Получение порошков ниобия и других металлов размалыванием

Получение порошков ниобия и других металлов размалыванием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к порошкам металлов и к электролитическим конденсаторам, в которых используются порошки металлов, а также к способам получения порошков и электролитических конденсаторов.

В течение многих лет целью различных исследователей является разработка ниобиевых электролитических конденсаторов из-за высокой диэлектрической постоянной его оксида и относительно низкой стоимости ниобия по сравнению с целым рядом других металлов. Первоначально исследователи в данной области исследовали возможность использования ниобия в качестве заменителя танталовых конденсаторов. Соответственно, многие исследования были проведены по определению возможности замены тантала ниобием.

В некоторых из указанных исследований, однако, был сделан вывод, что ниобий не является приемлемым заменителем тантала из-за серьезных существенных недостатков, которые необходимо устранять (Смотри J.Electrochem.Sоc. р.408, Dec.1977). В другом исследовании было сделано заключение, что использование ниобия в конденсаторах с твердым электролитом является очень маловероятным вследствие различных физических и механических проблем, таких как полевая кристаллизация (Electrocomponent Science and Technology, Vol.1, pp.27-37 (1974)). Кроме того, в другом исследовании авторы делают заключение, что анодно образованные пассивные пленки на ниобии отличаются по своим электрическим свойствам от тантала и при использовании ниобия возникают сложности, которые отсутствуют в случае применения тантала (См. Electrochimica Act., Vol.40, no.16, pp.2623-26 (1995)). Таким образом, хотя имелась первоначальная надежда, что ниобий может быть подходящим заменителем тантала, данные показывают, что ниобий не способен заменить тантал на рынке электролитических конденсаторов.

Кроме танталовых электролитических конденсаторов, имеется рынок алюминиевых электролитических конденсаторов. Однако алюминиевые электролитические конденсаторы имеют рабочие характеристики, резко отличающиеся от характеристик танталовых электролитических конденсаторов.

Движущая сила в электронных цепях сегодня является увеличивающей движение к более низким эквивалентному последовательному сопротивлению ((ЭПС)(ESR)) и эквивалентной последовательной индуктивности ((ЭПИ)(ESL)). Так как характеристика IC увеличивается с субмикронной геометрией, имеется необходимость в более низком напряжении питания и запасе помехоустойчивости. В то же время увеличение IC-скоростей требует более высокого энергопотребления. Указанные противоречащие друг другу требования создают потребность в лучшем управлении энергией. Это осуществляется через распределенную подачу энергии, что требует больших токов для помех разъединения. Увеличение IC-скоростей также означает снижение времени переключения и переход к более высоким токовым переходным процессам. Электрическая цепь поэтому должна обеспечивать снижение характеристики нагрузки в переходных процессах. Указанный широкий ряд требований может быть удовлетворен, если цепь имеет достаточно большую емкость, но низкие ЭПС и ЭПИ.

Алюминиевый конденсатор обычно обеспечивает самую большую емкость изо всех типов конденсаторов. ЭПС снижается с увеличением емкости. Поэтому для удовлетворения вышеуказанных требований сегодня используется большой банк высокоемкостных алюминиевых конденсаторов. Однако алюминиевые конденсаторы реально не удовлетворяют требованиям разработчиков по низким ЭПС и ЭПИ. Их механическая конструкция с жидким электролитом по существу дает ЭПС в 100-х миллиОм одновременно с высоким импедансом.

Известно использование таких растворителей, как этанол, в процессе измельчения для получения металлических чешуек. Растворитель является желательным для обеспечения мокрого измельчения металла с формованием чешуек. Было установлено, что использование спиртов и других углерод- и кислородсодержащих растворителей для мокрого измельчения или мокрого измельчения порошков металлов с формованием чешуек может создать целый ряд проблем. В частности, кислород, присутствующий в растворителях мокрого измельчения, может высвобождаться из растворителя благодаря легкости, с которой разрушаются С-O связи (связи углерод-кислород). Когда кислород входит в систему из разрушенных молекул растворителей, кислород может взаимодействовать или находиться с формованными чешуйками металла или с измельчающей средой из нержавеющей стали и вызывать загрязнения полученных чешуек. Считается, что разрушение С-O связей в растворителях мокрого измельчения приводит к более высоким уровням содержания углеродного и железного загрязнения в получаемых чешуйках и обуславливает получение коррозионной среды.

Желательно предусмотреть растворитель мокрого измельчения, который является по существу инертным по отношению к чешуйкам металлов, формованных способом мокрого измельчения, и по отношению к измельчающей среде. Также желательно предусмотреть растворитель мокрого измельчения, который не разрушается и не разлагается в процессе мокрого измельчения.

Отличительной характеристикой настоящего изобретения является создание порошков ниобия, имеющих высокую емкость и/или низкую характеристику утечки.

Дополнительной отличительной характеристикой настоящего изобретения является создание способа, отличающегося низкой стоимостью изготовления для получения и/или очистки порошков ниобия и порошков других металлов.

Другим отличительным признаком изобретения является создание порошков ниобия и других вентильных металлов, предпочтительно имеющих высокую площадь поверхности и физические характеристики, которые позволяют порошкам ниобия и других вентильных металлов формоваться в конденсатор, имеющий высокую емкость.

Другим отличительным признаком настоящего изобретения является создание порошков ниобия и других вентильных металлов, которые при формовании в конденсатор имеют низкую утечку по постоянному току (ПТ).

Дополнительным отличительным признаком настоящего изобретения является создание порошков ниобия и других вентильных металлов, имеющих лучшие свойства пропитки.

Отличительным признаком настоящего изобретения является создание чешуек металла, получаемых мокрым измельчением.

Другим отличительным признаком настоящего изобретения является создание получаемых мокрым измельчением чешуек вентильного металла, например чешуйчатого ниобия и чешуйчатого тантала.

Другим отличительным признаком настоящего изобретения является создание способа мокрого измельчения, в котором используется инертная жидкость мокрого измельчения или растворитель, который вызывает небольшое или вообще не вызывает загрязнение чешуек металла, формованных в способе.

Дополнительные отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут представлены отчасти в описании, которое следует ниже, и отчасти могут быть выявлены из описания или при реализации изобретения.

Настоящее изобретение относится к способу получения порошка металла, который включает стадию измельчения порошка металла при высоких температурах и в присутствии, по меньшей мере, одного жидкого растворителя. Данный способ может комбинироваться с восстановительными обработками.

Настоящее изобретение также относится к применению фторированных жидкостей или растворителей и, более предпочтительно, перфорированных растворителей в процессе мокрого измельчения или мокрого помола порошков металлов с образованием чешуйчатых металлов, например чешуек ниобия, тантала или других вентильных металлов. Обычно любое количество жидкости измельчения может быть использовано в процессе способа мокрого измельчения, пока имеется достаточное количество жидкости, чтобы обеспечить мокрое измельчения или мокрый помол металла до чешуйчатой формы. Обычно на каждые 1,35 кг металла используется примерно 1,9-3,8 дм³ или более жидкости измельчения.

Преимуществом использования фторированных жидкостей и предпочтительно перфорированных растворителей является то, что получаемый чешуйчатый металл будет иметь более низкие уровни содержания кислорода, более низкие уровни содержания углерода и/или более низкие уровни содержания железа по сравнению с чешуйками, полученными с использованием спиртовых жидкостей измельчения. Такие низкие уровни содержания углерода и железа являются желательными особенно в чешуйках вентильного металла, так как, чем ниже уровень содержания углерода и чем ниже уровень содержания железа, тем ниже ПТ-утечка полученного чешуйчатого вентильного металла при формовании в анод конденсатора и тем выше емкость, когда чешуйчатый вентильный металл формуется в анод конденсатора. Кроме того, фторированные жидкости или растворители, используемые в способе измельчения настоящего изобретения, будут обычно иметь C-F связи в противоположность С-O связям, как в случае этанола, и поэтому меньше кислорода будет поступать в процесс измельчения, когда используется фторированная жидкость. Кроме того, C-F связи фторированных жидкостей, используемых согласно настоящему изобретению, являются довольно прочными и должны оставаться в цикле в процессе мокрого измельчения.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу снижения загрязнений, включающему стадию измельчения порошка ниобия или порошков других металлов при высоких температурах и в присутствии, по меньшей мере, одного жидкого растворителя. Также настоящее изобретение относится к способам увеличения емкости и/или снижения ПТ-утечки в аноде конденсатора, включающим стадии измельчения порошка ниобия или других вентильных металлов при высоких температурах и в присутствии, по меньшей мере, одного жидкого растворителя и затем формования порошка ниобия или другого вентильного металла в анод конденсатора.

Настоящее изобретение, кроме того, относится к порошку ниобия, имеющему содержание углерода от примерно 40 ч./млн до примерно 200 ч./млн и содержание железа, никеля и хрома от примерно 5 ч./млн до примерно 200 ч./млн.

Кроме того, настоящее изобретение относится к порошку ниобия, имеющему количество углерода от примерно 40 до примерно 200 ч./млн, когда площадь поверхности, определенная по методу БЭТ (BET), составляет примерно 1 м²/г и количество углерода менее 250 ч./млн, когда площадь поверхности по методу БЭТ порошка ниобия составляет от примерно 2 до примерно 4,5 м²/г, и объединенное количество Fe/Ni/Cr составляет менее 100 ч./млн, когда площадь поверхности по методу БЭТ порошка ниобия составляет примерно 1,0 м²/г, и менее примерно 400 ч./млн, когда площадь поверхности по методу БЭТ порошка ниобия составляет примерно от 2 до 4,5 м²/г.

Настоящее изобретение также относится к способам снижения ПТ-утечки в конденсаторе, включающим измельчение ниобиевой стружки при повышенных температурах и в присутствии, по меньшей мере, одного жидкого растворителя с формованием порошка ниобия и формование указанного порошка ниобия в анод конденсатора.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу снижения времени измельчения для формования порошка ниобия с высокой площадью поверхности, который включает измельчение ниобиевой стружки при повышенных температурах и в присутствии, по меньшей мере, одного жидкого растворителя с формованием порошка ниобия.

Настоящее изобретение, кроме того, относится к применению вышеуказанных способов для порошков металлов, включая порошки вентильных металлов, а также полученных порошков металлов.

Само собой разумеется, что как приведенное выше краткое описание, так и последующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и предназначены для обеспечения дополнительного пояснения заявленного изобретения.

На фиг.1 представлен график, показывающий площадь поверхности по методу БЭТ порошков ниобия и их соответствующую емкость после формования в аноды и спекания при температуре 1150 или 1300°С.

На фиг.2 представлен график, показывающий площадь поверхности по методу БЭТ порошков ниобия, полученных различно, и их соответствующие времена измельчения для формования порошков ниобия, имеющих площадь поверхности по методу БЭТ.

На фиг.3 представлен график, показывающий количество Fe/Ni/Cr примесей, присутствующих в порошках ниобия, имеющих различную площадь поверхности по методу БЭТ и полученных различно.

На фиг.4 представлен график, показывающий количество углеродных примесей, присутствующих в порошках ниобия, имеющих различную площадь поверхности по методу БЭТ и полученных различно.

Настоящее изобретение относится к способам получения порошков ниобия и других металлов, предпочтительно имеющих высокую емкость и/или низкие характеристики ПТ-утечки. Настоящее изобретение, кроме того, относится к порошку ниобия и других металлов, имеющему сниженное содержание примесей, и к способам снижения содержания указанных примесей.

Настоящее изобретение отчасти также относится к чешуйкам металла и способам мокрого измельчения или мокрого измельчения для получения чешуек металла. В особенности, настоящее изобретение относится к чешуйкам вентильного металла, включая, но не ограничиваясь этим, танталовые чешуйки и ниобиевые чешуйки. Примеры ниобиевых чешуек описаны в заявке на патент США серийный №09/071537 и в РСТ заявке US 97/19949. Примеры танталовых чешуек описаны в патентах США №№5580516, 5448447, 5261942, 5242481, 5211741, 4940490 и 4441927. Чешуйки других металлов, способы получения чешуек металлов и применение чешуек металлов приводятся в следующих патентах США: 4684399, 5261942, 5211741, 4940490, 5448447, 5580516, 5580367, 3779717, 4441927, 4555268, 5217526, 5306462, 5242481 и 5245514.

Настоящее изобретение используется в мокром измельчении для получения чешуек любого металла. Что касается чешуйчатого металла, то он может характеризоваться как плоский, пластинообразный и/или представлять пластинку. Предпочтительно, чешуйчатый металл может иметь отношение размеров (отношение диаметра к толщине) от примерно 3 до примерно 300 и предпочтительно от примерно 3 до примерно 30. Чешуйчатый металл может иметь увеличенную площадь поверхности благодаря своей морфологии. Предпочтительно, площадь поверхности по методу БЭТ чешуйчатого металла составляет не менее 0,15 м²/г. Для некоторых металлов площадь поверхности по методу БЭТ предпочтительно составляет не менее примерно 1,0 м²/г и даже более предпочтительно не менее примерно 2,0 м²/г, особенно для чешуйчатого ниобия. Предпочтительные интервалы площади поверхности для чешуйчатого ниобия составляют от примерно 1,0 м²/г до примерно 5,0 м²/г и более предпочтительно от примерно 2,0 м²/г до примерно 5,0 и²/г или от примерно 2,0 м²/г до примерно 4 м²/г. Для танталовых чешуек площадь поверхности по методу БЭТ предпочтительно составляет менее примерно 0,7 м²/г и более предпочтительно от примерно 0,4 м²/г до примерно 0,6 м²/г. Интервалы БЭТ основаны на предварительно агломерированном чешуйчатом металле.

Чешуйчатый металл может, необязательно, иметь значительное содержание кислорода и/или фосфора, такое как при легировании или других способах введения кислорода или фосфора, как рассмотрено, например, в заявке США №09/017537.

Чешуйчатый металл может быть агломерированным. Порошок чешуйчатого металла также может быть гидрированным или негидрированным. Агломерированный чешуйчатый металл предпочтительно имеет плотность по Скотту менее примерно 2,1 г/см³ и более предпочтительно от примерно 0,6 до примерно 2,1. Неагломерированный порошок чешуйчатого металла предпочтительно имеет плотность по Скотту менее примерно 0,73 и более предпочтительно менее примерно 0,3 г/см³. Предпочтительно, агломерированный чешуйчатый металл имеет сыпучесть более 80 мг/с, более предпочтительно от примерно 80 мг/с до примерно 500 мг/с.

Вообще, такой вентильный металл, как ниобий, может быть получен, когда берут слиток ниобия и охрупчивают слиток, обрабатывая его газообразным водородом для гидрирования. Гидрированный слиток может быть затем раздроблен в порошок с угловатыми частицами, например, с использованием щековой дробилки и ударно измельчен один или более раз. Такой порошок затем может быть очищен с использованием кислотного травления или подобного. Затем водород может быть удален нагреванием в вакууме, и дегазированный порошок с угловатыми частицами затем может быть подвергнут измельчению, например, с использованием перемешивающей шаровой мельницы, где порошок диспергируется в жидкой среде (водной или неводной), и среда может включать смазывающий агент, такой как стеариновая кислота или подобное, с формованием чешуйчатого порошка или порошка с высокой площадью поверхности при ударе шаров из нержавеющей стали, двигающихся под действием вращающихся стержней. Различные размеры чешуек или других порошков с высокой площадью поверхности могут быть получены водородным охрупчиванием с последующей обработкой порошков ударным измельчением, например, с использованием вихревой мельницы с псевдоожиженным слоем, Вортек-измельчения или других подходящих стадий измельчения.

Более подробно, ниобиевый слиток гидрируют при нагревании в вакууме с образованием охрупченного слитка, который дробят в порошок. Водород в порошках может быть, необязательно, удален при нагревании порошка в вакууме. Различные площади поверхности по методу БЭТ могут быть получены при измельчении порошка предпочтительно способом измельчения в мельнице тонкого помола. Получение порошка с более высокой площадью поверхности по методу БЭТ обычно требует более длительных периодов измельчения.

Согласно варианту выполнения изобретения при получении порошка ниобия его измельчают при высоких температурах и в присутствии, по меньшей мере, одного жидкого растворителя. Когда получают порошок ниобия, получение порошка с высокой площадью поверхности обычно тормозится рабочим барьером затвердевания. Введение нагрева в процессе измельчения или в процессе стадии формования площади поверхности может замедлять начало рабочего барьера затвердевания. Кроме того, измельчение при высоких температурах обеспечивает, что вода по существу не присутствует или совсем не присутствует в растворителе измельчения. Присутствие воды в растворителе измельчения может привести к повышенной коррозии корпуса мельницы и среды. Указанные продукты коррозии из корпуса мельницы и среды в конечном счете дают в результате такие примеси, как железо, никель, хром и т.п., и действуют как загрязнение полученных частиц.

При получении такой высокой площади поверхности предпочтительно использовать мельницу тонкого помола 30-S Szegvari, использующую 450 кг 4,75 мм среды из нержавеющей стали и приблизительно 18 кг порошка ниобия с мельницей, установленной при скорости вращения приблизительно 130 об/мин. Также мельница содержит достаточное количество среды порядка 50 дм³ или более.

Предпочтительно, измельчение имеет место при температурах, достаточных для: улучшения при формовании порошков металлов с высокой площадью поверхности; снижения количества примесей в порошке ниобия; снижения ПТ-утечки анода конденсатора, формованного из порошка ниобия; и/или увеличения емкости анода конденсатора, формованного из порошка ниобия. Предпочтительно температура измельчения находится при температурах 150°С или выше. Более предпочтительно, температура измельчения составляет от примерно 150°С до примерно 215°С и даже более предпочтительно от примерно 165°С до примерно 195°С. Предпочтительно измельчение осуществляется в шаровой мельнице и более предпочтительно в шаровой мельнице тонкого помола.

Что касается жидкого растворителя, предпочтительно растворитель должен быть допустимым по отношению к используемым конкретным повышенным температурам и должен оставаться в жидком состоянии в процессе всего цикла измельчения. Кроме того, растворителем является предпочтительно растворитель гликольного типа, такой как полиэтиленгликоль или тетраэтиленгликоль. Другие подходящие примеры растворителей включают, но не ограничиваются этим, жидкости Dowtherm от фирмы Dow Chemical. Что касается количества растворителя, присутствующего в процессе стадии измельчения, предпочтительно растворитель присутствует в количестве, обеспечивающем измельчение порошка с формованием порошка ниобия согласно изобретению, который предпочтительно является чешуйчатым ниобиевым порошком. Такое количество, как от примерно 1,9 дм³ до примерно 7,6 дм³ на 1,35-2,25 кг ниобия, является предпочтительным и более предпочтительно примерно 3,8 дм³ жидкого растворителя на примерно каждые 1,8 кг металла, такого как ниобий.

Растворителем может быть фторированная жидкость. Для целей настоящего изобретения фторированная жидкость находится в жидком состоянии и может считаться растворителем. Примеры таких фторированных соединений включают, но не ограничиваются этим, перфторуглеводороды вообще и более предпочтительно простые перфторполиэфиры, алифатические перфторуглеводородные соединения, перфторморфолины, перфторамины, высокофторированные амины и т.п. Отдельные примеры включают перфторалканы, такие как перфтороктан, перфторгептан, перфторгексан, перфторгептан. Примеры перфтораминов включают перфтортрибутиламин, перфтортриэтиламин, перфтортриизопропиламин, перфтортриариламин и перфторморфолины, такие как перфтор-N-метилморфолин, перфтор-N-этилморфолин и перфтор-N-изопропилморфолин. Для целей настоящего изобретения термин “перфтор” включает замещение всех или по существу всех водородных атомов атомами фтора.

Коммерчески доступные фторированные растворители содержат LS-190, LS-215, LS-260 (поставляемые фирмой Montefluos, Inc. Italy) u Hostinert 175, 216 и 272 (поставляемые фирмой Hoechst Celanese). Другие примеры подходящих фторированных растворителей включают растворители Krytox, поставляемые фирмой DuPont, которые являются низкомолекулярными блокированными на конце гомополимерами эпоксигексафторпропилена. Другие подходящие фторированные растворители, которые могут быть использованы в настоящем изобретении в процессе измельчения, включают, но не ограничиваются этим, серию FLUORINERT фторированных растворителей, FC-40, FC-70, FC-71, FC-74, FC-75, FC-77, FC-84, FC-5311, FC-5312 и т.п., все поставляемые фирмой ЗМ Company. Другие фторированные жидкости, которые могут быть использованы, включают Vertrel 7XF (C₅H₂F₁₀) или Freon TF, поставляемые фирмой DuPont, Wilmington, Delaware, фторированные простые полиэфиры НТ70, НТ85, НТ90, НТ100, НТ110, НТ135, НТ200, НТ230, НТ250 и НТ270 и перфторированные простые полиэфиры GALDEN, все поставляемые фирмой Ausimont USA, Inc., хотя фторированные жидкости, не содержащие кислород, являются предпочтительными. Обозначения растворителей фирмы Ausimont USA, Inc. указывают точку кипения каждого растворителя.

Особенно предпочтительные фторированные жидкости для мокрого измельчения согласно настоящему изобретению включают перфторированные жидкости, более предпочтительно перфторированные перфторалканы. Одним типичным примером перфторированной жидкости является жидкость фирмы ЗМ PF-5080. PF-5080 является озон-неистощающим перфторгексановым соединением, которое имеет точку кипения 102°С, вязкость 0,7 сСт при комнатной температуре (25°С), не имеет точку вспышки и имеет растворимость в воде 11 ч./млн при комнатной температуре (25°С). PF-5080 является особенно предпочтительным растворителем измельчения благодаря прочности C-F связи и способности нести свободный кислород. Как и с другими перфорированными жидкостями, прочность C-F связи обеспечивает низкое углеродное загрязнение в получаемых чешуйках, а способность растворителей нести свободный кислород обеспечивает низкое загрязнение железа в чешуйках. Дополнительное преимущество использования перфторированной жидкости, такой как PF-5080, в качестве растворителя измельчения состоит в том, что может быть исключено кислотное травление. В отличие от доступных прежде способов, использующих этанол, которые обычно используют кислотное травление после тонкого измельчения для удаления загрязнений углерода и железа, настоящий способ, который использует фторированную жидкость, может обычно исключить кислотное травление. Исключение загрязнений углерода и железа является особенно важным для получения чешуек вентильного металла, таких как чешуйки тантала и чешуйки ниобия. Могут использоваться другие фторуглеводородные растворители, которые обычно имеют интервалы кипения от примерно 30°С до примерно 250°С в зависимости от целого ряда факторов, включая длину углеродной цепи. По меньшей мере, частично фторированные растворители являются предпочтительными, особенно фторуглеводородные растворители, имеющие, по меньшей мере, около 20% масс. атомов фтора на молекулу.

Смеси вышеуказанных фторированных жидкостей также могут быть использованы согласно настоящему изобретению. Дополнительно или альтернативно исследовано, что твердое фторированное соединение или композиция, растворенные в одном или более подходящих растворителей, могут быть использованы в качестве фторированной жидкости согласно настоящему изобретению.

Кроме того, что касается измельчения при высоких температурах, измельчение может осуществляться с различными температурными режимами. Например, измельчение может начинаться при одной температуре, например 150°С, а затем через некоторый промежуток времени продолжаться при более высокой температуре и т.д. Аналогично, измельчение может начинаться при повышенной температуре выше 150°С, а затем температура может быть снижена позже в процессе измельчения. Время измельчения может быть любым из времен измельчения, описанных выше, и предпочтительно составляет от примерно 30 мин до примерно 10 ч или более предпочтительно от примерно 30 мин до примерно 5 ч.

Измельчение при высоких температурах или повышенных температурах имеет преимущество снижения уровней загрязнения, включая снижение количеств углерода, железа, хрома и/или никеля, и поэтому образуется более очищенный порошок ниобия. К тому же, порошок ниобия приводит к низкой ПТ-утечке и/или высокой емкости, когда аноды конденсатора выполняются из порошка ниобия. Кроме того, измельчение при повышенных температурах снижает длительность периода измельчения с получением такой же площади поверхности и таким образом является эффективным путем снижения стоимости получения порошка ниобия. Кроме того, измельчение при повышенных температурах может комбинироваться со стадией восстановления, описанной ниже, с получением в результате комбинированного многостадийного способа, который может дать ниобиевый порошок даже с более высокой чистотой и/или более высокой емкостью.

Предпочтительно, в таком способе измельчения измельчаемый порошок ниобия периодически подвергается восстановлению. Может использоваться любой способ восстановления, такой как магниевое восстановление. Предпочтительно, используется высокотемпературное магниевое восстановление. Другие способы восстановления, которые могут использоваться, включают, но не ограничиваются этим, газопоглотительные композиты, подобные газопоглотительным способам, такие как указанные в патенте США №4960471. После указанной стадии порошок ниобия можно затем травить кислотой для удаления любого остаточного магния, если используется указанный способ восстановления. Затем порошок ниобия затем может быть подвергнут дополнительному измельчению, такому как измельчение с использованием мельницы тонкого помола. Указанные дополнительные стадии, которые могут быть использованы любое число раз, предпочтительно используются для целей получения порошков ниобия, имеющих высокую емкостную характеристику. Восстановление с кислотным травлением или без кислотного травления имеет способность снижать, если не исключать, дробление или разрушение чешуйчатых частиц, таким образом обеспечивая высокую площадь поверхности и высокую емкостную характеристику порошков ниобия, когда они формуются в аноды конденсатора.

Стадия (стадии) восстановления, подобная высокотемпературному магниевому восстановлению, предпочтительно, делает порошок ниобия более пластичным или возвращает порошок ниобия в более пластичное состояние для дальнейшего измельчения. Без желания быть связанным какой-либо теорией, считается, что во время стадии восстановления могут удаляться промежуточные оксиды из порошка ниобия и может сниматься напряжение с частиц. Такие промежуточные оксиды увеличиваются в функции времени измельчения и при уровнях насыщения для данной чешуйчатой поверхности могут привести к дроблению или разрушению частицы; стадия восстановления решает данные проблемы с обеспечением формования порошка ниобия, который имеет высокую емкостную характеристику. Предпочтительно, первая стадия восстановления имеет место до или когда порошок ниобия достигает площади поверхности по методу БЭТ приблизительно 1,5 м²/г в процессе измельчения и может иметь место на промежуточных стадиях, соответственно таких, как до или когда порошок ниобия достигает площади поверхности по методу БЭТ приблизительно 4,4 м²/г, и затем до или когда порошок ниобия достигает площади поверхности примерно 10,0 м²/г и т.д. Стадия восстановления может быть использована любое число раз и предпочтительно использовать стадию восстановления до столкновения с рабочими барьерами затвердевания, описанными выше. Предпочтительно, при магниевом восстановлении примерно от 4 до примерно 6% магния от общей массы ниобия используется в процессе стадии магниевого восстановления, и температура, при которой имеет место указанная стадия магниевого восстановления, находится предпочтительно в интервале от примерно 700 до примерно 1600°С, более предпочтительно от примерно 750 до примерно 950°С, и наиболее предпочтительно от примерно 750 до примерно 800°С. Магниевое восстановление предпочтительно осуществляется в инертной атмосфере, например аргоне. Также магниевое восстановление имеет место в течение времени и при температурах, достаточных для удаления, по меньшей мере, значительной части кислорода из порошка ниобия. Более предпочтительно, длительность периода времени магниевого восстановления составляет от примерно 20 мин до примерно 3 ч и более предпочтительно от примерно 45 мин до примерно 60 мин. Магний, который используется, обычно испаряется и осаждается, например, в виде МgO₂, например, на холодной стенке печи на данной стадии магниевого восстановления. Любой остаточный магний, предпочтительно, по существу удаляется любым способом, таким как кислотное травление разбавленной азотной кислотой и раствором фтористо-водородной кислоты.

После измельчения порошок ниобия затем подвергается термообработке и предпочтительно порошок ниобия может иметь такое содержание фосфора, которое способствует снижению до минимума площади поверхности в процессе термообработки. Температурой термообработки может быть любая температура, достаточная для того, чтобы обычно вызвать агломерацию и, предпочтительно, без снижения площади поверхности. Температура термообработки, которая может использоваться, составляет приблизительно 1100°С в течение 30 мин. Однако температура и время могут быть изменены для обеспечения того, чтобы высокая площадь поверхности по методу БЭТ не снижалась.

Другие вентильные металлы и порошки других металлов могут быть получены таким же или подобным образом, как описано выше, различными способами.

Способы согласно изобретению имеют способность снижать или минимизировать количество примесей, присутствующих в порошках ниобия. Порошки ниобия, полученные согласно изобретению, предпочтительно имеют уровни содержания углерода 200 ч./млн или ниже и более предпочтительно уровни от примерно 40 ч./млн до примерно 200 ч./млн. Кроме того, уровни содержания железа, никеля и хрома также являются сниженными и они предпочтительно присутствуют в объединенном количестве 200 ч./млн или менее и более предпочтительно при объединенных уровнях от примерно 5 ч./млн до примерно 200 ч./млн. Указанные количества являются значительно ниже традиционных количеств примесей для порошков ниобия и других вентильных металлов. Предпочтительно, порошок ниобия согласно изобретению имеет количество углерода от примерно 40 до примерно 200 ч./млн, когда площадь поверхности составляет примерно 1,0 м²/г, и количество углерода менее 250 ч./млн, когда площадь поверхности по методу БЭТ порошка ниобия составляет от примерно 2 до примерно, 4,5 м²/г, и объединенное количество Fe/Ni/Cr составляет менее 100 ч./млн, когда площадь поверхности по методу БЭТ порошка ниобия составляет примерно 1,0 м²/г и менее примерно 400 ч/млн, когда площадь поверхности по методу БЭТ составляет от примерно 2,0 м²/г до примерно 4,5 м²/г. Способы согласно изобретению также приводят к улучшенным уровням чистоты других вентильных металлов.

Благодаря низкому количеству примесей, а также другим причинам, когда порошок ниобия настоящего изобретения формуется в анод конденсатора, анод конденсатора имеет сниженную ПТ-утечку. ПТ-утечка может быть снижена, по меньшей мере, на 5%, более предпочтительно, по меньшей мере, на 10% и наиболее предпочтительно от, по меньшей мере, на 15% до примерно 20% благодаря переработке порошка ниобия с использованием способов согласно изобретению.

Настоящее изобретение, кроме того, позволяет значительно снизить время измельчения с образованием мелкодисперсной площади поверхности по методу БЭТ. Например, равная площадь поверхности по методу БЭТ может быть получена за время, составляющее примерно 50-90% традиционного времени измельчения и более предпочтительно примерно 50% или менее времени измельчения, обычно требующегося для достижения равной площади поверхности мелкодисперсного порошка ниобия.

Порошки ниобия или порошки других металлов (например, чешуйчатые, угловатые, гранулированные и их смеси), полученные способом согласно изобретению, предпочтительно имеют площадь поверхности по методу БЭТ, по меньшей мере, примерно, 0,5 м²/г и более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1,0 м²/г или, по меньшей мере, примерно 2,0 м²/г, и даже более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 3,0 м²/г или, по меньшей мере, примерно 4,0 м²/г, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 5,1 м²/г, по меньшей мере, 5,5 м²/г и, по меньшей мере, 6,0 м²/г и находится в интервале от примерно 6,0 до примерно 15,0 м²/г, и находится в интервале от примерно 8,0 м²/г до примерно 15,0 м²/г. Интервалы БЭТ основаны на предварительно агломерированных порошках ниобия. Порошок ниобия может быть гидрированным или негидрированным. Также порошок ниобия может быть агломерированным.

Что касается предпочтительного чешуйчатого ниобиевого порошка, то чешуйчатый ниобиевый порошок может быть охарактеризован как плоский, пластинообразный и/или пластинка. Также чешуйчатый ниобиевый порошок может иметь отношение размеров (отношение диаметра к толщине) от примерно 3 до примерно 300 и предпочтительно от примерно 200 до примерно 300. Чешуйчатый ниобиевый порошок позволяет улучшить площадь поверхности благодаря своей морфологии. Предпочтительно, площадь поверхности по методу БЭТ чешуйчатого ниобиевого порошка составляет от примерно 0,5 м²/г до 15,0 м²/г и более предпочтительно от примерно 1,0 м²/г до примерно 15,0 м²/г, и даже более предпочтительно не менее 5,5 м²/г и не менее примерно 6,0 м²/г, и даже более предпочтительно, не менее примерно 7,0 м²/г. Предпочтительные интервалы площади поверхности по методу БЭТ чешуйчатого ниобиевого порошка составляют от примерно 6,0 м²/г до примерно 15,0 м²/г, и более предпочтительно, от примерно 8,0 м²/г до примерно 12 м²/г или от примерно 9,0 м²/г до примерно 11,0 м²/г. Интервалы БЭТ основаны на предварительно агломерированных чешуйчатых ниобиевых порошках.

Чешуйчатый ниобиевый порошок может быть агломерированным. Чешуйчатый ниобиевый порошок также может быть гидрированным или негидрированным. Агломерированный чешуйчатый ниобиевый порошок, предпочтительно, имеет плотность по Скотту менее примерно 2,1 г/см³, и более предпочтительно примерно 0,6-2,1 г/см³. Неагломерированный чешуйчатый ниобиевый порошок, предпочтительно, имеет