 탄탈룸 분말에 탄탈룸 분말 질량 대비 3.5% 양의 마그네슘 스크랩 및 인산이수소암모늄 (탄탈룸 분말 질량 대비 140 ppm에 상당한 인)을 첨가하고, 균일하게 혼합하였다. 이후에 혼합물을 덮개가 있는 도가니에 넣었다. 이어서, 도가니를 아르곤-보호 반응기에 두고, 온도가 840 ℃에 도달하면, 이 온도를 2시간 동안 유지하였다. 반응기를 180 ℃로 식히고, 온도가 일정해지면 반응기 내 압력이 0.18 MPa에 도달하도록 질소 가스를 투입하였다. 온도를 180 ℃±5 ℃ 로 조절하고, 8시간 동안 유지하였다. 이러한 온도 유지 후에, 반응기를 주변 온도로 식히고, 이동안 공기를 간헐적으로 수 회 공급하여 패시베이션 반응을 수행한 뒤, 생성된 탄탈룸 분말을 꺼냈다.
단계 4)
단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말에 10% 질산 및 0.5% 과산화수소의 혼합 수용액을 첨가해 탄탈룸 분말을 2시간 동안 교반하면서 세척함으로써, 잔류 마그네슘 및 마그네슘 산화물의 반응 부산물이 제거될 수 있도록 하였다. 그 다음에, 산 용액을 따라내 제거하고, 이어서 여기에 탈이온수를 첨가하였다. 용액을 1분 동안 교반한 후에, 5분 동안 그대로 두고, 미세 탄탈룸 분말을 포함하는 상등 수용액을 제거하였다. 이 과정을 용액의 전기전도도가 < 50 μs/cm에 도달할 때까지 반복하였다. 이어, 탄탈룸 분말을 필터 탱크로 옮기고, 전기전도도가 5 μs/cm 미만이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다. 그 후에, 탄탈룸 분말을 여과하고, 건조시킨 후 80-메쉬 체로 걸러 탄탈룸 분말 생성물을 수득하였다
실시예 4
단계 1)
반응기를 비우고, Ar을 공급하여 그 안의 공기를 치환하였다. 이 후, 염화칼륨(KCl) 100 kg, 불화칼륨(KF) 100 kg 및 FSSS 입자 크기가 ≤ 0.5 μm인 미세 탄탈룸 분말 1 kg을 칭량하고 혼합한 후, 생성된 혼합물을 반응기에 장입하였다. 이어서, 반응기를 가열로에서 가열하고, 온도가 830 ℃로 상승되면, 혼합물을 교반하고, 온도를 30분 동안 유지하였다. 그 후에, 플루오로탄탈산칼륨 5 kg, 요오드화칼륨 250 g, 황산칼륨(K2SO4) 50 g 및 인산이수소암모늄 0.5 g을 상기 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 온도가 다시 830 ℃까지 올라가면, 화학 반응식: K2TaF7+5Na= Ta+5NaF+2KF의 계산에 따라: 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하고; 이 후 동일 분량의 상기 혼합된 원료 물질을 추가하고, 반응 온도가 다시 830 ℃까지 올라가면 상응하는 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하였다. 첨가 과정을 9회 반복하였다. 반응이 종료된 후, 반응 혼합물을 820 ℃의 온도에서 10분 간 유지한 디음, 교반을 중단하고 반응 혼합물을 주변 온도로 식혔다.
반응 생성물을 반응 혼합물에서 제거하고, 반응 부산물을 분리하였다. pH 값 4의 염산 수용액을 사용하여 상기에서 얻은 1차 탄탈룸 분말을 세척하고 정제한 뒤, 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수로 세척하고 건조하였다.
1차 탄탈룸 분말의 분석 데이터는 이하와 같다:
비표면적 (BET, 질소 가스 흡착): 3.66 m2/g
산소 1.18%
질소 420 ppm
칼륨 41 ppm
나트륨 <2 ppm
칼슘 <1 ppm
마그네슘 <1 ppm
단계 2)
단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수를 접착제로 사용하여 예비-응집 처리하였다. 예비-응집된 탄탈룸 분말을 도가니에 장입한 후, 장입된 도가니를 진공 열처리로에 넣어 5 단계 응집을 수행하였는데, 이는 용광로를 비우고 온도를 800 ℃까지 올린 후 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1000 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1050 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1100 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1180 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 20분 동안 유지하는 것으로 구성된다. 응집이 완료된 후에, 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식혔다. 이어, 탄탈룸 분말을 반응기에서 꺼내고, 바순 후, 60-메쉬 체에 통과시켰다.
단계 3)
단계 2)에서 수득한 탄탈룸 분말에 탄탈룸 분말 질량 대비 3.5% 양의 마그네슘 스크랩 및 인산이수소암모늄 (탄탈룸 분말 질량 대비 100 ppm에 상당한 인)을 첨가하고, 균일하게 혼합하였다. 이후에 혼합물을 덮개가 있는 도가니에 넣었다. 이어서, 도가니를 아르곤-보호 반응기에 두고, 온도가 840 ℃에 도달하면, 이 온도를 2시간 동안 유지하였다. 반응기를 180 ℃로 식히고, 온도가 일정해지면 반응기 내 압력이 0.18 MPa에 도달하도록 질소 가스를 투입하였다. 온도를 180 ℃±5 ℃ 로 조절하고, 8시간 동안 유지하였다. 이러한 온도 유지 후에, 반응기를 주변 온도로 식히고, 이동안 공기를 간헐적으로 수 회 공급하여 패시베이션 반응을 수행한 뒤, 생성된 탄탈룸 분말을 꺼냈다.
단계 4)
단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말에 10% 질산 및 0.5% 과산화수소의 혼합 수용액을 첨가해 탄탈룸 분말을 2시간 동안 교반하면서 세척함으로써, 잔류 금속 마그네슘 및 마그네슘 산화물의 부산물이 제거될 수 있도록 하였다. 그 다음에, 산 용액을 따라내 제거하고, 이어서 여기에 탈이온수를 첨가하였다. 용액을 1분 동안 교반한 후에, 5분 동안 그대로 두고, 미세 탄탈룸 분말을 포함하는 상등 수용액을 제거하였다. 이 과정을 용액의 전기전도도가 < 50 μs/cm에 도달할 때까지 반복하였다. 이어, 탄탈룸 분말을 필터 탱크로 옮기고, 전기전도도가 5 μs/cm 미만이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다. 그 후에, 탄탈룸 분말을 여과하고, 건조시킨 후 80-메쉬 체로 걸러 탄탈룸 분말 생성물을 수득하였다.
실시예 5
단계 1)
반응기를 비우고, Ar을 공급하여 그 안의 공기를 치환하였다. 이 후, 염화칼륨(KCl) 100 kg, 불화칼륨(KF) 100 kg 및 FSSS 입자 크기가 ≤ 0.5 μm인 미세 탄탈룸 분말 1 kg을 칭량하고 혼합한 후, 생성된 혼합물을 반응기에 장입하였다. 이어서, 반응기를 가열로에서 가열하고, 온도가 830 ℃로 상승되면, 혼합물을 교반하고, 온도를 30분 동안 유지하였다. 그 후에, 플루오로탄탈산칼륨 3 kg, 요오드화칼륨 250 g 및 황산칼륨(K2SO4) 50 g을 상기 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 온도가 다시 830 ℃까지 올라가면, 화학 반응식: K2TaF7+5Na= Ta+5NaF+2KF의 계산에 따라: 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하고; 이 후 동일 분량의 상기 혼합된 원료 물질을 추가하고, 반응 온도가 다시 830 ℃까지 올라가면 상응하는 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하였다. 첨가 과정을 11회 반복하였다. 반응이 종료된 후, 반응 혼합물을 820 ℃의 온도에서 10분 간 유지한 디음, 교반을 중단하고 반응 혼합물을 주변 온도로 식혔다.
반응 생성물을 반응 혼합물에서 제거하고, 반응 부산물을 분리하였다. pH 값 4의 염산 수용액을 사용하여 상기에서 얻은 1차 탄탈룸 분말을 세척하고 정제한 뒤, 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수로 세척하고 건조하였다.
1차 탄탈룸 분말의 분석 데이터는 이하와 같다:
비표면적 (BET, 질소 가스 흡착): 3.85 m2/g
산소 1.27%
질소 400 ppm
칼륨 42 ppm
나트륨 <2 ppm
칼슘 <1 ppm
마그네슘 <1 ppm
단계 2)
단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수를 접착제로 사용하여 예비-응집 처리하였다. 예비-응집된 탄탈룸 분말을 도가니에 장입한 후, 장입된 도가니를 진공 열처리로에 넣어 4 단계 응집을 수행하였는데, 이는 용광로를 비우고 온도를 800 ℃까지 올린 후 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1000 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1050 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1120 ℃까지 올린뒤 온도를 20분 동안 유지하는 것으로 구성된다. 응집이 완료된 후에, 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식혔다. 이어, 탄탈룸 분말을 반응기에서 꺼내고, 바순 후, 60-메쉬 체에 통과시켰다.
단계 3)
단계 2)에서 수득한 탄탈룸 분말에 탄탈룸 분말 질량 대비 3.8% 양의 마그네슘 스크랩 및 인산이수소암모늄 (탄탈룸 분말 질량 대비 150 ppm에 상당한 인)을 첨가하고, 균일하게 혼합하였다. 이후에 혼합물을 덮개가 있는 도가니에 넣었다. 이어서, 도가니를 아르곤-보호 반응기에 두고, 온도가 840 ℃에 도달하면, 이 온도를 2시간 동안 유지하였다. 반응기를 180 ℃로 식히고, 온도가 일정해지면 반응기 내 압력이 0.18 MPa에 도달하도록 질소 가스를 투입하였다. 온도를 180 ℃±5 ℃ 로 조절하고, 8시간 동안 유지하였다. 이러한 온도 유지 후에, 반응기를 주변 온도로 식히고, 이동안 공기를 간헐적으로 수 회 공급하여 패시베이션 반응을 수행한 뒤, 생성된 탄탈룸 분말을 꺼냈다.
단계 4)
단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말에 10% 질산 및 0.5% 과산화수소의 혼합 수용액을 첨가해 탄탈룸 분말을 2시간 동안 교반하면서 세척함으로써, 잔류 금속 마그네슘 및 마그네슘 산화물의 부산물이 제거될 수 있도록 하였다. 그 다음에, 산 용액을 따라내 제거하고, 이어서 여기에 탈이온수를 첨가하였다. 용액을 1분 동안 교반한 후에, 5분 동안 그대로 두고, 미세 탄탈룸 분말을 포함하는 상등 수용액을 제거하였다. 이 과정을 용액의 전기전도도가 < 50 μs/cm에 도달할 때까지 반복하였다. 이어, 탄탈룸 분말을 필터 탱크로 옮기고, 전기전도도가 5 μs/cm 미만이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다. 그 후에, 탄탈룸 분말을 여과하고, 건조시킨 후 80-메쉬 체로 걸러 탄탈룸 분말 생성물을 수득하였다.
실시예 6
단계 1)
반응기를 비우고, Ar을 공급하여 그 안의 공기를 치환하였다. 이 후, 염화칼륨(KCl) 100 kg, 불화칼륨(KF) 100 kg 및 FSSS 입자 크기가 ≤ 0.5 μm인 미세 탄탈룸 분말 1 kg을 칭량하고 혼합한 후, 생성된 혼합물을 반응기에 장입하였다. 이어서, 반응기를 가열로에서 가열하고, 온도가 830 ℃로 상승되면, 혼합물을 교반하고, 온도를 30분 동안 유지하였다. 그 후에, 플루오로탄탈산칼륨 3 kg, 요오드화칼륨 250 g, 황산칼륨(K2SO4) 50 g 및 인산이수소암모늄 0.5 g을 상기 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 온도가 다시 830 ℃까지 올라가면, 화학 반응식: K2TaF7+5Na= Ta+5NaF+2KF의 계산에 따라: 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하고; 이 후 동일 분량의 상기 혼합된 원료 물질을 추가하고, 반응 온도가 다시 850 ℃까지 올라가면 상응하는 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하였다. 추가 과정을 11회 반복하였다. 반응이 종료된 후, 반응 혼합물을 820 ℃의 온도에서 10분 간 유지한 디음, 교반을 중단하고 반응 혼합물을 주변 온도로 식혔다.
반응 생성물을 반응 혼합물에서 제거하고, 반응 부산물을 분리하였다. pH 값 4의 염산 수용액을 사용하여 상기에서 얻은 1차 탄탈룸 분말을 세척하고 정제한 뒤, 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수로 세척하고 건조하였다.
1차 탄탈룸 분말의 분석 데이터는 이하와 같다:
비표면적 (BET, 질소 가스 흡착): 4.02 m2/g
산소 1.32%
질소 420 ppm
칼륨 39 ppm
나트륨 <2 ppm
칼슘 <1 ppm
마그네슘 <1 ppm
단계 2)
단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수를 접착제로 사용하여 예비-응집 처리하였다. 예비-응집된 탄탈룸 분말을 도가니에 장입한 후, 장입된 도가니를 진공 열처리로에 넣어 4 단계 응집을 수행하였는데, 이는 용광로를 비우고 온도를 800 ℃까지 올린 후 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1000 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1050 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1120 ℃까지 올린뒤 온도를 20분 동안 유지하는 것으로 구성된다. 응집이 완료된 후에, 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식혔다. 이어, 탄탈룸 분말을 반응기에서 꺼내고, 바순 후, 60-메쉬 체에 통과시켰다.
단계 3)
단계 2)에서 수득한 탄탈룸 분말에 탄탈룸 분말 질량 대비 3.8% 양의 마그네슘 스크랩 및 인산이수소암모늄 (탄탈룸 분말 질량 대비 120 ppm에 상당한 인)을 첨가하고, 균일하게 혼합하였다. 이후에 혼합물을 덮개가 있는 도가니에 넣었다. 이어서, 도가니를 아르곤-보호 반응기에 두고, 온도가 840 ℃에 도달하면, 이 온도를 2시간 동안 유지하였다. 반응기를 180 ℃로 식히고, 온도가 일정해지면 반응기 내 압력이 0.18 MPa에 도달하도록 질소 가스를 투입하였다. 온도를 180 ℃±5 ℃ 로 조절하고, 8시간 동안 유지하였다. 이러한 온도 유지 후에, 반응기를 주변 온도로 식히고, 이동안 공기를 간헐적으로 수 회 공급하여 패시베이션 반응을 수행한 뒤, 생성된 탄탈룸 분말을 꺼냈다.
단계 4)
단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말에 10% 질산 및 0.5% 과산화수소의 혼합 수용액을 첨가해 탄탈룸 분말을 2시간 동안 교반하면서 세척함으로써, 잔류 금속 마그네슘 및 마그네슘 산화물의 부산물이 제거될 수 있도록 하였다. 그 다음에, 산 용액을 따라내 제거하고, 이어서 여기에 탈이온수를 첨가하였다. 용액을 1분 동안 교반한 후에, 5분 동안 그대로 두고, 미세 탄탈룸 분말을 포함하는 상등 수용액을 제거하였다. 이 과정을 용액의 전기전도도가 < 50 μs/cm에 도달할 때까지 반복하였다. 이어, 탄탈룸 분말을 필터 탱크로 옮기고, 전기전도도가 5 μs/cm 미만이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다. 그 후에, 탄탈룸 분말을 여과하고, 건조시킨 후 80-메쉬 체로 걸러 탄탈룸 분말 생성물을 수득하였다.
실시예 7
단계 1)
반응기를 비우고, Ar을 공급하여 그 안의 공기를 치환하였다. 이 후, 염화칼륨(KCl) 100 kg, 불화칼륨(KF) 100 kg 및 FSSS 입자 크기가 ≤ 0.5 μm인 미세 탄탈룸 분말 1 kg을 칭량하고 혼합한 후, 생성된 혼합물을 반응기에 장입하였다. 이어서, 반응기를 가열로에서 가열하고, 온도가 800 ℃로 상승되면, 혼합물을 교반하고, 온도를 30분 동안 유지하였다. 그 후에, 플루오로탄탈산칼륨 2.5 kg, 요오드화칼륨 250 g 및 황산칼륨(K2SO4) 50 g을 상기 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 온도가 다시 800 ℃까지 올라가면, 화학 반응식: K2TaF7+5Na= Ta+5NaF+2KF의 계산에 따라: 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하고; 이 후 동일 분량의 상기 혼합된 원료 물질을 추가하고, 반응 온도가 다시 800 ℃까지 올라가면 상응하는 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하였다. 첨가 과정을 9회 반복하였다. 반응이 종료된 이후에, 반응 혼합물을 800 ℃의 온도에서 10 분 간 유지한 다음, 교반을 중단하고 반응 혼합물을 주변 온도로 식혔다.
반응 생성물을 반응 혼합물에서 제거하고, 반응 부산물을 분리하였다. pH 값 5의 염산 수용액을 사용하여 상기에서 얻은 1차 탄탈룸 분말을 세척하고 정제한 뒤, 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수로 세척하고 건조하였다.
1차 탄탈룸 분말의 분석 데이터는 이하와 같다:
비표면적 (BET, 질소 가스 흡착): 4.32 m2/g
산소 1.35%
질소 450 ppm
칼륨 40 ppm
나트륨 <2 ppm
칼슘 <1 ppm
마그네슘 <1 ppm
단계 2)
단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수를 접착제로 사용하여 예비-응집 처리하였다. 예비-응집된 탄탈룸 분말을 도가니에 장입한 후, 장입된 도가니를 진공 열처리로에 넣어 4 단계 응집을 수행하였는데, 이는 용광로를 비우고 온도를 800 ℃까지 올린 후 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1000 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1050 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1100 ℃까지 올린 뒤 온도를 20분 동안 유지하는 것으로 구성된다. 응집이 완료된 후에, 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식혔다. 이어, 탄탈룸 분말을 반응기에서 꺼내고, 바순 후, 60-메쉬 체에 통과시켰다.
단계 3)
단계 2)에서 수득한 탄탈룸 분말에 탄탈룸 분말 질량 대비 3.8% 양의 마그네슘 스크랩 및 인산이수소암모늄 (탄탈룸 분말 질량 대비 180 ppm에 상당한 인)을 첨가하고, 균일하게 혼합하였다. 이후에 혼합물을 덮개가 있는 도가니에 넣었다. 이어서, 도가니를 아르곤-보호 반응기에 두고, 온도가 820 ℃에 도달하면, 이 온도를 2시간 동안 유지하였다. 반응기를 150 ℃로 식히고, 온도가 일정해지면 반응기 내 압력이 0.18 MPa에 도달하도록 질소 가스를 투입하였다. 온도를 180 ℃±5 ℃ 로 조절하고, 8시간 동안 유지하였다. 이러한 온도 유지 후에, 반응기를 주변 온도로 식히고, 이동안 공기를 간헐적으로 수 회 공급하여 패시베이션 반응을 수행한 뒤, 생성된 탄탈룸 분말을 꺼냈다.
단계 4)
단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말에 10% 질산 및 0.5% 과산화수소의 혼합 수용액을 첨가해 탄탈룸 분말을 2시간 동안 교반하면서 세척함으로써, 잔류 금속 마그네슘 및 마그네슘 산화물의 부산물이 제거될 수 있도록 하였다. 그 다음에, 산 용액을 따라내 제거하고, 이어서 여기에 탈이온수를 첨가하였다. 용액을 1분 동안 교반한 후에, 5분 동안 그대로 두고, 미세 탄탈룸 분말을 포함하는 상등 수용액을 제거하였다. 이 과정을 용액의 전기전도도가 < 50 μs/cm에 도달할 때까지 반복하였다. 이어, 탄탈룸 분말을 필터 탱크로 옮기고, 전기전도도가 5 μs/cm 미만이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다. 그 후에, 탄탈룸 분말을 여과하고, 건조시킨 후 80-메쉬 체로 걸러 탄탈룸 분말 생성물을 수득하였다.
실시예 8
단계 1)
반응기를 비우고, Ar을 공급하여 그 안의 공기를 치환하였다. 이 후, 염화칼륨(KCl) 100 kg, 불화칼륨(KF) 100 kg 및 FSSS 입자 크기가 ≤ 0.5 μm인 미세 탄탈룸 분말 1 kg을 칭량하고 혼합한 후, 생성된 혼합물을 반응기에 장입하였다. 이어서, 반응기를 가열로에서 가열하고, 온도가 800 ℃로 상승되면, 혼합물을 교반하고, 온도를 30분 동안 유지하였다. 그 후에, 플루오로탄탈산칼륨 2.5 kg, 요오드화칼륨 250 g, 황산칼륨(K2SO4) 50 g 및 인산이수소암모늄 0.5 g을 상기 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 온도가 다시 800 ℃까지 올라가면, 화학 반응식: K2TaF7+5Na= Ta+5NaF+2KF의 계산에 따라: 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하고; 이 후 동일 분량의 상기 혼합된 원료 물질을 추가하고, 반응 온도가 다시 800 ℃까지 올라가면 상응하는 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하였다. 첨가 과정을 9회 반복하였다. 반응이 종료된 이후에, 반응 혼합물을 800 ℃의 온도에서 10 분 간 유지한 다음, 교반을 중단하고 반응 혼합물을 주변 온도로 식혔다.
반응 생성물을 반응 혼합물에서 제거하고, 반응 부산물을 분리하였다. pH 값 5의 염산 수용액을 사용하여 상기에서 얻은 1차 탄탈룸 분말을 세척하고 정제한 뒤, 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수로 세척하고 건조하였다.
1차 탄탈룸 분말의 분석 데이터는 이하와 같다:
비표면적 (BET, 질소 가스 흡착): 4.48 m2/g
산소 1.37%
질소 470 ppm
칼륨 45 ppm
나트륨 <2 ppm
칼슘 <1 ppm
마그네슘 <1 ppm
단계 2)
단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수를 접착제로 사용하여 예비-응집 처리하였다. 예비-응집된 탄탈룸 분말을 도가니에 장입한 후, 장입된 도가니를 진공 열처리로에 넣어 4 단계 응집을 수행하였는데, 이는 용광로를 비우고 온도를 800 ℃까지 올린 후 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1000 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로, 온도를 1050 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1100 ℃까지 올린 뒤 온도를 20분 동안 유지하는 것으로 구성된다. 응집이 완료된 후에, 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식혔다. 이어, 탄탈룸 분말을 반응기에서 꺼내고, 바순 후, 60-메쉬 체에 통과시켰다.
단계 3)
단계 2)에서 수득한 탄탈룸 분말에 탄탈룸 분말 질량 대비 3.5% 양의 마그네슘 스크랩 및 인산이수소암모늄 (탄탈룸 분말 질량 대비 140 ppm에 상당한 인)을 첨가하고, 균일하게 혼합하였다. 이후에 혼합물을 덮개가 있는 도가니에 넣었다. 이어서, 도가니를 아르곤-보호 반응기에 두고, 온도가 840 ℃에 도달하면, 이 온도를 2시간 동안 유지하였다. 반응기를 180 ℃로 식히고, 온도가 일정해지면 반응기 내 압력이 0.18 MPa에 도달하도록 질소 가스를 투입하였다. 온도를 180 ℃±5 ℃ 로 조절하고, 8시간 동안 유지하였다. 이러한 온도 유지 후에, 반응기를 주변 온도로 식히고, 이동안 공기를 간헐적으로 수 회 공급하여 패시베이션 반응을 수행한 뒤, 생성된 탄탈룸 분말을 꺼냈다.
단계 4)
단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말에 10% 수용액 질산 및 0.5% 과산화수소의 혼합 수용액을 첨가해 탄탈룸 분말을 2시간 동안 교반하면서 세척함으로써, 잔류 금속 마그네슘 및 마그네슘 산화물의 부산물이 제거될 수 있도록 하였다. 그 다음에, 산 용액을 따라내 제거하고, 이어서 여기에 탈이온수를 첨가하였다. 용액을 1분 동안 교반한 후에, 5분 동안 그대로 두고, 미세 탄탈룸 분말을 포함하는 상등 수용액을 제거하였다. 이 과정을 용액의 전기전도도가 < 50 μs/cm에 도달할 때까지 반복하였다. 이어, 탄탈룸 분말을 필터 탱크로 옮기고, 전기전도도가 5 μs/cm 미만이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다. 그 후에, 탄탈룸 분말을 여과하고, 건조시킨 후 80-메쉬 체로 걸러 탄탈룸 분말 생성물을 수득하였다.
실시예 9
단계 1)
반응기를 비우고, Ar을 공급하여 그 안의 공기를 치환하였다. 이 후, 염화칼륨(KCl) 100 kg, 불화칼륨(KF) 100 kg 및 FSSS 입자 크기가 ≤ 0.5 μm인 미세 탄탈룸 분말 1 kg을 칭량하고 혼합한 후, 생성된 혼합물을 반응기에 장입하였다. 이어서, 반응기를 가열로에서 가열하고, 온도가 850 ℃로 상승되면, 혼합물을 교반하고, 온도를 30분 동안 유지하였다. 그 후에, 플루오로탄탈산칼륨 5 kg, 요오드화칼륨 250 g 및 황산칼륨(K2SO4) 500 g을 상기 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 온도가 다시 830 ℃까지 올라가면, 화학 반응식: K2TaF7+5Na= Ta+5NaF+2KF의 계산에 따라: 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하고; 이 후 동일 분량의 상기 혼합된 원료 물질을 추가하고, 반응 온도가 다시 850 ℃까지 올라가면 상응하는 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하였다. 첨가 과정을 9회 반복하였다. 반응이 종료된 이후에, 반응 혼합물을 830 ℃의 온도에서 10분 간 유지한 후 유지되고, 교반을 중단하고 반응 혼합물을 주변 온도로 식혔다.
반응 생성물을 반응 혼합물에서 제거하고, 반응 부산물을 분리하였다. pH 값 3의 염산 수용액을 사용하여 상기에서 얻은 1차 탄탈룸 분말을 세척하고 정제한 뒤, 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수로 세척하고 건조하였다.
1차 탄탈룸 분말의 분석 데이터는 이하와 같다:
비표면적 (BET, 질소 가스 흡착): 3.02 m2/g
산소 1.05%
질소 310 ppm
칼륨 30 ppm
나트륨 <2 ppm
칼슘 <1 ppm
마그네슘 <1 ppm
단계 2)
단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수를 접착제로 사용하여 예비-응집 처리하였다. 예비-응집된 탄탈룸 분말을 도가니에 장입한 후, 장입된 도가니를 진공 열처리로에 넣어 3 단계 응집을 수행하였는데, 이는 용광로를 비우고 온도를 800 ℃까지 올린 후 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로 온도를 1050 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1180 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 20분 동안 유지하는 것으로 구성된다. 응집이 완료된 후에, 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식혔다. 이어, 탄탈룸 분말을 반응기에서 꺼내고, 바순 후, 60-메쉬 체에 통과시켰다.
단계 3)
단계 2)에서 수득한 탄탈룸 분말에 탄탈룸 분말 질량 대비 3.0% 양의 마그네슘 스크랩 및 인산이수소암모늄 (탄탈룸 분말 질량 대비 120 ppm에 상당한 인)을 첨가하고, 균일하게 혼합하였다. 이후에 혼합물을 덮개가 있는 도가니에 넣었다. 이어서, 도가니를 아르곤-보호 반응기에 두고, 온도가 840 ℃에 도달하면, 이 온도를 2시간 동안 유지하였다. 반응기를 180 ℃로 식히고, 온도가 일정해지면 반응기 내 압력이 0.15 MPa에 도달하도록 질소 가스를 투입하였다. 온도를 180 ℃±5 ℃ 로 조절하고, 8시간 동안 유지하였다. 이러한 온도 유지 후에, 반응기를 주변 온도로 식히고, 이동안 공기를 간헐적으로 수 회 공급하여 패시베이션 반응을 수행한 뒤, 생성된 탄탈룸 분말을 꺼냈다.
단계 4)
단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말에 10% 질산 및 0.5% 과산화수소의 혼합 수용액을 첨가해 탄탈룸 분말을 2시간 동안 교반하면서 세척함으로써, 잔류 금속 마그네슘 및 마그네슘 산화물의 부산물이 제거될 수 있도록 하였다. 그 다음에, 산 용액을 따라내 제거하고, 이어서 여기에 탈이온수를 첨가하였다. 용액을 1분 동안 교반한 후에, 5분 동안 그대로 두고, 미세 탄탈룸 분말을 포함하는 상등 수용액을 제거하였다. 이 과정을 용액의 전기전도도가 < 50 μs/cm에 도달할 때까지 반복하였다. 이어, 탄탈룸 분말을 필터 탱크로 옮기고, 전기전도도가 5 μs/cm 미만이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다. 그 후에, 탄탈룸 분말을 여과하고, 건조시킨 후 80-메쉬 체로 걸러 탄탈룸 분말 생성물을 수득하였다.
실시예 10
단계 1)
반응기를 비우고, Ar을 공급하여 그 안의 공기를 치환하였다. 이 후, 염화칼륨(KCl) 100 kg, 불화칼륨(KF) 100 kg 및 FSSS 입자 크기가 ≤ 0.5 μm인 미세 탄탈룸 분말 1 kg을 칭량하고 혼합한 후, 생성된 혼합물을 반응기에 장입하였다. 이어서, 반응기를 가열로에서 가열하고, 온도가 850 ℃로 상승되면, 혼합물을 교반하고, 온도를 30분 동안 유지하였다. 그 후에, 플루오로탄탈산칼륨 5 kg, 요오드화칼륨 250 g, 황산칼륨(K2SO4) 500 g 및 인산이수소암모늄 0.4 g을 상기 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 온도가 다시 850 ℃까지 올라가면, 화학 반응식: K2TaF7+5Na= Ta+5NaF+2KF의 계산에 따라: 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하고; 이 후 동일 분량의 상기 혼합된 원료 물질을 추가하고, 반응 온도가 다시 850 ℃까지 올라가면 상응하는 화학량론 비율의 금속 나트륨을 첨가하였다. 첨가 과정을 9회 반복하였다. 반응이 종료된 이후에, 반응 혼합물을 830 ℃의 온도에서 10분 간 유지한 후 유지되고, 교반을 중단하고 반응 혼합물을 주변 온도로 식혔다.
반응 생성물을 반응 혼합물에서 제거하고, 반응 부산물을 분리하였다. pH 값 3의 염산 수용액을 사용하여 상기에서 얻은 1차 탄탈룸 분말을 세척하고 정제한 뒤, 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수로 세척하고 건조하였다.
1차 탄탈룸 분말의 분석 데이터는 이하와 같다:
비표면적 (BET, 질소 가스 흡착): 3.24m2/g
산소 1.12%
질소 350 ppm
칼륨 35 ppm
나트륨 <2 ppm
칼슘 <1 ppm
마그네슘 <1 ppm
단계 2)
단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 탈이온수를 접착제로 사용하여 예비-응집 처리하였다. 예비-응집된 탄탈룸 분말을 도가니에 장입한 후, 장입된 도가니를 진공 열처리로에 넣어 3 단계 응집을 수행하였는데, 이는 용광로를 비우고 온도를 800 ℃까지 올린 후 이 온도를 1시간 동안 유지하고; 추가로 온도를 1050 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 30분 동안 유지하고; 추가로 온도를 1180 ℃까지 올린 뒤 이 온도를 20분 동안 유지하는 것으로 구성된다. 응집이 완료된 후에, 탄탈룸 분말을 주변 온도로 식혔다. 이어, 탄탈룸 분말을 반응기에서 꺼내고, 바순 후, 60-메쉬 체에 통과시켰다.
단계 3)
단계 2)에서 수득한 탄탈룸 분말에 탄탈룸 분말 질량 대비 3.0% 양의 마그네슘 스크랩 및 인산이수소암모늄 (탄탈룸 분말 질량 대비 80 ppm에 상당한 인)을 첨가하고, 균일하게 혼합하였다. 이후에 혼합물을 덮개가 있는 도가니에 넣었다. 이어서, 도가니를 아르곤-보호 반응기에 두고, 온도가 840 ℃에 도달하면, 이 온도를 2시간 동안 유지하였다. 반응기를 180 ℃로 식히고, 온도가 일정해지면 반응기 내 압력이 0.15 MPa에 도달하도록 질소 가스를 투입하였다. 온도를 180 ℃±5 ℃ 로 조절하고, 8시간 동안 유지하였다. 이러한 온도 유지 후에, 반응기를 주변 온도로 식히고, 이동안 공기를 간헐적으로 수 회 공급하여 패시베이션 반응을 수행한 뒤, 생성된 탄탈룸 분말을 꺼냈다.
단계 4)
단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말에 10% 질산 및 0.5% 과산화수소의 혼합 수용액을 첨가해 탄탈룸 분말을 2시간 동안 교반하면서 세척함으로써, 잔류 금속 마그네슘 및 마그네슘 산화물의 부산물이 제거될 수 있도록 하였다. 그 다음에, 산 용액을 따라내 제거하고, 이어서 여기에 탈이온수를 첨가하였다. 용액을 1분 동안 교반한 후에, 5분 동안 그대로 두고, 미세 탄탈룸 분말을 포함하는 상등 수용액을 제거하였다. 이 과정을 용액의 전기전도도가 < 50 μs/cm에 도달할 때까지 반복하였다. 이어, 탄탈룸 분말을 필터 탱크로 옮기고, 전기전도도가 5 μs/cm 미만이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다. 그 후에, 탄탈룸 분말을 여과하고, 건조시킨 후 80-메쉬 체로 걸러 탄탈룸 분말 생성물을 수득하였다.
실시예 1 내지 10에서 수득한 최종 탄탈룸 분말에 대해 측정을 수행하고, 여기에서 측정된 화학적 불순물은 표 1에, 상응하는 물성은 표 2에 나타내었다.
실시예 1 내지 10에서 수득한 최종 탄탈룸 분말을 압축하고, 소결한 후, 전압을 인가하여 소결된 애노드를 제공하고, 소결된 애노드의 비용량 및 잔류 전류를 측정하였다. 애노드를 제조하기 위한 조건 및 측정된 전성은 표 3에 나타나 있다.
최종 탄탈룸 분말의 화학적 불순물
샘플 화학적 불순물 (ppm)
O N P K Na Ca Mg
실시예 1 7500 2000 110 30 3 ＜5 7
실시예 2 7880 2060 112 31 3 ＜5 8
실시예 3 9200 2220 132 32 3 ＜5 8
실시예 4 9400 2250 140 33 3 ＜1 9
실시예 5 10540 2400 136 36 3 ＜5 8
실시예 6 10620 2450 142 36 3 ＜5 7
실시예 7 11200 2450 160 38 3 ＜5 9
실시예 8 11600 2480 160 40 4 ＜5 8
실시예 9 7600 2100 110 30 3 ＜5 8
실시예 10 7980 2080 112 32 3 ＜5 8
최종 탄탈룸 분말의 물성
샘플 FSSS 유동성 체분석 입도 분포（μm)
(μm) (s/50g) +325 메쉬 -325 메쉬 D10 D50 D90
실시예 1 2.47 10.5 84.40 15.60 21.7 92.3 173.5
실시예 2 2.06 12.4 81.30 18.70 25.2 85.8 155.0
실시예 3 1.90 10.0 83.80 16.20 29.1 88.0 150.5
실시예 4 1.82 11.8 81.68 18.32 23.3 85.1 149.7
실시예 5 1.62 12.4 80.20 19.80 16.4 78.0 146.0
실시예 6 1.56 13.1 79.60 20.40 13.2 76.0 142.5
실시예 7 1.38 14.5 78.42 21.58 11.47 68.0 136.0
실시예 8 1.32 18.1 75.98 24.02 11.92 62.2 116.6
실시예 9 2.36 10.8 83.20 16.80 20.2 93.6 176.4
실시예 10 2.04 12.2 82.40 17.60 22.4 87.5 165.0
입도 분포는 Kurt 레이저 입도 분포 장치 LS230에 의해 측정되었다.
최종 탄탈룸 분말의 전성 데이터
샘플 조밀도 애노드 질량 소결
온도		 소결
시간		 동적
전압		 비용량 잔류
전류
(g/cm3) (g) (℃) (분) (V) (μFV/g) (nA/μFV)
실시예 1 5.0 0.1 1200 20 20 140100 0.13
실시예 2 5.0 0.1 1200 20 20 142000 0.14
실시예 3 5.0 0.1 1200 20 20 152200 0.20
실시예 4 5.0 0.1 1200 20 20 155400 0.25
실시예 5 5.0 0.1 1200 20 20 161000 0.45
실시예 6 5.0 0.1 1200 20 20 166500 0.48
실시예 7 5.0 0.1 1200 20 20 175000 0.84
실시예 8 5.0 0.1 1200 20 20 179800 0.86
실시예 9 5.0 0.1 1200 20 20 146200 0.44
실시예 10 5.0 0.1 1200 20 20 149200 0.46

Claims (12)

  1. 표준 체 메쉬로 측정되었을 때 75% 초과 (바람직하게 80% 초과) 탄탈룸 분말이 +325-메쉬의 입자 크기를 가지는 것을 특징으로 하는, 1.2 내지 3.0 μm, 바람직하게는 1.5-2.0 μm의 평균 피셔 서브시브(Fisher sub-sieve) 크기(FSSS)를 가지는 탄탈룸 분말.
  2. 제1항에 있어서, D50 값이 60 μm를 초과하는 것을 특징으로 하는, 탄탈룸 분말.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    산소 함량 7,000 내지 12,000, 바람직하게 9,000 내지 11,000 ppm;
    선택적으로, 질소 함량 1,500 내지 2,500 ppm, 예를 들어 2,000 내지 2,200 ppm;
    선택적으로, 인 함량 110 내지 180 ppm, 예를 들어 140 내지 160 ppm; 및/또는
    선택적으로, 알칼리 토금속 함량 15 ppm 미만, 예를 들어 12 ppm 미만인 것을 특징으로 하는, 탄탈룸 분말.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 본 발명의 탄탈룸 분말을 1200 ℃에서 20분간 소결하고 이어 20 V의 전압을 인가하여 제조한 커패시터 애노드가 비용량이 140,000 내지 180,000 μFV/g이고 잔류 전류가 1.0 nA/μFV 미만인 것을 특징으로 하는, 탄탈룸 분말.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 응집된 탄탈룸 분말이며, 1차 탄탈룸 분말의 BET가 3.0 내지 4.5 m2/g, 바람직하게 3.5 내지 4.2 m2/g인 것을 특징으로 하는, 탄탈룸 분말.
  6. 1) 예를 들어 플루오로탄탈산칼륨(K2TaF7)을 알칼리 금속 할로겐화물 중의 나트륨으로 환원시키고, 선택적으로 무기산(바람직하게 무기산은 pH 3-5의 수용액과 같은 염산 및/또는 황산이고, 염산이 바람직하다)을 사용하여 1차 탄탈룸 분말을 세척한 후, 세척된 탄탈룸 분말을 건조하여 제조된, BET 3.0-4.5 m2/g의 1차 탄탈룸 분말을 제공하는 단계;
    2) 단계 1)에서 수득한 1차 탄탈룸 분말을 예비-응집처리하고(예를 들어, 물이 접착제로서 사용됨), 예비-응집된 탄탈룸 분말을 진공 열 처리로에 공급하여 3-5 단계 응집을 수행하는 단계;
    3) 응집된 탄탈룸 분말을 탈산소화 및 질소 도핑처리하는 단계로서, 금속 마그네슘 스크랩 또는 합금 마그네슘 스크랩이 응집된 탄탈룸 분말의 탈산소화를 위해 사용되고, 탈산소화 처리 동안, 탄탈룸 분말의 질량에 기초하여 50 내지 150 ppm, 바람직하게는 80 내지 120 ppm의 양에 상당하는 인을 가지는 인산이수소암모늄 (NH4H2PO4)이 임의로 첨가되는 단계; 및
    4) 탈산소화되고 질소 도핑된 탄탈룸 분말을 세척하고 건조하여 탄탈룸 분말 생성물을 제공하는 단계;
    를 포함하는, 탄탈룸 분말의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 단계 1)에서, 플루오로탄탈산칼륨(K2TaF7) 및 요오드화칼륨(KI)의 혼합물이 배치물로 알칼리 금속 할로겐화물(예를 들어, 염화칼륨(KCl), 염화나트륨(NaCl), 불화칼륨(KF) 또는 이들의 혼합물)의 용융 염이 장입된 반응 컨테이너에 첨가되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 플루오로탄탈산칼륨 및 요오드화칼륨이 (10 내지 20):1의 질량비로 혼합되고, 이 동안 결정 성장 억제제(grain refiner), 황산칼륨(K2SO4) 및/또는 인산이수소암모늄(NH4H2PO4)이 여기에 블렌딩되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 4 단계)에서, 무기산(예를 들어, 염산, 질산 또는 염산과 질산의 혼합물) 및 과산화수소의 혼합 수용액을 사용하여 단계 3)에서 수득한 탄탈룸 분말을 세척한 후, 탄탈룸 분말을 유압 분리하여 미세 탄탈룸 분말을 제거하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 탈이온수를 사용하여 전기전도도가 < 50 μs/cm가 될 때까지 유압 분리를 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여 수득한 탄탈룸 분말.
  12. 제1항 내지 제5항 및 제11중 어느 한 항에 따른 탄탈룸 분말을 소결하여 제조된 애노드 및 상기 애노드를 포함하는 커패시터.
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