RU2102189C1

RU2102189C1 - Способ получения хлопьевидного танталового порошка и хлопьевидный танталовый порошок

Info

Publication number: RU2102189C1
Application number: RU94014622A
Authority: RU
Inventors: Э.Файф Джеймс
Original assignee: Кабот Корпорейшн
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1998-01-20
Also published as: CZ17994A3; AU2400292A; DE69223413T2; UA40583C2; SG55193A1; KR0145753B1; JP2761290B2; HK1014745A1; DE69223413D1; EP0596997B1; WO1993003191A1; CZ292448B6; EP0596997A1; JPH06511517A; US5211741A; ATE160826T1

Abstract

Использование: для получения танталового порошка с хлопьевидными частицами для производства электрических конденсаторов. Сущность изобретения: порошок получают измельчением и деформированием для придания частицам формы хлопьев, при этом хлопьевидные частицы подвергают измельчению без существенного заострения периферийных краев до среднего размера частиц от 2 до примерно 55 мкм и с площадью поверхности по БЭТ примерно от 0,5 до 5,0 м²/г. Причем средний размер частиц и площадь поверхности по БЭТ желательно делать такими, чтобы хлопья характеризовались отношением формы (D/Т) в диапазоне примерно от 2 до 50. Изготовление танталового порошка осуществляют также химическим восстановлением или из слитка. Перед измельчением хлопьевидные частицы подвергают охрупчиванию. хлопьевидные частицы дополнительно подвергают агломерации и затем прессуют в форме таблеток. 2 с. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Description

Изобретение касается хлопьевидных танталовых порошков, часто используемых для производства электрических конденсаторов, и способов применения таких порошков для изготовления таблеток низкой плотности, используемых в производстве конденсаторов. Точнее, изобретение касается хлопьевидных танталовых порошков с заданной величиной отношения размеров частиц, при которой в условиях агломерирования обеспечивается получение требуемых хороших технологических свойств, например текучести, высокой прочности в неспеченном состоянии и прессуемости. Эти хлопьевидные танталовые порошки могут быть также использованы для изготовления конденсаторов с низкими токами утечки и высокими пробивными напряжениями.

Танталовые конденсаторы, изготовленные из танталового порошка, стали основным фактором миниатюризации электронных схем, и сделали возможным применение таких схем в экстремальных окружающих условиях. В типичном случае танталовые конденсаторы изготовляют прессованием агломерированного танталового порошка с образованием таблетки, спеканием таблетки в печи с образованием пористого танталового тела (электрода) и, затем, анодированием пористого тела в подходящем электролите с образованием непрерывной диэлектрической оксидной пленки на спеченном теле.

Успехи в области создания порошков, пригодных для изготовления танталовых конденсаторов, явились результатом усилий как изготовителей конденсаторов, так и специалистов по технологии тантала, направленных на получение характеристик у танталового порошка, наилучшим образом удовлетворяющих требования создания качественных конденсаторов. К таким характеристикам относятся удельная площадь поверхности, чистота, усадки, прессуемость, прочность в неспеченном состоянии и текучесть.

Порошок, прежде всего, должен давать адекватную площадь поверхности электрода, когда он превращен в пористое тело и подвергают спеканию. Величина отношения мкФВ/г (мкFV/г произведение емкости в микрофарадах на рабочее напряжение в вольтах на грамм веса конденсатора) у танталовых конденсаторов является пропорциональной удельной площади поверхности спеченного пористого тела, полученного спеканием танталовой порошковой таблетки; чем выше удельная площадь поверхности после спекания, тем выше величина отношения мкФВ/г. Удельную площадь поверхности танталового порошка связывают с величиной отношений мкФВ/г, максимально достижимой у спеченного пористого тела.

Чистота порошка является важным фактором. Металлические и неметаллические загрязнения ухудшают свойства диэлектрической оксидной пленки танталовых конденсаторов. Хотя высокие температуры спекания и способствуют удалению некоторых летучих загрязнений, высокие температуры ведут также и к усадке пористого тела, понижающей его результирующую удельную площадь поверхности, и, тем самым, емкость результирующего конденсатора. Сведение к минимуму понижения удельной площади поверхности в условиях спекания, т.е. усадки, является необходимым фактором получения танталовых конденсаторов с высокой величиной отношения мкФВ/г.

Текучесть танталового порошка и прочность в неспеченном состоянии (механическая прочность прессованных неспеченных порошковых таблеток) также являются важными характеристиками для производителя конденсаторов, позволяющими ему выпускать качественную продукцию. Текучесть агломерированного танталового порошка является существенным фактором для надлежащего протекания операции автоматического прессования таблеток. Достаточная прочность в неспеченном состоянии обеспечивает возможность манипулирования и переноса прессованного продукта, например таблетки, без чрезмерного брака от разрушения.

"Таблетка", как используемый здесь термин, представляет собой пористую массу или тело, состоящее из танталовых частиц. Прочность в неспеченном состоянии представляет собой меру механической прочности таблетки. Термин "прессуемость" характеризует способность танталового порошка прессоваться в таблетку. Танталовый порошок, образующий таблетки, которые сохраняют свою форму и характеризуются прочностью в неспеченном состоянии, достаточной, чтобы противостоять обычным технологическим производственным воздействиям без появления значительного разрушения, обладает хорошей прессуемостью.

В настоящее время танталовые порошки, пригодные для использования в высококачественных конденсаторах, производят различными способами. Один из способов получения порошка сводится к химическому восстановлению, например к восстановлению натрием фторотанталата калия K₂TaF₇. В еще одном способе порошок получают гидрированием расплавленного (в типичных случаях плавку производят дуговым методом или электронным лучом) танталового слитка, размалыванием гидридной крошки и дегидрированием.

Как уже говорили выше, величина отношения мкФМ/г у танталовой таблетки является функцией удельной площади поверхности спеченного порошка* Повышенная суммарная площадь поверхности может быть, разумеется, достигнута за счет увеличения количества (граммов) порошка, приходящегося на таблетку, однако соображения, связанные со стоимостью и размером, вынуждают вести совершенствования в направлении повышения удельной площади поверхности танталового порошка.

Один из способов, предложенных для повышения удельной площади поверхности танталового порошка, сводится к сплющиванию частиц порошка с приданием им формы хлопьев.

Усилия, направленные на повышение удельной площади поверхности за счет уменьшения толщины у танталовых хлопьев, сдерживаются сопутствующей потерей технологических характеристик например, следует ожидать, что очень тонкие танталовые хлопья будут обладать плохими характеристиками текучести, плохой прессуемостью, низкой прочностью до спекания и низким напряжением формовки формования. Хлопья пониженной толщины представляются, однако, желательными, поскольку они позволяют делать менее дорогие таблетки низкой плотности, которые могут быть использованы для изготовления конденсаторов с высокими пробивными напряжениями и низкими потерями на утечку.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы дать способ изготовления фрагментированного хлопьевидного танталового порошка с такими площадью поверхности по БЭТ и средним размером частиц, при которых отношения размеров частиц (D/T) находятся в диапазоне примерно от 2 и примерно до 50.

еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы дать порошок с дроблеными хлопьями из тантала с величиной площади поверхности по БЭТ, превышающей 0,7 м²/г, и средним размером частиц, находящимся в области, приемлемой для получения отношения размеров (D/T), при котором порошок обладает свойствами, пригодными для его использования в экономически оправданных высокоскоростных процессов изготовления танталовых конденсаторов, например, с отношением размеров частицы в диапазоне примерно от 2 до 50.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы дать способ получения агломерата из хлопьевидного танталового порошка, который обладает хорошими характеристиками текучести и прессуемости.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы дать способ получения таблеток из хлопьевидных танталовых частиц низкой плотности, которые до спекания обладают высокой прочностью.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы дать способ получения таблеток из хлопьевидных танталовых частиц низкой плотности, которые обладают пониженной чувствительностью к температурам спекания, т.е. способ получения таблеток, которые могут быть подвергнуты спеканию в широком диапазоне температур по сравнению с существующей практикой с образованием электрода, пригодного для использования в танталовом конденсаторе.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы дать способ получения танталового электрода с пониженной чувствительностью к направлению формовки электрода т. е. диэлектрические оксиды на котором могут образовываться в некотором диапазоне напряжений.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы дать способ получения танталового электрода с низкой утечкой и высокими пробивными напряжениями.

Настоящее изобретение дает способ изготовления хлопьевидного танталового порошка, который является текучим и прессуемым при агломерировании, включающий этапы танталового хлопьевидного порошка;
пониженного размера хлопьев до тех пор, пока порошок не станет характеризоваться средним размером частиц, находящимся в диапазоне от 2 и примерно до 55 мкм, и площадью поверхности по БЭТ, находящейся в области примерно от 0,5 и примерно до 5,0 м²/г, и
отбора упомянутых среднего размера частиц и площади поверхности по БЭТ таким образом, чтобы хлопья обладали отношением размеров (D/T), находящимся в области примерно от 2 и примерно до 50.

Настоящее изобретение дает также способ получения фрагментированного хлопьевидного танталового порошка, включающего в себя хлопья со средним размером частиц, находящимся в диапазоне от 2 до 55 мкм, и площадью поверхности по БЭТ, превышающей примерно 0,7 м²/г, и отношением размеров, находящимся в области примерно от 2 и примерно до 50.

Настоящее изобретение также способ получения агломерата из описанного выше хлопьевидного танталового порошка с улучшенными характеристиками текучести и прессуемости. Агломерированный порошок из хлопьев тантала, отвечающий настоящему изобретению, может быть получен любым обычным способом приготовления агломератов, таким как например, нагревание танталовых хлопьев, описанных в предшествующих абзацах, до температуры, находящейся примерно в области от 1300 до 1600^oC, в инертной атмосфере или под вакуумом в течение времени, составляющего примерно от 30 до 60 мин, и дроблением результирующего продукта до размера, находящегося в диапазоне примерно от 40 меш (диаметр отверстий у сит составляет 0,015 дюйма (0,381 мм)) до 60 меш (диаметр отверстий у сит составляет 0,0098 дюйма (0,24892 мм).

Настоящее изобретение дает также способ получения таблеток низкой плотности, приготовленных из хлопьевидного танталового порошка и (одновременно или отдельности) агломерата, описанного в предшествующих абзацах.

Настоящее изобретение дает также способ получения конденсаторного электрода, изготовленного из таблеток, описанных в предшествующих абзацах. В общем, конденсаторе получают спеканием таблеток, описанных выше, и анодированием спеченных таблеток.

Другие подробности, цели и преимущества изобретения и способы реализации и использования такового, станут очевидными из последующего детального описания и сопровождающих чертежей. Надпись внизу микрофотографий со сканирующего электронного микроскопа (SEM) дает напряжение, увеличение, например, 400X, относительную шкалу размеров, выраженную в микрометрах.

Фиг. 1 представляет собой сканирующую электронную микрофотографию (SEM) при увеличении 1000X хлопьевидного танталового порошка по Скотту 13,4 г/дюйма 3, (0,83 г/см³), который был получен из слитка ранее известным способом; на фиг.2 при увеличении 1000X хлопьевидного танталового порошка с плотностью по Скотту (Skott) 59,8 г/дюйм³ (3,72 г/см³), который был получен из слитка согласно настоящему изобретению; фиг. 3 при увеличении 1000X хлопьевидного танталового порошка, полученного ранее известным способом по методике пример 11, образец H из патента США N 3647415, выданного Яано (Yano)и др. являющегося примером танталовых хлопьев, которые не получены по рекомендации указанного патента; фиг. 4 при увеличении 1000X хлопьевидного танталового порошка, полученного переработкой хлопьев, показанных на фиг.3 по способу данного изобретения; фиг. 5 при увеличении 1000X хлопьевидного танталового порошка, полученного ранее известным способом по методике примера 1, образец C, из патента США N 3647415, и являющегося представительным примером танталовых хлопьев, полученных по рекомендации указанного патента; фиг. 6 при увеличении 500X хлопьевидного танталового порошка, полученного переработкой хлопьев, показанных на фиг. 5, по способу данного изобретения; фиг. 7 при увеличении 1000X хлопьевидного танталового порошка, полученного в соответствии с данным изобретением и аналогичного тому, который показан на фиг. 2 и 4, за исключением того, что здесь частицы характеризуются меньшим размером и примерно половинной толщиной; фиг. 8 представляет собой график, изображающий распределение частиц по размеру у хлопьевидных танталовых порошков, показанных на фиг. 3-6.

Хлопьевидный танталовый порошок может быть изготовлен деформацией или сплющиванием частиц танталового порошка. Специалистам, работающим в этой области техники, ясно, что такая деформация может быть произведена обычными способами при использовании шаровой мельницы, стержневой мельницы, роликовой мельницы и подобных устройств, Хлопьевидный танталовый порошок по данному изобретению, может быть приготовлен из такого хлопьевидного танталового порошка, полученного обычными способами, путем понижения размера у хлопьев, производимого до тех пор, пока средний размер частиц не попадает в предпочтительную область, составляющую примерно от 2 и примерно до 45 мкм, а, желательно, в область, составляющую примерно от 3 до примерно 20 мкм, и площадь поверхности по БЭТ не попадает в область, соответствующую примерно от 0,5 до примерно 5,0 м²/г, а желательно, в область составляющую примерно от 0,5 до примерно 5,0 м²/г. Протеканию процесса понижения размера может содействовать придание хрупкости обычным хлопьям, достигаемое тонких хлопьев (при более высоких площадях поверхности, найденных по адсорбции азота методом БЭТ, например, при значениях, превышающих 1,5), если средний размер частиц подобран таким, что отношение размеров оказывается ниже примерно 50.

Предпочтение следует отдавать отношениям размеров, находящимся в диапазоне примерно от 5 до примерно 20.

Отношения размеров D/T у хлопьевидных танталовых порошков могут быть рассчитаны по их среднему размеру частиц, выраженному в микрометрах, и по (азотной) площади поверхности по БЭТ, выраженной в м²/г, по следующей формуле:
D/T (K) • (MPS) • (BET),
где K константа, равная двум; MPS средний размер частиц, выраженный в микрометрах и БЭТ площадь поверхности БЭТ (найденная на адсорбции азота). Способы измерения MPS и BET более подробно описаны ниже.

Из сравнения фиг. 1 9 следует, что хлопьевидный танталовый порошок, отвечающий настоящему изобретению, состоит из существенно более мелких частиц, чем ранее известные хлопья. Уже известные в этой области техники танталовые хлопья, показанные на фиг.1, были приготовлены из подвергнутой классификации танталовой крошки размером 20 на 44 мкм, сделанной из слитка (подвергнутого плавлению под воздействием электронного луча). Крошку обезгаживали в вакуумной печи с целью удаления водорода и просеивали через сита с размером отверстий 325 меш (0,044 мм). Результирующий материал затем обрабатывали в вибрационной шаровой мельнице в течение 10 ч, придавая крошкам форму хлопьев. Эти хлопья подвергали кислотному травлению (сначала смесью HCl и HNO₃, затем HF), для удаления металлических примесей. Результирующие хлопья, плотность которых по Скотту составляла 10,8 г/куб.дюйма (0,659 г/см³), подвергали термообработку при 1600^oC в течение 30 мин, в результате чего получали агломерированный материал, который затем дробили на щековой дробилке до образования агломератор с размером в 40 меш (0,381 мм), обладающих плотностью по Котту величиной 13,4 г/куб.дюйм (0,83 г/см³).

Хлопьевидный танталовый порошок, отвечающий настоящему изобретению, который показан на фиг. 2, получали из изготовленной из слитка (подвергнутого плавке электронным лучом) танталовой крошки размером 325 меш (0,044 мм). Крошку обезгаживали в вакуумной печи для удаления водорода и просеивали через сито с размером отверстий 325 меш (0,044 мм). Результирующий материал обрабатывали на вибрационной шаровой мельнице в течение 10 ч, придавая крупинкам плоскую форму с превращением их в хлопья. Эти хлопья подвергали кислотному травлению (сначала смесью HCl и HNO₃, а затем HF), что делали с целью удаления металлических примесей. Результирующие хлопья характеризовались площадью поверхности по БЭТ (измеренный по адсорбции азота) величиной 0,38 м²/г и плотностью по Скотту от 10 до 15 г/куб.дюйм (от 0,61 до 0,93 г/см³). Эти хлопья насыщали водородом и подвергали холодному изостатическому прессованию под давлением 30000 фунт/кв.дюйм (206,84 Мн/м² в результате чего хлопья распадались на более мелкие кусочки, которые после прессования имели формулы прутиков. Прутик дробили на щековой дробилке до размера в 60 меш (0,24892 мм), получая хлопья, обладающие азотной площадью поверхности по БЭТ величиной 0,54 м²/г и плотностью по Скотту величиной 59,8 г/куб.м дюйм (3,72 г/см³).

Из сравнения хлопьевидного танталового порошка, показанного на фиг. 1 (прежний уровень техники) м 2 (изобретение), следует, что хлопья, по данному изобретению, состоят из существенно более мелких хлопьевидных частиц.

Хлопьевидный танталовый порошок, отвечающий прежнему уровню техники, который показан на фиг. 3, был изготовлен из восстановленного натрием танталового порошка с размером зерен 60 меш (0,24892 мм). Порошок деформировали до придания частицам формы хлопьев размалыванием на вибрационной шаровой мельнице в течение 10 ч хлопья, размолотые шариками, подвергали кислотному травлению с целью удаления металлических примесей, для чего использовали раствор, содержащий 15% HCl и 2% HF. Этот метод соответствует способу, описанному в патенте США N 3647415, где в примере 11 говорится о получении образца H. Плотность по Скотту у результирующих хлопьев составляла 12,54 г/куб. дюйм (0,77 г/см³), И 90% чешуек характеризовалось размером, не превышающим 126 мкм, что видно из таблицы.

Хлопьевидный танталовый порошок по данному изобретению, который показан на фиг. 4, был изготовлен из восстановленного натрием танталового порошка с размером зерен 60 меш. (0,24892 мм). Порошок деформировали до придания частицам формы хлопьев размалыванием на вибрационный шаровой мельнице в течение 10 ч. Хлопья размолотые шариками, подвергали кислотному травлению с целью удаления металлических примесей, для чего использовали раствор, содержащий 15% HCl и 2% HF. Хлопья затем грели в закрытом сосуде до достижения ими температуры, составляющей примерно 850^oC. Затем уже нагретые танталовые хлопья насыщали водородом, давали им остыть до комнатной температуры в сосуде с положительным давлением водорода, составляющем 5 фунт/кв. дюйм (34,475 кН/м²). Гидридные хлопья понижали в размере размалыванием хлопьевидного материала на ударной мельнице Вортек MI, выпускаемой фирмой "Вортек продактс КО". Лонг-Бич, Калифорния, США, действующей со скоростью 10000 об/мин. Результирующие хлопья характеризовались плотностью по Скотту величиной 21,45 г/куб. дюйм (1,31 г/см³), и примерно 90% чешуек обладали размером, и не превышающим примерно 37 мкм.

Хлопьевидный танталовый порошок по прежнему уровню техники, который показан на фиг. 5, был изготовлен из восстановленного натрием танталового порошка с размером зерен 60 меш (0,24892 мм). Этот порошок характеризовался содержанием абсорбированного водорода величиной порядка 125 частей на миллион (1, 25.10^-10% ). Порошок деформировали до придания частицам формы хлопьев размыванием на вибрационной шаровой мельнице в течение 6 ч. Затем размолотые шарики хлопья подвергали кислотному травлению с целью удаления примесей, для чего использовали раствор, содержащий 15%HCl и 2%HF. Результирующие хлопья обладали плотностью по Скотту величиной 12,7 г/куб.дюйм (0,78 г/см³, и примерно 90% чешуек обладали размером, не превышающим примерно 131,8 мкм метод соответствует способу, описанному в патента США N 3647415, где в примере 1 говорится о приготовлении образца C.

Хлопьевидный, танталовый порошок, отвечающий настоящему изобретению, который показан на фиг. 6, был изготовлен из восстановленного натрием танталового порошка с размером зерен 60 меш (0,24892 мм). Порошок деформировали до придания частицам формы хлопьев размалыванием на вибрационной шаровой мельнице в течение 6 ч. Хлопья, размолотые шарики, подвергали кислотному травлению с целью удаления металлических примесей, для чего использовали раствор, содержащий 15% HCl и 2% HF. Хлопья затем нагревали в закрытом сосуде до достижения ими температуры, равной примерно 850^oC. Затем уже нагретые частицы обрабатывали водородом, давая им остыть до комнатной температуры в сосуде с избыточным давлением величиной +5 фунт/кв.дюйм (34,475 кН/м²). Гидридные хлопья понижали в размере размалыванием на ударной мельнице Вортек MI, работающей на скорости 12500 об/мин. Результирующие хлопья обладали плотностью по Скотту величиной 28,30 г/куб.дюйм (1,73 г/см³), и примерно 90% чешуек обладали размером, не превышающим примерно 23,2 мкм.

Хлопьевидный танталовый порошок по данному изобретению, который показал на фиг. 7, был изготовлен из восстановленного натрием танталового порошка с размером зерен 100 мел (0,152 мм). Порошок деформировали до придания частицам формы хлопьев размыванием в органическом растворителе на истирающей шаровой мельнице модели 15S, выпускаемой фирмой "Юнион просесс Инк", Акрон, Огайо, США, что детали в течение 16 ч, достигая азотной площади поверхности по БЭТ, превышающей примерно 1,0 м² /г, что указывало на наличие тонких хлопьев. Хлопья, размолотые шариками, подвергали кислотному травлению с целью удаления примесей, для чего использовали раствор, содержащий 15% HCl и 2% HF. Затем после травления хлопья нагревали в закрытом сосуде до достижения ими температуры, соответствующей примерно 850^oC, а затем охлаждали до комнатной температуры и насыщали водородом, придавая им хрупкость, при избыточном давлении водорода в 5 фунт/кв.дюйм (34,475 кН/м²).

Гидридные хлопья понижали в размере размалыванием материала, состоящего из хлопьев на ударной мельнице Вертек MI, действующей на скоростях от 15000 до 20000 об/мин, повышенные скорости вращения оказываются эффективными в отношении разрушения более тонких хлопьев, сделанных хрупкими, с попаданием значений отношения размеров в требуемой диапазон.

Из фиг. 8 и гранулометрических данных, приведенных в таблице, с очевидностью следует, что размер у хлопьев, по данному изобретению, оказывается существенно меньше размера хлопьев, по-прежнему уровню техники. С очевидностью также следует, что распределение частиц по размерам у хлопьевидного порошка, по данному изобретению, оказывается уже распределения по размерам хлопьев по-прежнему уровню техники.

Средний размер частиц, азотная площадь поверхности по БЭТ и плотность по Скотту у названных выше хлопьевидных порошков могут быть измерены так, как это описано ниже.

Средний размер части
Усредненное распределение частиц по размерам у образцов хлопьевидного танталового порошка определяли, используя анализатор размеров частиц типа Микротрак (II)^(R) товарный знак устройства), выпускаемый объединением "Лидс энд Нортрап" фирмы "Дженерал сигнал корпорейшн", США. Этот анализатор представляет собой аппарат, предназначенный для измерения размера у частиц, суспендированных в жидкости, оптическими методами по рассеянному свету с использованием лазерного излучения. Частицы с размерами в области от 0,34 до 60 мкм подвергали измерению по количеству рассеянного лазерного излучения, а частицы с размерами в области от 0,12 до 0,34 мкм по количеству рассеянного монохроматического излучения, попадающего на матрицу фотодетекторов. Посредством встроенного компьютера аппарат определяет распределение усредненных примеров частиц. В руководстве к Микротрак (II^(R) товарный знак устройства) приводятся дополнительные сведения с методике измерения)
Номера образцов6 приведенные в таблице (с F³ по F⁶) соответствуют хлопьям, показанным на фиг. 3-6. Измерения представленные в таблице, проводили на гранулометре так, как это указано в сноске. Результаты, полученные на гранулометре по распределению частиц по размерам, приведены в таблице и изображены в графической форме на фиг. 8. На фиг. 8 сплошные линии относятся к хлопьевидному танталовому порошку, являющемуся целью настоящего изобретения и проиллюстрированному на фиг. 4 и 6, и пунктирные линии относятся к хлопьевидному танталовому порошку, по известному уровню техники и проиллюстрированному на фиг. 3 и 5.

Из анализа данных, приведенных в таблице следует, что размер хлопьев по данному изобретению, оказывается существенно меньше размера хлопьев по известному уровню уже известных техники, которые являются сопоставимыми по результатам измерения распределения частиц по размерам с просеиванием. Кроме того, из кривых показанных на фиг. 8 и 9, следует, что распределение частиц по размерам у хлопьев по данному изобретению является значительно более узким, чем таковое у хлопьев, по известному уровню техники.

Азотная площадь поверхности по БЭТ
Азотная площадь поверхности по БЭТ у образцов хлопьевидного танталового порошка может быть измерена на анализаторе площади поверхности типа Моносорб ^(R) (товарный знак устройства), выпускаемом фирмой "Квантахром корпорейшн", Сайоссет, Нью-Йорк, США. Этот анализатор представляет собой аппарат, предназначенный для измерения количества адсорбента в виде газообразного азота, адсорбированного по поверхности твердого тела, что достигается посредством слежения за изменением теплопроводности протекающей смеси, состоящей из адсорбента и инертного газа-носителя, такого, как гелий. Методы и методики проведения этих измерений описаны в руководстве к аппарату Моносорб^(R) (товарный знак аппарата). Асе измерения площади поверхности по БЭТ, приведенные здесь, выполнены с использованием в качестве адсорбента газообразного азота.

Плотность по Скотту
Плотность по Скотту (Jccot) определяли с использованием аппаратуры, состоящей из порошковой расходомерной воронки, чашки для измерения и стенда, предназначенного для размещения воронки и чашки, который в виде единого устройства поставляет фирма "Алкан алюминиум корп". Элизабет, Нью-Джерси, США. Измерение проводят, пропуская хлопьевидный образец через воронку в чашку (никелированную на 1 куб.дюйм (16,387 см³)) до полного заполнения им чашки с перетоком через ее края. Затем образец выравнивают посредством шпателя, не уплотняя его, чтобы он был вровень с верхом чашки. Выравненный образец переносят на весы и взвешивают с точностью до 0,1 г. Плотность по Скотту представляет собой вес образца, заключенного в 1 куб.дюйм (16,387 см³).

Агломерация
Хлопьевидные танталовые порошки агломерируют любым известным способом, получая продукт, пригодный для последующего изготовления таблеток, из которых могут быть сделаны конденсаторные электроды. В типичном случае агломерация включает в себя проведение тепловой обработки в вакууме или в инертной среде при температурах, находящихся примерно в области от 1300 до 1600^oC, в течение времени, составляющего примерно от 30 до 60 мин. Специфический способ агломерации, использованный здесь, описан ниже.

Агломераты получали, используя хлопья, показанные на фиг. 3, 4, 5 и 6. Хлопья, показанные на фиг. 3, 4, 5 и 6, подвергали индивидуальной термообработке в вакууме при 1400^oC в течение 30 мин и дробили на щековой дробилке до размера в -40 меш (0,881 мм).

Хлопья обрабатывали для ввода 100 частей на миллион фосфора, и затем подвергали вторичной термообработке при 1500^oC в течение 30 мин. и размельчали в щековой дробилке до размера 40 меш. Результирующие хлопья деоксидировали, смешивая с 26% магниевого порошка и прогревая при избыточном давлении аргона в 3 фунт/кв.дюйм (20,7 кН/м²) с достижением температуры в 950^oC и выдержкой при этой температуре в течение 320 мин. Результирующие агломераты подвергали кислотному травлению с целью удаления оксида магния и избыточного магния, для чего использовали 15%-ную кислоту, и затем промывали и сушили.

Отсутствие текучести является очень вредным свойством, поскольку в промышленности оказывается непрактичным прессовать таблетки из агломератов, которые не обладают текучестью.

Изготовление таблеток и сопротивление раздавливанию
Хлопьевидный танталовый порошок, подвергнутый агломерации, прессовали в обычном прессе, предназначенном для изготовления таблеток, без добавления связующих веществ с введенной в агломерат танталовой проволокой. Два образца танталового порошка один из которых весил 1,29 г, а другой 1,33 г. раздельно вводили в матрицу таблеточного пресса диаметром 0,25 дюйма (6,35 мм). Пресс настраивали таким образом, чтобы он прессовал таблетки с длиной 0,330 дюйма (8,382) мм. По приведенным выше весам и длинам плотность в неспеченном состоянии оказывается составляющей примерно 5,0 г/см³.

Хлопьевидный танталовый порошок, показанный на фиг. 7, агломерировали и прессовали в таблетки в условиях, аналогичных описанным выше. Результирующие таблетки характеризовались сопротивлением раздавливанию, превышающим 50 при разности давлений 5,0.

Хотя изобретение и выявили некоторые имеющиеся предпочтительные варианты получения хлопьевидного танталового порошка и способы его изготовления, следует отчетливо понимать, что их изобретение не ограничивается таковыми, а может быть реализовано и иначе в рамках формулы изобретения.

Claims

1. Способ получения танталового порошка, включающий изготовление танталового порошка и деформирование порошка до придания частицам формы хлопьев, отличающийся тем, что хлопьевидные частицы подвергают измельчению без существенного заострения периферийных краев до среднего размера частиц от 2 до примерно 55 мкм и с площадью поверхности по БЭТ примерно от 0,5 до 5,0 м²/г и осуществляют выбор частиц со средним размером и площадью поверхности по БЭТ, характеризующихся отношением размеров (D/T) примерно от 2 до 50.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что площадь поверхности по БЭТ у хлопьевидных частиц превышает 0,70 м²/г.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что средний размер хлопьевидных частиц составляет меньше 45 мкм.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что размер хлопьевидных частиц составляет примерно от 5 до 20 мкм.

5. Способ по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что изготовление танталового порошка осуществляют химическим восстановлением.

6. Способ по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что изготовление танталового порошка осуществляют из слитка.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение размеров хлопьевидных частиц (D/T) поддерживают примерно от 5 до 20.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что площадь поверхности по БЭТ хлопьевидных частиц поддерживают примерно от 0,5 до 1,5 м²/г, а средний размер частиц поддерживают примерно от 5 до 20 мкм.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по крайней мере примерно 90% хлопьевидных частиц имеют размер не более 25 мкм.

10. Способ по п. 1, или 2, или 4, отличающийся тем, что перед измельчением хлопьевидные частицы подвергают охрупчиванию.

11. Способ по любому из пп. 1 10, отличающийся тем, что хлопьевидные частицы дополнительно подвергают агломерации.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что хлопья порошка тантала, подвергнутые агломерации, прессуют в форме таблеток.

13. Танталовый порошок, содержащий хлопьевидные частицы, отличающийся тем, что он содержит хлопьевидные частицы без существенного заострения их периферийных краев со средним размером частиц примерно от 2 до 55 мкм и площадью поверхности по БЭТ, превышающей 0,7 м²/г, и отношением размеров примерно от 2 до 50.

14. Порошок по п. 13, отличающийся тем, что танталовый порошок получен химическим восстановлением.

15. Порошок по п. 13, отличающийся тем, что танталовый порошок получен из слитка.

16. Порошок по п. 13, отличающийся тем, что средний размер хлопьевидных частиц составляет менее 45 мкм.

17. Порошок по п. 13, отличающийся тем, что средний размер хлопьевидных частиц составляет примерно от 5 до 20 мкм.

18. Порошок по п. 17, отличающийся тем, что площадь поверхности по БЭТ хлопьевидных частиц составляет примерно от 0,5 до 1,5 м²/г.

19. Порошок по п. 18, отличающийся тем, что отношение размеров (D/T) хлопьевидных частиц составляет от 5 до 20.

20. Порошок по пп. 13 19, отличающийся тем, что он агломерирован.