金属粉末の熱処理方法およびそれにより製造された製品
金属粉末および／または金属酸化物粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理する方法が記載されている。さらに、本発明の種々の方法により作られる生成物が記載されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタアノードに使用される粉末などの、金属粉末および金属酸化物粉末に関する。本発明はさらに、金属粉末および金属酸化物粉末を熱処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途の中でも、タンタル粉末などの金属粉末は一般的にキャパシタ電極の製造に使用される。
【０００３】
特に、タンタルキャパシタ電極は、電子回路の小型化に寄与する主な要因であった。そのようなキャパシタ電極は典型的に、凝集したタンタル粉末を、電極リード線とともにその金属の真の密度の半分未満にまで圧縮してペレットを形成し、炉内でペレットを焼結して多孔質体（すなわち電極）を形成し、次いで多孔質体を好適な電解質中で陽極酸化して、焼結体上に連続的な誘電酸化物膜を形成することにより製造される。次いで、陽極酸化された多孔質体はカソード物質を含浸され、カソードリード線に接続され、そして封入される。
【０００４】
一次粒子径および凝集した大きさ（凝集体は、小さな一次粒子のクラスターである）ならびに粉末の一次粒子および凝集した大きさの分布は、多孔質体が作られる次の焼結プロセスの効率および効果、ならびに作られた多孔質体を組み込んだ電解コンデンサなどの機能製品の電気的特性における重要な因子である。
【０００５】
キャパシタ電極および類似の製品を製造するために望ましい特性を有するタンタル金属粉末を得ようとする際に、粉末はその製造プロセスにより限定されていた。現在、例えば、タンタル粉末は一般的に、機械的プロセスまたは化学的プロセスの２つの方法の一方により製造されている。機械的プロセスは、タンタルを電子ビーム溶解してインゴットを形成する工程、インゴットを水素化する工程、水素化物を粉砕する工程、次いで、脱水素化、破砕および熱処理する工程を含む。このプロセスは一般的に高純度の粉末を生みだし、高電圧または高信頼性が要求されるキャパシタ用途に使用される。しかし、機械的プロセスには製造コストが高いという欠点がある。さらに、機械的プロセスにより生み出されるタンタル粉末は、一般的に表面積が小さい。
【０００６】
タンタル粉末を製造するための、一般的に利用される他のプロセスは化学的プロセスである。キャパシタに利用するのに好適なタンタル粉末を製造する化学的方法のいくつかは、当分野に公知である。Vartanianの米国特許第4,067,736号およびReratの米国特許第4,149,876号は、フルオロタンタル酸カリウム（Ｋ2ＴａＦ7）のナトリウム還元を含む化学的製造プロセスに関する。典型的な技術の総説は、Bergmanらの米国特許第4,684,399号およびChangの米国特許第5,234,491号の背景のセクションにも記載されている。これらの特許は全て、ここで参照したことにより全体として本願に取り込む。
【０００７】
化学的プロセスにより製造されるタンタル粉末は、機械的方法により製造される粉末より一般的に表面積が大きいため、キャパシタに使用するのに好適である。化学的方法は一般的に、還元剤によりタンタル化合物を化学還元するものである。典型的な還元剤としては、水素ならびにナトリウム、カリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどの活性金属がある。典型的なタンタル化合物としては、フルオロタンタル酸カリウム（Ｋ2ＴａＦ7）、フルオロタンタル酸ナトリウム（Ｎａ2ＴａＦ7）、５塩化タンタル（ＴａＣｌ5）、５フッ化タンタル（ＴａＦ5）およびこれらの混合物があるが、これらに限定されない。最も有力な化学的プロセスは、液体ナトリウムによるＫ2ＴａＦ7の還元である。
【０００８】
化学的に還元された粉末は「基本ロット粉末」（basic lot powder）と呼び、典型的には小さなタンタル一次粒子の凝集体またはクラスターを含んでなる。これらのクラスターまたは凝集体を、本願では「基本ロット凝集体」（basic lot agglomerates）と呼ぶ。これらの基本ロット凝集体の一次粒子径は、一般的に約０．１から約５μｍの大きさである。基本ロット粉末の基本ロット凝集体の粒度分布は典型的には多分散性であり、実質的に双峰性である。「多分散性」という用語は幅広い範囲の値を持つ幅広い分布を意味し、「双峰性」は最頻値が２つある分布を意味する（すなわち、近隣の値よりも著しく頻度の高い２つの異なる値がある）。
【０００９】
基本ロット粉末は典型的には熱処理、粉砕または破砕、およびマグネシウムとの反応などによる脱酸素をされている。その結果として得られた生成物は、本願で「熱処理・脱酸素された粉末」または「処理済の粉末」とも呼び、一般的に凝集体をいくらか含むので、本願で「熱処理・脱酸素された凝集体」とも呼ぶ。
【００１０】
この種の生成物を圧縮および焼結して、キャパシタ用のアノードなどの多孔質体をつくることができる。しかし、そのような熱処理・脱酸素されたタンタルの粉末から製造されるキャパシタ電極には、不均一な焼結および変動する多孔度分布という欠点がある。
【００１１】
完成したタンタル粉末の結果として生じる表面積は、キャパシタの製造において重要な因子である。タンタルの（例えば）キャパシタの充電性能（charge capability）（ＣＶ）（典型的にはマイクロファラド−ボルトとして測定される）は、焼結および陽極酸化の後のアノードの全表面積に直接関連している。表面積が大きいほどキャパシタの充電性能が高いので、高表面積のアノードを有するキャパシタが望ましい。もちろん、ペレットあたりの粉末の量（グラム）を増やすことにより正味の表面積を大きくすることができる。これを達成する方法の１つは、より多量のタンタル粉末をプレスして焼結前の多孔質ペレットを形成することによる。しかし、所定のペレットの大きさに圧縮できる粉末の量には固有な限界があるので、この方法には限界がある。通常より高い圧縮比でプレスしたペレットを用いると、閉鎖していて不均一な細孔を持つ細孔分布の劣ったアノードになる。開放していて均一な細孔は、ペレットを陽極酸化および含浸してカソードを形成する工程にとって重要である。
【００１２】
ペレットの製造に使用されるタンタル粉末の量を増やす代わりとして、比表面積が大きいタンタル粉末を見いだすことに開発の努力が集中されてきた。粉末の比表面積の増大により、より少量のタンタル粉末を使用しながら、より高いキャパシタンスを有する高表面積アノードを得ることができる。これらの高いキャパシタンス値は、典型的には、製造されるペレットの体積を基準に測定される（すなわちＣＶ／ｃｃ）。結果として、高表面積タンタル粉末を使用することにより、同レベルのキャパシタンスを得ながら、キャパシタの大きさを低減できる。あるいは、あるキャパシタサイズに対して、より大きなキャパシタンスが達成できる。
【００１３】
一般的に、金属粉末の熱処理は真空炉中で実施する。この種の熱処理はこの産業で通常利用される。金属粉末の熱処理の方法の分野においてあまり進歩が見られなかった。金属粉末調製およびキャパシタアノード調製の他の分野は調査および変更されてきたが、粉末を熱処理する方法の改善にはあまり重みが置かれていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の特徴は、炉での処理を用いずに、金属粉末または金属酸化物粉末を熱処理する方法を提供することである。
【００１５】
本発明の他の特徴は、金属粉末または金属酸化物粉末のキャパシタンス性能（capacitance capability）を向上させる手段を提供することである。
【００１６】
本発明のさらなる特徴は、金属粉末または金属酸化物粉末を熱処理する、よりエネルギー効率のよい方法を提供することである。
【００１７】
本発明の他の特徴および利点の一部を以下の記載中で説明する、一部は記載から明らかであろうし、本発明の実施により知ることもできる。本発明の目的および他の利点は、明細書および特許請求の範囲に詳しく指摘する要素および組み合わせにより、理解および達成されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
これらの利点および他の利点を得るために、かつ本発明の目的に沿って、本願で実施され広く記載されているとおり、本発明は、金属または金属酸化物粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理し、熱処理済の金属または金属酸化物の粉末を形成する工程を含んでなる、粉末の製造方法に関する。
【００１９】
本発明は、さらに、本発明の方法により形成される熱処理済の金属または金属酸化物の粉末に関する。
【００２０】
また、本発明は、金属粉末または金属酸化物粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理する工程を含んでなる、金属粉末または金属酸化物粉末のキャパシタンス性能を増大させる方法に関する。
【００２１】
さらに、本発明は、金属または金属酸化物の粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理することにより粉末の細孔構造を変化させる方法に関する。
【００２２】
本発明は、粉末、アノードおよび／またはキャパシタを作製する種々の方法への、本発明による熱処理方法の適用にも関する。
【００２３】
上記した一般的な記載および以下の詳細な記載は、いずれも例示および説明のみを意図しており、特許請求の範囲に記載した本発明を詳細に説明することを意図する。
【００２４】
本願に含まれ本願の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態のいくつかを図解し、明細書の記載とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、マイクロ波エネルギーにより熱処理された金属粉末および金属酸化物粉末に関する。本発明は、さらに、金属粉末および金属酸化物粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理する方法に関する。
【００２６】
本発明の理解のために、好ましい実施形態として金属粉末について説明するが、本発明は金属粉末、金属酸化物粉末、金属粉末および金属酸化物粉末の窒化物版、金属合金粉末などに適用される。１種または複数のドーパントが存在してもよい。金属粉末のとしては、耐火性金属、バルブ金属、導電性金属酸化物などの金属酸化物、バルブ金属酸化物などがあるが、これらに限定されない。具体例としては、タンタル、ニオブ、酸化タンタル、酸化ニオブ、チタン、酸化チタン、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウムおよび他のバルブ金属およびこれらの酸化物があるが、これらに限定されない。より具体的な例としては、Ｔａ、Ｎｂ、ＮｂＯ、ＮｂＯ0.7、ＮｂＯ1.1、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5ならびにＴａとＴａ2Ｏ5の間の酸化物およびＮｂとＮｂ2Ｏ5の間の酸化物があるが、これらに限定されない。金属および金属酸化物の具体例は、米国特許第6,322,912号、第6,338,816号、第6,373,685号、第6,375,704号、第6,402,066号、第6,788,525号、第6,706,240号、第6,689,187号、第6,562,097号、第6,348,113号および第6,338,832号にも見いだされる。これらの特許は全て、ここで参照したことにより全体として本願に取り込む。
【００２７】
本発明が有効な金属粉末および金属酸化物粉末は、どのような金属純度でも、どのようなＢＥＴ表面積でも、どのようなＤ５０サイズでも、どのようなＤ１０サイズでも、どのようなＤ９０サイズでも、どのようなフィッシャーサブシーブサイズ（Fisher sub sieve size）でも、どのような粒径分布または細孔径分布でも、どのようなスコット密度でも、どのような粒径でも、どのような予備凝集体（pre-agglomerate）サイズでも、どのような細孔径でも、どのようなキャパシタンス性能でも、どのような直流漏れ容量でもよい。例えば、タンタル粉末、ニオブ粉末または導電性酸化ニオブ粉末などの金属または導電性金属酸化物粉末は、以下の範囲の種々の性質を１つまたは複数有することがある。
ＢＥＴ：０．１から１２．０ｍ2／ｇ
スコット密度：１５から４０ｇ／ｉｎ３
ＳＥＭにより測定する粒径：０．０２から１０μｍ
フィッシャーサブシーブサイズ：０．１５から１０μｍ
キャパシタンス性能：１０ボルト形成、９０℃、１０分間１２００℃での焼成で、３００，０００ＣＶ／ｇまで
直流漏れ：２ｎＡ／ＣＶ未満
非導電性金属酸化物粉末は、キャパシタンスまたは漏れの性質を除く上記の性質の１つまたは複数を有してよい。
【００２８】
本発明において、金属粉末または金属酸化物粉末は、マイクロ波エネルギーにより熱処理される。粉末の熱処理は粉末形態で起こる。言い換えると、粉末は一般的に流動可能な粉末であり、粉末の圧縮体または焼結体ではない。粉末はどのような形状でも大きさでもよい。例えば、粉末は、こぶ状（nodular）でも、球形でも、薄片でも、繊維状でも、それらのどのような組み合わせでもよい。熱処理される金属粉末または金属酸化物粉末は、予備凝集形態でも、非凝集形態でもよい。熱処理を受ける前に、予備凝集している粉末は、乾式凝集、湿式凝集などのどのような方式で凝集してもよい。湿式凝集の例には、ここで参照したことにより全体として本願に取り込まれる米国特許第6,576,038号に議論されているものなどがある。粒子は、約３０〜３００μｍなど、どのような凝集体サイズでもよい。
【００２９】
マイクロ波エネルギーによる粉末の熱処理は、トレーまたはプレートなどの支持体上に粉末を配置できる密閉容器などの装置中で行なうことができる。図１は、粉末にマイクロ波エネルギーによる熱処理を施す装置の一例を示す。図１に示されるように、マイクロ波エネルギーを封じ込めるために金属の箱を使用でき、多孔質アルミナシリカ系材料などの放射熱損失を減らすための断熱材が、金属粉末または金属酸化物粉末を配置できる密閉領域を形成する。当業者には、物質をマイクロ波エネルギーにさらすために必要な器具および装置の種類が容易に分かるであろう。例えば、粉末の熱処理は、連続式でも、半連続式でも、バッチ式でも達成できる。粉末の熱処理は、マイクロ波エネルギーゾーンを通るコンベアベルトまたは類似の搬送装置上で行なってもよい。粉末の熱処理は、全てを１回で行ってもよいし、種々の段階に分けてマイクロ波エネルギーを照射してもよい。また、熱処理は、部分的にマイクロ波エネルギーにより行なっても良く、炉の使用など他の熱処理技術と組み合わせて行なってもよい。本発明を適用するには、熱処理の少なくとも一部はマイクロ波エネルギーを利用する。好ましくは、熱処理の全てがマイクロ波エネルギーにより達成される。さらに、熱処理中にマイクロ波エネルギーのレベルを種々に変えても良い。例えば、最初に低レベルのマイクロ波エネルギーを用い、次いでマイクロ波エネルギーを徐々に高いレベルに上げることができる。あるいは、高いマイクロ波エネルギーで始め、時間と共にマイクロ波エネルギーを低下させることができる。複数のレベルのマイクロ波エネルギーを組み合わせて用い、粉末の熱処理を行うことができる。マイクロ波装置の具体例として、Communication and Process Industries,Inc.性のAutowave systemがあるが、これに限定されない。金属粉末はどんなレベルのマイクロ波エネルギーにさらすこともでき、マイクロ波エネルギーの量および継続時間は、処理済ロット（finished lot）とも呼ぶ凝集粉末を得るために、熱処理済の金属粉末または金属酸化物粉末をその後に破砕および／または粉砕できるように、金属または金属酸化物粉末を熱処理するために用いる量および継続時間である。破砕および／または粉砕された（あるいは他の方法で粉末形態にされた）後の粉末の典型的なサイズは、一般的に４２５μｍ未満である。好適なマイクロ波エネルギーの例は、約０．５ＧＨｚから約１０ＧＨｚ以上である。より好ましいエネルギーレベルは、約０．５ｗから約１０ｋｗである。熱処理の継続時間は、約５分から約３時間以上であり、より好ましくは約１０分から約２時間である。用いるエネルギーレベルに応じて、処理時間を変えることにより、望ましい熱処理を行うことができる。
【００３０】
マイクロ波エネルギーによる熱処理において、熱処理された粉末は破砕または粉砕されて粉末から凝集体粒子になり得る状態にある。すなわち、熱処理後、粉末は、凝集した粉末になることができる点まで破砕および／または粉砕が可能（または他の方法で粉末形態にすることが可能）である。
【００３１】
次工程では、任意に、酸素を除くために、熱処理済の粉末に脱酸素工程を施すことができる。脱酸素工程は、マグネシウムなどのゲッター物質の使用など従来の技術を利用して行なう。どのような脱酸素技術を利用してもよい。粉末に、従来技術を利用した酸浸出を施してもよい。米国特許第6,312,642号および第5,993,513号に記載の種々のプロセスを本願で使用することができ、ここで参照したことにより全体として本願に取り込む。
【００３２】
熱処理済の粉末を圧縮またはプレスして、プレス体をつくることができる。熱処理済の粉末のプレスは、熱処理済粉末を型の中に置き、例えばプレス機の使用により粉末を圧縮するなどの従来技術を利用して、プレス体または未焼成体（green body）を形成することができる。種々のプレス密度を利用でき、約１．０から約７．５ｇ／ｃｍ3があるが、これらに限定されない。
【００３３】
あるいは、熱処理済粉末を焼結して焼結体を作ることもできる。熱処理済粉末の焼結は、炉または追加のマイクロ波エネルギーの使用を含む従来の技術を用いて行なえる。焼結の時間および温度は、タンタルの場合はピーク温度で約５分から約１２０分間、ニオブの場合は約５から１２０分間など、個々の熱処理済粉末の焼結に典型的に用いられるどのような量でもよい。これらの物質の焼結時間は、約２分から約３時間などどのような好適な時間でもよい。
【００３４】
焼結体を、どのような従来の方法で陽極酸化および／または電解質含浸を行なってもよい。例えば、米国特許第6,870,727号、第6,849,292号、第6,813,140号、第6,699,767号、第6,643,121号、第4,945,452号、第6,896,782号、第6,804,109号、第5,837,121号、第5,935,408号、第6,072,694号、第6,136,176号、第6,162,345号及び第6,191,013号に記載の陽極酸化および含浸技術を本願で利用でき、これらの特許はここで参照したことにより全体として本願に取り込む。
【００３５】
熱処理前、マイクロ波エネルギーによる熱処理中、および／または熱処理後に、熱処理済金属粉末に従来の窒化を施してもよい。窒化は、例えば、参照により本願にそのまま組み込まれる米国特許第5,448,447号及び第6,679,934号に言及されている技術により達成できる。
【００３６】
本発明は、さらに、本発明の方法により形成された熱処理済の粉末にも関する。典型的には、熱処理済の粉末は、前述の物性または電気的性質を１つまたは複数有する。しかし、発明者は、粉末をマイクロ波エネルギーで熱処理することにより、真空炉による従来手段で熱処理された同じ粉末に比べ、特にキャパシタンスについて、より高いキャパシタンス性能を有することを見いだした。キャパシタンス性能の増加は、炉で熱処理された以外は全て同じ製造技術である粉末と比べて、５％以上のオーダーであり、例えば約１０％〜約３０％である。炉での熱処理に比べ、粉末の他の物性（流動性、−３２５メッシュの粒径および／または嵩密度など）は同じまたはほぼ同じままである（差は２０％以内または１０％以内の程度である）。
【００３７】
更に、本発明によれば、本発明の熱処理済粉末の嵩密度は、熱処理の後５０％以下など、同じ熱履歴を持ち従来の真空熱処理により熱処理された以外は同じであるバルブ金属粉末（例えばタンタル）に比べて小さく、ＢＥＴ技術により測定される表面積は、１０％から１５０％以上、好ましくは２５％から１００％、より好ましくは５０％以上、高い。このように低い遠心分離嵩密度化（lower centrifuged bulk densification）は、アノード体形成のためのプレス中および焼結中の熱処理済粉末の多孔性を高める。気孔率は、タンタル金属の理論的密度の８０％以上になることがあり、より好ましくは８５％から９８％である。上記の利点および性質は、ニオブおよび酸化ニオブを含むバルブ金属およびその酸化物に等しく当てはまる。
【００３８】
本発明を以下の実施例によりさらに明らかにするが、実施例は本発明を例示するものとする。スコット密度は、ASTM Ｂ329-98（2003）にしたがい測定した。篩分け分析は、ASTM Ｂ214-99にしたがい測定した。流動性は、参照したことにより全体として本願に取り込む米国特許第6,479,012号に記載の流動性試験法に基づいた。
【実施例】
【００３９】
１．０μｍのＦＳＳＳを有する７００ｇのナトリウム還元Ｔａ粉末を使用した。この物質の性質を表１に示す。試料を５０ｐｐｍのＰをドープした。熱処理は、Communication and Power Industries,Inc.製のAutowave system中で実施した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
図１に示すとおり、マイクロ波チャンバーは、直径３０インチおよび長さ５０インチの円筒であった。Ｔａ粉末を収容する容器は多孔質アルミナ系断熱材料であり、マイクロ波エネルギーに対して透過性であった。壁の厚さは約２．５ｃｍであった。容器の上部および底のカバーは厚さ５ｃｍであった。容器の底は、断熱材料の汚染を低減するため、厚さ０．００５インチのＴａ箔で覆ってあった。温度は、底から約８．５ｃｍの観察穴を通して高温計により測定した。Ｔａ粉末を円錐形に堆積させた。Ｔａ粉末の頂点は、穴の中心の上約２ｃｍであった。
【００４２】
炉を１torr未満に真空引きした。次いで、図２に示すプロファイルにしたがい、炉の電力を増加させた。逆電力を最小限にするために導波管をわずかに調整した。典型的には、逆電力は１０％未満であった。粉末が１４５０℃に達した後、３０分間その温度に保ち、次いで電力を低下させ粉末を冷ました。電力および温度のプロファイルは図３にプロットしてある。
【００４３】
粉末が室温まで冷めた後、不動態化を行いＴａ表面に酸化物の層を加えて粉末の燃焼を防いだ。粉末を取り出し、標準的な工業的手順にしたがい、粉砕、篩分け、Ｍｇコンディション（Mg condition）での脱酸素による４０００ｐｐｍ超から約２０００ｐｐｍへの酸素濃度の低下、浸出および乾燥などの標準的手順を利用して処理した。
【００４４】
上記のとおり作成した試料の物性および化学的性質を、Cabot社のＣ350Ｔａ粉末と比較して表２に列記する。
【００４５】
【表２】
【００４６】
潤滑剤無しで、試料を、直径０．１５インチ、長さ０．１０８８インチおよび密度５．２５ｇ／ｃｍ3の円柱形アノードにプレスした。アノードを真空中で１４８０℃で１５分間焼結した。焼結後、アノードを冷却し、工業的な標準にしたがい不動態化した。焼結したアノードを、０．１％Ｈ3ＰＯ4溶液中で、８５℃において導電率４．３ｍｍｈｏで、７５ｍＡ／ｇの電流密度で陽極酸化し、目標電圧に達した後１２０分保持した。１８％Ｈ2ＳＯ4溶液中でキャパシタンスを測定し、形成電圧の７０％において１０％Ｈ3ＰＯ4溶液中で直流漏れを測定した。陽極酸化は、約８５℃で、３０、６０、９０、１２０および１５０Ｖで実施した。
【００４７】
上述のとおりプレスおよび焼結されたアノードは水銀圧入により測定した。使用した装置はMicromeritics Instrument Corporation性のAutoporeであった。累積圧入容積を図６に示す。
【００４８】
出願者らは、引用した参考文献全ての内容全体を本開示に明確に取り込む。さらに、量、濃度あるいは他の値またはパラメータが、範囲、好ましい範囲または高い好ましい値と低い好ましい値のリストのいずれかとして与えられる場合、範囲が別々に開示されているかどうかにかかわらず、高い範囲限界または好ましい値と低い範囲限界または好ましい値のどのような組からも形成される全範囲を明確に開示すると理解されたい。本願において数値の範囲が列挙されている場合、特に断りのない限り、その範囲はその端点およびその範囲内の全整数および分数を含むものとする。本発明の範囲は、範囲を限定する場合に列挙される特定の値に限定されるものではない。
【００４９】
本発明の他の実施形態は、本明細書の考察および本願に開示される本発明の実施より当業者には明らかであろう。本明細書および実施例は例示的であるだけであり、本発明の真の範囲および精神は以下の特許請求の範囲およびその等価物により示されると考えられるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、タンタル粉末などの金属または金属酸化物の粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理するのに使用できる装置の概略構成である。
【００５１】
【図２】図２は、マイクロ波エネルギーにより熱処理されたタンタル粉末の顕微鏡写真である。
【００５２】
【図３】図３は、時間経過に対して、マイクロ波エネルギーによる熱処理を受けたタンタル粉末の温度を比較するグラフである。
【００５３】
【図４】図４は、種々の形成電圧に対して、マイクロ波エネルギーにより熱処理されたタンタル粉末により得られるキャパシタンスを示すグラフである。
【００５４】
【図５】図５は、種々の形成電圧に対して、アノードとして形成された場合のタンタル粉末の直流漏れ（DC leakage）を示す同じタンタル粉末のグラフである。
【００５５】
【図６】図６は、同じタンタル粉末で製造されたアノード用の細孔分布のグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタアノードに使用される粉末などの、金属粉末および金属酸化物粉末に関する。本発明はさらに、金属粉末および金属酸化物粉末を熱処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途の中でも、タンタル粉末などの金属粉末は一般的にキャパシタ電極の製造に使用される。
【０００３】
特に、タンタルキャパシタ電極は、電子回路の小型化に寄与する主な要因であった。そのようなキャパシタ電極は典型的に、凝集したタンタル粉末を、電極リード線とともにその金属の真の密度の半分未満にまで圧縮してペレットを形成し、炉内でペレットを焼結して多孔質体（すなわち電極）を形成し、次いで多孔質体を好適な電解質中で陽極酸化して、焼結体上に連続的な誘電酸化物膜を形成することにより製造される。次いで、陽極酸化された多孔質体はカソード物質を含浸され、カソードリード線に接続され、そして封入される。
【０００４】
一次粒子径および凝集した大きさ（凝集体は、小さな一次粒子のクラスターである）ならびに粉末の一次粒子および凝集した大きさの分布は、多孔質体が作られる次の焼結プロセスの効率および効果、ならびに作られた多孔質体を組み込んだ電解コンデンサなどの機能製品の電気的特性における重要な因子である。
【０００５】
キャパシタ電極および類似の製品を製造するために望ましい特性を有するタンタル金属粉末を得ようとする際に、粉末はその製造プロセスにより限定されていた。現在、例えば、タンタル粉末は一般的に、機械的プロセスまたは化学的プロセスの２つの方法の一方により製造されている。機械的プロセスは、タンタルを電子ビーム溶解してインゴットを形成する工程、インゴットを水素化する工程、水素化物を粉砕する工程、次いで、脱水素化、破砕および熱処理する工程を含む。このプロセスは一般的に高純度の粉末を生みだし、高電圧または高信頼性が要求されるキャパシタ用途に使用される。しかし、機械的プロセスには製造コストが高いという欠点がある。さらに、機械的プロセスにより生み出されるタンタル粉末は、一般的に表面積が小さい。
【０００６】
タンタル粉末を製造するための、一般的に利用される他のプロセスは化学的プロセスである。キャパシタに利用するのに好適なタンタル粉末を製造する化学的方法のいくつかは、当分野に公知である。Vartanianの米国特許第4,067,736号およびReratの米国特許第4,149,876号は、フルオロタンタル酸カリウム（Ｋ2ＴａＦ7）のナトリウム還元を含む化学的製造プロセスに関する。典型的な技術の総説は、Bergmanらの米国特許第4,684,399号およびChangの米国特許第5,234,491号の背景のセクションにも記載されている。これらの特許は全て、ここで参照したことにより全体として本願に取り込む。
【０００７】
化学的プロセスにより製造されるタンタル粉末は、機械的方法により製造される粉末より一般的に表面積が大きいため、キャパシタに使用するのに好適である。化学的方法は一般的に、還元剤によりタンタル化合物を化学還元するものである。典型的な還元剤としては、水素ならびにナトリウム、カリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどの活性金属がある。典型的なタンタル化合物としては、フルオロタンタル酸カリウム（Ｋ2ＴａＦ7）、フルオロタンタル酸ナトリウム（Ｎａ2ＴａＦ7）、５塩化タンタル（ＴａＣｌ5）、５フッ化タンタル（ＴａＦ5）およびこれらの混合物があるが、これらに限定されない。最も有力な化学的プロセスは、液体ナトリウムによるＫ2ＴａＦ7の還元である。
【０００８】
化学的に還元された粉末は「基本ロット粉末」（basic lot powder）と呼び、典型的には小さなタンタル一次粒子の凝集体またはクラスターを含んでなる。これらのクラスターまたは凝集体を、本願では「基本ロット凝集体」（basic lot agglomerates）と呼ぶ。これらの基本ロット凝集体の一次粒子径は、一般的に約０．１から約５μｍの大きさである。基本ロット粉末の基本ロット凝集体の粒度分布は典型的には多分散性であり、実質的に双峰性である。「多分散性」という用語は幅広い範囲の値を持つ幅広い分布を意味し、「双峰性」は最頻値が２つある分布を意味する（すなわち、近隣の値よりも著しく頻度の高い２つの異なる値がある）。
【０００９】
基本ロット粉末は典型的には熱処理、粉砕または破砕、およびマグネシウムとの反応などによる脱酸素をされている。その結果として得られた生成物は、本願で「熱処理・脱酸素された粉末」または「処理済の粉末」とも呼び、一般的に凝集体をいくらか含むので、本願で「熱処理・脱酸素された凝集体」とも呼ぶ。
【００１０】
この種の生成物を圧縮および焼結して、キャパシタ用のアノードなどの多孔質体をつくることができる。しかし、そのような熱処理・脱酸素されたタンタルの粉末から製造されるキャパシタ電極には、不均一な焼結および変動する多孔度分布という欠点がある。
【００１１】
完成したタンタル粉末の結果として生じる表面積は、キャパシタの製造において重要な因子である。タンタルの（例えば）キャパシタの充電性能（charge capability）（ＣＶ）（典型的にはマイクロファラド−ボルトとして測定される）は、焼結および陽極酸化の後のアノードの全表面積に直接関連している。表面積が大きいほどキャパシタの充電性能が高いので、高表面積のアノードを有するキャパシタが望ましい。もちろん、ペレットあたりの粉末の量（グラム）を増やすことにより正味の表面積を大きくすることができる。これを達成する方法の１つは、より多量のタンタル粉末をプレスして焼結前の多孔質ペレットを形成することによる。しかし、所定のペレットの大きさに圧縮できる粉末の量には固有な限界があるので、この方法には限界がある。通常より高い圧縮比でプレスしたペレットを用いると、閉鎖していて不均一な細孔を持つ細孔分布の劣ったアノードになる。開放していて均一な細孔は、ペレットを陽極酸化および含浸してカソードを形成する工程にとって重要である。
【００１２】
ペレットの製造に使用されるタンタル粉末の量を増やす代わりとして、比表面積が大きいタンタル粉末を見いだすことに開発の努力が集中されてきた。粉末の比表面積の増大により、より少量のタンタル粉末を使用しながら、より高いキャパシタンスを有する高表面積アノードを得ることができる。これらの高いキャパシタンス値は、典型的には、製造されるペレットの体積を基準に測定される（すなわちＣＶ／ｃｃ）。結果として、高表面積タンタル粉末を使用することにより、同レベルのキャパシタンスを得ながら、キャパシタの大きさを低減できる。あるいは、あるキャパシタサイズに対して、より大きなキャパシタンスが達成できる。
【００１３】
一般的に、金属粉末の熱処理は真空炉中で実施する。この種の熱処理はこの産業で通常利用される。金属粉末の熱処理の方法の分野においてあまり進歩が見られなかった。金属粉末調製およびキャパシタアノード調製の他の分野は調査および変更されてきたが、粉末を熱処理する方法の改善にはあまり重みが置かれていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の特徴は、炉での処理を用いずに、金属粉末または金属酸化物粉末を熱処理する方法を提供することである。
【００１５】
本発明の他の特徴は、金属粉末または金属酸化物粉末のキャパシタンス性能（capacitance capability）を向上させる手段を提供することである。
【００１６】
本発明のさらなる特徴は、金属粉末または金属酸化物粉末を熱処理する、よりエネルギー効率のよい方法を提供することである。
【００１７】
本発明の他の特徴および利点の一部を以下の記載中で説明する、一部は記載から明らかであろうし、本発明の実施により知ることもできる。本発明の目的および他の利点は、明細書および特許請求の範囲に詳しく指摘する要素および組み合わせにより、理解および達成されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
これらの利点および他の利点を得るために、かつ本発明の目的に沿って、本願で実施され広く記載されているとおり、本発明は、金属または金属酸化物粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理し、熱処理済の金属または金属酸化物の粉末を形成する工程を含んでなる、粉末の製造方法に関する。
【００１９】
本発明は、さらに、本発明の方法により形成される熱処理済の金属または金属酸化物の粉末に関する。
【００２０】
また、本発明は、金属粉末または金属酸化物粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理する工程を含んでなる、金属粉末または金属酸化物粉末のキャパシタンス性能を増大させる方法に関する。
【００２１】
さらに、本発明は、金属または金属酸化物の粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理することにより粉末の細孔構造を変化させる方法に関する。
【００２２】
本発明は、粉末、アノードおよび／またはキャパシタを作製する種々の方法への、本発明による熱処理方法の適用にも関する。
【００２３】
上記した一般的な記載および以下の詳細な記載は、いずれも例示および説明のみを意図しており、特許請求の範囲に記載した本発明を詳細に説明することを意図する。
【００２４】
本願に含まれ本願の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態のいくつかを図解し、明細書の記載とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、マイクロ波エネルギーにより熱処理された金属粉末および金属酸化物粉末に関する。本発明は、さらに、金属粉末および金属酸化物粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理する方法に関する。
【００２６】
本発明の理解のために、好ましい実施形態として金属粉末について説明するが、本発明は金属粉末、金属酸化物粉末、金属粉末および金属酸化物粉末の窒化物版、金属合金粉末などに適用される。１種または複数のドーパントが存在してもよい。金属粉末のとしては、耐火性金属、バルブ金属、導電性金属酸化物などの金属酸化物、バルブ金属酸化物などがあるが、これらに限定されない。具体例としては、タンタル、ニオブ、酸化タンタル、酸化ニオブ、チタン、酸化チタン、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウムおよび他のバルブ金属およびこれらの酸化物があるが、これらに限定されない。より具体的な例としては、Ｔａ、Ｎｂ、ＮｂＯ、ＮｂＯ0.7、ＮｂＯ1.1、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5ならびにＴａとＴａ2Ｏ5の間の酸化物およびＮｂとＮｂ2Ｏ5の間の酸化物があるが、これらに限定されない。金属および金属酸化物の具体例は、米国特許第6,322,912号、第6,338,816号、第6,373,685号、第6,375,704号、第6,402,066号、第6,788,525号、第6,706,240号、第6,689,187号、第6,562,097号、第6,348,113号および第6,338,832号にも見いだされる。これらの特許は全て、ここで参照したことにより全体として本願に取り込む。
【００２７】
本発明が有効な金属粉末および金属酸化物粉末は、どのような金属純度でも、どのようなＢＥＴ表面積でも、どのようなＤ５０サイズでも、どのようなＤ１０サイズでも、どのようなＤ９０サイズでも、どのようなフィッシャーサブシーブサイズ（Fisher sub sieve size）でも、どのような粒径分布または細孔径分布でも、どのようなスコット密度でも、どのような粒径でも、どのような予備凝集体（pre-agglomerate）サイズでも、どのような細孔径でも、どのようなキャパシタンス性能でも、どのような直流漏れ容量でもよい。例えば、タンタル粉末、ニオブ粉末または導電性酸化ニオブ粉末などの金属または導電性金属酸化物粉末は、以下の範囲の種々の性質を１つまたは複数有することがある。
ＢＥＴ：０．１から１２．０ｍ2／ｇ
スコット密度：１５から４０ｇ／ｉｎ３
ＳＥＭにより測定する粒径：０．０２から１０μｍ
フィッシャーサブシーブサイズ：０．１５から１０μｍ
キャパシタンス性能：１０ボルト形成、９０℃、１０分間１２００℃での焼成で、３００，０００ＣＶ／ｇまで
直流漏れ：２ｎＡ／ＣＶ未満
非導電性金属酸化物粉末は、キャパシタンスまたは漏れの性質を除く上記の性質の１つまたは複数を有してよい。
【００２８】
本発明において、金属粉末または金属酸化物粉末は、マイクロ波エネルギーにより熱処理される。粉末の熱処理は粉末形態で起こる。言い換えると、粉末は一般的に流動可能な粉末であり、粉末の圧縮体または焼結体ではない。粉末はどのような形状でも大きさでもよい。例えば、粉末は、こぶ状（nodular）でも、球形でも、薄片でも、繊維状でも、それらのどのような組み合わせでもよい。熱処理される金属粉末または金属酸化物粉末は、予備凝集形態でも、非凝集形態でもよい。熱処理を受ける前に、予備凝集している粉末は、乾式凝集、湿式凝集などのどのような方式で凝集してもよい。湿式凝集の例には、ここで参照したことにより全体として本願に取り込まれる米国特許第6,576,038号に議論されているものなどがある。粒子は、約３０〜３００μｍなど、どのような凝集体サイズでもよい。
【００２９】
マイクロ波エネルギーによる粉末の熱処理は、トレーまたはプレートなどの支持体上に粉末を配置できる密閉容器などの装置中で行なうことができる。図１は、粉末にマイクロ波エネルギーによる熱処理を施す装置の一例を示す。図１に示されるように、マイクロ波エネルギーを封じ込めるために金属の箱を使用でき、多孔質アルミナシリカ系材料などの放射熱損失を減らすための断熱材が、金属粉末または金属酸化物粉末を配置できる密閉領域を形成する。当業者には、物質をマイクロ波エネルギーにさらすために必要な器具および装置の種類が容易に分かるであろう。例えば、粉末の熱処理は、連続式でも、半連続式でも、バッチ式でも達成できる。粉末の熱処理は、マイクロ波エネルギーゾーンを通るコンベアベルトまたは類似の搬送装置上で行なってもよい。粉末の熱処理は、全てを１回で行ってもよいし、種々の段階に分けてマイクロ波エネルギーを照射してもよい。また、熱処理は、部分的にマイクロ波エネルギーにより行なっても良く、炉の使用など他の熱処理技術と組み合わせて行なってもよい。本発明を適用するには、熱処理の少なくとも一部はマイクロ波エネルギーを利用する。好ましくは、熱処理の全てがマイクロ波エネルギーにより達成される。さらに、熱処理中にマイクロ波エネルギーのレベルを種々に変えても良い。例えば、最初に低レベルのマイクロ波エネルギーを用い、次いでマイクロ波エネルギーを徐々に高いレベルに上げることができる。あるいは、高いマイクロ波エネルギーで始め、時間と共にマイクロ波エネルギーを低下させることができる。複数のレベルのマイクロ波エネルギーを組み合わせて用い、粉末の熱処理を行うことができる。マイクロ波装置の具体例として、Communication and Process Industries,Inc.性のAutowave systemがあるが、これに限定されない。金属粉末はどんなレベルのマイクロ波エネルギーにさらすこともでき、マイクロ波エネルギーの量および継続時間は、処理済ロット（finished lot）とも呼ぶ凝集粉末を得るために、熱処理済の金属粉末または金属酸化物粉末をその後に破砕および／または粉砕できるように、金属または金属酸化物粉末を熱処理するために用いる量および継続時間である。破砕および／または粉砕された（あるいは他の方法で粉末形態にされた）後の粉末の典型的なサイズは、一般的に４２５μｍ未満である。好適なマイクロ波エネルギーの例は、約０．５ＧＨｚから約１０ＧＨｚ以上である。より好ましいエネルギーレベルは、約０．５ｗから約１０ｋｗである。熱処理の継続時間は、約５分から約３時間以上であり、より好ましくは約１０分から約２時間である。用いるエネルギーレベルに応じて、処理時間を変えることにより、望ましい熱処理を行うことができる。
【００３０】
マイクロ波エネルギーによる熱処理において、熱処理された粉末は破砕または粉砕されて粉末から凝集体粒子になり得る状態にある。すなわち、熱処理後、粉末は、凝集した粉末になることができる点まで破砕および／または粉砕が可能（または他の方法で粉末形態にすることが可能）である。
【００３１】
次工程では、任意に、酸素を除くために、熱処理済の粉末に脱酸素工程を施すことができる。脱酸素工程は、マグネシウムなどのゲッター物質の使用など従来の技術を利用して行なう。どのような脱酸素技術を利用してもよい。粉末に、従来技術を利用した酸浸出を施してもよい。米国特許第6,312,642号および第5,993,513号に記載の種々のプロセスを本願で使用することができ、ここで参照したことにより全体として本願に取り込む。
【００３２】
熱処理済の粉末を圧縮またはプレスして、プレス体をつくることができる。熱処理済の粉末のプレスは、熱処理済粉末を型の中に置き、例えばプレス機の使用により粉末を圧縮するなどの従来技術を利用して、プレス体または未焼成体（green body）を形成することができる。種々のプレス密度を利用でき、約１．０から約７．５ｇ／ｃｍ3があるが、これらに限定されない。
【００３３】
あるいは、熱処理済粉末を焼結して焼結体を作ることもできる。熱処理済粉末の焼結は、炉または追加のマイクロ波エネルギーの使用を含む従来の技術を用いて行なえる。焼結の時間および温度は、タンタルの場合はピーク温度で約５分から約１２０分間、ニオブの場合は約５から１２０分間など、個々の熱処理済粉末の焼結に典型的に用いられるどのような量でもよい。これらの物質の焼結時間は、約２分から約３時間などどのような好適な時間でもよい。
【００３４】
焼結体を、どのような従来の方法で陽極酸化および／または電解質含浸を行なってもよい。例えば、米国特許第6,870,727号、第6,849,292号、第6,813,140号、第6,699,767号、第6,643,121号、第4,945,452号、第6,896,782号、第6,804,109号、第5,837,121号、第5,935,408号、第6,072,694号、第6,136,176号、第6,162,345号及び第6,191,013号に記載の陽極酸化および含浸技術を本願で利用でき、これらの特許はここで参照したことにより全体として本願に取り込む。
【００３５】
熱処理前、マイクロ波エネルギーによる熱処理中、および／または熱処理後に、熱処理済金属粉末に従来の窒化を施してもよい。窒化は、例えば、参照により本願にそのまま組み込まれる米国特許第5,448,447号及び第6,679,934号に言及されている技術により達成できる。
【００３６】
本発明は、さらに、本発明の方法により形成された熱処理済の粉末にも関する。典型的には、熱処理済の粉末は、前述の物性または電気的性質を１つまたは複数有する。しかし、発明者は、粉末をマイクロ波エネルギーで熱処理することにより、真空炉による従来手段で熱処理された同じ粉末に比べ、特にキャパシタンスについて、より高いキャパシタンス性能を有することを見いだした。キャパシタンス性能の増加は、炉で熱処理された以外は全て同じ製造技術である粉末と比べて、５％以上のオーダーであり、例えば約１０％〜約３０％である。炉での熱処理に比べ、粉末の他の物性（流動性、−３２５メッシュの粒径および／または嵩密度など）は同じまたはほぼ同じままである（差は２０％以内または１０％以内の程度である）。
【００３７】
更に、本発明によれば、本発明の熱処理済粉末の嵩密度は、熱処理の後５０％以下など、同じ熱履歴を持ち従来の真空熱処理により熱処理された以外は同じであるバルブ金属粉末（例えばタンタル）に比べて小さく、ＢＥＴ技術により測定される表面積は、１０％から１５０％以上、好ましくは２５％から１００％、より好ましくは５０％以上、高い。このように低い遠心分離嵩密度化（lower centrifuged bulk densification）は、アノード体形成のためのプレス中および焼結中の熱処理済粉末の多孔性を高める。気孔率は、タンタル金属の理論的密度の８０％以上になることがあり、より好ましくは８５％から９８％である。上記の利点および性質は、ニオブおよび酸化ニオブを含むバルブ金属およびその酸化物に等しく当てはまる。
【００３８】
本発明を以下の実施例によりさらに明らかにするが、実施例は本発明を例示するものとする。スコット密度は、ASTM Ｂ329-98（2003）にしたがい測定した。篩分け分析は、ASTM Ｂ214-99にしたがい測定した。流動性は、参照したことにより全体として本願に取り込む米国特許第6,479,012号に記載の流動性試験法に基づいた。
【実施例】
【００３９】
１．０μｍのＦＳＳＳを有する７００ｇのナトリウム還元Ｔａ粉末を使用した。この物質の性質を表１に示す。試料を５０ｐｐｍのＰをドープした。熱処理は、Communication and Power Industries,Inc.製のAutowave system中で実施した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
図１に示すとおり、マイクロ波チャンバーは、直径３０インチおよび長さ５０インチの円筒であった。Ｔａ粉末を収容する容器は多孔質アルミナ系断熱材料であり、マイクロ波エネルギーに対して透過性であった。壁の厚さは約２．５ｃｍであった。容器の上部および底のカバーは厚さ５ｃｍであった。容器の底は、断熱材料の汚染を低減するため、厚さ０．００５インチのＴａ箔で覆ってあった。温度は、底から約８．５ｃｍの観察穴を通して高温計により測定した。Ｔａ粉末を円錐形に堆積させた。Ｔａ粉末の頂点は、穴の中心の上約２ｃｍであった。
【００４２】
炉を１torr未満に真空引きした。次いで、図２に示すプロファイルにしたがい、炉の電力を増加させた。逆電力を最小限にするために導波管をわずかに調整した。典型的には、逆電力は１０％未満であった。粉末が１４５０℃に達した後、３０分間その温度に保ち、次いで電力を低下させ粉末を冷ました。電力および温度のプロファイルは図３にプロットしてある。
【００４３】
粉末が室温まで冷めた後、不動態化を行いＴａ表面に酸化物の層を加えて粉末の燃焼を防いだ。粉末を取り出し、標準的な工業的手順にしたがい、粉砕、篩分け、Ｍｇコンディション（Mg condition）での脱酸素による４０００ｐｐｍ超から約２０００ｐｐｍへの酸素濃度の低下、浸出および乾燥などの標準的手順を利用して処理した。
【００４４】
上記のとおり作成した試料の物性および化学的性質を、Cabot社のＣ350Ｔａ粉末と比較して表２に列記する。
【００４５】
【表２】
【００４６】
潤滑剤無しで、試料を、直径０．１５インチ、長さ０．１０８８インチおよび密度５．２５ｇ／ｃｍ3の円柱形アノードにプレスした。アノードを真空中で１４８０℃で１５分間焼結した。焼結後、アノードを冷却し、工業的な標準にしたがい不動態化した。焼結したアノードを、０．１％Ｈ3ＰＯ4溶液中で、８５℃において導電率４．３ｍｍｈｏで、７５ｍＡ／ｇの電流密度で陽極酸化し、目標電圧に達した後１２０分保持した。１８％Ｈ2ＳＯ4溶液中でキャパシタンスを測定し、形成電圧の７０％において１０％Ｈ3ＰＯ4溶液中で直流漏れを測定した。陽極酸化は、約８５℃で、３０、６０、９０、１２０および１５０Ｖで実施した。
【００４７】
上述のとおりプレスおよび焼結されたアノードは水銀圧入により測定した。使用した装置はMicromeritics Instrument Corporation性のAutoporeであった。累積圧入容積を図６に示す。
【００４８】
出願者らは、引用した参考文献全ての内容全体を本開示に明確に取り込む。さらに、量、濃度あるいは他の値またはパラメータが、範囲、好ましい範囲または高い好ましい値と低い好ましい値のリストのいずれかとして与えられる場合、範囲が別々に開示されているかどうかにかかわらず、高い範囲限界または好ましい値と低い範囲限界または好ましい値のどのような組からも形成される全範囲を明確に開示すると理解されたい。本願において数値の範囲が列挙されている場合、特に断りのない限り、その範囲はその端点およびその範囲内の全整数および分数を含むものとする。本発明の範囲は、範囲を限定する場合に列挙される特定の値に限定されるものではない。
【００４９】
本発明の他の実施形態は、本明細書の考察および本願に開示される本発明の実施より当業者には明らかであろう。本明細書および実施例は例示的であるだけであり、本発明の真の範囲および精神は以下の特許請求の範囲およびその等価物により示されると考えられるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、タンタル粉末などの金属または金属酸化物の粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理するのに使用できる装置の概略構成である。
【００５１】
【図２】図２は、マイクロ波エネルギーにより熱処理されたタンタル粉末の顕微鏡写真である。
【００５２】
【図３】図３は、時間経過に対して、マイクロ波エネルギーによる熱処理を受けたタンタル粉末の温度を比較するグラフである。
【００５３】
【図４】図４は、種々の形成電圧に対して、マイクロ波エネルギーにより熱処理されたタンタル粉末により得られるキャパシタンスを示すグラフである。
【００５４】
【図５】図５は、種々の形成電圧に対して、アノードとして形成された場合のタンタル粉末の直流漏れ（DC leakage）を示す同じタンタル粉末のグラフである。
【００５５】
【図６】図６は、同じタンタル粉末で製造されたアノード用の細孔分布のグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末または金属酸化物粉末またはその両方から選択される粉末をつくる方法であって、前記粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理して、熱処理済粉末にする工程を含んでなる方法。
【請求項２】
前記粉末がバルブ金属粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粉末がバルブ金属酸化物粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記粉末が導電性酸化ニオブ粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記粉末がＮｂＯである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記粉末がタンタル粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記粉末がニオブ粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記マイクロ波エネルギーが約０．５から約１０ＧＨｚのレベルである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記粉末が、前記熱処理の前に予備凝集している、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記粉末が、前記熱処理の前に非凝集である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記の熱処理済粉末を流動性の粉末にする工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記の熱処理済粉末を脱酸素する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記の熱処理済金属粉末を脱酸素して、脱酸素済金属粉末を形成する工程、前記の脱酸素済粉末を加圧して圧縮体にする工程および前記圧縮体を焼結して焼結体を形成する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記焼結が、前記圧縮体をマイクロ波エネルギーにさらすことにより達成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記焼結体を電解質により陽極酸化および含浸する工程をさらに含んでなる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記粉末が窒化されている粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記粉末を、前記の熱処理前、熱処理中、または熱処理後に窒化する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記の熱処理済粉末の表面に酸化物層を形成する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法より形成された熱処理済粉末。
【請求項２０】
前記粉末がバルブ金属粉末である、請求項１９に記載の熱処理済粉末。
【請求項２１】
前記粉末がバルブ金属酸化物粉末である、請求項１９に記載の熱処理済粉末。
【請求項２２】
前記粉末がタンタル粉末である、請求項１９に記載の熱処理済粉末。
【請求項２３】
前記粉末がニオブ粉末である、請求項１９に記載の熱処理済粉末。
【請求項２４】
前記粉末が導電性ニオブ酸化物である、請求項１９に記載の熱処理済粉末。
【請求項２５】
金属粉末または金属酸化物粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理する工程を含んでなる、前記粉末のキャパシタンス性能を増加させる方法。
【請求項１】
金属粉末または金属酸化物粉末またはその両方から選択される粉末をつくる方法であって、前記粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理して、熱処理済粉末にする工程を含んでなる方法。
【請求項２】
前記粉末がバルブ金属粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粉末がバルブ金属酸化物粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記粉末が導電性酸化ニオブ粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記粉末がＮｂＯである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記粉末がタンタル粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記粉末がニオブ粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記マイクロ波エネルギーが約０．５から約１０ＧＨｚのレベルである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記粉末が、前記熱処理の前に予備凝集している、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記粉末が、前記熱処理の前に非凝集である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記の熱処理済粉末を流動性の粉末にする工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記の熱処理済粉末を脱酸素する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記の熱処理済金属粉末を脱酸素して、脱酸素済金属粉末を形成する工程、前記の脱酸素済粉末を加圧して圧縮体にする工程および前記圧縮体を焼結して焼結体を形成する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記焼結が、前記圧縮体をマイクロ波エネルギーにさらすことにより達成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記焼結体を電解質により陽極酸化および含浸する工程をさらに含んでなる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記粉末が窒化されている粉末である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記粉末を、前記の熱処理前、熱処理中、または熱処理後に窒化する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記の熱処理済粉末の表面に酸化物層を形成する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法より形成された熱処理済粉末。
【請求項２０】
前記粉末がバルブ金属粉末である、請求項１９に記載の熱処理済粉末。
【請求項２１】
前記粉末がバルブ金属酸化物粉末である、請求項１９に記載の熱処理済粉末。
【請求項２２】
前記粉末がタンタル粉末である、請求項１９に記載の熱処理済粉末。
【請求項２３】
前記粉末がニオブ粉末である、請求項１９に記載の熱処理済粉末。
【請求項２４】
前記粉末が導電性ニオブ酸化物である、請求項１９に記載の熱処理済粉末。
【請求項２５】
金属粉末または金属酸化物粉末をマイクロ波エネルギーにより熱処理する工程を含んでなる、前記粉末のキャパシタンス性能を増加させる方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００８−５４５８８７（Ｐ２００８−５４５８８７Ａ）
【公表日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１４６８０（Ｐ２００８−５１４６８０）
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１９３５３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１３０３５５
【国際公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（３９１０１０７５８）キャボット コーポレイション (164)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＢＯＴ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１９３５３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１３０３５５
【国際公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（３９１０１０７５８）キャボット コーポレイション (164)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＢＯＴ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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