(57)【要約】      （修正有）【課題】手間とコストをかけずにタンタル製容器を元の形状に復元し、繰り返し再使用できるタンタル製容器の再使用方法を提供する。【解決手段】本発明のタンタル製容器の再使用方法は、粗タンタルを真空加熱処理する際に用いたタンタル製容器を再使用するためのタンタル製容器の再使用方法であって、粗タンタルの真空加熱処理に用いたタンタル製容器を脱酸素処理し、再成形する。【選択図】図２
2007145394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗タンタルを真空加熱処理する際に用いたタンタル製容器を再使用するためのタンタル製容器の再使用方法であって、
粗タンタルの真空加熱処理に用いたタンタル製容器を脱酸素処理し、再成形することを特徴とするタンタル製容器の再使用方法。
【請求項２】
脱酸素処理が、マグネシウム存在下で加熱する処理である請求項１に記載のタンタル製容器の再使用方法。
【請求項３】
再成形がプレス成形である請求項１または２に記載のタンタル製容器の再使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粗タンタルを真空加熱処理する際に用いたタンタル製容器を再使用するためのタンタル製容器の再使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体電解コンデンサ等に用いられるタンタル粉は、フッ化タンタル酸ナトリウム（Ｋ２ＴａＦ７）をナトリウムなどにより還元処理し、洗浄・乾燥して粗タンタル粉を得た後、その粗タンタル粉に真空加熱処理、脱酸素処理、抽出処理を施することにより得られる。
上記タンタル粉の製造方法における真空加熱処理は、主として不純物除去および粉末凝集のために行われる処理であり、粗タンタル粉をタンタル製容器に充填し、真空下、約１３００℃で加熱する処理である（特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００２−５１６３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この処理に用いられるタンタル製容器は高価であるため、真空加熱処理において繰り返し使用されるが、何回か繰り返して使用すると変形することがあった。また、変形したままタンタル製容器を再使用すると、粗タンタル粉を均一に充填できなくなることがあった。一般に、アルミニウム製容器やチタン製容器などでは、プレス成形等により形状を復元させることから、本発明者らは、変形したタンタル製容器をプレス成形等により元の形状に復元することを試みた。しかしながら、タンタル製容器では、プレス成形すると割れてしまうことがあった。
【０００４】
このように、プレス成形等により形状を元に戻すことは困難であるため、従来、タンタル製容器が変形した場合には、変形したタンタル製容器をリサイクル原料とし、電子ビーム炉で溶融し、成形することにより、タンタル製容器を再製造していた。しかしながら、タンタル製容器を電子ビーム炉で溶融するリサイクルでは、多くの手間とコストを必要とした。そのため、手間とコストをかけずにタンタル製容器を元の形状に復元し、繰り返し再使用できるタンタル製容器の再使用方法が求められていた。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、手間とコストをかけずにタンタル製容器を元の形状に復元し、繰り返し再使用できるタンタル製容器の再使用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、タンタルは酸素との親和性が高い金属であるため、粗タンタル粉を真空加熱処理した際に、粗タンタル粉中の酸素がタンタル製容器に移行し、タンタル製容器中の酸素濃度が高くなり（具体的には３０００〜４０００ｐｐｍ）、脆化することを見出した。この知見に基づき、さらに検討した結果、以下のタンタル製容器の再使用方法を発明した。
すなわち、本発明は以下の構成を含むものである。
［１］粗タンタルを真空加熱処理する際に用いたタンタル製容器を再使用するためのタンタル製容器の再使用方法であって、
粗タンタルの真空加熱処理に用いたタンタル製容器を脱酸素処理し、再成形することを特徴とするタンタル製容器の再使用方法。
［２］脱酸素処理が、マグネシウム存在下で加熱する処理である［１］に記載のタンタル製容器の再使用方法。
［３］再成形がプレス成形である［１］または［２］に記載のタンタル製容器の再使用方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のタンタル製容器の再使用方法によれば、手間とコストをかけずにタンタル製容器を元の形状に復元し、繰り返し再使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のタンタル製容器の再使用方法について説明する。
本発明におけるタンタル製容器の再使用方法は、粗タンタルを真空加熱処理する際に用いられたタンタル製容器を再使用するための方法である。ここでいう、粗タンタルとは、フッ化タンタル酸ナトリウム（Ｋ２ＴａＦ７）をナトリウムなどにより還元処理し、洗浄・乾燥して得たものである。この粗タンタルには、酸素が約３０００〜４０００ｐｐｍ含まれている。
【０００８】
本発明におけるタンタル製容器の形状としては特に制限されず、例えば、底部と側壁とからなるトレイ状のものなどが挙げられる。
本発明を適用するタンタル製容器の厚さとしては、使用頻度や酸素濃度にもよるが、１ｍｍ以上であることが好ましく、１〜４ｍｍであることがより好ましい。
【０００９】
本発明のタンタル製容器の再使用方法では、まず、粗タンタルの真空加熱処理に用いたタンタル製容器を脱酸素処理する。
タンタル製容器の脱酸素処理としては、例えば、タンタル製容器を溶融せずに酸素を除去する方法が適用され、具体的には、タンタル製容器を溶融せず、その形状のまま真空下に置く方法、タンタル製容器を溶融せず、その形状のままマグネシウムやカルシウムなどの還元剤存在下で加熱する方法などが挙げられる。これらの中でも、タンタル製容器中の酸素を確実に除去できることから、マグネシウム存在下で加熱する処理であることが好ましい。
【００１０】
マグネシウム存在下で加熱する処理において、タンタル製容器をマグネシウム存在下に置くためには、例えば、図１に示すように、タンタル製容器１と固体マグネシウム２を蓋付きのタンタル製収納体３の中に収納し、図２に示すように、このタンタル製収納体３を加熱炉４により加熱する方法を採ればよい。タンタル製容器１と固体マグネシウム２とを収納したタンタル製収納体３を加熱すれば、固体マグネシウム２が溶融・蒸発して気体マグネシウムが生成し、タンタル製収納体３内が気体マグネシウムで充満する。したがって、タンタル製容器１を気体マグネシウム存在下に置くことができる。
また、上記タンタル製収納体３を用いずに、加熱炉４内にタンタル製容器１と固体マグネシウム２を直接置いて、加熱しても構わない。
【００１１】
上記のような、固体マグネシウム２を用いる方法では、下記反応式の反応が進行して粗タンタルから酸素を除去する。
Ｔａ２Ｏ５＋５Ｍｇ→２Ｔａ＋５ＭｇＯ
そして、固体マグネシウム２を用いる方法では、固体マグネシウム２の量は、上記反応式における化学量論比（Ｔａ２Ｏ５に対して５倍量）の１．５〜５倍であることが好ましく、１．５〜２．５倍であることがより好ましい。すなわち、１モルのＴａ２Ｏ５に対して７．５〜２５モルの割合であることが好ましく、７．５〜１２．５モルの割合であることがより好ましい。
固体マグネシウム２の量としては、酸素除去に要する量だけでなく、タンタル製容器１の周囲の空間を気体マグネシウムで満たす量が必要である。したがって、固体マグネシウム量が化学量論比の１．５倍未満であると、酸素除去に必要なマグネシウム量が不足するため、タンタル製容器１中の酸素を充分に除去できないことがある。また、固体マグネシウム２の量が化学量論比の５倍を超えても、酸素除去量が殆ど向上しないため、不経済である。
固体マグネシウム２を置く位置は、タンタル製容器１の上であってもよいが、マグネシウムを均一にタンタル製容器１に接触させるためには、図１に示すように、タンタル製容器１の外であることが好ましい。
【００１２】
また、固体マグネシウム２を用いる方法では、マグネシウムの沸点を下げるために、タンタル製容器１および固体マグネシウム２を真空下に置くことが好ましい。ただし、圧力をマグネシウムの蒸気圧未満にすると、固体マグネシウム２から生成した気体マグネシウムが酸素除去に使用されにくくなるため、真空にした場合でも、マグネシウム蒸気圧以上の圧力であることが好ましい。
【００１３】
マグネシウム存在下で加熱する場合には、タンタル製容器及び固体マグネシウムを加熱するための加熱炉としては、ヒータ４ａが炉本体４ｂ外に設置された外熱式加熱炉４（図２参照）であることが好ましい。加熱炉が外熱式であれば、マグネシウムの付着によるヒータの故障を防止することができる。
【００１４】
脱酸素処理の時間は２０〜２５時間が好ましい。脱酸素処理時間が２０時間未満であると、酸素を充分に除去できないことがあり、２５時間を超えると、酸素除去量が飽和するため、無駄な時間が多くなる。なお、一般に、粗タンタルの製造において真空加熱処理を施した後に、数時間程度、脱酸素処理を行うことがあるが、タンタル製容器の脱酸素処理は上記のように長時間行う必要があり、粗タンタルの脱酸素処理と同じ条件とすることは好ましくない。
【００１５】
脱酸素処理における温度は、７００〜１２００℃であることが好ましく、８５０〜９００℃であることがより好ましい。加熱温度が７００℃未満であると、マグネシウムが気化しにくいため、脱酸素が不充分になることがあり、１２００℃を超えると、必要以上にマグネシウムと酸素との反応が速くなり、エネルギー消費に無駄が生じる傾向にある。
【００１６】
上記脱酸素処理によってタンタル製容器の酸素濃度を４００ｐｐｍ以下にすることが好ましい。タンタル製容器の酸素濃度が４００ｐｐｍ以下であれば、タンタル製容器の脆化をより抑制することができ、再成形の際に割れることをより防止できる。
また、脱酸素処理後のタンタル製容器のより好ましい酸素濃度は２００〜３５０ｐｐｍである。酸素濃度が２００ｐｐｍ以上であれば、脱酸素処理に要するコストを抑えることができ、３５０ｐｐｍ以下であれば、再成形の際の割れをより確実に防止できる。
一回の脱酸素処理で上記酸素濃度にならない場合には、脱酸素処理を複数回繰り返してもよい。
なお、タンタル製容器の酸素濃度は、蛍光Ｘ線分析により容易に求められる。
【００１７】
脱酸素処理の能力は、タンタル製容器中の酸素Ｏの拡散に依存しており、例えば、以下の式により求めることができる。
【００１８】
【数１】
2007145394.tif 000003
【００１９】
Ｃ；ある条件での酸素濃度（ｐｐｍ）
Ｃ０；酸素の初期濃度（ｐｐｍ）
ｘ；酸素の拡散距離（タンタル製容器の厚さの１／２を想定）（ｃｍ）
Ｄ；タンタル中の酸素の拡散係数（ｃｍ２／秒）
ｔ；脱酸素処理時間（秒）
【００２０】
上記脱酸素処理後、タンタル製容器を再成形して形状を復元させる。
タンタル製容器の再成形方法としては特に制限されず、例えば、プレス成形、絞り加工、ロール加工などが挙げられるが、簡便に元の形状に戻せることから、プレス成形であることが好ましい。
【００２１】
上記脱酸素処理と再成形との間には、残留するマグネシウムを除去するために、タンタル製容器を酸含有液によって洗浄する酸洗処理を施すことが好ましい。
酸洗処理に用いられる酸含有液としては、例えば、硝酸、塩酸等の鉱酸が挙げられる。酸含有液には過酸化水素水等が含まれていてもよい。
酸洗処理における温度は２０〜５０℃であることが好ましい。酸洗処理温度が２０℃未満であると温度調節のために冷却器が必要となり、コストが高くなる傾向にあり、５０℃を超えるとマグネシウムを充分に除去できないことがある。
酸洗処理の時間は、１５〜６０分であることが好ましい。酸洗処理時間が１５分未満であると、マグネシウムを充分に除去できないことがあり、６０分を超えると、マグネシウム除去量が飽和するため不経済である。
また、酸洗処理は、酸洗効率が向上することから、超音波照射下で行うことが好ましい。
【００２２】
この再使用方法を行うタイミングとしては特に制限されず、例えば、真空加熱処理に所定の回数使用した後に、この再使用方法を適用してもよいし、タンタル製容器が変形したときに、この再使用方法を適用してもよい。
【００２３】
上述したタンタル製容器の再使用方法では、粗タンタルの真空加熱処理に用いたタンタル製容器を脱酸素処理するため、酸素によるタンタル製容器の脆化を防ぐことができる。そして、脆化が防がれたタンタル製容器を再成形することにより、元の形状に復元させることができる。したがって、真空加熱処理に使用したタンタル製容器を溶融して再成形する必要はないため、手間とコストをかけずにタンタル製容器を元の形状に復元し、繰り返し再使用できる。
【実施例】
【００２４】
真空加熱処理に用いて酸素濃度が１４５０ｐｐｍになったタンタル製容器および固体マグネシウムを、矩形状開口部を有する蓋付きのタンタル製収納体内に置き、そのタンタル製収納体を外熱式加熱炉内に入れた。この際に用いた固体マグネシウム量は、タンタル製容器中に含まれる酸素を酸化マグネシウムにするための必要モル数に対する２倍量とした。
次いで、外熱式加熱炉により、タンタル製容器および固体マグネシウムを収納したタンタル製収納体を８８０℃で加熱した。この加熱によりタンタル製収納体内に気体マグネシウムが充満し、この気体マグネシウムとタンタル製容器中の酸素とを反応させ、酸化マグネシウムを生成させて、脱酸素処理を施した。
この脱酸素処理を２４時間行った後、タンタル製容器を外熱式加熱炉から取り出し、超音波照射下での酸洗処理を２０℃、１５分間施した。酸洗処理で用いた酸含有液は、２０質量％硝酸と１０質量％過酸化水素水を含むものである。酸洗処理後のタンタル製容器の酸素濃度は２４６ｐｐｍであった。
そして、酸洗処理後のタンタル製容器を、プレス加工により再成形して元の形状に復元させ、粗タンタル粉の真空加熱処理用の容器として再使用した。
上記タンタル製容器の再使用方法では、真空加熱処理に使用したタンタル製容器を溶融して再成形する必要はないため、手間とコストをかけずにタンタル製容器を元の形状に復元し、繰り返し再使用できた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のタンタル製容器の再使用方法における脱酸素処理の一例で用いるタンタル製収納体を示す断面図である。
【図２】本発明のタンタル製容器の再使用方法における脱酸素処理の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  タンタル製容器
２  固体マグネシウム
３  タンタル製収納体
４  加熱炉
４ａ  ヒータ
４ｂ  炉本体
【図１】
2007145394.tif 000004
【図２】
2007145394.tif 000005