[发明专利]阀金属粉末的制备

说明书

本发明涉及通过用碱金属还原合适的阀金属化合物来制备阀金属粉末、尤其是钽粉的方法，该还原反应在存在颗粒细化剂的条件下进行，所述颗粒细化剂以逐份或连续的方式加入。

阀金属，其应理解为特别是钽及其合金、以及元素周期表中IVb族(Ti、Zr、Hf)、Vb族(V、Nb、Ta)和VIb族(Cr、Mo、W)的其它金属及其合金，在生产构件中被广泛使用。特别值得强调的是铌或钽可用于制造电容器。

在铌或钽电容器的制备过程中，人们通常从相应的金属粉末出发，首先对其进行压制，然后烧结，以获得多孔体。这些多孔体在合适的电解液(Elektrolyt)中阳极氧化，此时在烧结体上形成绝缘氧化膜。所使用金属粉末的物理和化学性质对电容器的性能有决定性影响。决定性的特征为如比表面积和杂质含量。

具有能够制造电容器的质量的钽粉通常通过钠还原由K₂TaF₇制得。因此，将K₂TaF₇预先放入蒸馏瓶中用液态钠还原。在这个反应中对粒径及由此得到的比表面积的控制具有重要意义，因为通过这种特性由此制造的电容器的比容量可以确定。粉末越细，比电荷越高。

在US-A 5 442 978中公开了颗粒细度能通过以下因素调节：

1、高反应温度会引起较快的晶粒生长，由此导致较粗颗粒的形成。

2、反应中，还原剂过量导致形成较多晶核。因此快速加入钠是有利的。

3、盐熔体中高稀释的K₂TaF₇导致较多单晶核的形成，因此是有利的。

因此，US-A 5 442 978建议：用较高比表面积、高稀释的K₂TaF₇通过逐步加入钠的方式来制备钽粉，且以较快的速度加入。缺少有关用该方法能够获得的比表面积的数据。在这个反应中，反应过程中出现反应物不均匀的浓度比。K₂TaF₇的浓度开始高，随着钠的加入而持续降低，这样，产生的粉末的粒度分布将非常宽。

根据US-A 4 684 399有利的是，在还原过程中连续或逐步加入钽化合物。通过这些措施维持还原反应过程中钽化合物浓度不变。优选，还原剂钠也连续或逐步加入。

DE 33 30 455 A1也公开了一种阀金属粉末的制备方法，其目的是获得具有较细颗粒和较大表面积的粉末。为此，由金属还原剂和阀金属的双氟盐组成的反应混合物在给体成份存在的条件下进行反应。建议使用元素硫或含硫化合物如Na₂SO₄作为给体成份。一起预先置入反应参与物，并在批次反应条件下进行。得到的阀金属粉末具有直至0.64m²/g的BET表面积。

本发明的任务是，提供制备阀金属粉末的方法，该方法以高产量及同时提高了的质量，尤其是所获得粉末的高比表面积而突出。

该任务是这样实现的，即阀金属化合物的还原反应在颗粒细化剂存在的条件下以逐份或连续加入进行。

因此，本发明的主题是，在稀释盐存在的条件下，通过碱金属还原阀金属化合物来制备阀金属粉末的方法，其中，还原反应在颗粒细化剂存在的条件下进行，该颗粒细化剂逐份或连续地加入。

按照本发明的方法使得能够高产量地制备阀金属粉末。通过逐份或连续加入颗粒细化剂能够保证还原反应过程中颗粒细化剂浓度的变化尽可能地小。已经显示出，这对于获得阀金属粉末是决定性的，这些阀金属粉末以高比表面积和窄粒度分布而突出。

按照本发明的方法适于制备不同种类的阀金属粉末。然而优选制备铌粉或钽粉，特别优选制备钽粉。

优选涉及的阀金属也是钽。作为含钽的阀金属化合物可以使用如K₂TaF₇、Na₂TaF₇、TaCl₅或其混合物。优选使用K₂TaF₇。

适合的稀释盐是本领域技术人员公知的。如NaCl、KCl、KF或其混合物。优选在阀金属化合物和碱金属反应之前将稀释盐预先放入反应器中。根据使用的阀金属化合物、碱金属和稀释盐的总量来确定稀释盐的量，其优选用量为40％至80重量％。

根据本发明，使用碱金属作为还原剂。适合的碱金属为如Na、K或其混合物或合金。优选用钠还原。所使用碱金属的总量优选为完全还原阀金属化合物所必需化学计量学量的0.9至1.5倍，特别优选为1至1.05倍。