(57)【要約】【課題】凝集が少なく、粒度分布がシャープな微粒酸化タンタルスラリーまたは微粒酸化タンタル粉末を得る。【解決手段】酸化タンタル粉末に分散媒を加え湿式粉砕して微粒酸化タンタルスラリーとし、該酸化タンタルスラリーを乾燥処理して微粒酸化タンタル粉末とする。スラリー及び粉末は、湿式篩試験の目開き４５μｍの篩に残る割合が、一定以下、粒径分布の比Ｄ９０／Ｄ１０が１０以下であり、さらに粉末はＢＥＴ法比表面積が５ｍ２／ｇ以上である。【効果】スラリー及び粉末は、凝集が少なく、粒度分布がシャープな特性を有し、電子セラミック用等の材料として、他の粉末やスラリーと均一に混合し易く、流動性がよく、かつ焼結が容易で、品質に優れた製品の製造に供することができる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化タンタル粉末と分散媒からなる酸化タンタルスラリーであって、湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合が、スラリー中の酸化タンタル粉末の質量に対して０．１％以下であり、かつレーザー回折法粒度分布測定における累積１０％粒径、累積５０％粒径、累積９０％粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０としたとき、Ｄ５０が０．０５〜５μｍであって、かつＤ９０／Ｄ１０が１０以下であることを特徴とする酸化タンタルスラリー。
【請求項２】
湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合が質量比で１％以下であり、ＢＥＴ法比表面積が５ｍ２／ｇ以上であり、かつレーザー回折法粒度分布測定における累積１０％粒径、累積５０％粒径、累積９０％粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０としたとき、Ｄ５０が０．０５〜５μｍであって、かつＤ９０／Ｄ１０が１０以下であることを特徴とする酸化タンタル粉末。
【請求項３】
酸化タンタル粉末を分散媒を用いて多段階湿式粉砕することを特徴とする酸化タンタルスラリーの製造方法。
【請求項４】
前記多段階粉砕を媒体ミルを使用した２段階粉砕として、第１段階の媒体の個数平均容積が０．０００５２〜４．２ｃｍ３であり、第２段階の媒体の個数平均容積が第１段階の媒体の０．１〜７０％であることを特徴とする請求項３に記載の酸化タンタルスラリーの製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の酸化タンタルスラリーの製造方法において、得られる酸化タンタルスラリーが請求項１に記載の酸化タンタルスラリーであることを特徴とする酸化タンタルスラリーの製造方法。
【請求項６】
水酸化タンタルを焙焼した酸化タンタル粉末を酸化タンタルスラリーの原料として使用することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の酸化タンタルスラリーの製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の酸化タンタルスラリーを乾燥処理して酸化タンタル粉末を得ることを特徴とする酸化タンタル粉末の製造方法。
【請求項８】
請求項３〜６のいずれかに記載の方法にて製造した酸化タンタルスラリーを乾燥処理して酸化タンタル粉末を得ることを特徴とする酸化タンタル粉末の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の酸化タンタル粉末の製造方法において、得られる酸化タンタル粉末が請求項２に記載の酸化タンタル粉末であることを特徴とする酸化タンタル粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒度分布がシャープで、且つ篩残分が少なく凝集性が抑えられているため均一混合性に優れた酸化タンタルスラリー、酸化タンタル粉末およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タンタルは、軟質で加工性に富み、高温強度が大きく安定な表面状態を持つことから、ロケットの機体部品や光学ガラス、電子セラミックス（圧電体、光電子材料、誘電体、半導体、センサー等）などに利用されている。この中でも光学ガラス、電子セラミックスなどでは、原料として酸化タンタル粉末が用いられており、特に電子セラミックス用途に用いられるような粉末では、特に高純度、微細で粒径が揃った粒子が望ましいとされている。電子セラミック用途では、酸化タンタルは通常単独では使用されず、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｚｒ、希土類元素等の化合物と混合し、この混合組成物を原料として電子素子材料を製造している。
したがって、酸化タンタルとこれらの化合物の混合物の組成において、高い均一性が求められ、特に最近では電子素子の大きさが益々小さくなっていることにより、局所的な組成が不均一な場合には、電子素子の性能が低下する原因となる。
酸化タンタル粉末の製造方法としては、タンタルあるいはタンタルとニオブを含有する原料を弗酸あるいは弗酸と他の鉱酸との混酸にて溶解後、溶媒抽出にて不純物を除去したタンタル溶液からタンタルを回収するのが高純度酸化タンタル粉末の製造方法として優れている。この方法では、タンタルの弗酸溶液に、通常、アンモニアを添加し弗化タンタルを水酸化物化する。この水酸化タンタルを濾過等によって回収した後、焙焼することによって酸化タンタル粉末としている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような酸化タンタル粉末に関する技術としては、活性な水酸化タンタル化合物に、特定量のしゅう酸を加え、加熱することによって酸化タンタルゾルが得られるとされており、均一微細な粒子からなる安定したゾルを得ている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、このような方法で得られる酸化タンタルの粒子の大きさは高々５００オングストローム（０．０５μｍ）であり、このような微細な酸化タンタルはゾルとしての安定性こそ高いものの、電子材料原料として用いる場合には、共存する有機物やその反応物を洗浄等によって取り除く際、濾過性が極めて悪いため、生産性が悪い。また、水酸化物は１００℃以下の温度では容易に酸化物に変えることができず大部分は水酸化物のままであるため乾燥しても大きな強熱減量値をもつため、他の化合物と混合後に焼結する際、十分な密度が得られない。さらには、しゅう酸やその反応物を残留させたままで単独であるいは他の化合物と混合し焙焼を行うと、しゅう酸および分解で生じた炭素の還元作用により酸素欠陥が生じて不均一となり、電子素子とした場合に性能の安定性が低下することになるという問題があった。また、微細な酸化タンタルゾルを一旦乾燥させてしまうと、乾燥物は非常に凝集性が高いため、他の化合物との混合する際の分散性が低くなってしまうため、均一な組成を有する混合物を得ることができない。
【０００４】
一方、通常得られる酸化タンタル粉末としては、タンタルを含有する溶液にアンモニア等を加えることにより、水酸化タンタルを沈殿させ、その後高温焙焼することによって酸化タンタルとしている。このような方法で得られる水酸化タンタルの粒子は小さいものの、副生したフッ化アンモニウムを洗浄除去する際に解膠現象によってゲル化してしまうため、洗浄が困難となるため生産性が低下してしまうことにより、一次粒子の粒径や凝集粒子径のばらつきの原因となっていた。特に、凝集粒子径が大きい場合には、上述したような電子材料の原料とした場合に、均一な混合組成物が得られず、素子の安定性が低下してしまう原因となっていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１９３６２２号公報
【特許文献２】
特開平８−１４３３１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、均一な粒度を有し、凝集性が少なく、特に電子素子材料用原料として用いた場合に、高い均一性を有する混合組成物を得ることができる酸化タンタル粉末、酸化タンタルスラリーおよびこれらの製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明のうち、請求項１記載の酸化タンタルスラリーは、酸化タンタル粉末と分散媒からなる酸化タンタルスラリーであって、湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合が、スラリー中の酸化タンタル粉末の質量に対して０．１％以下であり、かつレーザー回折法粒度分布測定における累積１０％粒径、累積５０％粒径、累積９０％粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０としたとき、Ｄ５０が０．０５〜５μｍであって、かつＤ９０／Ｄ１０が１０以下であることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の酸化タンタル粉末は、湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合が質量比で１％以下であり、ＢＥＴ法比表面積が５ｍ２／ｇ以上であり、かつレーザー回折法粒度分布測定における累積１０％粒径、累積５０％粒径、累積９０％粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０としたとき、Ｄ５０が０．０５〜５μｍであって、かつＤ９０／Ｄ１０が１０以下であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の酸化タンタルスラリーの製造方法は、酸化タンタル粉末を分散媒を用いて多段階湿式粉砕することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の酸化タンタルスラリーの製造方法は、請求項３記載の酸化タンタルスラリーの製造方法において、前記多段階粉砕を媒体ミルを使用した２段階粉砕として、第１段階の媒体の個数平均容積が０．０００５２〜４．２ｃｍ３であり、第２段階の媒体の個数平均容積が第１段階の媒体の０．１〜７０％であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の酸化タンタルスラリーの製造方法は、請求項３または４に記載の酸化タンタルスラリーの製造方法において、得られる酸化タンタルスラリーが請求項１に記載の酸化タンタルスラリーであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の酸化タンタル粉末の製造方法は、請求項３〜５のいずれかに記載の製造方法において、水酸化タンタルを焙焼した酸化タンタル粉末を酸化タンタルスラリーの原料として使用することを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の酸化タンタル粉末の製造方法は、請求項１に記載の酸化タンタルスラリーを乾燥処理して酸化タンタル粉末を得ることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の酸化タンタル粉末の製造方法は、請求項３〜６のいずれかに記載の方法にて製造した酸化タンタルスラリーを乾燥処理して酸化タンタル粉末を得ることを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の酸化タンタル粉末の製造方法は、請求項７または８に記載の酸化タンタル粉末の製造方法において、得られる酸化タンタル粉末が請求項２に記載の酸化タンタル粉末であることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、請求項１、２記載の発明によれば、凝集、粗粒子が少なくて微粒で粒度分布がシャープな酸化タンタルスラリーおよび酸化タンタル粉末が提供される。これらは、他の粉末やスラリーと均一に混合し易く、（スラリーの場合は乾燥後、）流動性がよく、かつ焼結が容易であり、セラミック誘電体などの原料として優れた品質を発揮する。
【００１７】
ここで、湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合をスラリーで酸化タンタル粉末の質量に対し０．１％、酸化タンタル粉末で質量比１％以下としたのは、目開きが４５μｍより小さい篩を使用すると測定に時間が掛かりすぎて現実的でなく、４５μｍより大きな篩を使用すると篩に残る量が少なすぎて均一分散性の評価としては不十分となってしまうからであり、また、篩に残る割合がそれぞれ前記数値を超えると凝集度が高くて所望の粉末が得られないためである。なお、上記においては篩に残る割合をさらにスラリーで０．０４％以下、粉末で０．１％以下にするのが望ましい。
【００１８】
また、上記のようにスラリー、粉末とも、レーザー回折法による粒径分布測定において、微粒側からの累積１０％、累積５０％、累積９０％に相当する粒径（質量または体積基準）をそれぞれ、Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０としたとき、Ｄ５０が０．０５〜５μｍであり、かつＤ９０／Ｄ１０が１０以下と定めたものである。
ここで、Ｄ５０は平均粒径の一種で、Ｄ５０が０．０５μｍ未満では微粒すぎて固液分離等の操作が困難になり、５μｍを超えると粒径が大きすぎて電子素子材料にした場合、酸化タンタルの分布が微視的に不均一となり、電子素子の品質の安定性が低下する。さらには、同様の理由により、Ｄ５０の下限を０．１μｍ、上限を３μｍとするのが望ましい。
またＤ９０／Ｄ１０は粒径の均一性の目安であり、Ｄ９０／Ｄ１０が１０を超えるとＤ５０が上記範囲であったとしても粒径の均一性が大きく損なわれるため流動性および他の粉末やスラリーとの均一混合性が悪くなる。なお、Ｄ９０／Ｄ１０が５以下であれば流動性および他の粉末やスラリーとの均一混合性はさらによくなる。ただし、Ｄ９０／Ｄ１０が１．５未満（但し１．０以上）であると、粒径の均一性は十分高く、均一混合性および流動性は優れるものの、製造が困難でコストがかかるため現実的でない。１．５未満とすることは可能であるが、コストがかかってしまう。このため、Ｄ９０／Ｄ１０は１．５以上とするのが望ましい。なお、同様の理由でＤ９０／Ｄ１０を２以上とするのが望ましい。
【００１９】
また、酸化タンタル粉末においては、ＢＥＴ法比表面積を規定する。このＢＥＴ法は、試料表面に大きさの分かった分子やイオンを吸着させてその量から試料の比表面積を測定する方法である。本発明においてこの比表面積が５ｍ２／ｇ未満であると粒子の小ささが充分ではなく、微粒子としての特性を満足しない。したがって、該比表面積を５ｍ２／ｇ以上とする。なお、該比表面積は望ましくは８ｍ２／ｇ以上である。また、微粒過ぎるとかえって凝集しやすくなる、発塵しやすい、流動性が悪くなり装置による定量供給が困難になる、製造コストが増大する等の問題が発生するため、比表面積は３０ｍ２／ｇ以下であるのが望ましい。
【００２０】
請求項３記載の多段階湿式粉砕する製造方法によれば、乾式粉砕のように凝集を招くことなく、また１段階湿式粉砕のように粗粉が残っているのに微粉が多く発生してしまい、Ｄ９０／Ｄ１０が小さくなりにくいことがなく、好適に粉砕されて酸化タンタルスラリーが製造される。
湿式粉砕では、酸化タンタル粉末に適当な分散媒を混合してスラリー化し、これを粉砕する。分散媒としては水が代表的であるが、その他の例として、
アルコール類
メタノール、エタノール、
１−プロパノール（ｎ−プロピルアルコール）
２−プロパノール（イソプロピルアルコール）
多価アルコール
１，２−プロパンジオール（プロピレングリコール）、
１，３−プロパンジオール
１，２，３−プロパントリオール（グリセリン）
アセトン
テトラヒドロフラン
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド
ジメチルスルホキシド等を示すことができる。
なお、本発明としては、これらに示された分散媒に限定されるものではなく、適宜の分散媒を使用することができるが、融点が２０℃以下、沸点が５０℃以上であることが好ましい。融点が５℃以下、沸点が７０℃以上であればより好ましい。融点が５℃を超えると冬季に凝固する危険があり、特に２０℃を超えると危険が大きくなり、加温が必要になる場合があるためである。また、沸点が７０℃未満、特に５０℃未満であれば粉砕によって発熱して分散媒が沸騰しないまでも蒸気圧が高くなり、危険であるとともに分散媒の損失になるかあるいは粉砕機の冷却装置、分散媒の回収装置等が必要となる。また、酸化タンタル粉末と分散媒との混合比は、酸化タンタル粉末１００質量部に対し、分散媒を６５ｄ〜１９００ｄ質量部とするのが望ましく、さらに１００ｄ〜９００ｄ質量部とするのが一層望ましい。なお、ｄは、４℃の水を１とした時の、分散媒の２０℃における比重を示すものである。
上記の理由は、６５ｄ重量未満では、スラリーの粘度が高すぎて、粉砕が困難となり、粉砕可能としても粉砕に時間がかかり、均一に粉砕されない。一方、２０００ｄ質量部を超えると酸化タンタル質量当たりの粉砕処理能力を同じにするためには、粉砕装置の大型化または数を増やす必要がありコストが増大するためである。
酸化タンタル粉末１００質量部に対し、分散媒を６５ｄ〜１９００ｄ質量部とするを言い換えれば、酸化タンタル粉末１００ｇに対し、分散媒６５〜１９００ｍＬとするになる。
【００２１】
また、スラリーには分散剤を含有させ、これを湿式粉砕するものでもよい。分散剤の種別は通常は特に限定はされないが、電子セラミックスの種類によってはＮａ、Ｃａ、Ｐ、Ｓｉ等が含まれると性能が劣化する場合があるため、そのような場合には、これらを含有しない、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール等の分散剤が望ましい。
分散剤の量としては、酸化タンタル粉末１００質量部に対して０．０５〜４質量部が望ましい。０．０５質量部未満では分散効果が得られず、４質量部を超えると効果がほとんど変わらないか、かえって効果が低減する場合もある。
【００２２】
また、多段階湿式粉砕は３段階以上の湿式粉砕であっても得られる酸化タンタルスラリーの品質は問題ないが、コストの点から２段階湿式粉砕が最も好ましい。以下、２段階湿式粉砕の場合について説明する。
２段階湿式粉砕は、第１段階ではできるだけ微粉が発生しないように比較的穏やかな条件にて湿式粉砕して粗粉を低減し、次の第２段階で十分粉砕する。このように２段階湿式粉砕することにより、Ｄ９０／Ｄ１０を低減可能となる。
粉砕装置としては湿式粉砕可能な装置であれば特に限定されず、また、第１段階と第２段階では同じ装置を用いても異なる装置を用いてもよい。もちろん、同じ装置を用いる場合は、第１段階と第２段階で粉砕条件を変える必要がある。例えばインパクトミルでは、ローターの回転数を変えることまたはスクリーンの穴の大きさを変えることにより粉砕条件を変えることができる。
さらに、請求項４に２段階湿式粉砕の好ましい様態として、媒体ミルを使用し、第１段階では個数平均容積が０．０００５２〜４．２ｃｍ３である媒体を使用し、第２段階では個数平均容積が第１段階の媒体の０．１％以上７０％以下である媒体を使用する方法が記載されている。このようにすれば、上記説明した、第１段階ではできるだけ微粉が発生しないように比較的穏やかな条件にて湿式粉砕して粗粉を低減し、次の第２段階で十分粉砕することが容易にでき、Ｄ９０／Ｄ１０を容易に低減可能となる。ここで、第１段階での個数平均容積が０．０００５２ｃｍ３未満であると、粉砕速度は速いが、粗粉の低減が十分なされる前に微粉の発生が多くなり、Ｄ９０／Ｄ１０の低減が困難になり、一方、４．２ｃｍ３を超えると、粉砕に例えば４８時間以上の長時間を必要とする。また、第２段階では、個数平均容積が第１段階の０．１％未満であると、第１段階粉砕後に存在する粒子のうち比較的粗粉の粉砕が起こりにくく、比較的微粉の粉砕が起こりやすいためＤ９０／Ｄ１０を１０以下にするのが困難となり、一方、７０％を超えると目的とする粒径までの粉砕が困難であるか、あるいは、例えば７２時間以上の長時間を必要とするので、上記数値範囲が望ましい。
さらに媒体の個数平均容積が、第１段階で０．００４２〜０．５２ｃｍ３、第２段階で第１段階の媒体の０．８％以上５０％以下であるのが一層好ましい。
【００２３】
媒体ミルの例としてはボールミル、振動ミル、アトライター、ビーズミル等があげられる。媒体ミルはバッチ式、連続式、循環式、複数回通過方式等のいずれの方式であってもよい。媒体としては、ボール、ビーズ等のほぼ球形のもの、ロッド等の円柱状のもの等任意の形状のものを使用することができる。球形で１種類の媒体を使用する場合、個数平均容積の０．０００５２〜４．２ｃｍ３は、直径では約１〜２０ｍｍに相等する。個数平均容積は、少なくとも見掛け容積１００ｃｍ３以上の媒体の個数を数えた後、適量の水を入れたメスシリンダー等に個数を数えた媒体を入れ、増加した液量を測定して個数で割れば容易に計算できる。また、新品の媒体では径等から計算してもよい。
【００２４】
粉砕機の被粉砕物との接触部および媒体の材質は鋼、特殊鋼（ステンレス鋼、耐磨耗鋼等）、超硬合金、セラミックス（アルミナ、ジルコニア等）等が使用可能であるが、金属系不純物のコンタミネーションが少ない点でセラミックスが好ましい。媒体の材質はジルコニアがコンタミネーションが少なく、また高密度で粉砕効率が高いため好ましい。また、媒体の使用量は粉砕室内にある酸化タンタル粉末１００質量部に対して、５０〜２０００質量部であるのが好ましい。下限値未満であれば媒体の量が少なすぎて粉砕が不十分になり易く、上限値を超えると粉砕に寄与しない媒体同士の衝突の割合が大きく非効率であるとともに媒体の磨耗が激しくなる。
また、媒体の充填率（媒体の見掛容積／粉砕室有効容積×１００）は、装置により異なり取扱説明書に記載された充填率とすればよい。例えば、ボールミルでは通常３０〜５０％、振動ミルで約８０％、ダイノーミルでは８０〜８５％である。
媒体ミルの場合の粉砕時間は、装置の種類と媒体の大きさによっても異なるが、第１段階で０．５〜３０時間、第２段階で０．２〜２０時間が好ましい。下限値未満では粉砕が不十分であり、上限値を超えると微粒が増えすぎてＤ９０／Ｄ１０が大きくなり、均一混合性が悪くなる。
このようにして得られる酸化タンタルスラリーは請求項５に記載のように、請求項１に記載された酸化タンタルスラリーであるのが好ましいのは上述の通りである。
【００２５】
以上の酸化タンタルスラリーの製造に原料として使用される酸化タンタル粉末は、請求項２に記載の酸化タンタル粉末であってもよいが、通常は請求項２に記載の酸化タンタル粉末ではない酸化タンタル粉末が使用される。
酸化タンタルスラリーの製造の原料として使用される酸化タンタル粉末としては、請求項６に記載されている高純度で量産可能な水酸化タンタルを焙焼した酸化タンタル粉末であることが好ましい。水酸化タンタルを焙焼して製造した酸化タンタル粉末は、通常、Ｄ５０が１．５〜２０μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０が１２〜５０、ＢＥＴ法比表面積が０．５〜３ｍ２／ｇ、湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合は１％以上であり、本発明の請求項２に記載の酸化タンタル粉末には該当しないが、量産可能で安価なため本発明の製造方法の原料として好適である。このような水酸化タンタル粉末を原料として使用しても本発明の製造方法を適用すれば容易に本発明の酸化タンタルスラリーを製造することができる。
【００２６】
請求項７に記載されたように、請求項１に記載された酸化タンタルスラリーを乾燥処理することにより、凝集が少なく、粒径の均一性が高く、平均粒径が適度で、かつ比表面積が大きいため、均一混合性、分散性のよい酸化タンタル粉末を得ることができる。
また、請求項８に記載されたように請求項３〜６に記載の方法により製造された酸化タンタルスラリーを乾燥処理することによって本発明の酸化タンタル粉末を製造することができる。
乾燥処理としては、送風定温乾燥機、流動層乾燥機、気流乾燥機、振動（流動）乾燥機等にて１００〜５００℃で加熱して効率的に乾燥する方法が例示される。その他に真空乾燥機（特にマイクロ波連続真空乾燥機）にて３０℃〜２００℃で乾燥する方法やスプレードライヤーにて乾燥する方法の採用も可能である。
また、乾燥処理後に乾式解砕を行うことも好ましいが、簡単にほぐす程度にしないとかえって凝集してしまうので注意が必要である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
先ず、酸化タンタル粉末を製造する一般的な製造過程から説明する。
タンタルを含む鉱石、精鉱、スクラップ等を弗化水素酸（弗酸）あるいは弗酸と弗酸以外の鉱酸を用いて溶解した液を溶媒抽出により分離・精製して弗化タンタル溶液を得る。さらにこれにアンモニアを加えることにより水酸化タンタルの粒子を沈殿させ、回収する。この際には、水酸化タンタル粒子の凝集が認められる。
水酸化タンタル粒子は、濾過により回収し、該水酸化タンタルを６００〜１１００℃で焙焼して酸化タンタル粉末とする（電子セラミックス用では、６００〜９５０℃）。この酸化タンタル粉末は、通常、Ｄ５０が１．５〜２０μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０が１２〜５０、ＢＥＴ法比表面積が０．５〜３ｍ２／ｇの粒径を有している。
【００２８】
上記酸化タンタル粉末には、水等の分散媒を、粉末１００質量部に対し６５ｄ〜１９００ｄ質量部（言い換えれば、酸化タンタル粉末１００ｇに対し、分散媒６５〜１９００ｍＬ）を加え混合してスラリーとし、これをボールミル内に収容し、該ボールミルの回転により湿式粉砕を行う。該湿式粉砕により得られる酸化タンタルスラリーは、湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合が、スラリー中の酸化タンタル粉末の質量に対して０．１％以下であり、かつレーザー回折法粒度分布測定における累積１０％粒径、累積５０％粒径、累積９０％粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０としたとき、Ｄ５０が０．０５〜５μｍであって、かつＤ９０／Ｄ１０が１０以下である。
上記酸化タンタルスラリーは、１００〜５００℃で加熱して水分量がほぼゼロになるまで乾燥させ、酸化タンタル粉末を得る。該粉末は、湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合が質量比で１％以下であり、ＢＥＴ法比表面積が５ｍ２／ｇ以上であり、かつレーザー回折法粒度分布測定における累積１０％粒径、累積５０％粒径、累積９０％粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０としたとき、Ｄ５０が０．０５〜５μｍであって、かつＤ９０／Ｄ１０が１０以下である。
物性値を上記範囲に制御することにより分散性がよく、均一混合性がよい酸化タンタルスラリーおよび酸化タンタル粉末が得られる。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を比較例と対比しつつ説明する。
上記実施形態で説明されているように、水酸化希土を焙焼して得られた酸化タンタル粉末を原料として用意するとともに、表１に示す粉砕機を用意した。該粉砕機を用いて、表２、３に示す条件で２段階で湿式粉砕または乾式粉砕を行った。
上記粉砕によって得られた酸化タンタルスラリーを供試材とするとともに、該スラリーを乾燥して得られた酸化タンタル粉末を同じく供試材とした。
乾燥は、具体的にはスラリーを振動乾燥機にて１３０℃（蒸気による間接加熱）で乾燥した。また、実施例１については、スプレードライヤーでの乾燥も実施した。スプレードライヤーは回転ディスク式アトマイザ（直径５０ｍｍ）の回転数を１００００ｒｐｍ、熱風入口温度２５０℃に設定して、酸化タンタルスラリーを５０ｍＬ／ｍｉｎで供給して乾燥した。
【００３０】
【表１】
2004175602.tif 000002
【００３１】
【表２】
2004175602.tif 000003
【００３２】
【表３】
2004175602.tif 000004
【００３３】
上記供試材について湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合（酸化タンタル粉末に対する質量比）および粒度分布のＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０およびＤ９０／Ｄ１０、ＢＥＴ法比表面積を測定し、それぞれ表４に示した。各試験法を以下に具体的に説明する。
【００３４】
（粒度分布測定方法）
酸化タンタル粉末約０．１ｇまたは酸化タンタルスラリーを酸化タンタル粉末換算で約０．１ｇ採取し、０．１％ヘキサメタ燐酸ナトリウム水溶液１００ｍｌに入れ、超音波ホモジナイザー（（株）日本精機製作所  ＭＯＤＥＬ  ＵＳ−３００Ｔ）にて３００Ｗで１０分間分散した。得られた分散液の一部を取り、レーザー回折方式の粒度分布測定装置（日機装（株）製  マイクロトラックＭＫ−ＩＩ粒度分析計  ＳＰＡ  ＭＯＤＥＬ  ７９９７−２０）にて測定した。該粒度分布測定において、微粒側からの累積１０％、累積５０％、累積９０％に相当する粒径Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０の数値（体積基準）が表示された。また、上記数値に基づいてＤ９０／Ｄ１０の比をそれぞれ算出した。これら数値および比は表４に示した。
【００３５】
（ＢＥＴ法比表面積）
ＢＥＴ法比表面積は、各供試材について、吸着質ガスである窒素を約３０容量％、キャリアガスであるヘリウムを約７０容量％含有する窒素−ヘリウム混合ガスを用いてＢＥＴ比表面積測定装置（湯浅アイオニクス（株）製  全自動表面積測定装置  マルチソープ１２型）で測定し、表４に示した。（ＪＩＳ  Ｒ  １６２６  「ファインセラミックス粉体の気体吸着ＢＥＴ法による比表面積の測定方法」の６．２流動法の（３．５）一点法）
【００３６】
（湿式篩残分測定方法）
ＪＩＳ  Ｋ  ００６９「化学製品のふるい分け試験方法」の６．２湿式ふるい分け試験方法に記載された方法では、ふるい枠の内径の寸法が７５ｍｍの網ふるいを使用し、目開き４５μｍの篩を使用した場合、試料の量が少ないため（試料量の目安は、試料の見掛けの最大体積が２ｃｍ３と規定されている。）、定量下限０．０１％での測定は困難である。したがって、本発明の湿式篩試験は、目開き４５μｍでふるい枠の内径の寸法が２００ｍｍの網ふるいを使用すること、酸化タンタル粉末を１００ｇ使用すること、ビーカーは１０００ｍｌのものを使用すること、蒸発皿として直径３００ｍｍのものを使用すること、電子天秤として該ふるいの質量を少なくとも１ｍｇ単位まで測定可能なものを使用することとし、その他の試験条件にはＪＩＳ  Ｋ  ００６９に準じた方法にて、実施して定量下限０．０１％を確保した。
【００３７】
具体的には、
（ａ）ふるいを１０５±２℃にて６０分間加熱して、デシケータ中で放冷した後、ふるいの質量を１ｍｇのけたまで測定する。
（ｂ）試料（酸化タンタル粉末）約１００ｇを１ｍｇのけたまで量り取り、ビーカーに入れる。
（ｃ）試料が十分にぬれる程度のエタノール（９５）（エタノール９９．５でもよい。以下同じ。）を加えて潤し、ガラス棒で軽く圧して塊を崩す。
（ｄ）水を加えて十分にかき混ぜた後、液中に浮遊する部分をビーカーに載せたふるい網の上に移す。ふるい網の両面はあらかじめエタノール（９５）で潤しておく。
（ｅ）水を残りの試料に加え、同様にふるい網の上に移す。この操作を繰り返して、すべての試料をふるい網の上に移す。
（ｆ）水を少量ずつ注ぎかけながら、ふるいを揺り動かして試料の大部分を通す。
（ｇ）そのふるいを蒸発皿の中に入れ、ふるい網の上１５ｍｍになるまで水を入れる。
（ｈ）はけを用いて軽くふるい網の上を掃く。掃く速さは毎秒１回とし、２０回ごとにふるいを蒸発皿から引き上げ、水をふるい目から流し出し、４０回ごとに蒸発皿の中の水を取り替える。
（ｉ）これを繰り返して、蒸発皿の中の水に試料を、目視によって認められなくなった後、はけに付着した固形物を水でふるい網の上に洗い落とし、ふるいをエタノール（９５）でよく洗う。
（ｊ）（ｉ）のふるいを１０５±２℃にて６０分間加熱して、デシケータ中で放冷した後、ふるいとふるい上の合計質量を１ｍｇのけたまで測定し、（ａ）で測定したふるいの質量を差し引いて、ふるい上の質量を求める。
（ｋ）ふるい残分を次式により計算する。
【００３８】
【数１】
2004175602.tif 000005
【００３９】
ここに、Ａ：ふるい残分（％）
Ｂ：ふるい上の質量（ｇ）
Ｓ：試料（酸化タンタル粉末）の質量（ｇ）
【００４０】
酸化タンタルスラリーの場合には、均一混合状態で一定量をサンプリングして全量乾燥させることによってスラリー質量に対する酸化タンタル質量を求め、酸化タンタル粉末１００ｇに相当するスラリー質量を計算しておく。具体的には、あらかじめ１０５℃±２℃で６０分間加熱後、デシケータ中で放冷したビーカの質量を１ｍｇ単位まで質量を測定する。質量を測定したビーカーに均一混合状態の酸化タンタルスラリーを約１００ｇ入れ質量を１ｍｇ単位まで測定する。酸化タンタルスラリーを入れる前後の質量の差が以下に示すＳＢである。
質量を測定した酸化タンタルスラリーを１０５℃±２℃の乾燥機に入れ６時間以上乾燥後、乾燥機から取り出しデシケータ中で放冷する。デシケータ中で放冷した乾燥したスラリーの入ったビーカーの質量を１ｍｇの単位まで測定する。この質量からスラリーを入れる前のビーカーの質量を引いたものが以下に示すＳＡである。
酸化タンタルスラリーの質量の場合の湿式ふるい試験は、（ｂ）で酸化タンタル粉末約１００ｇに相当するスラリーを下式から逆算して量り取る（スラリーが含有する酸化タンタル粉末の正確な質量は下式を用いて計算する。）こと、および（ｃ）で量り取った酸化タンタルスラリーにエタノール（９５）を適量加えること以外は酸化タンタル粉末の場合と同様に操作して、ふるい残分を計算する。
【００４１】
【数２】
2004175602.tif 000006
【００４２】
ここに、Ｓ＊  ：湿式ふるい試験に供用した酸化タンタルスラリーの質量（ｇ）
ＳＢ：乾燥に供用した酸化タンタルスラリーの質量（ｇ）
ＳＡ：乾燥後の質量（ｇ）
【００４３】
【表４】
2004175602.tif 000007
【００４４】
表４から明らかなように、２段階湿式粉砕によって得られた本発明の酸化タンタルスラリーおよび酸化タンタル粉末（実施例１〜４）は、湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合が非常に小さく、凝集が殆ど見られなかった。一方、１段階湿式粉砕によって得られた酸化タンタルスラリーおよび酸化タンタル粉末（比較例１）では目開き４５μｍの篩に残る割合が若干多く、乾式粉砕によって得られた酸化タンタル粉末（比較例２）では目開き４５μｍの篩に残る割合が非常に多かった。そして、比較例２の乾式粉砕時間を第１段階２５時間、第２段階２３時間と大幅に長くしたものを実施してみたが、Ｄ５０は少し小さくなったが、湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合は２．７％であり比較例２より少なくならなかった。
【００４５】
また、湿式粉砕によって得られた本発明の酸化タンタル粉末（実施例１〜４）は、ＢＥＴ法比表面積が大きく、充分に微粒化されている。これに対し、乾式粉砕による酸化タンタル粉末（比較例２）は、ＢＥＴ法比表面積が小さく、粉砕時間を大幅に長くしても比表面積の増加は僅かであった（粉砕時間を長くした酸化タンタル粉末の比表面積は４．７ｍ２／ｇであった）。
さらに、湿式２段階粉砕によって得られた本発明の酸化タンタルスラリーおよび酸化タンタル粉末はＤ９０／Ｄ１０が十分小さくなっており（粒度分布がシャープであり）、これにより優れた流動性を示し、良好な均一混合性が得られた。一方、１段階湿式粉砕によって得られた酸化タンタルスラリー、酸化タンタル粉末（比較例１）および乾式粉砕による酸化タンタル粉末（比較例２）では、Ｄ９０／Ｄ１０が充分に低い数値にはなっておらず、流動性、均一混合性に劣っていた。
【００４６】
上記均一混合性を評価するため、酸化亜鉛粉末１００ｇと実施例２で得られた酸化タンタル粉末１００ｇを試験用Ｖ型混合機に入れて１０分間混合した。混合後の粉末を走査型電子顕微鏡にて反射像を観察したところ目視により均一に混合されていることがわかった。一方、実施例２で得られた酸化タンタル粉末の替わりに比較例２で得られた酸化タンタル粉末を使用して同一条件で混合して反射像を観察したところ明らかに混合の均一性が実施例２で得られた酸化タンタル粉末を使用した場合に比べて劣っていた。
【００４７】
上記のように、乾式粉砕によるものや１段階の湿式粉砕を行うものでは、ＢＥＴ比表面積や湿式篩試験における目開き４５μｍの篩に残る割合、Ｄ９０／Ｄ１０の全てを満足することはできず、いずれかにおいて劣った結果になる。すなわち、凝集の少なさ、微粒の程度、粒度分布のシャープさの全てにおいて満足する結果が得られるのは、本発明の方法により得られた酸化タンタルスラリーおよび酸化タンタル粉末のみである。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の酸化タンタルスラリー、酸化タンタル粉末によれば、凝集が少なくて、粗粒子がなく、微粒で粒度分布がシャープな特性を有するので、電子セラミック用の酸化タンタル粉末又は酸化タンタルスラリーとして、他の粉末又はスラリーと均一に混合し易く、流動性がよく、かつ焼結が容易であり、品質に優れた製品の製造に供することができる。
また、本発明の酸化タンタルスラリーの製造方法、酸化タンタル粉末の製造方法によれば、上記特性を有するスラリーおよび粉末を効率的に得ることができる。