KR20000010636A

KR20000010636A - 크기 분포가 조절된 탄탈륨 금속 분말의 제조 방법 및 그로부터제조되는 생성물

Info

Publication number: KR20000010636A
Application number: KR1019980708555A
Authority: KR
Inventors: 바이런 엠 파테르; 바미디파티 케이. 디. 피. 라오; 제임스 알렌 피페; 홍주 장; 로저 더블유 스틸; 리 엠. 루크
Original assignee: 마르타 앤 피네간; 캐보트 코포레이션
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 2000-02-25
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: KR100484686B1

Abstract

보다 작은 입자의 응집체를 포함하는 탄탈륨 분말을 크기 조절(분쇄)하는 방법에 관한 것으로, 이 방법에 의해 부피 평균 직경, MV(Microtrac 분석법과 같은 광산란법에 의해 측정한다(미크론 단위))에 비표면적 BET(m²/g)을 곱한 값이 약 25 미만인, 분쇄된 상태의 응집체 입자 분포를 갖는 탄탈륨 분말이 얻어진다. 이들 분말은 크기 조절된 후 전형적으로 스코트 벌크 밀도 : BET 표면적의 비가 약 20 내지 약 35의 비이다. 모든 제조 단계에서, 즉 크기 조절(즉, 분쇄에 의한 탈응집화), 열 응집화(즉, 열처리), 및 탈산소화 단계 이후에 비교적 제한적인, 보다 바람직하게는 단일 모드의 응집 크기 분포를 갖는 탄탈륨 분말이다. 이와 같이 얻어진 분말은 큰 표면적, 및 우수한 유동성을 갖고, 소결시에 높은 다공성과 함께 조절된 수축성을 나타낸다. 또한, 부피 평균 직경 MV(미크론 단위)에 비표면적 BET(m²/g 단위)을 곱한 값이 약 90 내지 약 250이고, 응집 입도를 갖는 크기 조절되고 열처리된 기본 로트 탄탈륨 금속 분말이 제공된다. 또한, 부피 평균 직경 MV(미크론 단위)에 비표면적 BET(m²/g 단위)을 곱한 값이 약 90 내지 약 250이고, 탈산소화된 크기 조절되고 응집된 탄탈륨 분말이 제공된다.

Description

크기 분포가 조절된 탄탈륨 금속 분말의 제조 방법 및 그로부터 제조되는 생성물

다수의 응용 중에서, 탄탈륨 분말은 일반적으로 축전기 전극의 제조에 사용된다.

탄탈륨 축전기 전극은 특히 전자 회로의 소형화에 크게 기여해왔다. 이와 같은 축전기 전극은 전형적으로, 전극 리드 와이어를 이용해 응집된 탄탈륨 분말을 금속의 원래 밀도의 반 미만으로 압축하여 펠렛을 형성하는 단계, 상기 펠렛을 노에서 소결하여 다공체(즉, 전극)을 형성하는 단계, 및 이어서 다공체를 적합한 전해질에서 애노드 처리하여 소결체 상에 연속적인 유전성 산화 막을 형성하는 단계에 의해 제조된다. 애노드 처리된 다공체는 이어서 캐소드 재료로 함침되고, 캐소드 리드 와이어에 접속되고 캡슐화된다.

제1 입도 및 응집체의 크기(응집체는 보다 작은 제1 입자의 클러스터이다), 및 분말의 제1 입도 및 응집체의 크기 분포는, 다공체가 제조되는 후속적인 소결 방법의 효율 및 효능, 그리고 상기 다공체가 혼입되는 전해질 축전기와 같은 기능성 제품의 전기적 특성에서 중요한 요소이다.

축전기 전극 및 유사한 제품의 제조를 위한 목적하는 특성을 갖는 탄탈륨 금속 분말을 얻기 위한 시도에 있어서, 선행 기술의 분말은 이들 분말이 제조되는 방법에 의해 제한되었다. 최근에, 예를 들어 탄탈륨 분말이 일반적으로 기계적 방법 또는 화학적 방법 중 어느 한 방법에 의해 제조된다. 기계적 방법은, 탄탈륨을 전자 빔 용융하여 주괴를 형성하고, 상기 주괴를 수소화하고, 상기 수소화물을 분화하고, 이어서 탈수소화하고, 분쇄하고, 그리고 열처리하는 단계를 포함한다. 이 방법은 일반적으로 높은 전압 또는 높은 신뢰성이 요구되는 축전기 응용에 사용되는, 고순도의 분말을 제조한다. 그러나, 기계적 방법은 고가의 생산비로 인한 문제점이 있다. 또한, 기계적 방법에 의해 제조되는 탄탈륨 분말은 표면적이 낮다.

탄탈륨 분말의 제조에 일반적으로 사용되는 다른 방법은 화학적 방법이다. 축전기에 사용하기에 적합한 탄탈륨 분말의 제조를 위한 화학적 방법은 당업계에 공지되어 있다. 바타니안(Vartanian)에게 허여된 미국 특허 제4,067,736호, 및 레라트(Rerat)에게 허여된 미국 특허 제4,149,876호에는 칼륨 플루오로탄탈륨레이트, K₂TaF₇의 나트륨 환원을 포함하는 화학적 제조 방법에 대해 상세히 개시되어 있다. 또한, 전형적인 기술에 대한 개관이 베르그만(Bergman) 등에게 허여된 미국 특허 제4,684,399호 및 장(Chang)에게 허여된 미국 특허 제5,234,491호에 기재되어 있다.

화학적 방법에 의해 제조되는 탄탈륨 분말이 기계적 방법에 의해 제조되는 분말에 비해 더 큰 표면적을 가지므로, 화학적 방법에 의해 제조되는 탄탈륨 분말이 축전기에 사용되기에 매우 적합하다. 화학적 방법은 일반적으로 환원제로 탄탈륨 화합물을 화학적으로 환원하는 것을 포함한다. 전형적인 환원제로는 수소 및 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 및 칼슘과 같은 활성 금속이 있다. 전형적인 탄탈륨 화합물로는 칼륨 플루오로탄탈레이트(K₂TaF₇), 나트륨 플루오로탄탈레이트(Na₂TaF₇), 탄탈륨 펜타클로라이드(TaCl₅), 탄탈륨 펜타플루오라이드(TaF₅), 및 이들의 혼합물이 있으나, 이에 제한되지 않는다. 가장 일반적인 화학적 방법은 액체 나트륨을 사용하는 K₂TaF₇의 환원이다.

화학적으로 환원된 분말은 본원에서 "기본 로트 분말"로 명명되고, 전형적으로 보다 작은 제1 탄탈륨 입자의 응집체 또는 클러스터를 포함한다. 이들 클러스터 또는 응집체는 본원에서 "기본 로트 응집체"로 명명된다. 이들 기본 로트 응집체의 제1 입도는 일반적으로 약 0.1 내지 약 5 미크론 크기의 범위이다. 통상의 탄탈륨 입자의 기본 로트 응집체에 대한 크기 분포를 비교예로서 도 1에 나타낸다. 기본 로트 입자의 기본 로트 응집체 크기 분포는 통상적으로 다중 분산되고 실질적으로 2중 모드(bimodal)된다. 본원에서 정의된 "다중 분산"이라는 용어는 다양한 범위의 수치를 갖는 넓은 분산을 의미하고, "2중 모드"라는 용어는 2종의 형태로 분산됨을 의미한다(즉, 주변 수치에 비해 현저히 빈번한 2종의 상이한 수치가 존재한다).

기본 로트 분말은 전형적으로 열처리되고, 분화되고, 또는 분쇄되고, 그리고 마그네슘과의 반응에 의해 탈산소화된다. 본원에서 때때로 "열처리 및 탈산소화된 분말" 또는 "마무리처리된 분말"로 명명되는 최종 생성물은 "열처리 및 탈산소화된 응집체"로 명명될 수 있는 약간의 응집체를 포함한다.

축전기용 애노드와 같은 다공체가 제조되도록, 이와 같은 형태의 생성물이 압축 및 소결될 수 있다. 그러나, 탄탈륨의 열처리 및 탈산소화된 분말로부터 제조된 축전기 전극은 불균일한 소결 및 가변적인 다공 분포의 문제점이 있다.

상기된 방법은 일반적으로 도 15에 포함된 개략적인 블록 다이어그램에 의해 설명된다.

마무리처리된 탄탈륨 분말의 최종적인 표면적이 축전기의 제조에서 중요한 요소이다. 탄탈륨(예를 들면) 축전기의 하전력(CV)(전형적으로 마이크로패러드-볼트로 측정됨)이 소결 및 애노드 처리 후의 총 표면적에 직접적으로 관계된다. 표면적이 큰 축전기가 바람직한데, 이는 표면적이 클수록, 축전기의 하전력이 커지기 때문이다. 물론, 펠렛 당 분말의 양(g)을 증가시켜 보다 큰 순표면적을 얻을 수 있다. 이를 달성하기 위한 일 방법은 소결 전에 다공질 펠렛이 형성되도록 보다 다량의 탄탈륨 분말을 가압하는 것이다. 그러나, 일정한 펠렛 크기로 압출될 수 있는 분말의 양이 고유하게 한정될 수 있으므로, 이와 같은 접근 방법은 제한적이다. 일반적인 압축비보다 큰 비로 압축된 펠렛에 의해, 밀폐되고 불균일한 공극을 포함하는 조악한 다공 분포를 갖는 애노드가 얻어진다. 개방형의 균일한 공극이 캐소드 형성을 위한 펠렛의 애노드 처리 및 함침 처리 단계에서 중요한다.

펠렛 제조를 위해 사용되는 탄탈륨 분말의 양을 증가시키기 위한 다른 방법으로서, 보다 큰 비표면적을 갖는 탄탈륨 분말을 발견하는데 개발 노력을 집중해 왔다. 이들 분말의 비표면적을 증가시킴으로서, 보다 작은 양의 탄탈륨 분말을 사용하면서, 보다 큰 정전용량을 갖는 보다 큰 표면적의 애노드가 얻어질 수 있다. 이와 같이 보다 큰 정전용량 수치는 전형적으로, 제조되는 펠렛의 부피를 기준으로 하여 측정된다(즉, CV/cc). 결과적으로, 큰 표면적의 탄탈륨 분말을 사용함으로서, 축전기의 수준을 동일하게 유지하면서 축전기 크기가 감소될 수 있다. 별법으로, 일정한 축전기 크기에 대해 보다 큰 정전용량이 얻어질 수 있다.

목적하는 작은 제1 입도를 갖고, 그 결과 증가된 표면적을 갖는 분말의 제조를 최대화하려고 시도하는, 각종의 탄탈륨 분말 공정 기술이 수행되어 왔다. 예를 들면, 레라트(Rerat)에 허여된 미국 특허 제4,149,876호는, 액체 나트륨이 K₂TaF₇및 희석염의 조에 부가되는 환원 공정에서 탄탈륨 분말 생성물의 표면적을 조절하는 기술에 관한 것이다.

그러나, 또한 증가된 표면적을 갖는 분말을 제조하는 상기의 각종의 다른 분말 공정 기술에 의해, 넓게 다중 분산된 크기 분포도를 갖는 마무리처리된 탄탈륨 분말이 얻어진다.

<발명의 요약>

본 발명은 탄탈륨 분말을 크기 조절하는 방법을 포함한다. 이 방법은 보다 작은 크기의 제1 입자를 포함하는 응집체를 갖는 탄탈륨 분말, 예를 들면 열처리(예를 들면, 열적 응집화) 전에 화학적 환원에 의해 제조된 분말을 분쇄하는 것을 포함한다.

일 태양에서, 본 발명의 방법은 보다 작은 입자의 응집체를 포함하는 탄탈륨 분말을 제조하고, 이 방법에 의해, 부피 평균 직경, MV(Microtrac 분석법과 같은 광산란법에 의해 측정한다(미크론 단위))에 비표면적 BET(m²/g)을 곱한 값이 약 25 미만인, 분쇄된 상태의 응집체 입자 분포를 갖는 탄탈륨 분말이 얻어진다.

본 발명의 바람직한 태양에서, 응집체가 분쇄되어 특정 범위로 분쇄된 상태의 응집체 크기 분포를 갖는 탄탈륨 입자가 수득된다.

바람직하게는, 본 발명에 따라 제조된 생성물은, 모든 제조 단계에서, 즉 크기 조절(즉, 분쇄에 의한 탈응집화), 열 응집화(즉, 열처리), 및 탈산소화 단계 이후에 비교적 제한적인, 보다 바람직하게는 단일 모드의 응집화 크기 분포를 갖는 탄탈륨 분말이다. 이와 같이 얻어진 분말은 큰 표면적, 고순도, 및 우수한 유동성을 갖고, 소결시에 높은 다공성과 함께 조절된 수축성을 나타낸다.

본 발명은 또한 부피 평균 직경 MV(미크론 단위)에 비표면적 BET(m²/g 단위)을 곱한 값이 약 90 내지 약 250이고, 응집 입도를 갖는 크기 조절되고 열처리된 기본 로트 탄탈륨 금속 분말을 포함한다. 부피 평균 직경 MV(미크론 단위)에 비표면적 BET(m²/g 단위)을 곱한 값이 약 90 내지 약 250이고, 또한 탈산소화된 크기 조절되고 응집된 탄탈륨 분말이 제공된다.

본 발명은 또한 본 발명에 따라 처리된 분말로부터 제조된 소결 다공체, 이들 분말로부터 제조된 축전기 전극, 및 이들 전극을 포함하는 축전기를 포함한다. 이들 전극 및 축전기는 본원에 그 필수 개시 내용이 참고로 인용된 공동 양도된 미국 특허 제5,217,526호에 기재되어 있다(본 발명의 개선된 사항은 포함되어 있지 않다). 일 태양에서, 이들 축전기는 상기 특허 제4 칼럼, 제28 내지 50행에 기재되고 본원에 참조된 기술에 의해 본질적으로 그의 임의의 단계에서 본 발명에 따라 처리된 기본 로트 분말로부터 제조될 수 있다.

전술한 일반적인 기재 및 후술하는 상세한 설명은 본 발명의 전형적인 예로서, 이에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명은 탄탈륨 금속 분말의 크기 조절 방법, 및 그에 의해 제조되는 분말에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 탄탈륨 분말의 크기 조절 방법 및 소결화 다공체의 제조에 사용하기 적합한, 예를 들면 축전기(capacitor) 전극으로서 유용한 탄탈륨 분말에 관한 것이다.

본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 기술된 다음의 상세한 설명으로부터 잘 이해된다.

도 1은 분쇄되지 않은 기본 로트 분말상태의 기본 로트 응집체의 다중 분산되고 실질적으로 2중 모드인 분포와 비교하여, 본 발명에 따라 기본 로트 분말을 분쇄하여 달성된 기본 로트 응집체의 좁고 실질적으로 단일 모드인 크기 분포를 보여준다.

도 2는 본 발명에 따라 처리되지 않은 기본 로트 응집체의 다중 분산 분포와 비교하여, 보르테크(Vortec) 분쇄 장치 회전 속도에 대한 함수로서 본 발명의 공정에 따른 기본 로트 크기 분포의 변화를 보여 준다.

도 3은 보르테크 분쇄장치의 회전 속도에 대한 함수로서 본 발명의 공정에 따라 크기가 조절된 기본 로트 분말의 스코트 벌크(Scott Bulk) 밀도의 변화를 보여 준다.

도 4는 크기 조절이 되지 않은 기본 로트 분말의 열적 응집화 및 탈산소화로부터 생성되는 가공 분말의 열처리 및 탈산소화된 응집체 크기 분포와 비교하여, 본 발명의 공정에 따라 크기 조절된 기본 로트 분말을 열적으로 응집시키고 탈산소화시켜 달성한 가공 분말의 열처리 및 탈산소화된 응집체 크기 분포의 변화를 보여 준다.

도 5는 열적 응집화 온도에 대한 함수로서 본 발명의 공정에 따라 크기가 조절된 기본 로트 분말로부터 제조된 가공 분말의 응집체 크기 분포의 변화를 보여 준다.

도 6은 도 5에 나타낸 1250℃에서 30분 동안 본 발명의 공정에 따라 크기가 조절된 기본 로트 분말을 열적 응집화 및 탈산소화시켜 제조한 가공 분말의 응집체 크기 분포의 변화를 선별 전후로 구분하여 보여 준다.

도 7은 본 발명에 따라 크기가 조절된 기본 로트 분말의 기본 로트 응집체 크기 분포를 본 발명에 따른 열적 응집화 및 탈산소화 전후로 비교하여 보여 준다.

도 8은 본 발명에 따라 크기 조절되고 열적 응집화 및 탈산소화된 기본 로트 분말을 사용하여 제조한 애노드의 강도 그래프를 보여 준다.

도 9는 본 발명에 따라 크기 조절되고 열적 응집화 및 탈산소화된 기본 로트 분말의 다이 충전 속도를 보여 준다.

도 10은 본 발명에 따라 크기 조절되고 열적 응집화 및 탈산소화된 기본 로트 분말의 BET 표면적에 대한 함수로서 스코트 벌크 밀도를 보여 준다.

도 11은 본 발명에 따라 크기 조절되고 열적 응집화 및 탈산소화된 기본 로트 분말의 비정전용량에 대한 함수로서 다이 충전 속도를 보여 준다.

도 12는 본 발명에 따라 크기 조절되고 열적 응집화 및 탈산소화된 기본 로트 분말 및 통상적인 방법으로 제조한 분말에 있어 애노드 소결 밀도의 함수로서 부피 효율을 보여 준다.

도 13은 샘플 ID# A2-B에 대응하는 크기 조절이 되지 않은 기본 로트 탄탈륨 분말의 주사 전자 현미경 사진을 나타낸다.

도 14는 샘플 ID# A2-BD에 대응하는 본 발명에 따라 크기 조절된 후의 기본 로트 탄탈륨 분말의 주사 전자 현미경 사진을 나타낸다.

도 15는 작은 탄탈륨 입자의 응집체로 이루어진 화학적으로 환원된 탄탈륨 기본 로트 분말 제품으로부터 축전기 전극 및 이러한 다른 제품을 제조하는데 적합한 고 표면적 탄탈륨 분말을 제조하는 통상적인 공정을 나타내는 개략적인 블록 다이어그램이다.

도 16은 본 발명의 공정의 일 실시태양을 나타내는 개략적인 블록 다이아그램이다.

후술하는 크기 분포 범위는 논의되는 특정 입자의 D10 내지 D90 값의 범위로 정의되는데, 여기에서 D10 및 D90 값은 각각 입자/응집체 직경의 10 부피% 및 90 부피%가 그 아래에 속하는 크기 값으로 정의된다.

본 발명의 공정에 따른 크기 조절된 탄탈륨 분말의 분석 특성 및 물리적 특성의 측정 및 평가에서 다음의 시험방법이 사용되었다. 탄탈륨 분말의 표면적 측정은 표면 분석기[Quantachrome Monosorb Surface Analyzer Model MS12]를 사용한 질소 BET(Brunauer, Emmett, Teller)법을 사용하여 수행하였다. 탄탈륨 분말의 순도는 철, 니켈, 크롬 및 몰리브덴에 대해 5 ppm의 검출 한계를 갖는 당업계에 공지된 방법으로 분광기를 사용하여 측정하였다.

샘플 ID# A2-BDR을 제외하고는 본 발명에서 모든 입자 크기는 분산제를 사용하지 않고 분석기[Leeds & Northrup Microtrac Ⅱ Model 7998]를 사용하는 마이크로트랙 분석에 의해 측정하였다. 그 절차는 샘플 저장조에 탈이온수를 가한 다음 이면 기록을 취하는 단계로 이루어진다. 분석기의 하중 지수 창이 0.88 +/- 0.02(T)의 샘플 농도를 나타낼 때까지 측정할 탄탈륨 분말을 샘플 저장조에 가하고, 이때 입자 크기 기록을 취해 즉시 보고하였다. 샘플 ID# A2-BDU의 입자 크기 분포를 상기한 분석기[Leeds & Northrup Microtrac Ⅱ Model 7998]를 사용하지만 초음파를 사용하여 입자가 분산되는 마이크로트랙 분석에 의해 측정하였다. 샘플 ID# A2-BDR의 입자 크기는 기기[Malvern Instruments MasterSizer X Ver. 1.2b]를 사용하여 측정하였다.

본 발명은 부피 평균 직경 × 비표면적(MV×BET)이 약 90 내지 약 250의 범위인 응집체 크기 분포를 갖는 탄탈륨 분말을 제조하기 위해 더 작은 입자의 응집체를 포함하는 탄탈륨 분말의 크기 조절에 관한 것이다. 본 발명의 크기 조절된 탄탈륨 분말은 축전기에 사용하기에 특히 적합하게 되어 있다. 바람직하기로는, 본 발명에 따라 제조된 크기 조절된 분말은 응집체 크기 분포가 좁고 더욱 바람직하게는 단일 모드인 탄탈륨 분말이다.

하나의 실시태양에서, 본 발명의 크기 조절 방법은 기본 로트 응집체를 갖는 탄탈륨로 이루어진 기본 로트 분말을 취하고, (즉시 또는 이와는 달리) 소정의 열처리 또는 소결 조작을 수행하기 전의 공정의 어떠한 시점에서 좁은 응집체 크기 분포를 달성하는 단계로 이루어진다. 바람직하기로는, 이 단계는 탄탈륨 기본 로트 분말을 분쇄하여 약 3 내지 5 ㎛의 중간 크기를 갖는 약 0.01 내지 약 20㎛의 분쇄된 응집체 크기를 갖는 분쇄 분말을 제조하는 것에 달성된다. 분쇄후의 이러한 기본 로트 응집체 크기는, 샘플 ID# A2-BD에 따른 크기 조절된 탄탈륨 기본 로트 분말의 15,000배로 확대한 주사 전자 현미경 사진인 도 14에서 볼 수 있다. 비교를 위해, 도 13은 크기 조절되지 않은 샘플 ID# A2-B에 대응하는 탄탈륨 기본 로트 분말의 15,000배로 확대한 주사 전자 현미경 사진을 보여 준다. 이들 현미경 사진으로부터, 본 발명의 공정에 따라 크기 조절된 분말이 더 작은 다수의 주요 입자를 포함하는 휠씬 더 작고 더 균일한 응집체 크기를 갖는다는 것을 알 수 있다.

도 1은 습식 분쇄를 수행하는 고전단 장치인 고속 실험용 블렌드기[Waring Model 31BL40]를 사용하여 본 발명의 공정에 따라 달성된 좁고 단일 모드인 기본 로트 응집체 크기 분포를 보여 준다. 도 2는 건식 분쇄를 수행하는 보르테크 충격 분쇄 장치를 사용하여 본 발명의 공정에 따라 달성된 좁은 기본 로트 응집체 크기 분포를 보여 준다. 이들 분포에 의해 후속적인 분말의 열적 응집화(즉, 열처리) 및 압축물의 소결이 조절된 형태로 이루어질 수 있게 된다. 본 발명에 따르면, 고전단 분쇄법이 가장 바람직한데, 이는 도 1에 도시된 바와 같이 좁고 단일 모드의 크기 분포를 갖는 분말을 제조하기 때문이다. 이같은 고 전단 방법은 야금술적으로 결합된 입자를 분쇄하는 기계적 및 유압적 전단 응력을 생성하기에 충분한 속도로 회전하는 고속 블레이드를 갖는 장치를 사용하여 수행한다. 전형적으로, 사용되는 선단 속도는 약 3000 내지 약 4000 ft/min이다. 덜 바람직하기는 하지만, 또한 본 발명에 따른 충격 분쇄 방법도 효과적인데, 이는 비록 완전한 단일 모드 형태는 아니지만 본 발명의 부수적인 잇점이 실현될 정도로 여전히 좁은 도 2에 도시된 바와 같은 크기 분포를 가지는 분말을 제조해 주기 때문이다.

도 4는 통상적인 방법에 의해 제조된 가공 분말의 응집체 크기 분포("비교예" 커브)와 본 발명(고 전단 혼합기 사용)에 따른 크기 조절된 기본 로트 분말로부터 제조된 가공 분말의 응집체 크기 분포를 보여 준다. 통상적인 방법은 다중 분산 분포를 초래하지만, 본 발명의 방법은 전체 분포의 작은 부피 비율에 기여하는 예리한 "말단부"를 갖는 좁은 분포를 초래한다. 도 7은 본 발명에 따라 크기 조절된 기본 로트 분말에서 기인하는 좁은 기본 로트 응집체 크기 분포와, 본 발명에 따라 크기 조절되고 열적 응집화 및 탈산소화된 기본 로트 분말에서 기인하는 좁고 단일 모드인 응집체 크기 분포를 보여 준다.

상기한 바와 같이, 균일한 소결을 달성하고 최대 표면적을 유지하기 위해, 좁은 응집체 크기 분포를 갖는 금속 분말이 바람직하고, 가장 바람직하기로는 좁고 단일 모드의 분포이다. 또한, 축전기 제조업자가 이들 분말을 더 작은 펠렛 크기로 압축 및 소결하기 때문에, 제어된 수축율 및 다공도가 중요하다. 본 발명에 따라 처리된 분말이, 다중 분산의 크기 분포를 갖는 통상적인 분말에 비해 더욱 양호한 소결 제어를 용이하게 해 주는, 좁은, 더욱 바람직하기로는 좁으면서 단일 모드인 크기 분포를 갖는 가공 분말을 제조해 주는 것으로 밝혀졌다. 단일 모드의 크기 분포는, 예를 들어 본 발명에 따른 가공 분말에 대해 도 4 및 5에 도시된 것과 유사한 그래프를 가지는 크기 분포로 정의된다.

수축율은 입자 직경의 함수이기 때문에, 넓은 입자 크기 분포를 갖는 분말은 전형적으로 애노드에서 수축량의 변화를 초래하고, 이는 매우 높은 불균일성과 밀페된 기공을 초래할 수 있다. 이론적으로, 분말이 좁은 입자 크기 분포를 가지기 때문에, 이들 분말로부터 제조된 애노드에는 균일한 수축율이 초래될 것이다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 분말로부터 제조한 축전기는, 통상적인 다중 분산의 탄탈륨 분말을 사용하여 제조한 축전기에 비해 높은 다공도와 균일한 기공 크기로 제어된 수축을 나타낼 것이다.

본 발명의 분쇄공정은, 더 작은 입자의 응집체로 이루어진 탄탈륨 분말에 대해 습 또는 건조 상태에서 고 전단 또는 충격 응력을 가함으로써 수행된다. 다음의 실시예는 본 발명에 따른 습식 및 건식 분쇄 공정을 모두 보여 준다. 크기 조절할 바람직한 금속 분말은 화학적 환원법에 의해 제조된 탄탈륨 기본 로트 분말이라 하더라도, 다른 방법에 의해 제조된 다른 금속 분말이 본 발명의 방법에 의해 크기 조절될 수 있는 것을 고려하는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 후술하는 특정의 실시예에 한정되지 않고, 당업자가 쉽게 확인할 수 있는 바와 같이 다른 금속 분말과 결합하여 사용될 수도 있다.

다음의 실시예에서 크기 조절하는 탄탈륨 기본 로트 분말, 즉 화학적 환원시 바로 제조한 더 작은 입자의 응집체은, 상기한 배경 기술 부분에서 기술한 바와 같은 통상적인 나트륨 환원법을 사용하여 제조된다. 이 기본 로트 응집체은 일반적으로 2개의 주요 입자 크기 범위에 속하고, 각각은 다중 분산이고 실질적으로 2중 모드인 기본 로트 응집체 크기 분포를 갖는다. 높은 표면적을 갖고 약 2 내지 약 132 미크론 범위의 기본 로트 응집체 크기 분포를 갖는 5개의 기본 로트 분말(로트 번호 A1, A2, A3, A4, A5로 표시)이 제조되었다. 기본 로트 분말에서 주요 입자 크기의 효과를 알아 보기 위해, 여섯번째 기본 로트 분말(B1으로 표시)을 제조하였는데, 이는 약 5 내지 약 95 미크론 범위의 기본 응집체 크기 분포를 가지는 것이었다. 이들 기본 로트 분말에 대한 크기 분포 및 스코트 밀도 데이터가 표 2에 표시되어 있다.

입자 크기 분포 데이터 및 그 수치가 1의 하한값을 갖는 것으로 나타나 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이는 분석기[Leeds & Northrup Microtrac Ⅱ Model 7998]가 1 ㎛ 이하의 입자 크기를 측정할 수 없는 것에서 기인한다. 기기[Malvern Instruments MasterSizer X Ver. 1.2b](0.02 ㎛ 이하로 측정가능)를 사용하여 측정한 샘플 A2-BDR이 본 발명에 의해 달성될 수 있는 낮은 크기 분포를 예시하는 예로서 제공된다. 이 기본 로트 분말은 후술하는 바와 같이 샘플 로트로 분리되고 분쇄된다.

Ⅰ. 습식 분쇄법

A) 와링 실험용 블렌드기를 이용한 습식 분쇄

100 그램의 기본 로트 분말 A3 및 A4 샘플을 각각 별도로 500 ml의 냉(즉, 상온) 탈이온수와 혼합하고, 고속 실험용 블렌드기[Waring Model 31BL40]에서 분쇄하였다. 그 분말 및 물의 혼합물을 최고의 rpm(20,000rpm)으로 설정하여 10분동안 분쇄하였다. 이 공정을 50 lbs의 크기 조절된 분말이 제조될 때까지 반복하였다. 그 결과의 전단 변형된 분말을 여과하고, 산으로 걸러내고, 헹구고, 건조하여, 샘플로 분리한 다음, 다양한 열적 응집화 온도에서 열처리하였다. 로트 A3(샘플 ID# A3-BD)로부터 취한 샘플에 사용한 열처리 사이클은 60분 동안 1200℃(샘플 ID# A3-BDH1), 60분동안 1250℃(샘플 ID# A3-BDH2), 및 60분동안 1350℃(샘플 ID# A3-BDH3)이었다. 로트 A4(샘플 ID# A4-BD) 샘플은 60분 동안 1230℃에서 열처리되었다(샘플 ID# A4-BDH1). 열처리 전후의 기본 로트 분말의 특성이 표 2에 나타나 있고, 유도된 변수가 표 3에 도표화되어 있다.

B) 혼합기[Ross Laboratory High-Shear Model 100 LC Mixer]를 이용한 습식 분쇄

2,500 ml의 냉 탈이온수를 1리터의 스테인레스 강철 비이커에 위치시켰다. 이 스테인레스 강철 비어커를 500rpm으로 설정된 로스(Ross) 100 LC 혼합기의 회전하에 얼음조에 위치시켰다. 1000 그램의 각 기본 로트 분말 A1 및 B1을 500 rpm으로 혼합하면서 탈이온수에 서서히 가했다. 혼합 속도를 최고(10,000rpm)으로 증가시키고 총 약 60분동안 블렌딩하였다. 얼음을 계속적으로 가하여 조를 차게 유지하였다. 그후, 분말을 여과하고, 산의 혼합물(예를 들어, 희석 왕수)로 걸러내어 모든 오염물을 제거하여 건조하였다.

그 결과의 전단 변형된 분말을 샘플로 분리한 다음, 다양한 열적 응집화 온도에서 열처리하였다. 로트 B1(샘플 ID# B1-BD)로부터 취한 샘플에 사용한 열처리 사이클은 30분 동안 1400℃(샘플 ID# B1-BDH3) 및 30분동안 1500℃(샘플 ID# B1-BDH4)이었다. 로트 A1(샘플 ID# A1-BD) 샘플은 30분 동안 1200℃에서 열처리되었다(샘플 ID# A1-BDH1). 열처리 전후의 기본 로트 분말의 특성이 표 2에 나타나 있고, 유도된 변수가 표 3에 도표화되어 있다.

C) 상용 고전단 혼합기[Ross Model 105ME High-Shear Mixer]를 이용한 습식 분쇄

10 갤론의 탈이온수를 500rpm으로 설정된 로스 105 ME 혼합기 회전하에 용기에 위치시켰다. 50 파운드의 기본 로트 분말 A2를 최고 속도(약 3000rpm, 이는 3500 ft/min의 선단 속도에 해당됨)로 혼합하면서 탈이온수에 서서히 가했다. 블렌딩을 총 약 90분동안 계속하여 물을 경사분리시키고 분말을 여과하였다. 그후, 분말을 산의 혼합물로 세척하여 모든 오염물을 제거하였다.

그 결과의 전단 변형된 분말을 여과, 건조하여 샘플로 분리한 다음, 다양한 열적 응집화 온도에서 열처리하였다. 로트 A2(샘플 ID# A2-BD)로부터 취한 샘플에 사용한 열처리 사이클은 30분 동안 1250℃(샘플 ID# A2-BDH1) 및 30분동안 1350℃(샘플 ID# A2-BDH2)이었다. 열처리 전후의 기본 로트 분말의 특성이 표 2에 나타나 있고, 유도된 변수가 표 3에 도표화되어 있다. 기본 로트 분말 A2에 있어, 샘플 ID# A2-BD의 입자 크기 분포는 물 중의 분말 현탁액을 통과하는 레이저 광의 산란을 측정하는 표준 마이크로트랙 분석법에 의해 측정하였다.

D) 습 기본 로트 분말의 볼 분쇄ghk

1 갤론의 볼 분쇄기를 1/2 인치 직경의 스테인레스 강철 볼로 반쯤 채웠다. 그후, 600 ml의 물과 285 그램의 기본 로트 분말을 가했다. 볼 분쇄기를 16시간동안 요동시키고 그 결과의 탄탈륨 분말을 세척, 건조하였다.

Ⅱ. 건식 분쇄법

통상적인 나트륨 환원법으로 제조된, 물 세척되고 산으로 걸러내어 건조된 기본 로트 분말 A4을 얻었다. 취성일 정도로 높은 수소 농도(낮은 농도를 갖는 분말이 사용될 수 있더라도 바람직하기로는 1500 ppm 이상)를 가지는 분말을 선택한다. 이러한 출발 기본 로트 분말에 대한 데이터가 다음의 표 1에 나타나 있다. 이 기본 로트 분말을 M1 분쇄기에서 단일 경로 보르테크 분쇄에 의해 분쇄시켜 생성물을 싸이클론 회수 시스템에 수집하였다. A5 기본 로트 분말의 5 파운드 로트를 각각 다음과 같이 선택된 기계 속도, 즉 5,000; 7,500; 10,000; 15,000; 및 20,000 rpm에서 처리하였다.

보르테크 분쇄된 샘플의 스코트 밀도, 산소 함량, D10, D50, D90 및 부피 평균 직경(MV) 데이터가 다음의 표 1에 표시되어 있다.

ID	RPM	스코트g/in³	D10미크론	D50미크론	D90미크론	MV미크론
A5-B	출발 기본 로트	15.2	3.03	20.95	81.29	32.31
A5-BD1	5000	18.8	2.13	6.56	37.21	13.21
A5-BD2	7500	22.7	2.02	4.96	21.48	9.34
A5-BD3	10000	21.1	1.81	3.68	15.68	7.11
A5-BD4	15000	24.0	1.71	3.54	15.91	6.64
A5-BD5	20000	27.5	1.44	2.87	9.92	4.26

이 보르테크 분쇄된 분말의 크기 분포 범위가 도 2에 표시되어 있고, 그 스코트 밀도는 도 3에 도시되어 있다.

본 발명의 방법이 상기한 여러 가지 분쇄법으로 예시되었지만, 다른 분쇄방법, 예컨데 초음파 분쇄 및 젯트 분쇄 등이 사용될 수도 있는 것으로 생각된다.

III. 분쇄 및 가열 처리된 로트의 환원

시료들을 A1, A2, A3, A4, 및 B1 로트의 분쇄 및 가열 처리된 기본 로트 분말 각각으로부터 취하여 시료에 마그네슘 환원 처리를 수행하였다. 상기 처리에 있어서 소량의 마그네슘 금속 분말(즉, 1 내지 2 중량%)을 가열 처리한 탄탈륨 분말과 혼합시켰다. 이 혼합물을 약 800 내지 약 1000℃로 가열하여 마그네슘과 마무리처리된된 탄탈륨 분말에 함유되어 있는 산소를 반응시켜 상기 산소를 환원시켰다. 그 후 탄탈륨 분말을 여과 건조시켰다. 모든 단계의 제조에 있어서 상기 분말에 상응하는 그대로의 데이터 (즉, 크기 조절 후, 가열 처리 후, 및 환원 후 환원시의 기본 로트 분말에 대한 것)를 하기 표 2에 나타내었다. 유래되는 매개 변수를 표 3에 나타내었다.

표에서의 시료 확인 번호는 기본 로트 분말 번호를 칭하는 접두사 및 탄탈륨 분말에서 행해지는 처리를 나타내는 접미사로 이루어져 있다. 확인 번호는 하기와 같이 생략되어 있다.

B=기본 로트 분말;

BD=크기 조절된 기본 로트 분말;

BDH#=크기 조절 및 가열 처리된 기본 로트 번호 (가열 처리 #는 그 이후의 프로세싱 단계에서 시료까지 포함됨);

BDH#M=크기 조절, 가열 처리 및 환원된 기본 로트 분말;

BDH#MS=크기 조절, 가열 처리, 환원 및 약 500 메쉬까지 선별된 기본 로트 분말; 및

BH#M=가열 처리 및 환원된 기본 로트 분말.

따라서, 예로서 시료 ID# A4-BDH1M은 크기 조절되고 1230℃에서 60분 동안 가열 처리되고 환원된 A4 로트로부터의 기본 로트 분말이다.

	시료 ID	BET	D10	D50	D90	MV	다이 필	스코트
		m²/g	㎛	㎛	㎛	㎛	mg/s	g/in³
기본 로트	A1-B	1.13	2.61	13.86	69.26	25.43		17
기본 로트	A2-B	1.17	3.31	26.28	93.64	37.68		16
기본 로트	B1-B	0.95	5.14	33.56	95.31	42.20		19
기본 로트	A3-B	1.14	3.27	21.55	79.09	32.15		13
기본 로트	A4-B	1.32	3.20	33.26	131.88	53.05		14
DA 로스 100LC	A1-BD	1.14	1.77	3.67	13.58	5.91		33
DA 로스 105ME	A2-BD	1.18	2.14	5.33	18.41	8.75		32
DA 로스 105ME	A2-BDU	1.18	1.39	2.94	10.28	4.52		32
DA 로스 100LC	B1-BD	0.99	2.04	5.81	15.53	7.39		32
DA 웨어링	A3-BD	1.10	1.81	3.44	10.53	5.41		31
DA 웨어링	A4-BD	1.33	1.83	3.54	9.89	4.86		25
DA 로스 105ME	A2-BDR	1.18	0.19	0.41	0.98	0.41
HT 1200 C 30분	A1-BDH1	0.92	10.32	201.56	347.14	193.13		38
HT 1250 C 30분	A2-BDH1	0.70	7.58	111.69	299.71	129.58		27
HT 1350 C 30분	A2-BDH2	0.51	13.62	135.56	300.05	142.32		33
HT 1400 C 30분	B1-BDH3	0.47	10.47	132.39	301.55	138.29		42
HT 1500 C 30분	B1-BDH4	0.33	17.83	158.38	326.34	162.97		49
HT 1200 C 60분	A3-BDH1	0.89	3.61	107.77	286.50	122.56		28
HT 1250 C 60분	A3-BDH2		43.54	204.71	345.33	200.67		34
HT 1350 C 60분	A3-BDH3	1.22						38
HT 1230 C 60분	A4-BDH1		4.68	101.39	289.86	121.50		26
탈산소화	A1-BDH1M	1.07	11.71	203.74	346.79	198.24	142	48
탈산소화	A2-BDH1M	0.71	8.26	156.63	329.59	156.89	25	35
탈산소화	A2-BDH2M	0.60	12.04	159.41	314.09	157.19	80	41
탈산소화	B1-BDH3M	0.55	10.77	137.89	327.98	149.97	142	45
탈산소화	B1-BDH4M	0.42	21.74	190.31	356.62	190.17	302	52
탈산소화	A3-BDH1M	0.96	46.46	207.90	339.10	202.48	63	38
탈산소화	A3-BDH2M	0.92	44.9	192.64	331.1	190.73	160	40
탈산소화	A3-BDH3M	0.68	73.43	202.92	335.94	203.65	632	47
탈산소화	A4-BDH1M	1.07	5.89	142.92	316.67	146.99		31
선별	A3-BDH1MS		85.16	212.55	342.1	214.29	345
선별	A3-BDH2MS		84.92	199.96	333.94	204.14	634

	시료 ID	BET X MV	유동/BET	스코트/BET
기본 로트	A1-B	29		15
기본 로트	A2-B	44		14
기본 로트	B1-B	40		20
기본 로트	A3-B	37		11
기본 로트	A4-B	70		11

DA 로스 100 LC	A1-BD	7		29
DA 로스 105ME	A2-BD	10		27
DA 로스 105ME	A2-BDU	5		27
DA 로스 100LC	B1-BD	7		32
DA 웨어링	A3-BD	6		28
DA 웨어링	A4-BD	6		19
DA 로스 105ME	A2-BDR	0.48

HT 1200 C 30 분	A1-BDH1	178
HT 1250 C 30 분	A2-BDH1	91
HT 1350 C 30 분	A2-BDH2	73
HT 1400 C 30 분	B1-BDH3	65
HT 1500 C 30 분	B1-BDH4	54
HT 1200 C 60 분	A3-BDH1	109
HT 1250 C 60 분	A3-BDH2
HT 1350 C 60 분	A3-BDH3
HT 1230 C 60 분	A4-BDH1

탈산소화	A1-BDH1M	212	133	45
탈산소화	A2-BDH1M	111	35	49
탈산소화	A2-BDH2M	94	133	68
탈산소화	B1-BDH3M	82	258	82
탈산소화	B1-BDH4M	80	719	124
탈산소화	A3-BDH1M	194	66	40
탈산소화	A3-BDH2M	183	167	42
탈산소화	A3-BDH3M	138	929	69
탈산소화	A4-BDH1M	135

선별	A3-BDH1MS
선별	A3-BDH2MS

하기 표 4는 크기 조절하지 않은 탄탈륨이 기본 로트 분말의 비교 시료의 특성을 표로 만든 것이다. 상기 시료는 상기에 기술된 바와 같이 칼륨 플루오로탄탈륨레이트(K₂TaF₇)의 통상적인 나트륨 환원 방법으로 제조하였다. 하기 표 5에는 분쇄 없이 통상적인 분말 방법에 의해 제조된 상기 비교 시료의 유래 매개 변수를 나타내었다.

ID	D10	D50	D90	MV	BET	스코트	유동
	㎛	㎛	㎛	㎛	m^2/g	g/in^3	㎎/s
E1-BHM	16.32	66.25	203.42	88.10	0.48
E2-BHM	16.19	60.83	186.35	82.86	0.48
E3-BHM	17.03	65.26	187.64	86.11	04.8
E4-BHM	15.97	60.67	173.11	79.82	0.48
D1-BHM	15.62	63.05	183.27	83.69	0.65
D2-BHM	17.78	74.88	218.59	96.22	0.65
D3-BHM	14.43	59.09	166.74	76.69	0.65
D4-BHM	15.44	70.75	258.86	105.93	0.65
D5-DHM	15.60	60.62	234.64	94.80	0.65
D6-DHM	18.14	73.83	206.59	92.87	0.45
C1-BHM	13.29	57.88	207.18	84.06	0.45
C2-BHM	11.59	46.63	140.04	61.77	0.45
C3-BHM	13.19	54.82	179.08	78.26	0.45
C4-BHM	13.02	53.82	178.02	77.19	0.45
B2-BHM	10.75	46.40	153.56	65.50	0.66
B3-BHM	10.77	48.21	164.18	69.77	0.66
B4-BHM	10.81	47.87	162.79	69.14	0.66
B5-BHM	9.98	42.36	161.64	65.81	0.66
B6-BHM	10.62	47.54	174.59	71.40	0.66
B7-BHM	10.71	49.00	190.63	75.12	0.66
A5-BH1M	9.44	44.31	202.52	75.82	0.82	24.58	61
A5-BH1M	8.98	44.39	204.32	76.19	0.87	26.71	66
A5-BH2M	10.04	44.02	174.78	71.31	0.65	27.19	80
A5-BH2M	10.21	62.41	259.05	101.93	0.82	27.83	96
A5-BH3M	11.81	64.22	240.37	97.74	0.68	34.83	137
A5-BH3M	16.08	95.97	283.58	123.93	0.61	40.42	251
A5-BH4M	15.24	107.35	290.80	130.06	0.52	41.26	186
A5-BH4M	13.96	76.85	243.71	104.75	0.56	43.81	244
A5-BH1M	9.44	50.64	204.68	79.76	0.74	30.91	107
A5-BH1M	10.87	62.58	247.03	99.24	0.85	29.01	95
A5-BH2M	11.13	49.67	199.15	77.61	0.67	32.31	137
A5-BH2M	10.92	57.39	233.37	92.66	0.71	32.84	132
A5-BH3M	16.67	108.95	281.18	128.57	0.61	39.69	209
A5-BH3M	12.27	54.99	216.16	84.70	0.54	44.78	263
A5-BH4M	20.67	108.85	301.13	134.72	0.46	49.39	338
A5-BH4M	27.04	145.72	322.44	159.47	0.52	44.92	386

ID	MV^*BET	스코트/BET	유동/BET
E1-BHM	42
E2-BHM	40
E3-BHM	41
E4-BHM	38
D1-BHM	54
D2-BHM	63
D3-BHM	50
D4-BHM	69
D5-DHM	62
D6-DHM	60
C1-BHM	38
C2-BHM	28
C3-BHM	35
C4-BHM	35
B2-BHM	43
B3-BHM	46
B4-BHM	46
B5-BHM	43
B6-BHM	47
B7-BHM	50
A5-BH1M	62	30	75
A5-BH1M	66	31	76
A5-BH2M	46	42	123
A5-BH2M	84	34	117
A5-BH3M	66	51	202
A5-BH3M	76	66	412
A5-BH4M	68	79	357
A5-BH4M	59	78	436
A5-BH1M	59	42	144
A5-BH1M	84	34	112
A5-BH2M	52	48	205
A5-BH2M	66	46	186
A5-BH3M	78	65	343
A5-BH3M	46	83	486
A5-BH4M	62	107	736
A5-BH4M	83	86	743

표 1, 2, 3, 4, 및 5의 데이터를 사용하여 제조 중의 모든 상에서 응집체 크기의 분포가 좁은 탄탈륨 분말을 예시하는 도 1 내지 7의 그래프를 만들었다.

Vortec 분쇄에 의해 분쇄된 분말에 있어서 시료의 분석에서 단일 통과 Vortec 분쇄에 의해 스코트 밀도는 증가되는 반면 기본 로트 응집체의 크기는 감소된다는 것이 나타났다. Microtrac 분석 전과 후의 비교가, 분쇄 후 회전 속도가 증가함에 따라 더 미세한 기본 로트 응집체 크기로의 이동을 나타내는 도 2에 제공되어 있다. 구체예로서 크기 조절를 하지 않은 기본 로트 분말 시료와 20,000 rpm에서 크기 조절한 기본 로트 분말 시료의 Microtrac 분석을 비교해 보면, Vortec 분쇄 후에는 실질적으로 30 미크론 이상의 입자가 없는 상태로, 약 3 미크론에서 크기 분포 피크가 나타난 반면, 크기 조절하지 않은 기본 로트의 경우에는 실질적으로 다수의 응집체가 100 미크론 이상에서 응집체의 많은 수가 나타났다. Vortec 분쇄 후 얻어진 스코트 밀도는 도 3에 나타나 있다.

Vortec 분쇄는, 분말의 화학적 성질에 악영향을 미치지 않으면서 탄탈륨의 기본 로트 분말의 큰 기본 로트 응집체를 분쇄시킬 수 있다. 본 발명의 방법 및 생성되는 분말의 잇점이 하기에 또한 논의되어 있다.

IV. 기본 로트의 화학적 순도

희석 염의 존재 하에 나트륨에 의해 K₂TaF₇을 환원시킴으로써 제조하는 탄탈륨의 기본 포트 분말은 전형적으로 Fe, Ni, Na⁺및 K⁺와 같은 불순물을 포함하고 있다. 상기 불순물은 탄탈륨 축전기의 전기적 성능에 불리하다. 본 발명의 크기 조절 방법은 더 큰 기본 로트 응집체를 크기 조절하기 때문에 포함된 불순물을 방출함으로써 고순도의 탄탈륨 분말이 제조되는 것으로 생각된다.

V. 마무리처리된 분말의 유동성 향상

본 발명의 방법을 사용하여 제조된 분말은 그의 응집체 크기 분포 때문에 유동성에서의 극적 향상을 나타낸다. 마무리처리된 단계에서 통상의 방법을 사용하여 제조된 분말은 도 4에 예시된 바와 같이 다중 분산된 분포를 갖는다. 본 발명의 방법을 사용하여 제조된 마무리처리된 분말은 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 크기 조절, 가열 처리, 및 탈산소화 후에 실질적으로 단일 모드의 좁은 분포를 갖는다. 도 5는 본 발명에 따른 마무리처리된 분말의 제조에 있어서 가열 처리 온도를 변화시킬 때의 효과를 나타낸다.

마무리처리된(가열 처리 및 탈산소화)된 분말의 유동성은 다이 필 시험으로 측정하였다. 상기 시험은 축전기 제조업자들이 사용하는 탄탈륨 분말의 조건을 매우 유사하게 모방한다. 40 g의 탄탈륨 분말로 충전시킨 호퍼(hopper)를, 일렬로 서로 2.54 cm (1 인치)의 간격을 갖는, 직경이 0.3175 cm (0.125 인치)인 10개의 구멍에 동일하게 2초의 통과 시간으로 통과시켰다. 각 통과 후 10개의 구멍을 충전시키는 분말의 질량을 측정하였다. 이 방법은 호퍼가 빈 상태가 될 때까지 계속하였다. mg/s 단위의 평균 속도는 회귀 분석으로 계산하였다. 고 정전용량의 분말에 있어서 다이 필 속도는 130 내지 150 mg/s가 바람직하며, 보다 큰 다이 필 속도가 더 바람직하다. 하기 표 7에서는 본 발명에 의해 제조된 분말과 통상적인 분말의 다이 필 유속을 비교하였다. 다이 필 속도는 분말의 비전하에 의존적이기 때문에(비전하가 큰 분말은 다이 필 속도가 더 작음) 유사한 비전하를 갖는 분말을 표 6에서 비교하였고 도 11에 그래프로 나타내었다. 또한 도 9에서 다이 유속을 다양한 BET치에서 그래프로 나타내었다.

분말	비전하 (CV/g) (1F-V/g)	다이 필 속도 (mg/s)	20%의 선별* 후의 다이 필 속도 (mg/s)
비교예	37900	50	86
A3-BDH1M	39671	160	--
A3-BDH1MS	39671	--	634
A3-BDH2M	40455	63	--
A3-BDH2MS	40455	--	345
비교예	34000	55	125
A3-BDH3M	31985	632	선별하기에 불충분한 미분
(*): 선별에 의해 -500메쉬 제거.

통상적인 분말에 있어서 유동성을 향상시키는 유일한 방법은 미분을 선별하여 걸러내는 것이었다. 그러나 상기 표 6에 나타낸 바와 같이 상기의 향상 정도는 별로 크지 않다. 본 발명의 방법에 따라 제조한 분말을 선별하는 효과도 또한 평가하였다. 본 발명의 분쇄 미분의 유동 성능이 소량의 선별에 의해 향상될 수 있음이 발견되었다. 상기 표 6은 분쇄 상태 입자의 크기 분포 상의 선별에 의해 수득된 유동 향상을 나타낸다. 상기 분포의 미세 "테일(tail)"은 선별에 의해 제거되어 도 6에 나타낸 바와 같이 유동성이 크게 증강된 정말로 단일한 형태의 좁은 입자 크기 분포가 잔류한다.

추가의 잇점은, 본 발명에 따라 마무리처리된 분말을 선별할 때 나타나는 수율 면에서 실현된다. 미선별되고 마무리처리된 분말의 크기 분포를 나타내는 도 4에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 마무리처리된 분말은 전체 분포 중 작은 부피%를 구성하는 미분 "테일"을 갖기 때문에 더 큰 수율의 사용가능한 분말이 선별 후 남아 있게 된다. 반대로 다중 분포된 크기 분포의 통상적인 마무리처리된 분말의 선별 방법은 동일한 메쉬 크기로 선별할 경우 다량의 분말이 제거된다. 또한 동일 메쉬 크기로 통상적인 분말을 선별한 후에도 남아있는 분말의 크기 분포는 여전히 본 발명에 따른 선별된 분말의 크기 분포만큼은 좁지 않다.

VI. 본 발명에 따라 제조된 분말을 포함하는 축전기

분말의 비전하는 축전기의 제조에 사용되는 분말의 면에서 중요하다. 비전하가 비록 "CV/cc"라는 명칭으로 일반적으로 나타내어지고 "μF-V/cc" 단위로 표현된다 해도 당 업계의 숙련자들은 분말 제조업자들에 의해 일반적으로 사용되는 "CV/g"라는 명칭이 또한 사용될 수 있으며 이 명칭이 "μF-V/g" 단위로 표현된다는 것을 인지할 것이다.

본 발명의 분말의 성능을 평가하기 위하여 직사각형의 축전기 애노드(3.21 mm X 3.21 mm X 1.36 mm 및 70 mg)는 5 내지 7 g/cc 사이의 그린 밀도로 본 발명에 따라 제조된 탄탈륨 분말을 와이어 전극을 사용하여 펠렛으로 압축시키고 이 펠렛을 1300 내지 1500℃ 사이의 온도에서 진공 하에서 10분 동안 소결시킴으로써 제조하여 균일한 개봉 공극을 갖는 다공성 소결체를 제조한다. 이어서 50 내지 100 볼트의 전압을 가하면서 0.1 부피%의 인산에 잠기게 함으로써 다공체를 애노드 처리하였다. 애노드 처리, 헹굼, 및 건조 후 애노드는 먼저 누전에 대하여 시험하였다. 10 부피%의 인산 시험용 용액을 사용하였다. 애노드를 애노드의 상부까지 시험용 용액에 담갔으며 최종 형성 전압의 70%의 전압(즉 50 볼트에서 애노드화시켰다면 35 볼트)을 2분 동안 가한 후 누전을 측정하였다. 누전 측정을 완료한 후 비전하를 1611B General Radio Capacitance Test Bridge 형을 사용하여 애노드 상에서 측정하였다. 본 발명에 따른 분말로부터 50 볼트의 형성 전압을 사용하여 제조된 축전기는 통상적으로 20,000 μF-V 내지 50,000μF-V 범위였다.

표 4 및 5의 비교용 시료를 사용하여 동일한 방법으로 비교용의 축전기 애노드 시료를 제조하였다. 통상적인 분말 및 본 발명의 분말을 사용하여 제조한 축전기의 물리적 특성 및 전기적 특성을 평가하였다. 도 8 및 도 12는 상기 데이터를 그래프적으로 나타내며 탄탈륨 분말을 크기 조절하는 효과와 관련하여 본 발명을 더 설명하는 기능을 한다. 도 8은 6.0 g/cc의 압축 밀도에서 압축시킬 경우 애노드의 그린 강도가 25 lbs 이상이라는 것을 나타낸다. 상기 그린 강도는 축전기 제조에 적당하다.

도 12에서는 본 발명에 따른 분말로 제조된 애노드의 부피 효율을 유사한 비전하 (CV/g)를 갖는 통상적인 분말과 비교하였다. 본 발명의 분말은 통상적인 분말보다 부피 효율이 더 높았다. 이것은 본 발명의 분말의 고부피 밀도 및 고비전하의 유일무이한 조합의 결과인 것으로 생각된다. 본 발명의 분말의 다공성 분포는 압축 밀도 6.5 g/cc로 압축시킬 경우 약 45 부피%의 통상적인 분말을 325 메쉬 선별을 사용하여 선별한 통상적인 분말을 압축시킬 경우에 얻어지는 것과 동일하였다. 따라서 더 큰 부피 효율이 통상적인 분말에서 성취된다. 통상적인 분말은 선별되지 않을 경우 상기와 같은 압축 밀도로 압축시킬 수 없으리라 생각된다. 일반적으로 통상적인 분말은 5 내지 5.5 g/cc의 압축 밀도로 단지 압축시킨다.

VII. 더 우수한 부피 효율

정전용량이 큰 분말에 있어서 중요한 매개 변수는 단위 부피 당 전하이다. 축전기 제조업자는 분말 제조업자가 큰 CV/cc의 분말을 제공할 수 있다면 더 작은 케이스 크기를 사용하여 전하 요구량을 만족시킬 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 분말은 통상적인 방법을 사용하여 제조된 유사한 표면적의 통상적인 분말의 부피 밀도 (1.25 내지 1.6 g/cc 또는 20 내지 25.6 g/인치³)보다 더 큰 부피 밀도 (1.25 내지 3.44 g/cc 또는 20 내지 55 g/인치³)를 갖는다. 도 10 및 11을 참조하기 바란다. 결과적으로 유사한 비표면적에 있어서 본 발명에 따라 제조된 분말은 동일한 압축 비율을 사용하여 더 큰 밀도로 압축시킬 수 있다. 저부피 밀도 및 불규칙한 크기 분포를 갖는 통상적인 분말을 높은 그린 밀도로 압축시킨다면 공극 폐쇄가 일어나고 결과적으로 표면적 및 정전용량이 감소된다. 본 발명의 분말은 고압축 밀도, 예를 들어 6.5 및 7.0 g/cc에서 사용할 수 있는 반면 통상적인 분말은 5.0 내지 5.5 g/cc에서 합리적으로 사용할 수 있다. 전기적 성능에서의 향상은 유사한 비전하에 있어서 본 발명에 따라 제조된 분말이 통상적인 분말보다 더 큰 CV/cc치를 갖는다는 것을 명료하게 나타내는 도 12에 가장 잘 예시되어 있다.

VIII. 누전 데이터

본 발명에 따른 분말로부터 제조된 축전기의 누전 데이터를 하기 표 7에 나타내었다. 표 8에서는 A6-BHM 시료의 경우 1400℃에서 30분; B8-BHM 시료의 경우 1425℃에서 30분; 및 A8-BHM 시료의 경우 1450℃에서 30분 동안 소결시킨 통상적인 분말로부터 제조된 축전기의 비교 누전 데이터를 나타내었다. 유사한 정전용량치를 갖는 축전기를 비교했을 때 본 발명의 분말로부터 제조된 것은 심지어 더 낮은 소결 온도를 사용하였을 때도 누전치가 유사하였다. 예를 들어 본 발명의 분말 시료 ID# A3-BDH2M을 압축 밀도 5.0 g/cc에서 압축시키고 1250℃에서 60분 동안 소결시킨 후 50볼트의 형성 전압을 사용하여 유전체를 형성시킴으로써 제조한 230,587 CV/cc의 정전용량을 갖는 축전기의 DC 누전치는 8.81 (μA/g)였다. 이것은 비교 분말 시료 ID# A6-BHM을 압축 밀도 5.0 g/cc에서 압축시키고 1400℃에서 30분 동안 소결시킨 후 50볼트의 형성 전압을 사용하여 유전체를 형성시킴으로써 제조한 219,218 CV/cc의 정전용량을 갖는 축전기에 의해 수득되는 DC 누전치인 219,218 (μA/g)에 필적하였다.

본 발명의 분말의 전기적 특성

시료ID	압축 밀도	소결 온도	형성 전압	정전 용량(CV/g)	정전 용량(CV/cc)	DC 누전치(uA/g)	DC 누전치(nA/CV)
시료ID	g/cc	C	형성 전압	μF-V/g	μF-V/g	(uA/g)	(nA/μF-V)
A3-BDH3M	5.0	1335	50 V	37.781	193.336	8.51	0.23
A3-BDH3M	5.3	1335	50 V	37.315	204.339	6.92	0.19
A3-BDH3M	5.6	1335	50 V	36.630	206.231	6.45	0.18
A3-BDH3M	5.9	1335	50 V	35.972	218.161	6.79	0.19
A3-BDH3M	6.2	1335	50 V	35.496	228.546	6.77	0.19
A3-BDH3M	6.5	1335	50 V	36.649	235.006	6.47	0.19
A3-BDH3M	6.8	1335	50 V	33.907	240.481	5.86	0.17
A3-BDH3M	5.0	1405	50 V	31.985	178.636	3.05	0.10
A3-BDH3M	5.3	1405	50 V	32.188	197.826	3.92	0.12
A3-BDH3M	5.6	1405	50 V	30.838	193.516	3.21	0.10
A3-BDH3M	5.9	1405	50 V	30.631	208.434	3.21	0.10
A3-BDH3M	6.2	1405	50 V	30.323	215.536	3.12	0.10
A3-BDH3M	6.5	1405	50 V	29.461	223.563	3.01	0.10
A3-BDH3M	6.8	1405	50 V	28.653	224.043	2.93	0.10
A3-BDH2M	5.0	1335	50 V	44.379	230.587	8.81	0.20
A3-BDH2M	5.3	1335	50 V	43.745	240.597	9.73	0.22
A3-BDH2M	5.6	1335	50 V	42.909	251.414	10.00	0.23

시료ID	압축 밀도	소결 온도	형성 전압	정전 용량(CV/g)	정전 용량(CV/cc)	DC 누전치(uA/g)	DC 누전치(nA/CV)
시료ID	g/cc	C	형성 전압	μF-V/g	μF-V/g	(uA/g)	(nA/μF-V)
A3-BDH2M	5.9	1335	50 V	41.823	259.480	11.18	0.27
A3-BDH2M	6.2	1335	50 V	40.903	267.635	9.27	0.23
A3-BDH2M	6.5	1335	50 V	39.957	273.538	9.37	0.23
A3-BDH2M	6.8	1335	50 V	38.834	277.314	7.78	0.20
A3-BDH2M	5.0	1405	50 V	39.671	225.480	5.43	0.14
A3-BDH2M	5.3	1405	50 V	38.457	238.294	5.26	0.14
A3-BDH2M	5.6	1405	50 V	38.341	245.951	4.46	0.12
A3-BDH2M	5.9	1405	50 V	36.599	253.667	5.99	0.16
A3-BDH2M	6.2	1405	50 V	35.384	255.670	4.58	0.13
A3-BDH2M	6.5	1405	50 V	34.213	259.599	4.70	0.14
A3-BDH2M	6.8	1405	50 V	33.440	264.530	4.43	0.13
A3-BDH1M	5.0	1335	50 V	48.522	254.164	9.11	0.19
A3-BDH1M	5.3	1335	50 V	44.993	249.621	15.29	0.34
A3-BDH1M	5.6	1335	50 V	44.031	259.173	7.63	0.17
A3-BDH1M	5.9	1335	50 V	42.840	269.655	8.55	0.20
A3-BDH1M	6.2	1335	50 V	42.138	275.377	9.53	0.23
A3-BDH1M	6.5	1335	50 V	40.528	283.633	7.35	0.18
A3-BDH1M	6.8	1335	50 V	39.560	288.373	11.58	0.30
A3-BDH1M	5.0	1405	50 V	40.455	236.047	4.58	0.11
A3-BDH1M	5.3	1405	50 V	39.628	243.384	5.09	0.13
A3-BDH1M	5.6	1405	50 V	38.564	254.105	4.21	0.11
A3-BDH1M	5.9	1405	50 V	37.257	260.455	5.15	0.14
A3-BDH1M	6.2	1405	50 V	36.691	260.742	4.48	0.12
A3-BDH1M	6.5	1405	50 V	34.601	268.759	3.98	0.12
A3-BDH1M	6.8	1405	50 V	33.623	270.767	4.24	0.13
A1-BDH1M	6.0	1360	50 V	43.601	277.392	9.03	0.21
A1-BDH1M	6.0	1440	50 V	35.949	263.272	5.43	0.15
A1-BDH1M	6.0	1360	50 V	37.497	239.325	13.35	0.36
A1-BDH1M	6.0	1440	50 V	30.868	223.802	8.29	0.27
B1-BDH3M	6.0	1360	50 V	28.220	175.130	4.62	0.16
B1-BDH3M	6.0	1360	50 V	25.668	158.614	8.48	0.33
B1-BDH3M	6.0	1440	50 V	25.593	167.204	3.62	0.14
B1-BDH3M	6.0	1440	50 V	23.700	152.069	4.97	0.21
B1-BDH4M	6.0	1440	50 V	20.786	129.444	3.01	0.15
B1-BDH4M	6.0	1440	50 V	19.495	121.123	3.18	0.17
B1-BDH4M	6.0	1360	50 V	20.332	122.442	5.26	0.26
B1-BDH4M	6.0	1360	50 V	21.880	131.275	4.14	0.19

종래 기술 및 비교예의 분말의 전기적 특성

시료ID	압축 밀도	소결 온도	형성 전압	정전 용량(CV/g)	정전 용량(CV/cc)	DC 누전치	DC 누전치(nA/CV)
시료ID	g/cc	C	형성 전압	㎌-V/g	㎌-V/cc	(uA/g)	(nA/㎌-V)
A6-BHM	5.0	1335	50 V	40,268	203,417	5.97	0.15
A6-BHM	5.3	1335	50 V	39,725	211,395	5.46	0.14
A6-BHM	5.6	1335	50 V	39,110	220,081	6.23	0.16
A6-BHM	5.9	1335	50 V	38,366	227,477	6.36	0.17
A6-BHM	6.2	1335	50 V	37,704	234,021	6.72	0.18
A6-BHM	6.5	1335	50 V	36,885	241,628	5.55	0.15
A6-BHM	6.8	1335	50 V	35,903	247,273	5.15	0.14
A6-BHM	5.0	1405	50 V	37,900	203,744	3.92	0.10
A6-BHM	5.3	1405	50 V	37,419	209,682	3.6	0.10
A6-BHM	5.6	1405	50 V	36,780	217,772	3.7	0.10
A6-BHM	5.9	1405	50 V	36,976	225,013	4.0	0.11
A6-BHM	6.2	1405	50 V	35,266	231,142	4.0	0.11
A6-BHM	6.5	1405	50 V	34,207	235,846	4.1	0.12
A6-BHM	6.8	1405	50 V	33,375	241,100	4.9	0.15
A6-BHM	5.0	1360	50 V	43,797	219,218	8.34	0.19
A6-BHM	5.0	1440	50 V	39,964	221,680	4.96	0.12
A6-BHM	5.0	1360	70 V	39,305	198,020	12.75	0.32
A6-BHM	5.0	1440	70 V	36,389	200,869	7.64	0.21
B8-BHM	5.0	1440	50 V	34,053	184,671	5.93	0.18
B8-BHM	5.0	1440	70 V	31,438	169,355	12.81	0.41
B8-BHM	5.0	1360	50 V	36,563	184,671	10.74	0.29
B8-BHM	5.0	1360	70 V	33,585	169,258	24.58	0.74
A8-BHM	5.0	1360	70 V	32,281	161,223	9.12	0.28
A8-BHM	5.0	1360	50 V	35,009	175,274	6.27	0.18
A8-BHM	5.0	1440	70 V	30,720	160,195	7.80	0.26
A8-BHM	5.0	1440	50 V	33,170	173,240	4.62	0.14

일반적으로 상기 실시예에 의해 예시되고 도 16에서 예증되는 바와 같이 본 발명은 탄탈륨의 화학적으로 환원된 기본 로트 분말로부터 입자 크기 및 입자 크기 분포를 포함하는 특성을 갖는 미세하게 나누어진 형태의 분말을 제조하는 방법을 포함하며, 상기에 의해 생성된 분말은 특히 특성이 향상된 축전기 전극과 같은 다공성의 소결체를 제조하는 데 우수하게 적용된다. 상기 방법은 또한 더 작은 입자의 응집체를 포함하는 예비 처리된 형태의 임의의 금속 분말의 최종 입자 크기 및 입자 크기 분포에 있어서 유사한 향상성을 획득하는 데 유용할 것으로 생각된다. 예를 들어 이것은 도 15에 예시되어 있는 통상적인 방법에서 "생성물"로서 동정되는 마무리처리된 분말 및 "폐물"로서 동정되는 응집 부산물을 포함한다.

도 16에 예시되어 있는 방법과 비교하여 또다른 실시 형태는 직접적으로 또는 간접적으로 분쇄가 본질적으로 임의의 가열 처리 단계를 우선하는 유사한 방법을 포함한다.

본 발명은 특히 구부피으로 전술되어 있는 바와 같이 향상된 탄탈륨 분말의 크기 조절에 유용하다. 하지만 본 명세서에서 구부피인 특정 실시 형태를 참고로 하여 예시 및 기술되어 있다 해도 본 발명을 나타낸 세부 사항에 한정시킬 의도는 없다. 오히려 첨부된 청구항과 동일한 범위 및 한도 내에서 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 세부 사항을 다양하게 변형시킬 수 있다.

Claims

개개의 분말 입자들을 포함하는 기본 로트(lot) 응집체를 갖는 탄탈륨의 기본 로트 분말을 분쇄하는 단계를 포함하고,

상기 분쇄 단계는 상기 분쇄된 생성물이 부피 평균 직경 MV(미크론 단위)에 비표면적 BET(m²/g 단위)를 곱한 값이 약 25 미만이 되는 크기 분포를 가질 때까지 계속되는, 탄탈륨 분말의 크기 조절 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄는 상기 분쇄된 생성물이 약 0.01 내지 약 20 마이크로미터의 분쇄된 응집체 크기를 가질 때까지 계속되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄는 상기 분쇄된 응집체 생성물의 크기 분포가 약 2.5 마이크로미터 미만의 D10 값을 가질 때까지 계속되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄는 상기 분쇄된 응집체 생성물의 크기 분포가 약 50 마이크로미터 미만의 D90 값을 가질 때까지 계속되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄된 응집체의 크기 분포가 약 2.5 마이크로미터 미만의 D10 값 및 약 50 마이크로미터 미만의 D90 값을 갖는 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄된 응집체 크기 분포가 실질적으로 단일 모드(unimodal)인 방법.
제1항에 있어서, 상기 크기 분포가 약 10 마이크로미터 이하의 분쇄된 응집체 크기 중앙값을 갖는 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄 단계가 고전단 혼합 장치를 사용하여 상기 탄탈륨 분말을 액체와 혼합하고, 상기 탄탈륨 분말과 액체 혼합물을 분쇄하여 수행되는 방법.
제8항에 있어서, 상기 액체가 물을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄 단계가 충격 미분쇄(impact mill) 장치를 사용하여 수행되는 방법.
제10항에 있어서, 상기 분쇄 단계 전에, 상기 탄탈륨 분말을 수소와 반응시키는 것을 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄 단계가 볼 미분쇄(ball mill) 장치를 사용하여 수행되는 방법.
제12항에 있어서, 상기 분쇄 단계 전에, 상기 탄탈륨 분말을 수소와 반응시키는 것을 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄 단계가 초음파 미분쇄(ultrasonic mill) 장치를 사용하여 수행되는 방법.
제14항에 있어서, 상기 분쇄 단계 전에, 상기 탄탈륨 분말을 수소와 반응시키는 것을 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 탄탈륨 염을 환원제로 환원시켜 상기 탄탈륨의 기본 로트 분말을 먼저 제조하고, 상기 분쇄 단계 후에 상기 분쇄된 분말의 열처리, 탈산소화, 침출, 및 건조 단계를 더 포함하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 탄탈륨 염이 K₂TaF₇을 포함하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 환원제가 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄 단계 후에, 상기 크기 조절된 탄탈륨 분말을 열처리하여 열처리된 응집체를 갖는 열처리된 탄탈륨 분말을 형성하는 것을 더 포함하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 열처리 단계 후에, 상기 열처리된 탄탈륨 입자를 탈산소화 처리하여, 열처리 및 탈산소화된 응집체를 갖는 열처리 및 탈산소화된 응집 분말을 형성하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 열처리 단계가 약 800 ℃ 내지 약 1600 ℃의 온도에서 수행되는 방법.
제20항에 있어서, 상기 열처리 및 탈산소화된 탄탈륨 분말을 선별하여 실질적으로 단일 모드의 열처리 및 탈산소화된 응집체 크기 분포를 갖는 탄탈륨 분말을 얻는 단계를 더 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 상기 실질적으로 단일 모드의 응집체 크기 분포가 약 30 내지 약 500 마이크로미터 범위인 방법.
제20항에 있어서, 상기 열처리 및 탈산소화된 응집 분말은 응집체 크기의 중앙값이 약 150 내지 약 250 마이크로미터인 크기 분포를 갖는 것인 방법.
제1항의 방법에 따라 제조된 탄탈륨 분말.
제6항의 방법에 따라 제조된 탄탈륨 분말.
제14항의 방법에 따라 제조된 탄탈륨 분말.
제22항의 방법에 따라 제조된 탄탈륨 분말.
부피 평균 직경 MV(미크론 단위)에 비표면적 BET(m²/g 단위)을 곱한 값이 약 25 미만인, 분쇄된 응집 입자를 갖는 분쇄된 탄탈륨 분말.
제29항에 있어서, D10 값이 약 2.5 마이크로미터 미만인 분쇄된 응집체 크기 분포를 갖는 분쇄된 탄탈륨 분말.
제29항에 있어서, D90 값이 약 20 마이크로미터 미만인 분쇄된 응집체 크기 분포를 갖는 분쇄된 탄탈륨 분말.
제29항에 있어서, D10 값이 약 2.5 마이크로미터 미만이고, D90 값이 약 20 마이크로미터 미만인 분쇄된 응집체 크기 분포를 갖는 분쇄된 탄탈륨 분말.
열처리된 응집체의 부피 평균 직경 MV(미크론 단위)에 비표면적 BET(m²/g 단위)을 곱한 값이 약 90 내지 약 250의 범위이고, BET가 약 0.7 m²/g을 초과하는, 열처리된 응집 입자를 갖는 열처리된 탄탈륨 분말.
제33항에 있어서, D10 값이 약 45 미만인 열처리된 응집체 크기 분포를 갖는 열처리된 탄탈륨 분말.
제33항에 있어서, D90 값이 약 350 마이크로미터 미만인 열처리된 응집체 크기 분포를 갖는 열처리된 탄탈륨 분말.
제33항에 있어서, D10 값이 약 45 미만이고, D90 값이 약 350 미만인 열처리된 응집체 크기 분포를 갖는 열처리된 탄탈륨 분말.
열처리 및 탈산소화된 응집체의 부피 평균 직경 MV(미크론 단위)에 비표면적 BET(m²/g 단위)을 곱한 값이 약 90 내지 약 250의 범위이고, BET가 약 0.7 m²/g을 초과하는, 열처리 및 탈산소화된 응집 입자를 갖는 열처리 및 탈산소화된 탄탈륨 분말.
제37항에 있어서, D10 값이 약 45 미만인 열처리 및 탈산소화된 응집체 크기 분포를 갖는 열처리 및 탈산소화된 탄탈륨 분말.
제37항에 있어서, D90 값이 약 350 마이크로미터 미만인 열처리된 응집체 크기 분포를 갖는 열처리된 탄탈륨 분말.
제37항에 있어서, D10 값이 약 45 미만이고, D90 값이 약 350 미만인 열처리 및 탈산소화된 응집체 크기 분포를 갖는 열처리 및 탈산소화된 탄탈륨 분말.
스코트(Scott) 벌크 밀도(g/in³단위) : BET 표면적(m²/g)의 비가 약 20 내지 약 35 범위인, 분쇄된 응집 입자를 갖는 탄탈륨의 분쇄된 기본 로트 분말.
제29항에 있어서, 열처리 및 탈산소화 후에, 스코트 벌크 밀도(g/in³단위) : BET 표면적(m²/g)의 비가 약 38 내지 약 50 범위이고, BET가 0.86 m²/g를 초과하는, 열처리 및 탈산소화된 응집 입자를 갖는 분쇄된 탄탈륨 분말.
제29항에 있어서, 열처리 및 탈산소화 후에, BET가 0.86 m²/g를 초과하는 분말에 대해서 다이 충전 속도(Die Fill Rate)(mg/s단위) : BET 표면적(m²/g)의 비가 약 66 내지 약 160 범위인, 열처리 및 탈산소화된 응집 입자를 갖는 분쇄된 탄탈륨 분말.
제29항에 있어서, 열처리 및 탈산소화 후에, BET가 0.86 m²/g를 초과하는 분말에 대해서 +500 메쉬로 선별한 후 다이 충전 속도(mg/s단위) : BET 표면적(m²/g)의 비가 약 350 내지 약 700인, 열처리 및 탈산소화된 응집 입자를 갖는 분쇄된 탄탈륨 분말.
실질적으로 단일 모드의 응집체 크기 분포를 갖는 분쇄된 응집 입자를 포함하고, 축전기(capacitor)의 제조에 유용한 최종 탄탈륨 분말로 열처리 및 탈산소화되기에 적합한 분쇄된 탄탈륨 분말.
제44항에 있어서, 상기 분쇄된 응집체가 약 0.01 내지 20 마이크로미터 범위의 좁은 응집체 크기 분포를 갖는 것인 최종 탄탈륨 분말로 열처리되기에 적합한 분쇄된 탄탈륨 분말.
제45항에 있어서, 상기 분쇄된 응집체는 분쇄된 응집체 크기의 중앙값이 약 3-5 마이크로미터인 분쇄된 응집체 크기 분포를 갖는 것인 최종 탄탈륨 분말로 열처리되기에 적합한 분쇄된 탄탈륨 분말.
(a) 실질적으로 단일 모드의 응집 입자 분포, (b) 약 30 내지 500 마이크로미터 범위의 좁은 응집체 크기 분포, 및 (c) 응집체 크기의 중앙값이 약 150 내지 약 250 마이크로미터인 응집체 크기 분포를 갖는, 축전기의 제조에 유용한 탄탈륨 입자.
전극 리드를 구비한 소결된 금속 애노드를 포함하는 중앙 전극체를 갖는 축전기기에 있어서, 상기 애노드가 제29항의 분말로부터 제조된 소결체를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전기.
전극 리드를 구비한 소결된 금속 애노드를 포함하는 중앙 전극체를 갖는 축전기기에 있어서, 상기 애노드가 제25항의 분말로부터 제조된 소결체를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전기.
전극 리드를 구비한 소결된 금속 애노드를 포함하는 중앙 전극체를 갖는 축전기기에 있어서, 상기 애노드가 제37항의 분말로부터 제조된 소결체를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전기.
전극 리드를 구비한 소결된 금속 애노드를 포함하는 중앙 전극체를 갖는 축전기기에 있어서, 상기 애노드가 제41항의 분말로부터 제조된 소결체를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전기.
전극 리드를 구비한 소결된 금속 애노드를 포함하는 중앙 전극체를 갖는 축전기기에 있어서, 상기 애노드가 제42항의 분말로부터 제조된 소결체를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전기.
전극 리드를 구비한 소결된 금속 애노드를 포함하는 중앙 전극체를 갖는 축전기기에 있어서, 상기 애노드가 제43항의 분말로부터 제조된 소결체를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전기.
전극 리드를 구비한 소결된 금속 애노드를 포함하는 중앙 전극체를 갖는 축전기기에 있어서, 상기 애노드가 제44항의 분말로부터 제조된 소결체를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전기.
기본 로트 응집체를 형성하는 개개의 분말 입자들을 갖는 탄탈륨의 기본 로트 분말을 고전단 분쇄하여, 부피 평균 직경 MV(미크론 단위)에 비표면적 BET(m²/g 단위)을 곱한 값이 약 25 이하인 크기 분포를 갖는 분쇄된 응집체를 포함하는 크기 조절된 탄탈륨 분말을 얻는 단계를 포함하는 탄탈륨 분말의 크기 조절 방법.
보다 작은 입자의 응집체를 기계적으로 분쇄하여, 예정된 부피 평균 직경 MV(미크론 단위)에 비표면적 BET(m²/g 단위)을 곱한 값을 갖는 중간 생성물을 형성하는 단계, 및 이어서 상기 중간 생성물을 열적으로 응집하는 단계, 및 이와 같이 열적으로 응집된 중간 생성물을 분쇄하는 단계를 포함하는, 보다 작은 입자의 응집체를 포함하는 형태로부터 제한된 입도 분포를 갖는 탄탈륨 분말의 제조 방법.
환원제로 탄탈륨 염을 환원하여 탄탈륨룸 분말을 제조하고, 이 탄탈륨 분말을 열처리하는 것을 포함하는 탄탈륨 분말의 제조 방법에 있어서, 열처리 전에 탄탈륨을 분쇄하는 것을 특징으로 하는 방법.