(57)【要約】  原料（非構造化）粉末を構造化粉末に変換することができる方法、更に、本方法によって得られる又は得ることが可能な粉末を提供する。本発明は、固体コンデンサの分野に関し、詳細には、最新の電子装置に使用するための高性能コンデンサに関する。具体的には、本発明は、弁作用材料の粉末を改質して、これらを固体電解コンデンサのためのコンデンサアノードの形成に使用するのに適するものにすることができる方法に関する。本発明により、（ｉ）変換される原料粉末を準備する段階、（ｉｉ）粉末の一部分を圧縮して粉末の多孔性固形塊を形成する段階、（ｉｉｉ）固形塊を所定の焼結温度まで加熱し、所定の期間にわたって温度を維持して焼結物を形成する段階、（ｉｖ）焼結物を粉砕して加工粉末を形成する段階、及び（ｖ）コンデンサグレードの粉末を収集するために所定のサイズ範囲内に粉末粒子を任意的にグレード分けする段階を含む、原料弁作用材料粉末をコンデンサグレードの構造化粉末に改質する方法を提供する。【選択図】図３、図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料金属酸化物弁作用材料粉末をコンデンサグレードの構造化粉末に改質する方法であって、
（ｉ）変換される原料粉末を準備する段階、
（ｉｉ）前記粉末の一部分を圧縮して粉末の多孔性固形物を形成する段階、
（ｉｉｉ）前記固形物を所定の焼結温度まで加熱し、所定の期間にわたって前記温度を維持して焼結物を形成する段階、及び
（ｉｖ）前記焼結物を分解して加工粉末を形成する段階、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
（ｖ）コンデンサグレードの粉末を収集するために、所定のサイズ範囲内に前記粉末粒子をグレード分けする段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記グレード分けする段階（ｖ）は、サイズ閾値未満の小さな粉末粒子を除去する細目ふるいを用いて実施されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記除去された小さな粒子は、原料粉末供給装置に戻されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記グレード分けする段階（ｖ）は、サイズ閾値を超える大きな粉末粒子を除去する粗目ふるいを用いて実施されることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記除去された大きな粒子は、前記原料粉末供給装置又は段階（ｉｖ）の粉砕するための手段のいずれかに戻されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記焼結する段階（ｉｉｉ）は、前記焼結物の構造を変更するために少なくとも一度繰り返されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
焼結する段階（ｉｉｉ）は、２度の焼結が前記焼結物に対して行われるように一度繰り返されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
段階（ｉｉｉ）における焼結条件の少なくとも１つは、前記反復する焼結する段階に対して修正されることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１の焼結する段階が、第１の焼結温度で行われ、第２の焼結する段階が、第２の焼結温度で行われ、
前記第１の焼結温度は、前記第２の温度よりも低い、
ことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
第１の焼結する段階は、７００から１３００℃の間の温度で行われ、第２の焼結する段階は、９００から１６００℃の間の温度で行われることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
段階（ｉｉｉ）における前記焼結温度は、７００から１６００℃の間であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記原料粉末は、亜酸化ニオブ弁作用材料を含むことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記原料粉末は、一酸化ニオブを含むことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記加工粉末は、前記原料粉末よりも大きな平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記粉末をアノード形態に焼結することによって前記グレード分けされた粉末から固体コンデンサアノードを形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記コンデンサアノードを陽極酸化して電気絶縁酸化物の表層を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の方法によって得られる加工粉末。
【請求項１９】
請求項１６又は請求項１７に記載の方法によって得られるコンデンサアノード。
【請求項２０】
請求項１９に記載のアノードを含むコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体コンデンサの分野に関し、詳細には、最新の電子装置に使用するための高性能コンデンサに関する。具体的には、本発明は、弁作用材料の粉末を改質して、これらを固体電解コンデンサのためのコンデンサアノードの形成に使用するのに適するものにすることができる方法に関する。基本的には、本発明は、原料（非構造化）粉末を構造化粉末に変換することができる方法を提供し、更に、本方法によって得られる又は得ることが可能な粉末を提供する。
【背景技術】
【０００２】
固体コンデンサは、現在、高表面積多孔性アノード本体を弁作用金属又はセラミック粉末の焼結によって形成する粉末冶金処理を用いて製造されている。典型的な弁作用材料は、タンタル又はニオブ金属又はニオブの亜酸化物（弁作用特性を有する導電性セラミックである一酸化ニオブのような）である。上述の材料は、最も一般的であるが、他の弁作用材料も当業者には公知であろう。
【０００３】
多孔性アノード本体は、体積に対して高い表面積を提供し、これは、従って、最終コンデンサに高比容量の可能性をもたらす。最良の特性を得るために、有効なコンデンサの形成を可能にするには空隙率を注意深く制御すべきである。アノード本体の空隙率は、焼結時に多孔性アノード本体を形成する前駆体粉末のサイズ及び粒子分布（構造）の影響を受ける場合がある。空隙率への他の影響は、前駆体粉末の微粒子の微小孔性及び形状、予備凝集のレベル、元の凝集体のサイズ及び分布、粉末材料の化学的性質、結晶化度、粉末の焼結活性、グリーンアノード本体を形成するのに用いる押圧力、形成中に用いる潤滑剤の種類、及び粉末と混合した結合剤を含む。それにも関わらず、前駆体粉末の構造が適切でない限り、最適空隙率を有するアノード本体を得るのは困難であることになる。ある一定の材料に対しては、必要な構造の粉末を得るのは極端に困難である。例えば、一酸化ニオブは、非常に脆弱であり、製粉による粉末形成中に、コンデンサ製造に使用するためのアノード本体を形成する焼結中に使用するのに適切でない極度に微細な粉末を形成する。
【０００４】
コンデンサグレードの粉末は、一般的に当業技術では「構造化粉末」と呼ばれる。米国特許第６、３２２、９１２号、米国特許第６、３９１、２７５号、及び米国特許第６、５９２、７４０号は、コンデンサを形成するのに使用するためのＮｂＯ粉末を形成するための化学的方法を開示している。ＮｂＯ粉末を形成するためのこれらの固体不均化反応において、前駆体は、ＮＢ(0)及び安定酸化物ＮＢ2Ｏ5である。これらの助剤は、１ミクロン又はそれ未満の１次粒子サイズの粉末にされ、一酸化ニオブを生成するのに必要な化学量論比で混合される。混合物は、水素又は水素／アルゴン雰囲気中で約摂氏１４００度の温度まで加熱され、かつ数時間にわたって反応が起こる。五酸化物は、それによってその亜酸化物に還元され、金属は、五酸化物及び金属の両方が一酸化ＮｂＯに変形されるまで遊離酸素によって酸化される。凝集ＮｂＯは、次に、粉末状にされ、これは、材料の脆弱性により、約２ミクロンサイズの微粉を生成する。
【０００５】
前駆体Ｎｂ材料は、様々な方法によって生成することができる。１つは、ＮＢ2Ｏ5のアルミニウム−熱還元である。これは、アルミニウム及び五酸化ニオブの混合物を点火する段階を伴っている。五酸化ニオブは、その酸化状態を経てＮｂ(0)金属に還元され、アルミニウムは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）に酸化される。アルミナ粉末は洗い流され、金属ニオブは、例えば、電子ビーム加熱によって精製される。ニオブのインゴットは、次に、製粉によって粉末に形成することができる。製粉は、水素への露出によるニオブの脆化により促進される。Ｎｂ金属を得る代替的な還元工程は、以下の通りである。
Ｋ2ＮｂＦ7＋５Ｎａ＝ＮＢ(0)＋５ＮａＦ＋２ＫＦ
次に、マグネシウム還元／精製処理を使用してＮｂ粉末を得ることができる。米国特許第６、１３１、０６２号は、ニオブ金属が安定酸化物前駆体から生成される２ステージ還元処理を開示している。
【０００６】
安定五酸化物ＮＢ2Ｏ5は、ＮＨ4ＯＨ溶液の添加による水性Ｈ2ＮｂＦ7からのＮｂ（ＯＨ）5の沈殿を伴う方法によって形成することができる。水酸化ニオブは、次に、溶液から分離され、焼成されて五酸化物を形成することができる。代替的な方法は、単に、ニオブ金属の制御酸化を伴うものである。
構造化コンデンサグレードのＮｂＯ粉末を形成するための処理は、それが複数の反応段階、加熱及び製粉処理を伴うのでかなり高価であり、エネルギ効率が悪いことが認められるであろう。
【０００７】
一酸化ニオブを形成するための代替的な処理が、「Ｒｅａｄｉｎｇ  Ａｌｌｏｙｓ」によって開発されており、ＵＳ−Ａ−２００５／０００２８５４及びＵＳ−Ａ−２００４／０２１９０９４に説明されている。これは、五酸化ニオブ及びアルミニウムの混合物のアルミニウム−熱溶錬を伴っている。ニオブは、Ｎｂ：Ｏが１：１の化学量論比を形成するのに必要な割合で五酸化ニオブと混合される。次に、電子ビーム炉を使用して混合物を溶解して反応させ、固体ＮｂＯを形成する。ＮｂＯインゴットは、次に、粉砕されて製粉される。この方法は、上述の化学的方法よりもかなり廉価である。しかし、粉末は、その原料状態では、コンデンサアノードを形成するのに使用するのに適していない。原料粉末は、本質的に、ごく僅かな流動性と、圧縮後粉末塊の超低グリーン粉砕強度と、焼結中の高度収縮と、最終コンデンサの比表面積及び従ってキャパシタンスを低下させる最終焼結物の低内部空隙率とを含む非常に不十分な物理特性を有する。
【０００８】
米国特許第６、４７９、０１２号及び米国特許第６、５７６、０３８号の各々は、固体コンデンサ製造に使用するように最適化された改質粉末を形成するためにタンタル及びニオブ金属粉末を凝集する方法を開示している。この方法は、基本的に、原料粉末が約３０から５０重量パーセントの水のような揮発性液体と混合される湿式成型法である。湿れた粉末スラッジは、振動によって容器内に圧密化されて沈殿させられる。過剰の水が静かに移し取られる。圧密粉末のケーキは、次に、昇温で及び４０Ｔｏｒｒ真空下で乾燥させる。乾燥ケーキは、次に、比較的高温で熱処理され（すなわち、焼結され）、一体形多孔性ケーキを形成する。このケーキは、次に、製粉されるか又は粉砕され、ニオブ又はタンタルコンデンサアノードとして用いるための微粉末を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６、３２２、９１２号
【特許文献２】米国特許第６、３９１、２７５号
【特許文献３】米国特許第６、５９２、７４０号
【特許文献４】米国特許第６、１３１、０６２号
【特許文献５】ＵＳ−Ａ−２００５／０００２８５４
【特許文献６】ＵＳ−Ａ−２００４／０２１９０９４
【特許文献７】米国特許第６、４７９、０１２号
【特許文献８】米国特許第６、５７６、０３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この湿式処理方法に関連して様々な問題がある。振動−圧密化粉末スラッジケーキは、振動の使用と粉末中の有意な量の水の存在とにより、依然として比較的低密度である。これは、かなり低強度の焼結ケーキを生成する。熱／真空蒸発による乾燥は、制御することが困難であり、かつ均質な乾燥を達成することが困難である。その結果、典型的には、乾燥ケーキ上に外皮が形成する。これは、焼結ケーキにおいて強度の均一性の欠如をもたらす。更に、この方法は、焼結が問題になるような超低グリーン強度を有する酸化ニオブ粉末を処理するのに適していない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、原料弁作用粉末を改質してこれらをコンデンサアノードの製造における使用に適するようにするための改良された方法を提供する問題に対処した。具体的には、本発明の好ましい態様は、コンデンサ製造に使用するために酸化ニオブ粉末を改質するための一般的な方法を提供する。
本発明により、原料弁作用材料粉末をコンデンサグレードの構造化粉末に変換する方法を提供する。基本的に、処理は、粉末の固体塊を形成するために原料粉末を圧縮して焼結する段階、及び固体塊を機械的に分解し、グレード分けしてコンデンサグレードの粉末製品を提供することができる加工粉末を形成する段階を伴っている。「原料粉末」により、本出願人は、粉末を固体コンデンサ製造に適するように粒子サイズ変更を必要とするあらゆる粉末を意味する。
【００１２】
従って、本発明の１つの態様により、（ｉ）変換される原料粉末を準備する段階、（ｉｉ）粉末の一部分を圧縮して粉末の多孔性固形物を形成する段階、（ｉｉｉ）固形物を所定の焼結温度まで加熱し、所定の期間にわたって温度を維持して焼結物を形成する段階、及び（ｉｖ）焼結物を分解して加工粉末を形成する段階を含む、原料弁作用材料粉末をコンデンサグレードの構造化粉末に改質する方法を提供する。
本方法は、コンデンサグレードの粉末を収集するために所定のサイズ範囲内に粉末粒子をグレード分けする段階（ｖ）を更に含むことが好ましい。グレード分けする段階（ｖ）は、サイズ閾値未満の小さな粉末粒子の分離を可能にする細目ふるいを用いて実施することができる。これらの除去された小さな粒子は、原料粉末供給装置に戻すことができる。グレード分けする段階（ｖ）はまた、サイズ閾値を超える大きな粉末粒子を分離する粗目ふるいを用いて実施することができる。除去されたより大きな粒子は、原料粉末供給装置又は段階（ｉｖ）の粉砕手段のいずれかに戻すことができる。
【００１３】
本発明の別の態様によると、焼結する段階（ｉｉｉ）は、好ましくは、焼結物の構造を修正するために少なくとも一度繰り返される。好ましくは、焼結する段階（ｉｉｉ）は、２度の焼結が焼結物に対して行われるように一度だけ繰り返される。段階（ｉｉｉ）における焼結条件の少なくとも１つは、反復される焼結する段階に対して変更することができる。好ましい方法では、第１の焼結する段階は、第１の焼結温度で行われ、第２の焼結する段階は、第２の焼結温度で行われ、第１の焼結温度は、第２の温度よりも低い。第１の焼結する段階は、７００から１３００℃の温度で行われる。第２の焼結する段階は、９００から１６００℃の温度で行うことができる。一般的に、１つ又は複数の段階（ｉｉｉ）における焼結温度は、７００から１６００℃の間である。
【００１４】
本明細書で用いられる場合の用語「弁作用材料」は、適切な条件下で電気絶縁膜を形成する機能を示す金属、金属酸化物又は合金を含むあらゆる適切な材料を網羅するように意味する。弁材料の例は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｂｅ、又はＡｌ、及びこれらの合金及び酸化物を含む。
高度に好ましい実施形態では、原料弁作用材料粉末は、原料金属酸化物弁作用材料粉末である。
【００１５】
好ましくは、金属酸化物弁作用材料は、１：０．５から１：１．５の間の金属対酸素原子比を有する金属及び酸素を含む。より好ましくは、金属酸化物弁作用材料は、１：０．６から１：１．４の間の金属対酸素原子比を有する金属及び酸素を含む。より好ましくは、金属酸化物弁作用材料は、１：０．７から１：１．３の間の金属対酸素原子比を有する金属及び酸素を含む。より好ましくは、金属酸化物弁作用材料は、１：０．８から１：１．２の間の金属対酸素原子比を有する金属及び酸素を含む。
原料粉末は、亜酸化ニオブ弁作用材料を含むことが好ましい。しかし、本方法を用いて、タンタル又はニオブ金属のような他の弁作用粉末を改質することができる。粉末は、特性を最適化するために窒素のような他の添加物を含むことができる。
【００１６】
好ましくは、亜酸化ニオブ弁作用材料は、１：０．５から１：１．５の間のニオブ対酸素原子比を有するニオブ及び酸素を含む。より好ましくは、亜酸化ニオブ弁作用材料は、１：０．６から１：１．４の間のニオブ対酸素原子比を有するニオブ及び酸素を含む。より好ましくは、亜酸化ニオブ弁作用材料は、１：０．７から１：１．３の間のニオブ対酸素原子比を有するニオブ及び酸素を含む。より好ましくは、亜酸化ニオブ弁作用材料は、１：０．８から１：１．２の間のニオブ対酸素原子比を有するニオブ及び酸素を含む。
好ましい実施形態では、原料粉末は、一酸化ニオブを含む。典型的に、加工粉末は、原料粉末よりも大きな平均粒子サイズを有する。
本発明の更に別の態様では、上述のような方法によって得られる加工粉末を提供する。
【００１７】
本発明の別の態様では、本方法は、粉末をアノード形態に焼結することによってグレード分け粉末から固体コンデンサアノードを形成する段階を更に含む。焼結する段階に続いて、アノード本体を陽極酸化して電気絶縁酸化物の表層を形成することが好ましい。これらの更に処理するステージは、固体コンデンサ製造の当業者には公知なので、この特許明細書では詳細に説明しない。すなわち、本発明は、本方法によって得られるコンデンサアノードも提供する。
【００１８】
本発明は、特に、粒子の大部分がコンデンサ用途には細か過ぎる粉末をコンデンサアノード製造に使用するために改質することを可能にする。すなわち、本方法は、意図する用途に対しては細か過ぎる原料粉末の平均粒子サイズを増大させる方法を提供する。本方法は、あらゆる原料弁作用材料粉末に適用することができるが、一酸化物のような導電性亜酸化ニオブとの使用に特に適している。これらは、十分大きな粉末粒子粒径を得るために従来の方法によって処理するのが非常に困難である。
【００１９】
典型的には、圧縮する段階は、従来型の粉末冶金金型／プレス装置のような機械プレスで実施される。圧縮する処理は、典型的には、プレスのための潤滑剤の使用を伴っている。これは、圧縮する段階の前に原料粉末と混合されるか、又は圧縮機械表面に付加され、それによってプレス中に粉末の固体塊の表面と接触し、同時に粉末の大部分は、実質的に潤滑剤なし又は「乾燥」したままである。
潤滑剤を用いる時に、粉末のプレスした固体塊は、焼結する段階の前に予熱する段階を受けることができ、この段階は、固体塊内又は上に残っているあらゆる潤滑剤を熱分解して除去する働きをする。しかし、化学リーチング／洗浄のような他の潤滑剤除去の方法を用いることができる。予熱する段階は、典型的には、低酸素雰囲気において焼結温度よりも低い温度で実施される。
【００２０】
焼結加熱する段階（ｉｉｉ）は、１回又はそれよりも多くの回数で繰り返されるか又は循環される。循環が起こる程度は、焼結構造及び従って焼結構造から得られる分解粉末の特性を変えるために変更することができる。焼結する処理は、溶融した粉末材料の一体形多孔質体の形成をもたらす。反復される焼結する段階は、例えば、隣接粒子の接触点でのより大きな粒子又はより太いネック部分への材料の移動により、隣接粒子が融合するか又は結合する程度を変更する。
生成された一体形多孔質体は、機械分解段階（ｉｖ）を受ける。これは、研磨、製粉、粉砕、又は粉砕のような公知の技術を用いて実施することができる。これは、元の多孔質体から壊れて離脱した粒子又は粒から成る粉末を生成する。
【００２１】
本発明は、構造化コンデンサグレードの粉末を形成する廉価な代替方法を提供する。固体コンデンサに使用するのに適切な材料の原料粉末は、比較的廉価であるが、典型的には、それ以上の処理なくデンサアノード形成に使用するには適していない。現在のコンデンサグレードの粉末のソースは、典型的に極端に高価であり、その場合でさえも、想定される特定の用途に対して理想的ではない場合がある。本発明は、物理特性の劣る比較的廉価な原料粉末を廉価かつ便利に改質し、それをコンデンサアノードペレットの形成に適するものにすることを可能にする。プレスする段階及び／又は１つ又は複数の焼結する段階を制御又は変化させることにより、最終粉末特性（粒子サイズのような）を変更することができる。本方法は、コンデンサ本体（すなわち、ペレット）を形成するための粉末冶金工程で用いる固体材料に対して一般的用途を有するという利点を有する。本方法は、上述の背景技術に説明した種類の導電性亜酸化ニオブを改質するのに特に適している。これらは、従来技術の方法によって改質するのは特に困難であり、原料の形態では一般的にコンデンサ製造には適していない。
圧密プレス密度、熱処理温度プロフィール、粉砕する段階、分類（グレード分け）、及び反復循環の回数の制御の全てを用いて、固体電解コンデンサ製造に使用するのに適切な物理特性を有する最適化された構造化粉末の作成に寄与することができる。
以下は、図を参照した単に例示的な本発明を達成する方法の説明である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】原料非構造化一酸化ニオブ粉末に対する粒子サイズ及び分布特性を示すグラフである。
【図２】本発明により改質された一酸化ニオブ粉末に対する粒子サイズ及び分布特性を示すグラフである。
【図３】原料ＮｂＯ粉末の外観を示す顕微鏡写真である。
【図４】本発明により改質された加工ＮｂＯ粉末の外観を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
原料粉末
原料弁作用酸化ニオブのあらゆるソースは、粉末粒子構造の変更が必要な場所に用いることができる。この場合には、従来の製粉酸化ニオブは、アルミニウム−熱ＮｂＯ生成工程を用いる供給装置から得られるソースとして用いられる。この粉末の外観、特性、及び粒子サイズ分布特性は、図１、３、及び表Ｉの第１のデータ列に示されている。この酸化ニオブ粉末のための平均粒子サイズは、非常に細かい約１．５ミクロンである。９０パーセンタイル上限サイズは、約３．３ミクロンであり、１０パーセンタイル下限値は、約０．５７ミクロンである。この粉末は、従来の粉末冶金工程によってコンデンサを形成するために処理するのには細か過ぎる。
【００２４】
ブリケット形成
原料非構造化一酸化ニオブ粉末は、従来構成された金型／パンチプレス機の使用によって圧密化される。原料粉末は、２重量％の量の結合剤と混合される。ターゲット密度は、プレス後に約２．２から３．８グラム／立方センチメートルである。多くの個々のブリケットは、各々が約１０グラムの質量を有するように形成される。プレス機はまた、潤滑剤（ポリエチレングリコール−ＰＥＧ４００）の薄い堆積物を内部金型壁面及び／又はプレスパンチに付加する金型壁潤滑機構を含む。
粉末は、次に、ターゲット密度及び均一性の「ブリケット」の形態にプレス加工される。プレスされた「グリーン」ブリケットは、次に、予熱されて熱分解によって潤滑剤ＰＥＧ４００を除去する。予熱する段階は、ＰＥＧ４００の全てが蒸発するまで約４時間窒素雰囲気下で、かつ約４５０℃のピーク温度までグリーンブリケットを加熱する段階を含む。
【００２５】
ブリケットは、次に、本体がコンベヤ上の高熱区域を通される直線型焼結炉で加熱処理される。加熱は、８００℃で１０分間持続する。これは、焼結多孔性ブリケットを生成する。焼結は、同じ時間摂氏１２５０度の高温で繰り返される。これは、ブリケットの構造を更に変更し、特に凝集粒子間のネックサイズを変更する。一般的に、焼結の反復は、粉末粒子凝集及び融合の量を増加させる。これは、ブリケットの孔隙体積を低減するが、開放構造を生成するのに役立つ。焼結の絶対温度と焼結に費やす時間の長さも、ブリケット構造を変更するのに用いることができる。
【００２６】
粉末構造化
焼結後に、ブリケットは、すり鉢研磨、ボール選別、ジョー製粉、ハンマー製粉、円錐製粉、円盤製粉、ホイール製粉などのような公知の方法によって機械的に分解される。これは、原料粉末に比較して増大した平均粒子サイズの粗い原料粉末を生成する。
【００２７】
第１の分解法
各々約１０グラムの質量の複数のブリケットを集めて、１．５キログラムよりも大きな全質量を形成する。ブリケットは、１０ミリメートルのジルコニウム酸化物ボールの０．５キログラムと共に選別／製粉機に挿入される。粉末は、４２５ミクロンのふるい上のボールによって粉砕される。振幅は、５ミリメートルであり、周波数は、２５ヘルツである。ふるい粉末は、３００ミクロン及び６８ミクロンのふるいサイズを用いてグレード分けされる。収集された分画は、６８ミクロンふるいによって保持されたものと３００ミクロンふるいを通過するものである。典型的な粒子サイズ及び分布グラフは、図３に示されている。これは、２つのピークを示している。１次ピークは、約５０から６００ミクロン弱の粒子サイズに対応する。より大きな上端は、より大きな粒子の非球形の細長形状の結果であると考えられ、従って、これは、１つの軸内に３００ミクロンふるいを通過することができる小径を有することができる。３００ミクロンふるいによって収集された粉末及び粒は、製粉機に戻される。６８ミクロンふるいを通過した部分は、初期ブリケット処理のために原料粉末供給装置に戻される。
【００２８】
第２の分解法
ブリケットの総重量が５キログラムよりも大きい場合、ブリケットは、１２７ミリメートルのふるい直径を有するコニカル製粉機「Ｑｕａｄｒｏ  Ｃｏｍｉｌ  １９７」に挿入される。ブリケットは、製粉周波数１５００ｒｐｍを用いて粉砕される。粉砕粉末は、ふるいサイズ３００ｕｍ及び６８ｕｍを有する選別機を用いてグレード分けされ、第１の方法に関しては、以前と同様に不合格粉末が製粉機又は原料ブリケットフィードに戻される。
次に、改質粉末を用いて、粉末を複数の一酸化ニオブアノードペレットに焼結することによってグレード分け粉末から固体コンデンサアノードを形成した。
【００２９】
図２及び４は、粉末粒構造が本発明による処理で変更することができる範囲を示している。図２のグラフによる粉末は、０．５から７ミクロンの範囲の少量の微粒子と共に主に６０から６００ミクロンの範囲の粒子サイズの分布があることを示している。それに反して、非構造化粉末は、約１．５ミクロンのＤ(50)と共に０．２５から７ミクロンの粒子サイズ分布を有する。従って、この実施形態は、粒子平均サイズの有意な増大をもたらす。
【００３０】
粉末特性
構造化粉末の物理特性の改良は、固体コンデンサ内のアノード本体の製造に対する適合性に関連して従来の手法によって研究された。次の表に示す結果は、原料粉末の構造を変更するために本発明を用いることによって利用することができる改良点の代表的なものである。
【００３１】
（表Ｉ）
2010509761.tif 000003
【００３２】
上記結果は、コンデンサ製造に対して適切でない原料粉末は、本発明により改質してコンデンサ製造に対する大きな適合性を有する構造化粉末を提供することができることを示している。改質粉末の流動性は相対的に高く、これは、ペレットプレス機への粉末の測定量の信頼することができる送出を可能にする。グリーン粉砕強度はより高く、これは、処理中のグリーンアノード本体の操作及び輸送を可能にする。焼結中の収縮はより小さく、それによってより正確な寸法制御を可能にし、かつ焼結アノード本体中の良好な空隙率の維持を示している。粉末の粒度は、後続処理中にアノードの適切な含浸を可能にするレベルまで増大する。空隙率は、顕著に改良されて、これは、後続処理中に液体カソード層前駆体材料の容易な含浸を可能にする開放構造を示している。炭素含量は、予熱段階後に残された潤滑剤の量の測定値である。炭素汚染物質は、それが、最終コンデンサの電気的特性の破壊を生じる時にできるだけ減少することになる。本発明の構造化粉末は、内面から結合剤の蒸発を助ける開放孔隙構造のために残留汚染が非常に少ない傾向にある。
【００３３】
本発明は、本発明による焼結する段階と分解する段階を用いることにより、コンデンサアノード製造に使用するのに適切な構造化粉末を得ることが意外にも可能であることを見出した。本発明は、構造化を必要とするあらゆる弁作用粉末に用いることができるが、ＮｂＯ粉末の再グレード分けにおいて使用するのに特に適している。これは、広範なソースからのＮｂＯ粉末を高性能コンデンサの製造に使用することを可能にする。
【図１−１】
2010509761.tif 000004
【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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