RU2657257C1 - Method for obtaining the agglomerated tantal powder - Google Patents
Method for obtaining the agglomerated tantal powder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657257C1 RU2657257C1 RU2017128038A RU2017128038A RU2657257C1 RU 2657257 C1 RU2657257 C1 RU 2657257C1 RU 2017128038 A RU2017128038 A RU 2017128038A RU 2017128038 A RU2017128038 A RU 2017128038A RU 2657257 C1 RU2657257 C1 RU 2657257C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tantalum
- powder
- hydride
- agglomerated
- temperature
- Prior art date
Links
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 147
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 57
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 57
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 37
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- -1 titanium hydride Chemical compound 0.000 claims abstract description 28
- 229910000048 titanium hydride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 16
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 16
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 12
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 12
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 abstract 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 150000003481 tantalum Chemical class 0.000 description 2
- 244000019194 Sorbus aucuparia Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 235000006414 serbal de cazadores Nutrition 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/20—Obtaining niobium, tantalum or vanadium
- C22B34/24—Obtaining niobium or tantalum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/023—Hydrogen absorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, более конкретно к способам получения агломерированного конденсаторного танталового порошка с осколочной формой частиц, который может быть использован в производстве различных типов танталовых конденсаторов.The invention relates to the field of powder metallurgy, and more particularly to methods for producing agglomerated capacitor tantalum powder with a fragment form of particles, which can be used in the production of various types of tantalum capacitors.
Танталовые конденсаторные порошки с осколочной формой частиц получают из компактного металла, подвергнутого нагреву в вакууме до температуры 750-800°C и последующему охлаждению до комнатной температуры в атмосфере высокочистого водорода. При этом происходит насыщение металлического тантала водородом с образованием гидрида тантала, обладающего высокой хрупкостью. Гидрированный слиток тантала самопроизвольно разрушается с образованием крупки, которую затем измельчают до заданной крупности. Для удаления водорода измельченный гидрид тантала нагревают в вакууме до температуры 750-850°C. В результате образуется металлический порошок тантала, который можно использовать для производства танталовых конденсаторов. Для получения конденсаторов с высоким удельным зарядом необходимы порошки тантала с большой удельной поверхностью. Однако при большой удельной поверхности порошок имеет пониженную текучесть и повышенное содержание кислорода, что затрудняет проведение технологических операций и ухудшает параметры конденсаторов. В частности, увеличивается ток утечки. Для улучшения текучести танталовый порошок агломерируют путем его термической обработки в вакууме при повышенной температуре, в результате чего происходит спекание частиц. Образовавшийся спек измельчают до заданной крупности и получают агломерированный конденсаторный порошок тантала. Он характеризуется высокой текучестью, однако содержание кислорода в порошке возрастает.Particle-type tantalum condenser powders are obtained from a compact metal, which is heated in a vacuum to a temperature of 750-800 ° C and then cooled to room temperature in an atmosphere of high-purity hydrogen. In this case, the tantalum metal is saturated with hydrogen to form tantalum hydride, which is highly brittle. The hydrogenated tantalum ingot spontaneously collapses to form grains, which are then crushed to a predetermined size. To remove hydrogen, the crushed tantalum hydride is heated in vacuum to a temperature of 750-850 ° C. The result is a tantalum metal powder that can be used to produce tantalum capacitors. To obtain capacitors with a high specific charge, tantalum powders with a large specific surface are needed. However, with a large specific surface area, the powder has a reduced fluidity and a high oxygen content, which complicates the process and worsens the parameters of the capacitors. In particular, the leakage current increases. To improve fluidity, tantalum powder is agglomerated by heat treatment in vacuum at elevated temperature, resulting in sintering of particles. The resulting cake is ground to a predetermined particle size and an agglomerated tantalum condenser powder is obtained. It is characterized by high fluidity, but the oxygen content in the powder increases.
Известен способ получения агломерированного танталового порошка (см. пат. 4141719 США, МПК2 B22F 1/04, 1979), включающий размол гидрированных высокочистых металлических слитков тантала с получением порошка гидрида с определенным размером частиц, термическую обработку полученного порошка при температуре T1 для дегидрирования и первичной агломерации, размол и классификацию дегидрированного и первично агломерированного порошка до крупности менее 200 меш, термическую обработку при температуре T2>T1 для вторичной агломерации размолотого и классифицированного порошка, размол и классификацию полученного спека до крупности менее 35 меш и смешивание полученного агломерированного порошка.A known method of producing agglomerated tantalum powder (see US Pat. No. 4141719, IPC 2 B22F 1/04, 1979), comprising grinding hydrogenated high-purity tantalum metal ingots to obtain a hydride powder with a certain particle size, heat treatment of the obtained powder at a temperature of T 1 for dehydrogenation and primary sintering, grinding and classification and dehydrogenated primary agglomerated powder to a particle size less than 200 mesh, the heat treatment at a temperature T 2> T 1 for a secondary agglomeration of the ground and classifies Rowan powder, grinding and classifying the resultant cake to a particle size less than 35 mesh, and mixing the obtained agglomerated powder.
Недостатком данного способа является то, что операции дегидрирования и агломерации порошка проводят раздельно в два этапа. Это приводит к увеличению содержания кислорода в конечном продукте, вследствие чего снижается качество получаемых танталовых порошков и соответственно конденсаторов, а также повышается энергоемкость способа. Кроме того, водород, выделившийся в процессе дегидрирования, не утилизируется для гидрирования.The disadvantage of this method is that the dehydrogenation and agglomeration of the powder are carried out separately in two stages. This leads to an increase in the oxygen content in the final product, as a result of which the quality of the obtained tantalum powders and, accordingly, capacitors decreases, and the energy intensity of the method also increases. In addition, hydrogen released during the dehydrogenation process is not utilized for hydrogenation.
Известен также принятый в качестве прототипа способ получения агломерированного танталового порошка (см. Технология агломерированных танталовых конденсаторных порошков и их применение / В.М. Орлов, В.В. Сухоруков, В.И. Бочарова и др. // Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья и синтеза на его основе функциональных материалов: Материалы Всерос. науч. конф. с междунар. участием, 8-11 апр. 2008 г. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2008. Ч. 1. С. 254-257), включающий нагрев металлического тантала до 750°C, его гидрирование при охлаждении в атмосфере водорода, источником которого является губчатый гидрид титана, и размол полученной крупки гидрида тантала до получения порошка с насыпной плотностью 3,9-4,5 г/см3. Цикл гидрирования металлического тантала составил 6 часов. Затем производят кислотную обработку порошка для удаления железа, внесенного при размоле, и осуществляют дегидрирование и агломерацию порошка гидрида тантала в токе высокочистого аргона при температуре 1350-1450°C. Выделяющийся водород поглощают титановой губкой и затем используют в замкнутом цикле для получения гидрида тантала. Полученный спек измельчают до крупности менее 315 мкм. Порошок содержит 0,003-0,005% углерода.Also known is the method of obtaining agglomerated tantalum powder adopted as a prototype (see. Technology of agglomerated tantalum condenser powders and their application / V.M. Orlov, V.V. Sukhorukov, V.I. Bocharova and others // Scientific principles of chemistry and technology processing of complex raw materials and the synthesis of functional materials based on it: Materials of the All-Russian Scientific Conference with international participation, April 8-11, 2008 - Apatity: Publishing House of the KSC RAS, 2008. Part 1. P. 254- 257), including heating of tantalum metal to 750 ° C, its hydrogenation while cooling in the atmosphere hydrogen, the source of which is sponge titanium hydride, and grinding the obtained grains of tantalum hydride to obtain a powder with a bulk density of 3.9-4.5 g / cm 3 . The hydrogenation cycle of metallic tantalum was 6 hours. Then the powder is acid treated to remove the iron introduced during grinding, and the tantalum hydride powder is dehydrated and agglomerated in a stream of high-purity argon at a temperature of 1350-1450 ° C. The hydrogen released is absorbed by a titanium sponge and then used in a closed cycle to produce tantalum hydride. The resulting cake is ground to a particle size of less than 315 microns. The powder contains 0.003-0.005% carbon.
Известный способ характеризуется недостаточной интенсивностью процесса гидрирования и относительно высоким содержанием в порошке примеси углерода. Способ не гарантирует нормированное содержание водорода в агломерированном порошке по причине отсутствия критерия соотношения масс металлического тантала и гидрида титана. Способ также не обеспечивает возможность получения широкого диапазона классов конденсаторных порошков. Все это снижает технологичность известного способа и качество получаемых порошков.The known method is characterized by insufficient intensity of the hydrogenation process and a relatively high content of carbon impurities in the powder. The method does not guarantee the normalized hydrogen content in the agglomerated powder due to the absence of a criterion for the ratio of the masses of metallic tantalum and titanium hydride. The method also does not provide the ability to obtain a wide range of classes of capacitor powders. All this reduces the manufacturability of the known method and the quality of the obtained powders.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении технологичности способа и качества получаемых танталовых порошков за счет ускорения гидрирования металлического тантала, уменьшения содержания в нем примеси углерода и повышения выхода агломерированного порошка с нормированным содержанием водорода. Технический результат заключается также в расширении диапазона получаемых классов агломерированного танталового порошка.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the manufacturability of the method and the quality of the obtained tantalum powders by accelerating the hydrogenation of tantalum metal, reducing the content of carbon impurities in it and increasing the yield of agglomerated powder with a normalized hydrogen content. The technical result also lies in expanding the range of classes of agglomerated tantalum powder.
Технический результат достигается тем, что в способе получения агломерированного танталового порошка, включающем нагрев металлического тантала, его гидрирование в процессе охлаждения металлического тантала в атмосфере водорода с использованием губчатого гидрида титана в качестве источника водорода, размол образовавшегося гидрида тантала до заданной насыпной плотности порошка, дегидрирование порошка гидрида тантала и агломерацию порошка при повышенной температуре в токе инертного газа с поглощением выделяющегося водорода, который используется в замкнутом цикле, губчатым гидридом титана, применявшимся при гидрировании, и образованием спека, который размалывают с получением агломерированного танталового порошка, согласно изобретению, охлаждение металлического тантала в атмосфере водорода ведут со средней скоростью 5-20°C/мин, после размола гидрида тантала осуществляют классификацию порошка, а дегидрированию и агломерации подвергают выделенную фракцию порошка гидрида тантала при температуре не более 1650°C, причем нагрев порошка в диапазоне температур 500-800°C ведут со скоростью 3-10°C/мин, а массу губчатого гидрида титана выбирают с учетом зависимости:The technical result is achieved by the fact that in the method for producing agglomerated tantalum powder, which includes heating tantalum metal, its hydrogenation in the process of cooling tantalum metal in a hydrogen atmosphere using sponge titanium hydride as a hydrogen source, grinding the resulting tantalum hydride to a given bulk density of the powder, dehydrogenation of the powder tantalum hydride and agglomeration of the powder at an elevated temperature in a stream of inert gas with absorption of released hydrogen, which used in a closed cycle, sponge titanium hydride used in hydrogenation, and the formation of cake, which is ground to obtain an agglomerated tantalum powder, according to the invention, the cooling of tantalum metal in a hydrogen atmosphere is carried out at an average rate of 5-20 ° C / min, after grinding of tantalum hydride the powder is classified, and the selected fraction of tantalum hydride powder is subjected to dehydrogenation and agglomeration at a temperature of not more than 1650 ° C, and the powder is heated in the temperature range 500-800 ° C at a rate of 3-10 ° C / min, and the mass of sponge titanium hydride is chosen taking into account the dependence:
где MTi - масса губчатого гидрида титана, кг,where M Ti is the mass of sponge titanium hydride, kg,
МТа - масса металлического тантала, кг,M Ta - the mass of metal tantalum, kg,
k - эмпирический коэффициент, k=0,15-0,6.k is the empirical coefficient, k = 0.15-0.6.
Достижению технического результата способствует то, что нагрев металлического тантала ведут в вакууме или в атмосфере высокочистого водорода.The achievement of the technical result contributes to the fact that the heating of the metal tantalum is carried out in a vacuum or in an atmosphere of high-purity hydrogen.
Достижению технического результата способствует также то, что размол гидрида тантала производят до обеспечения насыпной плотности порошка 3,8-5,0 г/см3.The achievement of the technical result also contributes to the fact that the grinding of tantalum hydride is carried out to ensure a bulk density of the powder of 3.8-5.0 g / cm 3 .
Достижению технического результата способствует также и то, что порошок гидрида тантала с насыпной плотностью 3,8-4,2 г/см3 классифицируют с выделением фракции более 3 мкм и агломерируют при температуре 1300-1400°C с получением порошка с удельным зарядом 5500-6500 мкКл/г.The technical result is also facilitated by the fact that tantalum hydride powder with a bulk density of 3.8-4.2 g / cm 3 is classified with a fraction of more than 3 μm and is agglomerated at a temperature of 1300-1400 ° C to obtain a powder with a specific charge of 5500- 6500 μC / g.
Достижению технического результата способствует и то, что порошок гидрида тантала с насыпной плотностью 4,1-4,6 г/см3 классифицируют с выделением фракции более 5 мкм и агломерируют при температуре 1400-1500°C с получением порошка с удельным зарядом 4500-5500 мкКл/г.The achievement of the technical result is also facilitated by the fact that tantalum hydride powder with a bulk density of 4.1-4.6 g / cm 3 is classified with a fraction of more than 5 μm and is agglomerated at a temperature of 1400-1500 ° C to obtain a powder with a specific charge of 4500-5500 μC / g.
Достижению технического результата способствует также и то, что порошок гидрида тантала с насыпной плотностью 4,5-5,0 г/см3 классифицируют с выделением фракции более 10 мкм и агломерируют при температуре 1500-1650°C с получением порошка с удельным зарядом 3000-4500 мкКл/г.The achievement of the technical result is also facilitated by the fact that tantalum hydride powder with a bulk density of 4.5-5.0 g / cm 3 is classified with a fraction of more than 10 μm and is agglomerated at a temperature of 1500-1650 ° C to obtain a powder with a specific charge of 3000- 4500 μC / g.
На достижение технического результата направлено также то, что выделенную фракцию порошка гидрида тантала дополнительно легируют фосфором до обеспечения его содержания 0,005-0,01% с получением порошка с повышенным удельным зарядом.The technical result is also directed to the fact that the selected fraction of tantalum hydride powder is additionally doped with phosphorus to ensure its content of 0.005-0.01% to obtain a powder with an increased specific charge.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.The essential features of the claimed invention, which determine the scope of legal protection and are sufficient to obtain the above technical result, perform functions and relate to the result as follows.
Охлаждение металлического тантала в атмосфере водорода со средней скоростью 5-20°C/мин позволяет осуществить гидрирование металлического тантала в ускоренном режиме, что повышает технологичность способа. Охлаждение металлического тантала со скоростью менее 5°C/мин замедляет процесс образования гидрида тантала и разрушение слитка, что нежелательно. Понижение температуры со скоростью более 20°C/мин технически трудноосуществимо.The cooling of tantalum metal in an atmosphere of hydrogen at an average rate of 5-20 ° C / min allows hydrogenation of tantalum metal in an accelerated mode, which increases the manufacturability of the method. The cooling of tantalum metal at a rate of less than 5 ° C / min slows down the formation of tantalum hydride and the destruction of the ingot, which is undesirable. Lowering the temperature at a rate of more than 20 ° C / min is technically difficult to implement.
Классификация порошка гидрида тантала после размола позволяет расширить диапазон получаемых классов агломерированного танталового порошка за счет корректировки гранулометрического состава размолотого гидрида тантала с учетом требуемых характеристик агломерированного порошка.The classification of tantalum hydride powder after grinding allows us to expand the range of the obtained classes of agglomerated tantalum powder by adjusting the particle size distribution of the milled tantalum hydride taking into account the required characteristics of the agglomerated powder.
Дегидрирование и агломерация выделенной фракции порошка гидрида тантала при нагревании до температуры не более 1650°C с проведением нагрева порошка в диапазоне температур 500-800°C со скоростью 3-10°C/мин позволяет снизить содержание в нем примеси углерода, что повышает качество порошка и позволяет получить аноды конденсаторов с меньшей величиной тока утечки. Нагрев до температуры выше 1650°C приводит к ухудшению свойств агломерированного танталового порошка. Проведение нагрева порошка при температуре ниже 500°C со скоростью 3-10°C/мин сопровождается снижением скорости диффузии углерода, что снижает эффективность его удаления. Нагрев порошка при температуре более 800°C со скоростью 3-10°C/мин не обеспечивает удаления примеси углерода по причине незначительного остаточного содержания водорода в выделенной фракции порошка.Dehydrogenation and agglomeration of the selected fraction of tantalum hydride powder when heated to a temperature of not more than 1650 ° C with heating of the powder in the temperature range 500-800 ° C at a rate of 3-10 ° C / min allows to reduce the content of carbon impurities in it, which improves the quality of the powder and allows you to get the anodes of capacitors with a lower leakage current. Heating to a temperature above 1650 ° C leads to a deterioration in the properties of agglomerated tantalum powder. Carrying out the heating of the powder at a temperature below 500 ° C at a rate of 3-10 ° C / min is accompanied by a decrease in the rate of carbon diffusion, which reduces its removal efficiency. Heating the powder at a temperature of more than 800 ° C at a rate of 3-10 ° C / min does not ensure the removal of carbon impurities due to the insignificant residual hydrogen content in the selected powder fraction.
Проведение нагрева порошка в выбранном диапазоне температур 500-800°C со скоростью менее 3°C/мин приводит к увеличению длительности нагрева, не повышая эффективность очистки от углерода, а нагрев со скоростью более 10°C/мин снижает степень очистки от углерода.Carrying out the heating of the powder in a selected temperature range of 500-800 ° C at a rate of less than 3 ° C / min leads to an increase in the duration of heating without increasing the efficiency of cleaning from carbon, and heating at a rate of more than 10 ° C / min reduces the degree of purification from carbon.
Желательно, чтобы масса губчатого гидрида титана выбиралась с учетом зависимости:It is desirable that the mass of sponge titanium hydride is selected taking into account the dependence:
MTi=k⋅MTa,M Ti = k⋅M Ta ,
где MTi - масса губчатого гидрида титана, кг,where M Ti is the mass of sponge titanium hydride, kg,
МТа - масса металлического тантала, кг,M Ta - the mass of metal tantalum, kg,
k - эмпирический коэффициент, k=0,17-0,34.k is the empirical coefficient, k = 0.17-0.34.
Выбор массы гидрида титана с учетом этого соотношения позволяет снизить остаточное содержание примеси водорода в агломерированном танталовом порошке.The choice of the mass of titanium hydride, taking into account this ratio, allows to reduce the residual content of hydrogen impurities in the agglomerated tantalum powder.
Значение эмпирического коэффициента к определяется физическими характеристиками тантала и титана, а именно соотношением растворимости в них водорода и находится в пределах от 0,17 до 0,34. При этом значение коэффициента к менее 0,17 приводит к недостатку водорода в процессе гидрирования металлического тантала, а значение коэффициента к более 0,34 технологически неоправданно по причине увеличения энергозатрат при нагреве рабочей емкости.The value of the empirical coefficient k is determined by the physical characteristics of tantalum and titanium, namely, the ratio of the solubility of hydrogen in them and is in the range from 0.17 to 0.34. Moreover, the value of the coefficient k less than 0.17 leads to a lack of hydrogen in the process of hydrogenation of metallic tantalum, and the value of the coefficient k more than 0.34 is technologically unjustified due to the increase in energy consumption when the working capacity is heated.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в ускорении гидрирования металлического тантала, снижении содержания в нем примеси углерода, повышении выхода агломерированного порошка с нормированным содержанием водорода, а также в расширении диапазона получаемых классов агломерированного танталового порошка, что повышает технологичность способа.The combination of the above features is necessary and sufficient to achieve the technical result of the invention, which consists in accelerating the hydrogenation of metallic tantalum, reducing the content of carbon impurities in it, increasing the yield of agglomerated powder with normalized hydrogen content, as well as expanding the range of classes of agglomerated tantalum powder that increases the manufacturability of the method .
В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.In particular cases of carrying out the invention, the following specific operations and operating parameters are preferred.
Проведение нагрева металлического тантала в вакууме или в атмосфере высокочистого водорода позволяет минимизировать нежелательное воздействие примесей на слитки тантала при повышенной температуре.Carrying out the heating of metallic tantalum in a vacuum or in an atmosphere of high-purity hydrogen minimizes the undesirable effect of impurities on tantalum ingots at elevated temperatures.
Размол гидрида тантала до обеспечения насыпной плотности порошка 3,8-5,0 г/см3 позволяет расширить диапазон получаемых классов агломерированного танталового порошка.The grinding of tantalum hydride to ensure a bulk density of the powder of 3.8-5.0 g / cm 3 allows you to expand the range of classes of agglomerated tantalum powder.
Классифицирование порошка гидрида тантала с насыпной плотностью 3,8-4,2 г/см3 с выделением фракции более 3 мкм и агломерирование при температуре 1300-1400°C позволяет получить агломерированный порошок с высокой удельной поверхностью и развитой пористостью. Это обеспечивает получение агломерированного танталового порошка с удельным зарядом 5500-6500 мкКл/г.The classification of tantalum hydride powder with a bulk density of 3.8-4.2 g / cm 3 with the separation of a fraction of more than 3 μm and agglomeration at a temperature of 1300-1400 ° C allows to obtain an agglomerated powder with a high specific surface and developed porosity. This provides an agglomerated tantalum powder with a specific charge of 5500-6500 μC / g.
Классифицирование порошка гидрида тантала с насыпной плотностью 4,1-4,6 г/см3 с выделением фракции более 5 мкм и агломерирование при температуре 1400-1500°C позволяет получить агломерированный порошок со средней удельной поверхностью и пористостью. Это обеспечивает получение агломерированного танталового порошка с удельным зарядом 4500-5500 мкКл/г.The classification of tantalum hydride powder with a bulk density of 4.1-4.6 g / cm 3 with the separation of a fraction of more than 5 μm and agglomeration at a temperature of 1400-1500 ° C allows to obtain an agglomerated powder with an average specific surface area and porosity. This provides an agglomerated tantalum powder with a specific charge of 4500-5500 µC / g.
Классифицирование порошка гидрида тантала с насыпной плотностью 4,5-5,0 г/см3 с выделением фракции более 10 мкм и агломерирование при температуре 1500-1650°C позволяет получить агломерированный порошок с пониженной удельной поверхностью и пористостью. Это обеспечивает получение агломерированного танталового порошка с удельным зарядом 3000-4500 мкКл/г.The classification of tantalum hydride powder with a bulk density of 4.5-5.0 g / cm 3 with the separation of a fraction of more than 10 μm and agglomeration at a temperature of 1500-1650 ° C allows to obtain an agglomerated powder with a reduced specific surface area and porosity. This ensures the production of agglomerated tantalum powder with a specific charge of 3000-4500 μC / g.
Дополнительное легирование фосфором выделенной фракции порошка гидрида тантала до обеспечения его содержания 0,005-0,01% позволяет снизить поверхностную диффузию тантала и получить порошок с удельным зарядом, повышенным на 1000-1500 мкКл/г в зависимости от насыпной плотности выделенной фракции, степени легирования, температуры агломерации и времени выдержки. Это способствует расширению диапазона получаемых классов танталовых порошков.Additional phosphorus doping of the selected fraction of tantalum hydride powder to ensure its content of 0.005-0.01% allows to reduce the surface diffusion of tantalum and to obtain a powder with a specific charge increased by 1000-1500 μC / g depending on the bulk density of the selected fraction, the degree of alloying, temperature agglomeration and exposure time. This helps to expand the range of classes of tantalum powders obtained.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения ускорения гидрирования металлического тантала, снижения содержания в нем примеси углерода, повышения выхода агломерированного порошка с нормированным содержанием водорода, а также расширения диапазона получаемых классов агломерированного танталового порошка.The above particular features of the invention make it possible to carry out the process in an optimal manner in terms of accelerating the hydrogenation of tantalum metal, reducing the content of carbon impurities in it, increasing the yield of agglomerated powder with normalized hydrogen content, as well as expanding the range of classes of agglomerated tantalum powder obtained.
В общем случае агломерированный танталовый порошок согласно изобретению получают следующим образом. Слитки тантала высокой чистоты гидрируют нагреванием в вакууме или атмосфере водорода до температуры 800°C, после чего охлаждают до комнатной температуры в атмосфере высокочистого водорода при избыточном давлении 20-60 кПа. В интервале температур 800-100°C охлаждение ведут со средней скоростью 5-20°C/мин для ускорения процесса гидрирования. Источником водорода служит нагретый до температуры 700-800°C насыщенный губчатый гидрид титана. Массу губчатого гидрида титана берут в количестве 0,17-0,34 массы металлического тантала согласно зависимости (1).In general, the agglomerated tantalum powder according to the invention is prepared as follows. High purity tantalum ingots are hydrogenated by heating in a vacuum or hydrogen atmosphere to a temperature of 800 ° C, and then cooled to room temperature in an atmosphere of high-purity hydrogen at an excess pressure of 20-60 kPa. In the temperature range 800-100 ° C, cooling is carried out at an average rate of 5-20 ° C / min to accelerate the hydrogenation process. A saturated sponge titanium hydride heated to a temperature of 700-800 ° C is a source of hydrogen. The mass of sponge titanium hydride is taken in the amount of 0.17-0.34 mass of tantalum metal according to the dependence (1).
Полученную крупку гидрида тантала измельчают до обеспечения насыпной плотности порошка 3,8-5,0 г/см3. Затем порошок гидрида тантала классифицируют. При необходимости выделенную фракцию порошка дополнительно легируют фосфором до обеспечения его содержания 0,005-0,015%. После сушки выделенной фракции при температуре 105-120°C порошок подвергают дегидрированию и агломерации путем нагревания в токе аргона высокой чистоты до температуры не более 1650°C и выдержке при максимальной температуре в течение 1-4 часа с получением танталового спека. Нагрев порошка в диапазоне температур 500-800°C ведут со скоростью 3-10°C/мин для снижения содержания в нем углерода. В процессе этого нагрева из порошка гидрида тантала выделяется водород, который поглощается ненасыщенным губчатым гидридом титана, использовавшимся ранее в процессе гидрирования, и служит в дальнейшем источником водорода при гидрировании следующей партии металлического тантала.The obtained grains of tantalum hydride are crushed to provide a bulk density of the powder of 3.8-5.0 g / cm 3 . Then the tantalum hydride powder is classified. If necessary, the selected fraction of the powder is additionally doped with phosphorus to ensure its content of 0.005-0.015%. After drying the selected fraction at a temperature of 105-120 ° C, the powder is subjected to dehydrogenation and agglomeration by heating in a stream of high purity argon to a temperature of no more than 1650 ° C and holding at maximum temperature for 1-4 hours to obtain a tantalum cake. The powder is heated in a temperature range of 500-800 ° C at a rate of 3-10 ° C / min to reduce its carbon content. During this heating process, hydrogen is released from the tantalum hydride powder, which is absorbed by the unsaturated sponge titanium hydride used previously in the hydrogenation process and serves as a further hydrogen source for the hydrogenation of the next batch of tantalum metal.
Образовавшийся спек охлаждают до комнатной температуры, размалывают до получения крупности агломерированного танталового порошка менее 315 мкм и усредняют путем перемешивания. В агломерированном танталовом порошке определяют содержание примесей. Из полученного порошка изготавливают аноды танталовых конденсаторов. Аноды тестируют по стандартной методике с измерением таких электрических характеристик, как удельный заряд и ток утечки.The resulting cake is cooled to room temperature, ground to an agglomerated tantalum powder fineness of less than 315 μm and averaged by stirring. In the agglomerated tantalum powder, the content of impurities is determined. The anodes of tantalum capacitors are made from the obtained powder. Anodes are tested according to a standard method with the measurement of electrical characteristics such as specific charge and leakage current.
Сущность и преимущества предлагаемого изобретения могут быть пояснены следующими примерами конкретного выполнения изобретения.The essence and advantages of the invention can be illustrated by the following examples of specific embodiments of the invention.
Пример 1. Осуществляют получение агломерированного конденсаторного порошка из слитков металлического тантала общей массой 3 кг. Слитки нагревают в вакууме при остаточном давлении 6 Па до температуры 800°C, после чего нагрев прекращают. Слитки охлаждают до комнатной температуры в атмосфере водорода при избыточном давлении 20 кПа с использованием в качестве источника водорода губчатого гидрида титана массой 1,02 кг (k=0,34), нагреваемого до температуры 700°C. Охлаждение металлического тантала в интервале температур 800-100°C ведут со средней скоростью 20°C/мин. Общее время гидрирования составило 3,5 часа. Образовавшуюся крупку гидрида тантала размалывают. Получают порошок с насыпной плотностью 5 г/см3, который классифицируют с выделением фракции гидрида тантала более 10 мкм в количестве 2,8 кг. Полученную фракцию порошка гидрида тантала подвергают дегидрированию и агломерации путем нагревания в токе аргона высокой чистоты до температуры 1650°C с выдержкой при этой температуре в течение 4 часов. Нагрев порошка в диапазоне температур 500-800°C ведут со скоростью 5°C/мин. В процессе нагрева из порошка гидрида тантала выделяется водород, который поглощают губчатым гидридом титана, использованным при гидрировании. Образовавшийся спек размалывают с получением агломерированного танталового порошка. Содержание углерода в порошке составило 0,002 мас. %, водорода - менее 0,01 мас. %.Example 1. Carry out the production of agglomerated capacitor powder from ingots of metal tantalum with a total weight of 3 kg The ingots are heated in vacuo at a residual pressure of 6 Pa to a temperature of 800 ° C, after which the heating is stopped. The ingots are cooled to room temperature in a hydrogen atmosphere at an excess pressure of 20 kPa using sponge titanium hydride with a mass of 1.02 kg (k = 0.34) heated to a temperature of 700 ° C as a hydrogen source. The cooling of tantalum metal in the temperature range 800-100 ° C is carried out at an average rate of 20 ° C / min. The total hydrogenation time was 3.5 hours. The resulting nibble of tantalum hydride is ground. A powder with a bulk density of 5 g / cm 3 is obtained, which is classified with the release of a fraction of tantalum hydride of more than 10 μm in an amount of 2.8 kg. The obtained tantalum hydride powder fraction is subjected to dehydrogenation and agglomeration by heating in a stream of high purity argon to a temperature of 1650 ° C with holding at this temperature for 4 hours. The powder is heated in the temperature range 500-800 ° C at a rate of 5 ° C / min. During heating, hydrogen is released from the tantalum hydride powder, which is absorbed by the sponge titanium hydride used in the hydrogenation. The resulting cake is ground to obtain an agglomerated tantalum powder. The carbon content of the powder was 0.002 wt. %, hydrogen - less than 0.01 wt. %
Из полученного агломерированного танталового порошка изготовили партию анодов. Удельный заряд анодов - 3050 мкКл/г, ток утечки - менее 2⋅10-4 мкА/мкКл.A batch of anodes was made from the obtained agglomerated tantalum powder. The specific charge of the anodes is 3050 μC / g, and the leakage current is less than 2⋅10 -4 μA / μC.
Пример 2. Осуществляют получение агломерированного конденсаторного порошка из слитков металлического тантала общей массой 3 кг. Слитки нагревают до температуры 800°C в атмосфере высокочистого водорода при избыточном давлении 60 кПа с использованием в качестве источника водорода губчатого гидрида титана массой 1,02 кг (k=0,34), нагреваемого до температуры 700°C. Затем слитки охлаждают до комнатной температуры в атмосфере водорода. Охлаждение металлического тантала в интервале температур 800-100°C ведут со средней скоростью 5°C/мин. Общее время гидрирования составило 5,5 часа. Образовавшуюся крупку гидрида тантала размалывают. Получают порошок с насыпной плотностью 3,8 г/см3, который классифицируют с выделением фракции гидрида тантала более 3 мкм в количестве 2,91 кг. Выделенную фракцию легируют фосфором до обеспечения его содержания 0,005% и подвергают дегидрированию и агломерации путем нагревания в токе аргона высокой чистоты до температуры 1300°C с выдержкой при этой температуре в течение 1 часа. Нагрев порошка в диапазоне температур 500-800°C ведут со скоростью 3°C/мин. В процессе нагрева из порошка гидрида тантала выделяется водород, который поглощают губчатым гидридом титана, использованным при гидрировании. Образовавшийся спек размалывают с получением агломерированного танталового порошка. Содержание углерода в порошке составило 0,0014 мас. %, водорода - менее 0,01 мас. %.Example 2. Carry out the production of agglomerated capacitor powder from ingots of metal tantalum with a total weight of 3 kg The ingots are heated to a temperature of 800 ° C in an atmosphere of high-purity hydrogen at an excess pressure of 60 kPa using sponge titanium hydride with a mass of 1.02 kg (k = 0.34) heated to a temperature of 700 ° C as a hydrogen source. Then the ingots are cooled to room temperature in a hydrogen atmosphere. The cooling of tantalum metal in the temperature range 800-100 ° C is carried out at an average rate of 5 ° C / min. The total hydrogenation time was 5.5 hours. The resulting nibble of tantalum hydride is ground. A powder with a bulk density of 3.8 g / cm 3 is obtained, which is classified with the release of a fraction of tantalum hydride of more than 3 μm in an amount of 2.91 kg. The separated fraction is doped with phosphorus to ensure its content of 0.005% and is subjected to dehydrogenation and agglomeration by heating in a stream of high purity argon to a temperature of 1300 ° C with holding at this temperature for 1 hour. Powder heating in the temperature range 500-800 ° C is carried out at a rate of 3 ° C / min. During heating, hydrogen is released from the tantalum hydride powder, which is absorbed by the sponge titanium hydride used in the hydrogenation. The resulting cake is ground to obtain an agglomerated tantalum powder. The carbon content of the powder was 0.0014 wt. %, hydrogen - less than 0.01 wt. %
Из полученного агломерированного танталового порошка изготовили партию анодов. Удельный заряд анодов - 8000 мкКл/г, ток утечки - 3⋅10-4 мкА/мкКл.A batch of anodes was made from the obtained agglomerated tantalum powder. The specific charge of the anodes is 8000 μC / g, and the leakage current is 3⋅10 -4 μA / μC.
Пример 3. Осуществляют получение агломерированного конденсаторного порошка из слитков металлического тантала общей массой 3 кг. Слитки нагревают в вакууме при остаточном давлении 6 Па до температуры 800°C, после чего нагрев прекращают. Слитки охлаждают до комнатной температуры в атмосфере водорода при избыточном давлении 40 кПа с использованием в качестве источника водорода губчатого гидрида титана массой 0,51 кг (k=0,17), нагреваемого до температуры 700°C. Охлаждение металлического тантала в интервале температур 800-100°C ведут со средней скоростью 10°C/мин. Общее время гидрирования составило 4,5 часа. Образовавшуюся крупку гидрида тантала размалывают. Получают порошок с насыпной плотностью 4,53 г/см3, который классифицируют с выделением фракции гидрида тантала более 5 мкм в количестве 2,89 кг. Выделенную фракцию легируют фосфором до обеспечения его содержания 0,015% и подвергают дегидрированию и агломерации путем нагревания в токе аргона высокой чистоты до температуры 1480°C с выдержкой при этой температуре в течение 2 часов. Нагрев порошка в диапазоне температур 500-800°C ведут со скоростью 10°C/мин. В процессе нагрева из порошка гидрида тантала выделяется водород, который поглощают губчатым гидридом титана, использованным при гидрировании. Образовавшийся спек размалывают с получением агломерированного танталового порошка. Содержание углерода в порошке составило 0,0022 мас. %), водорода - менее 0,01 мас. %.Example 3. Agglomerated condenser powder is prepared from ingots of metallic tantalum with a total weight of 3 kg. The ingots are heated in vacuo at a residual pressure of 6 Pa to a temperature of 800 ° C, after which the heating is stopped. The ingots are cooled to room temperature in a hydrogen atmosphere at an excess pressure of 40 kPa using sponge titanium hydride with a mass of 0.51 kg (k = 0.17) heated to a temperature of 700 ° C as a hydrogen source. The cooling of tantalum metal in the temperature range 800-100 ° C is carried out at an average rate of 10 ° C / min. The total hydrogenation time was 4.5 hours. The resulting nibble of tantalum hydride is ground. A powder with a bulk density of 4.53 g / cm 3 is obtained, which is classified with the release of a fraction of tantalum hydride of more than 5 μm in an amount of 2.89 kg. The separated fraction is doped with phosphorus to ensure its content of 0.015% and is subjected to dehydrogenation and agglomeration by heating in a stream of high purity argon to a temperature of 1480 ° C with holding at this temperature for 2 hours. The powder is heated in the temperature range 500-800 ° C at a rate of 10 ° C / min. During heating, hydrogen is released from the tantalum hydride powder, which is absorbed by the sponge titanium hydride used in the hydrogenation. The resulting cake is ground to obtain an agglomerated tantalum powder. The carbon content of the powder was 0.0022 wt. %), hydrogen - less than 0.01 wt. %
Из полученного агломерированного танталового порошка изготовили партию анодов. Удельный заряд анодов - 5650 мкКл/г, ток утечки - менее 2⋅10-4 мкА/мкКл.A batch of anodes was made from the obtained agglomerated tantalum powder. The specific charge of the anodes is 5650 μC / g, and the leakage current is less than 2⋅10 -4 μA / μC.
Пример 4. Осуществляют получение агломерированного конденсаторного порошка из слитков металлического тантала общей массой 3 кг. Слитки нагревают до температуры 800°C в атмосфере высокочистого водорода при избыточном давлении 20 кПа с использованием в качестве источника водорода губчатого гидрида титана массой 0,51 кг (k=0,17), нагреваемого до температуры 700°C. Затем слитки охлаждают до комнатной температуры в атмосфере водорода. Охлаждение металлического тантала в интервале температур 800-100°C ведут со средней скоростью 20°C/мин. Общее время гидрирования составило 3,5 часа. Образовавшуюся крупку гидрида тантала размалывают. Получают порошок с насыпной плотностью 4,12 г/см3, который классифицируют с выделением фракции гидрида тантала более 3 мкм в количестве 2,85 кг. Полученную фракцию порошка гидрида тантала подвергают дегидрированию и агломерации путем нагревания в токе аргона высокой чистоты до температуры 1400°C с выдержкой при этой температуре в течение 1 часа. Нагрев порошка в диапазоне температур 500-800°C ведут со скоростью 8°C/мин. В процессе нагрева из порошка гидрида тантала выделяется водород, который поглощают губчатым гидридом титана, использованным при гидрировании. Образовавшийся спек размалывают с получением агломерированного танталового порошка. Содержание углерода в порошке составило 0,0028 мас. %, водорода - менее 0,01 мас. %.Example 4. Agglomerated condenser powder is prepared from ingots of metallic tantalum with a total weight of 3 kg. The ingots are heated to a temperature of 800 ° C in an atmosphere of high-purity hydrogen at an excess pressure of 20 kPa using sponge titanium hydride with a mass of 0.51 kg (k = 0.17) heated to a temperature of 700 ° C as a hydrogen source. Then the ingots are cooled to room temperature in a hydrogen atmosphere. The cooling of tantalum metal in the temperature range 800-100 ° C is carried out at an average rate of 20 ° C / min. The total hydrogenation time was 3.5 hours. The resulting nibble of tantalum hydride is ground. A powder with a bulk density of 4.12 g / cm 3 is obtained, which is classified with the release of a fraction of tantalum hydride of more than 3 μm in an amount of 2.85 kg. The obtained tantalum hydride powder fraction is subjected to dehydrogenation and agglomeration by heating in a stream of high purity argon to a temperature of 1400 ° C with holding at this temperature for 1 hour. The powder is heated in the temperature range 500-800 ° C at a rate of 8 ° C / min. During heating, hydrogen is released from the tantalum hydride powder, which is absorbed by the sponge titanium hydride used in the hydrogenation. The resulting cake is ground to obtain an agglomerated tantalum powder. The carbon content of the powder was 0.0028 wt. %, hydrogen - less than 0.01 wt. %
Из полученного агломерированного танталового порошка изготовили партию анодов. Удельный заряд анодов - 6150 мкКл/г, ток утечки - менее 2,2⋅10-4 мкА/мкКл.A batch of anodes was made from the obtained agglomerated tantalum powder. The specific charge of the anodes is 6150 μC / g, and the leakage current is less than 2.2⋅10 -4 μA / μC.
Пример 5. Осуществляют получение агломерированного конденсаторного порошка из слитков металлического тантала общей массой 3 кг. Слитки нагревают в вакууме при остаточном давлении 6 Па до температуры 800°C, после чего нагрев прекращают. Слитки охлаждают до комнатной температуры в атмосфере водорода при избыточном давлении 60 кПа с использованием в качестве источника водорода губчатого гидрида титана массой 0,75 кг (k=0,25), нагреваемого до температуры 700°C. Охлаждение металлического тантала в интервале температур 800-100°C ведут со средней скоростью 5°C/мин. Общее время гидрирования составило 5,5 часа. Образовавшуюся крупку гидрида тантала размалывают. Получают порошок с насыпной плотностью 4,22 г/см3, который классифицируют с выделением фракции гидрида тантала более 5 мкм в количестве 2,9 кг. Полученную фракцию порошка гидрида тантала подвергают дегидрированию и агломерации путем нагревания в токе аргона высокой чистоты до температуры 1420°C с выдержкой при этой температуре в течение 2 часов. Нагрев порошка в диапазоне температур 500-800°C ведут со скоростью 5°C/мин. В процессе нагрева из порошка гидрида тантала выделяется водород, который поглощают губчатым гидридом титана, использованным при гидрировании. Образовавшийся спек размалывают с получением агломерированного танталового порошка. Содержание углерода в порошке составило 0,0026 мас. %, водорода - менее 0,01 мас. %.Example 5. Agglomerated condenser powder is prepared from ingots of metallic tantalum with a total weight of 3 kg. The ingots are heated in vacuo at a residual pressure of 6 Pa to a temperature of 800 ° C, after which the heating is stopped. The ingots are cooled to room temperature in a hydrogen atmosphere at an excess pressure of 60 kPa using titanium sponge hydride weighing 0.75 kg (k = 0.25) heated to a temperature of 700 ° C as a hydrogen source. The cooling of tantalum metal in the temperature range 800-100 ° C is carried out at an average rate of 5 ° C / min. The total hydrogenation time was 5.5 hours. The resulting nibble of tantalum hydride is ground. A powder with a bulk density of 4.22 g / cm 3 is obtained, which is classified with a release of a fraction of tantalum hydride of more than 5 μm in an amount of 2.9 kg. The obtained tantalum hydride powder fraction is subjected to dehydrogenation and agglomeration by heating in a stream of high purity argon to a temperature of 1420 ° C with holding at this temperature for 2 hours. The powder is heated in the temperature range 500-800 ° C at a rate of 5 ° C / min. During heating, hydrogen is released from the tantalum hydride powder, which is absorbed by the sponge titanium hydride used in the hydrogenation. The resulting cake is ground to obtain an agglomerated tantalum powder. The carbon content of the powder was 0.0026 wt. %, hydrogen - less than 0.01 wt. %
Из полученного агломерированного танталового порошка изготовили партию анодов. Удельный заряд анодов - 5100 мкКл/г, ток утечки - менее 2⋅10-4 мкА/мкКл.A batch of anodes was made from the obtained agglomerated tantalum powder. The specific charge of the anodes is 5100 μC / g, and the leakage current is less than 2⋅10 -4 μA / μC.
Из вышеприведенных Примеров видно, что по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет на 10-40% сократить длительность операции гидрирования металлического тантала и до 3,5 раз снизить содержание примеси углерода в агломерированном танталовом порошке, что привело к снижению тока утечки. Концентрация примеси водорода во всех партиях полученного порошка не превышала его нормированного содержания. Способ согласно изобретению позволяет производить широкий диапазон классов конденсаторных порошков. Способ относительно прост и может быть реализован с использованием стандартного оборудования.From the above Examples, it can be seen that, in comparison with the prototype, the proposed method allows to reduce the duration of the hydrogenation of tantalum metal by 10-40% and to reduce the content of carbon impurities in the agglomerated tantalum powder by 3.5 times, which led to a decrease in the leakage current. The concentration of hydrogen impurities in all batches of the obtained powder did not exceed its normalized content. The method according to the invention allows the production of a wide range of classes of capacitor powders. The method is relatively simple and can be implemented using standard equipment.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017128038A RU2657257C1 (en) | 2017-08-04 | 2017-08-04 | Method for obtaining the agglomerated tantal powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017128038A RU2657257C1 (en) | 2017-08-04 | 2017-08-04 | Method for obtaining the agglomerated tantal powder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2657257C1 true RU2657257C1 (en) | 2018-06-09 |
Family
ID=62560439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017128038A RU2657257C1 (en) | 2017-08-04 | 2017-08-04 | Method for obtaining the agglomerated tantal powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2657257C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4141719A (en) * | 1977-05-31 | 1979-02-27 | Fansteel Inc. | Tantalum metal powder |
| RU2210463C2 (en) * | 1996-04-25 | 2003-08-20 | Кабот Корпорейшн | Method of production of metal tantalum powder with controlled distribution of dimensions and products made of said powder |
| US20080229880A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-09-25 | Reading Alloys, Inc. | Production of high-purity tantalum flake powder |
| RU2582414C1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-04-27 | Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" (АО "Гиредмет") | Method of producing tantalum powder |
-
2017
- 2017-08-04 RU RU2017128038A patent/RU2657257C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4141719A (en) * | 1977-05-31 | 1979-02-27 | Fansteel Inc. | Tantalum metal powder |
| RU2210463C2 (en) * | 1996-04-25 | 2003-08-20 | Кабот Корпорейшн | Method of production of metal tantalum powder with controlled distribution of dimensions and products made of said powder |
| US20080229880A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-09-25 | Reading Alloys, Inc. | Production of high-purity tantalum flake powder |
| RU2582414C1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-04-27 | Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" (АО "Гиредмет") | Method of producing tantalum powder |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ОРЛОВ В.М. и др. Технология агломерированных танталовых конденсаторных порошков и их применение. Научные основы химии и технологии преработки комплексного сырья и сентеза на его основе функциональных материалов. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, 8-11 апреля 2008, ч.1, Апатиты, Издательство КНЦ РАН, 2008, с.254-257. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109108273B (en) | Preparation method of NbZrTiTa refractory high-entropy alloy powder and NbZrTiTa refractory high-entropy alloy powder | |
| WO2011152359A1 (en) | Titanium alloy composite powder containing ceramics and manufacturing method thereof, and densified titanium alloy and manufacturing method thereof using the same | |
| TWI596215B (en) | A fine tantalum powder and its preparation method | |
| TWI611025B (en) | High-purity glutinous powder and preparation method thereof | |
| CN111940750B (en) | Preparation method of alloy powder material | |
| CN106216705A (en) | A kind of preparation method of 3D printing fine grained simple substance globular metallic powder | |
| CN110408833A (en) | A kind of preparation method of NbTaTiZr high-entropy alloy and its powder | |
| JP2024526261A (en) | Tantalum-tungsten alloy powder and method for preparing same | |
| RU2301723C1 (en) | Method for producing finely dispersed titanium powder | |
| RU2657257C1 (en) | Method for obtaining the agglomerated tantal powder | |
| JP2782665B2 (en) | Method for producing titanium or titanium alloy powder | |
| CN116555653A (en) | K-bubble and nano-oxide composite reinforced W-based material and preparation method thereof | |
| JP2821662B2 (en) | Titanium-based powder and method for producing the same | |
| RU2610652C1 (en) | Method for production of niobium powders | |
| JPWO2014104178A1 (en) | Niobium capacitor anode chemical and method for producing the same | |
| RU2582414C1 (en) | Method of producing tantalum powder | |
| JP3151959B2 (en) | Method for producing raw material powder for R-TM-B permanent magnet | |
| JPH04362105A (en) | Production of fine intermetallic compound powder | |
| JP6649430B2 (en) | High purity tantalum powder and preparation method thereof | |
| JP6689115B2 (en) | Method for producing tungsten carbide powder and tungsten carbide | |
| US3231344A (en) | Sintered intermetallic bodies composed of aluminum and niobium or tantalum | |
| WO2019124325A1 (en) | Titanium powder and method for producing same | |
| JP2002047501A (en) | Titanium base powder | |
| JPH09125101A (en) | Molybdenum coarse granule and its production | |
| JPH06216414A (en) | Manufacture of thermoelectric conversion material |