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JP5680866B2 - Method for producing nitrogen-containing metal powder - Google Patents
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Description

本発明は、タンタル電解コンデンサまたはニオブ電解コンデンサの製造に用いられる窒素含有金属粉末を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a nitrogen-containing metal powder used for producing a tantalum electrolytic capacitor or a niobium electrolytic capacitor.

電子機器の電子回路で使用されるコンデンサとして、低電圧駆動、高周波化、低ノイズ化を達成する目的で、低ESRかつ高容量のタンタル電解コンデンサまたはニオブ電解コンデンサを使用することがある。
タンタル電解コンデンサは、タンタル粉末を化成処理することにより表面に誘電体膜を形成し、電解液や導電性ポリマー等からなる電解質層を介して誘電体膜にカソード電極を接続することにより製造される。ニオブ電解コンデンサについても同様の方法により製造される。
近年、さらなる高容量化を実現するために、タンタル粉末またはニオブ粉末(以下、「タンタル粉末等」という。)の表面積が大きくされている。ところが、タンタル粉末等の表面積が大きくなると、表面に吸着した酸素量が増えるため、コンデンサ製造時において、誘電体膜の漏れ電流の原因になる結晶性酸化物の生成量が多くなっていた。また近年、高容量を実現するために、使用電圧に対して誘電体膜を薄くする傾向にあるから、漏れ電流がより生じやすくなっている。したがって、コンデンサの高容量化を図ると、漏れ電流が大きくなり、信頼性が損なわれるおそれがあった。
As a capacitor used in an electronic circuit of an electronic device, a tantalum electrolytic capacitor or a niobium electrolytic capacitor having a low ESR and a high capacity may be used for the purpose of achieving low voltage driving, high frequency, and low noise.
A tantalum electrolytic capacitor is manufactured by forming a dielectric film on the surface by chemical conversion treatment of tantalum powder, and connecting a cathode electrode to the dielectric film through an electrolyte layer made of an electrolytic solution or a conductive polymer. . A niobium electrolytic capacitor is also manufactured by a similar method.
In recent years, the surface area of tantalum powder or niobium powder (hereinafter referred to as “tantalum powder or the like”) has been increased in order to achieve higher capacity. However, when the surface area of tantalum powder or the like is increased, the amount of oxygen adsorbed on the surface increases, and thus the amount of crystalline oxide that causes leakage current of the dielectric film is increased during the manufacture of the capacitor. In recent years, in order to realize a high capacity, since the dielectric film tends to be thin with respect to the operating voltage, leakage current is more likely to occur. Therefore, when the capacity of the capacitor is increased, the leakage current increases and the reliability may be impaired.

そこで、酸素の影響を抑え、高容量コンデンサの信頼性を向上させるために、タンタル粉末等に窒素を含有させることが提案されている。
窒素を含有するタンタル粉末等を製造する方法としては、例えば、特許文献1に、溶融した希釈塩中にて、タンタルのフッ化カリウム塩またはニオブのフッ化カリウム塩を、還元剤を用いて還元させながら、溶融した希釈塩中に窒素含有ガスをバブリングにより導入する方法が開示されている。
また、特許文献2には、溶融した希釈塩中にて、タンタルのフッ化カリウム塩またはニオブのフッ化カリウム塩を、還元剤を用いて還元させながら、溶融した希釈塩の液面上に窒素含有ガスを流通する方法が開示されている。
タンタル粉末の製造においては、溶融した希釈塩中で還元して得た粉末をさらに熱処理して取り扱い易い凝集粒子に調製することが一般に行われている。そのため、特許文献1,2に記載の方法のように、熱処理の前にタンタル粉末等に窒素を適度に含有させると、熱処理の際の表面積の低下を抑制でき、コンデンサとした際の信頼性が向上するものと考えられる。
Therefore, in order to suppress the influence of oxygen and improve the reliability of the high-capacitance capacitor, it has been proposed that tantalum powder or the like contains nitrogen.
As a method for producing a tantalum powder containing nitrogen, for example, in Patent Document 1, potassium fluoride of tantalum or potassium fluoride of niobium is reduced in a molten diluted salt using a reducing agent. A method of introducing a nitrogen-containing gas into a molten diluted salt by bubbling is disclosed.
Further, Patent Document 2 discloses that tantalum potassium fluoride salt or niobium fluoride potassium salt is reduced with a reducing agent in a molten diluted salt, while nitrogen is formed on the surface of the molten diluted salt. A method for distributing the contained gas is disclosed.
In the production of tantalum powder, it is a common practice to prepare agglomerated particles that are easy to handle by further heat-treating the powder obtained by reduction in molten diluted salt. Therefore, as in the methods described in Patent Documents 1 and 2, when nitrogen is appropriately contained in the tantalum powder or the like before the heat treatment, a decrease in the surface area during the heat treatment can be suppressed, and reliability when used as a capacitor is improved. It is thought to improve.

特許第4049964号公報Japanese Patent No. 4049964 特許第4187953号公報Japanese Patent No. 4187533

しかしながら、特許文献1,2に記載の製造方法では、制御可能な条件を完全に同一にして製造しても、窒素含有金属粉末中の窒素含有量が製造ごとに大きく異なることがあった。窒素含有金属粉末の窒素含有量が一定しないと、窒素含有金属粉末の機械的物性や得られる電解コンデンサの性能が一定せず、品質低下を招くおそれがあった。   However, in the production methods described in Patent Documents 1 and 2, even when production is performed under completely the same controllable conditions, the nitrogen content in the nitrogen-containing metal powder may vary greatly from production to production. If the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder is not constant, the mechanical properties of the nitrogen-containing metal powder and the performance of the resulting electrolytic capacitor may not be constant, leading to a decrease in quality.

また、タンタルキャパシタ用のタンタル粉末は、比表面積や一次粒子径などの特性によって、必要とされる窒素含有量が異なるため、窒素含有量を所望量に容易に調整できる手段が求められていた。しかし、特許文献1,2の記載の窒素供給方法では、得られる窒素含有金属粉末の窒素含有量が所望量から大きくずれることがあった。   Further, tantalum powder for tantalum capacitors has a required nitrogen content depending on characteristics such as a specific surface area and a primary particle diameter. Therefore, a means for easily adjusting the nitrogen content to a desired amount has been demanded. However, in the nitrogen supply methods described in Patent Literatures 1 and 2, the nitrogen content of the obtained nitrogen-containing metal powder may deviate greatly from the desired amount.

そこで、本発明の第1の目的は、製造ごとの窒素含有金属粉末の窒素含有量のばらつきを容易に抑え、窒素含有量を容易に調整できる窒素含有金属粉末の製造方法を提供することにある。
本発明の第2の目的は、得られる窒素含有金属粉末の窒素含有量を容易に適正な範囲内に調整できる窒素含有金属粉末の製造方法を提供することにある。
Then, the 1st objective of this invention is to provide the manufacturing method of the nitrogen containing metal powder which can suppress the dispersion | variation in the nitrogen content of the nitrogen containing metal powder for every manufacture easily, and can adjust nitrogen content easily. .
The second object of the present invention is to provide a method for producing a nitrogen-containing metal powder that can easily adjust the nitrogen content of the obtained nitrogen-containing metal powder within an appropriate range.

本発明者が調べた結果、特許文献1,2に記載の製造方法で製造ごとに窒素含有金属粉末の窒素含有量がばらつくのは、溶融した希釈塩に取り込まれる窒素ガス量が異なることが原因であることを見出した。すなわち、特許文献1,2に記載の製造方法では、微細で均一な一次粒子を得るために、充分に攪拌して希釈塩中に投入した原料を素早く均一に分散させているが、制御可能な条件を完全に同一にしても、攪拌状態を一定に制御することは難しい。そのため、製造ごとに、希釈塩の窒素ガス取り込み量が過剰または不足になり、窒素含有金属粉末の窒素含有量が異なってしまうものと推測される。
そして、この知見に基づき、第1の目的を達成すべく、攪拌状態の違いが発生しても溶融した希釈塩中の窒素量に違いが生じにくい窒素の供給方法について検討した結果、以下の第1の発明および第2の発明に到達した。
As a result of investigation by the present inventor, the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder varies from production to production in the production methods described in Patent Literatures 1 and 2 because the amount of nitrogen gas taken into the molten diluted salt is different. I found out. That is, in the production methods described in Patent Documents 1 and 2, in order to obtain fine and uniform primary particles, the raw materials put into the diluted salt are sufficiently stirred and dispersed quickly, but can be controlled. Even if the conditions are completely the same, it is difficult to control the stirring state to be constant. Therefore, it is presumed that the nitrogen gas intake amount of the diluted salt becomes excessive or insufficient for each production, and the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder varies.
And based on this knowledge, in order to achieve the first object, as a result of examining a nitrogen supply method that hardly causes a difference in the amount of nitrogen in the molten diluted salt even if a difference in stirring state occurs, The first invention and the second invention have been reached.

第1の発明は以下の[1]〜[3]の態様を有するものである。
[1] 溶融した希釈塩中にて、タンタル化合物またはニオブ化合物を、還元剤を用いて還元させるに際して、窒素供給剤が添加され、窒素供給剤が固体であり、ここで該固体は、溶融した希釈塩中で溶融可能な成形用材料を用いて固体状窒素含有化合物が成形された窒素供給剤であり;希釈塩は、塩化ナトリウム、塩化カリウムまたはフッ化カリウムであり;還元剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはこれらの水素化物であり;固体状窒素含有化合物は、塩化アンモニウムまたは尿素であり;そして成形用材料は、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム、フッ化カリウムまたはフッ化ナトリウムである;ことを特徴とする窒素含有金属粉末の製造方法。
[2] 前記成形用材料が前期固体状窒素含有化合物を被覆している[1]に記載の窒素
含有金属粉末の製造方法。
[3] 前記成形用材料が前記希釈塩と同一成分である[1]または[2]に記載の窒素
含有金属粉末の製造方法。
The first invention has the following aspects [1] to [3].
C. in [1] molten diluent salt, when the tantalum compound or niobium compound is reduced with a reducing agent, a nitrogen supply agent is added, a nitrogen supply agent is a solid body, wherein the solid is melted A nitrogen supply formed from a solid nitrogen-containing compound using a molding material that can be melted in a diluted salt; the diluted salt is sodium chloride, potassium chloride or potassium fluoride; the reducing agent is an alkali Metals, alkaline earth metals or hydrides thereof; the solid nitrogen-containing compound is ammonium chloride or urea; and the molding material is potassium chloride, sodium chloride, lithium chloride, potassium fluoride or sodium fluoride A method for producing a nitrogen-containing metal powder, characterized in that
[2] The method for producing a nitrogen-containing metal powder according to [1], wherein the molding material coats a solid nitrogen-containing compound in the previous period.
[3] The method for producing a nitrogen-containing metal powder according to [1] or [2], wherein the molding material is the same component as the diluted salt.

第1の発明および第2の発明の窒素含有金属粉末の製造方法では、製造ごとの窒素含有金属粉末の窒素含有量のばらつきを容易に抑え、窒素含有量を容易に調整できる。
第3の発明の窒素含有金属粉末の製造方法では、得られる窒素含有金属粉末の窒素含有量を容易に適正な範囲内に調整できる。
In the method for producing a nitrogen-containing metal powder of the first invention and the second invention, variation in the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder for each production can be easily suppressed, and the nitrogen content can be easily adjusted.
In the method for producing a nitrogen-containing metal powder of the third invention, the nitrogen content of the obtained nitrogen-containing metal powder can be easily adjusted within an appropriate range.

本発明の窒素含有金属粉末の製造方法の第1、第3の実施形態で使用される反応装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the reaction apparatus used by the 1st, 3rd embodiment of the manufacturing method of the nitrogen containing metal powder of this invention. 図1に示す反応装置で使用される攪拌翼を説明する図である。It is a figure explaining the stirring blade used with the reaction apparatus shown in FIG. 本発明の窒素含有金属粉末の製造方法の第2の実施形態で使用される反応装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the reaction apparatus used by 2nd Embodiment of the manufacturing method of the nitrogen containing metal powder of this invention. 本発明の窒素含有金属粉末の製造方法の第2の実施形態で使用されるシール手段の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the sealing means used in 2nd Embodiment of the manufacturing method of the nitrogen-containing metal powder of this invention.

「窒素含有金属粉末」
本発明の窒素含有金属粉末の製造方法で製造される窒素含有金属粉末中の窒素の形態としては、窒素が金属に固溶している状態であることが好ましい。ここで、金属としては、ニオブ、タンタル、ニオブ−タンタル合金からなる群より選ばれる少なくとも一種であると、これを固体電解コンデンサのアノード電極原料として使用した場合、高容量のコンデンサが得られるため好ましい。
金属に窒素が固溶すると、金属結晶の格子定数が変化する。よって、金属への窒素の固溶は、X線回折ピークの位置のシフトによって確認することができる。例えば、タンタルに3000ppmの窒素が固溶すると、金属タンタルの(110)面の面間隔d=0.23375nmが、d=0.23400nmへと、約0.1%増加する。
窒素含有金属粉末中の窒素の形態としては、窒素が金属とで形成した結晶性窒化物の形態も挙げられるが、結晶性窒化物が増加すると、コンデンサの漏れ電流が増加するため、好ましくない。
"Nitrogen-containing metal powder"
As a form of nitrogen in the nitrogen-containing metal powder produced by the method for producing a nitrogen-containing metal powder of the present invention, it is preferable that nitrogen is in a solid solution in the metal. Here, it is preferable that the metal is at least one selected from the group consisting of niobium, tantalum, and niobium-tantalum alloy because a high-capacity capacitor can be obtained when this is used as an anode electrode raw material for a solid electrolytic capacitor. .
When nitrogen is dissolved in the metal, the lattice constant of the metal crystal changes. Therefore, the solid solution of nitrogen in the metal can be confirmed by shifting the position of the X-ray diffraction peak. For example, when 3000 ppm of nitrogen is dissolved in tantalum, the interplanar spacing d = 0.23375 nm of the (110) plane of metallic tantalum increases by about 0.1% to d = 0.23400 nm.
Examples of the form of nitrogen in the nitrogen-containing metal powder include a form of crystalline nitride in which nitrogen is formed with a metal, but an increase in crystalline nitride is not preferable because the leakage current of the capacitor increases.

窒素含有金属粉末の窒素含有量は、好ましくは500〜10000ppm、より好ましくは800〜6000ppmであり、さらに好ましくは1000〜4000ppmである。
ここで、窒素含有量は、以下の方法により求められた値である。たとえば、市販の酸素/窒素分析計(堀場製作所EMGA520)を使用して、ヘリウムガス中、試料をインパルス融解加熱し、発生ガスをTCD(熱伝導度法)で定量する方法(JIS H1685)などで求められる。
窒素含有金属粉末の窒素含有量が500ppm以上であれば、窒素含有金属粉末を焼結する際に適度に焼結速度を抑制でき、コンデンサに適した空孔を形成することができる。一方、窒素の含有量が10000ppm以下であれば、窒素含有金属粉末中の窒素の分布を均一にでき、窒化物結晶の増加を抑制でき、コンデンサの漏れ電流を小さくできる。
窒素含有金属粉末の含有量を前記範囲にするためには、例えば、後述する製造方法において、窒素供給剤または窒素導入量を、原料となるタンタル化合物またはニオブ化合物(以下、「金属原料」という。)中の金属の質量に対して目的とする窒素含有量相当にすればよい。さらに、窒素含有金属粉末の窒素含有量の精度を必要とする場合には、金属原料中の金属の質量に対して目的とする窒素含有量を100質量%とした際の窒素供給量を100〜500質量%で調整すればよい。
ここで、窒素供給量は、窒素含有金属粉末の回収率や添加された窒素の効率を考慮して決めることが好ましい。例えば、金属原料の量と得られる窒素含有金属粉末の量には回収率の差があり、反応温度が低い場合や、反応時間が短い場合や、目的とする窒素含有量が多い場合には窒素供給量を多く設定する必要があり、好ましくは100〜300質量%に設定し、さらに好ましくは100〜150質量%に設定する。
窒素含有量2000ppmの窒素含有タンタル粉末を製造したい場合には、例えば、後述する製造方法において、金属塩として200kgのフッ化タンタル酸カリウム(KTaF)を使用し、回収率および窒素効率を100%とすると、標準状態(STP)で約150L(185g)の窒素を導入すればよい。
The nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder is preferably 500 to 10000 ppm, more preferably 800 to 6000 ppm, and still more preferably 1000 to 4000 ppm.
Here, the nitrogen content is a value determined by the following method. For example, using a commercially available oxygen / nitrogen analyzer (Horiba EMGA520), a sample is heated in an helium gas by impulse melting and the generated gas is quantified by TCD (thermal conductivity method) (JIS H1585). Desired.
When the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder is 500 ppm or more, the sintering speed can be moderately suppressed when the nitrogen-containing metal powder is sintered, and pores suitable for the capacitor can be formed. On the other hand, if the nitrogen content is 10000 ppm or less, the distribution of nitrogen in the nitrogen-containing metal powder can be made uniform, an increase in nitride crystals can be suppressed, and the leakage current of the capacitor can be reduced.
In order to bring the content of the nitrogen-containing metal powder into the above range, for example, in the production method described later, the nitrogen supply agent or the amount of nitrogen introduced is referred to as a tantalum compound or niobium compound (hereinafter referred to as “metal raw material”). The target nitrogen content should be equivalent to the mass of the metal in the metal). Furthermore, when the accuracy of the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder is required, the nitrogen supply amount when the target nitrogen content is 100% by mass with respect to the mass of the metal in the metal raw material is 100 to 100%. What is necessary is just to adjust with 500 mass%.
Here, the nitrogen supply amount is preferably determined in consideration of the recovery rate of the nitrogen-containing metal powder and the efficiency of the added nitrogen. For example, there is a difference in the recovery rate between the amount of the metal raw material and the amount of the nitrogen-containing metal powder obtained, and when the reaction temperature is low, the reaction time is short, or the target nitrogen content is high, nitrogen It is necessary to set a large amount of supply, preferably 100 to 300% by mass, and more preferably 100 to 150% by mass.
When it is desired to produce a nitrogen-containing tantalum powder having a nitrogen content of 2000 ppm, for example, in the production method described later, 200 kg of potassium fluorinated tantalate (K 2 TaF 7 ) is used as a metal salt, and the recovery rate and nitrogen efficiency are increased. Assuming 100%, about 150 L (185 g) of nitrogen may be introduced in the standard state (STP).

窒素含有金属粉末のBET法により測定された比表面積は、より高容量のコンデンサが得られることから、1.0m/g以上であることが好ましい。具体的に、金属がタンタルの場合には、1.0〜10.0m/gであることが好ましく、金属がニオブの場合には、2.0〜20.0m/gであることが好ましい。
また、窒素含有金属粉末中の窒素量[ppm]をW、比表面積[m/g]をSとした際に、W/Sが150〜3000であることが好ましく、150〜2000であることがより好ましい。W/Sが150以上であれば、窒素添加による効果が充分に発揮され、漏れ電流がより少なくなり、3000以下であれば、結晶性窒化物の生成を防止できる。特に、Sが大きくなるに従って熱処理等で使用する温度が低下するため、金属がタンタルの場合に、S=1.3〜1.6ではW/S=1500〜2500、S=1.6〜1.9ではW/S=1000〜1900、S=2.0〜2.5ではW/S=700〜1100、S=2.8〜3.2ではW/S=500〜900、S=3.2〜4.0ではW/S=400〜600、S=4.2〜5.0ではW/S=300〜500、S=5.0〜10.0ではW/S=150〜300が好ましい。
The specific surface area measured by the BET method of the nitrogen-containing metal powder is preferably 1.0 m 2 / g or more because a capacitor having a higher capacity can be obtained. Specifically, when the metal is tantalum is preferably 1.0~10.0m 2 / g, when the metal is niobium, be a 2.0~20.0m 2 / g preferable.
Further, when the nitrogen amount [ppm] in the nitrogen-containing metal powder is W and the specific surface area [m 2 / g] is S, W / S is preferably 150 to 3000, and preferably 150 to 2000. Is more preferable. If W / S is 150 or more, the effect of adding nitrogen is sufficiently exhibited, the leakage current is further reduced, and if it is 3000 or less, formation of crystalline nitride can be prevented. In particular, since the temperature used for heat treatment or the like decreases as S increases, when S = 1.3 to 1.6, W / S = 1500 to 2500 and S = 1.6 to 1 when the metal is tantalum. .9 is W / S = 1000 to 1900, S = 2.0 to 2.5 is W / S = 700 to 1100, S = 2.8 to 3.2 is W / S = 500 to 900, S = 3 .2 to 4.0, W / S = 400 to 600, S = 4.2 to 5.0, W / S = 300 to 500, S = 5.0 to 10.0, W / S = 150 to 300 Is preferred.

また、窒素含有金属粉末は、モード径(最大頻度径)が30〜150μmであることが好ましい。ここで、粒子径は、窒素含有金属粉末が、比表面積に対応する微細な一次粒子の凝集による多孔質粉末となっている場合に、その多孔質粉末を、レーザー回折・散乱法により測定した体積基準の粒子径である。窒素含有金属粉末のモード径が前記範囲にあれば、取り扱いが良好で、よりコンデンサに適したものとなる。   The nitrogen-containing metal powder preferably has a mode diameter (maximum frequency diameter) of 30 to 150 μm. Here, when the nitrogen-containing metal powder is a porous powder by agglomeration of fine primary particles corresponding to the specific surface area, the particle diameter is a volume measured by a laser diffraction / scattering method. The standard particle size. When the mode diameter of the nitrogen-containing metal powder is within the above range, the handling is good and the capacitor is more suitable for the capacitor.

「窒素含有金属粉末の製造方法」
以下、本発明の窒素含有金属粉末の製造方法の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に示すものであり、本発明を限定するものではない。
"Production method of nitrogen-containing metal powder"
Hereinafter, an embodiment of a method for producing a nitrogen-containing metal powder of the present invention will be described. The following embodiments are specifically shown for better understanding of the gist of the invention, and do not limit the present invention.

<第1の実施形態>
第1の実施形態は、第1の発明の窒素含有金属粉末の製造方法についての実施形態である。
<First Embodiment>
1st Embodiment is embodiment about the manufacturing method of the nitrogen-containing metal powder of 1st invention.

(反応装置)
本実施形態の窒素含有金属粉末の製造方法では、図1に示す反応装置1を用いる。
反応装置1は、反応器10aと、反応器10aの上面に設けられた金属原料投入口20、還元剤投入口30および窒素供給剤投入口40と、反応器10aの内部を攪拌する攪拌機50とを具備する。
(Reactor)
In the method for producing a nitrogen-containing metal powder of the present embodiment, a reaction apparatus 1 shown in FIG. 1 is used.
The reactor 1 includes a reactor 10a, a metal raw material inlet 20, a reducing agent inlet 30, a nitrogen supplier inlet 40 provided on the upper surface of the reactor 10a, and an agitator 50 for stirring the inside of the reactor 10a. It comprises.

攪拌機50は、攪拌翼51と、攪拌翼51を固定する回転軸52と、回転軸52を回転駆動させるモータ53とを備える。本実施形態では、攪拌翼51として、図2に示すような、水平方向に対して傾斜するように配置された2枚のピッチドパドル翼が用いられている。   The stirrer 50 includes a stirring blade 51, a rotating shaft 52 that fixes the stirring blade 51, and a motor 53 that rotationally drives the rotating shaft 52. In the present embodiment, two pitched paddle blades arranged so as to be inclined with respect to the horizontal direction as shown in FIG.

本実施形態では、攪拌翼51の幅Wが均一になっている。攪拌翼51の幅Wは、攪拌翼51の回転半径に対して好ましくは10〜50%、より好ましくは15〜25%にされている。攪拌翼51の幅Wが、攪拌翼51の回転半径に対して10%以上であれば、微細で均一な一次粒子を得るために、充分に攪拌して希釈塩中に投入した原料を素早く均一に分散させる攪拌翼として機能することが充分期待でき、50%以下であれば、攪拌抵抗が過度にならずに攪拌翼として機能するための回転数を達成できる。
攪拌翼51の長手方向の長さ(回転半径)は、反応器10aの内径に対して30〜80%であることが好ましく、40〜70%であることがより好ましい。攪拌翼51の長手方向の長さが、反応器10aの内径に対して30%以上であれば、微細で均一な一次粒子を得るために、充分に攪拌して希釈塩中に投入した原料を素早く均一に分散させる攪拌翼として充分であり、80%以下であれば、攪拌抵抗が過度になって望ましくない乱流が発生するのを防止できる。
In the present embodiment, the width W of the stirring blade 51 is uniform. The width W of the stirring blade 51 is preferably 10 to 50%, more preferably 15 to 25% with respect to the rotation radius of the stirring blade 51. If the width W of the agitating blade 51 is 10% or more with respect to the rotation radius of the agitating blade 51, in order to obtain fine and uniform primary particles, the raw materials put into the diluted salt are sufficiently agitated quickly and uniformly. It can be sufficiently expected to function as an agitating blade dispersed in the glass, and if it is 50% or less, the rotational speed for functioning as an agitating blade can be achieved without excessive stirring resistance.
The length (rotating radius) of the stirring blade 51 in the longitudinal direction is preferably 30 to 80%, more preferably 40 to 70%, with respect to the inner diameter of the reactor 10a. If the length in the longitudinal direction of the stirring blade 51 is 30% or more with respect to the inner diameter of the reactor 10a, in order to obtain fine and uniform primary particles, the raw material that has been sufficiently stirred and introduced into the diluted salt is used. It is sufficient as a stirring blade to disperse quickly and uniformly, and if it is 80% or less, it is possible to prevent undesired turbulent flow due to excessive stirring resistance.

攪拌翼51は、長さ方向の全体にわたって、水平方向に対する角度θが30〜90°で傾斜していることが好ましい。前記範囲の角度θで傾斜したピッチドパドル翼で攪拌すると、攪拌翼51から反応器10aの内周面に向かう流れである吐出流が多く、上下方向で内容物を循環させる流れである循環流(軸流)が少なくなる。このような攪拌状態では、生成した窒素含有金属粉末を反応器10aの下部に沈降させて、新たに投入される金属原料との反応を抑制できるため、得られる窒素含有金属粉末の粗大粒子化を防止できる。   The stirring blade 51 is preferably inclined at an angle θ of 30 to 90 ° with respect to the horizontal direction over the entire length direction. When stirring with a pitched paddle blade inclined at an angle θ in the above range, there is a large discharge flow that is a flow from the stirring blade 51 toward the inner peripheral surface of the reactor 10a, and a circulating flow (shaft) that is a flow that circulates the contents in the vertical direction. Flow) is reduced. In such a stirring state, the generated nitrogen-containing metal powder is allowed to settle in the lower part of the reactor 10a, and the reaction with the newly introduced metal raw material can be suppressed. Can be prevented.

図2に示すように、攪拌翼51の表面51aと側面51bとの角Cは、丸みを帯びた形状になっていることが好ましい。例えば、攪拌翼回転方向の断面端で曲率半径のない部分の厚みが20mm〜30mmの場合、角Cの曲率半径が3〜10mmであることが好ましい。角Cの曲率半径が3mm以上かつ10mm以下であれば、窒素含有金属粉末の窒素含有量をより均一化できる。   As shown in FIG. 2, the corner C between the surface 51a and the side surface 51b of the stirring blade 51 is preferably rounded. For example, when the thickness of the portion having no curvature radius at the cross-sectional end in the rotation direction of the stirring blade is 20 mm to 30 mm, the curvature radius of the corner C is preferably 3 to 10 mm. If the curvature radius of the corner C is 3 mm or more and 10 mm or less, the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder can be made more uniform.

(製造方法)
本実施形態の窒素含有金属粉末の製造方法では、まず、上記反応装置1の反応器10aに希釈塩を充填する。
ここで、希釈塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、フッ化カリウム等などが使用される。希釈塩は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
希釈塩の量は、後述する金属原料と還元剤の合計質量に対して2〜10倍の質量にすることが好ましい。希釈塩の量が金属原料と還元剤の合計質量に対して2倍以上であれば、金属原料の濃度を適度に低くでき、反応速度を抑えて、得られる窒素含有金属粉末の粗大化を防止できる。一方、希釈塩の量が金属原料と還元剤の合計質量に対して10倍以下であれば、反応速度の過度な低下を防ぎ、充分な生産性を確保できる。
(Production method)
In the method for producing a nitrogen-containing metal powder according to this embodiment, first, the reactor 10a of the reaction apparatus 1 is filled with a diluted salt.
Here, as the diluted salt, for example, sodium chloride, potassium chloride, potassium fluoride and the like are used. A diluted salt may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
The amount of the diluted salt is preferably 2 to 10 times the total mass of the metal raw material and the reducing agent described later. If the amount of diluted salt is more than twice the total mass of the metal raw material and the reducing agent, the concentration of the metal raw material can be lowered moderately, the reaction rate is suppressed, and the resulting nitrogen-containing metal powder is prevented from becoming coarse. it can. On the other hand, if the amount of the diluted salt is 10 times or less with respect to the total mass of the metal raw material and the reducing agent, an excessive decrease in the reaction rate can be prevented and sufficient productivity can be secured.

次いで、アルゴン等の希ガスを反応器10aに導入して空気を排除し、反応器10aを加熱して希釈塩を溶融する(以下、溶融した希釈塩のことを「溶融塩」という。)。溶融後、モータ53により回転軸52を介して攪拌翼51を回転させて、溶融塩を攪拌する。
加熱温度は750〜900℃であることが好ましい。加熱温度が750℃以上であれば、希釈塩を充分に溶融でき、900℃以下であれば、エネルギーの過剰な消費を抑えつつ希釈塩を溶融できる。
Next, a rare gas such as argon is introduced into the reactor 10a to exclude air, and the reactor 10a is heated to melt the diluted salt (hereinafter, the molten diluted salt is referred to as “molten salt”). After melting, the stirring blade 51 is rotated by the motor 53 via the rotating shaft 52 to stir the molten salt.
The heating temperature is preferably 750 to 900 ° C. If the heating temperature is 750 ° C. or higher, the diluted salt can be sufficiently melted, and if it is 900 ° C. or lower, the diluted salt can be melted while suppressing excessive consumption of energy.

希釈塩を溶融する際の攪拌翼51の回転数は100〜200回転/分であることが好ましく、120〜160回転/分であることがより好ましい。希釈塩を溶融する際の攪拌翼51の回転数が100回転/分以上であれば、温度分布が充分均一になり、200回転/分以下であれば、経済的な動力で攪拌が可能である。   The number of revolutions of the stirring blade 51 when melting the diluted salt is preferably 100 to 200 revolutions / minute, and more preferably 120 to 160 revolutions / minute. If the number of revolutions of the stirring blade 51 when melting the diluted salt is 100 revolutions / minute or more, the temperature distribution is sufficiently uniform, and if it is 200 revolutions / minute or less, stirring is possible with economical power. .

次いで、金属原料投入口20から金属原料を反応器10aの内部に投入すると共に、窒素供給剤投入口40または金属原料投入口20から、溶融塩中で溶融する成形用材料で固体状窒素含有化合物が成形された窒素供給剤を反応器10aの内部に投入する。その窒素供給剤の投入では、例えば、目的とする量を予め金属原料と混合して供給する方法、金属原料とは別にロードセルを設置して同時または時間差を付けて供給する方法、スクリューフィーダ等で連続的または断続的に、金属原料と同時または別に供給する方法等を適用することができる。
投入された金属原料は、攪拌により拡散しつつ溶融塩中で溶融する。また、投入された窒素供給剤は、攪拌により拡散しつつ、まず、成形用材料が溶融し、その後、露出した固体状窒素含有化合物が溶融し、分散する。これにより、溶融塩中に窒素が供給される。
Next, a metal raw material is introduced into the reactor 10a from the metal raw material inlet 20, and a solid nitrogen-containing compound is formed from a nitrogen material inlet 40 or a metal raw material inlet 20 as a molding material that is melted in molten salt. Is fed into the reactor 10a. In the introduction of the nitrogen supply agent, for example, a method in which a target amount is mixed and supplied in advance with a metal raw material, a method in which a load cell is installed separately from the metal raw material and supplied simultaneously or with a time difference, a screw feeder, etc. A method of supplying continuously or intermittently with the metal raw material simultaneously or separately can be applied.
The charged metal raw material is melted in the molten salt while being diffused by stirring. In addition, while the charged nitrogen supplier is diffused by stirring, the molding material is first melted, and then the exposed solid nitrogen-containing compound is melted and dispersed. Thereby, nitrogen is supplied into the molten salt.

金属原料は、タンタル化合物またはニオブ化合物である。タンタル化合物としては、タンタルのフッ化カリウム塩(KTaF)またはハロゲン化物(例えば、五塩化タンタル、低級塩化タンタル等)が挙げられる。
ニオブ化合物としては、ニオブのフッ化カリウム塩(KNbF,KNbF)またはハロゲン化物(例えば、五塩化ニオブ、低級塩化ニオブ等)が挙げられる。
The metal raw material is a tantalum compound or a niobium compound. Examples of the tantalum compound include potassium tantalum fluoride (K 2 TaF 7 ) and halides (eg, tantalum pentachloride, lower tantalum chloride, etc.).
Examples of niobium compounds include potassium fluoride salts of niobium (K 2 NbF 7 , K 2 NbF 6 ) or halides (eg, niobium pentachloride, lower niobium chloride, etc.).

窒素供給剤に含まれる固状窒素含有化合物としては、例えば、塩化アンモニウム、尿素、ヒドラジン、アジ化物などが挙げられる。
成形用材料の具体例としては、例えば、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、などが挙げられる。これらの中でも、溶融塩の組成に影響を与えないことから、溶融塩(希釈塩)と同一成分が好ましい。成形用材料を使用せずに窒素供給剤を投入することも可能であるが、窒素供給剤が溶融塩に溶解するまでにガス化することで発生した窒素のバブリングや溶融塩表面との再接触をできるだけ少なくするためには成形用材料を使用することが好ましい。
The solid-like nitrogen-containing compounds contained in the nitrogen supply agent, for example, ammonium chloride, urea, hydrazine, etc. azide and the like.
Specific examples of the molding material include potassium chloride, sodium chloride, lithium chloride, potassium fluoride, sodium fluoride, and the like. Among these, the same component as the molten salt (diluted salt) is preferable because it does not affect the composition of the molten salt. Nitrogen supply agent can be added without using molding material, but bubbling of nitrogen generated by gasification until the nitrogen supply agent is dissolved in the molten salt and re-contact with the molten salt surface It is preferable to use a molding material in order to reduce the amount as much as possible.

窒素供給剤における固体状窒素含有化合物の含有量は25〜95質量%であることが好ましく、35〜85質量%であることがより好ましい。固体状窒素含有化合物の含有量が25質量%以上であれば、少ない添加量で充分に窒素を供給でき、95質量%以下であれば、溶融塩に達するまで窒素供給剤形状が保たれることで、固体状窒素含有化合物が露出する速度を抑えることができる。
窒素供給剤のモード径は0.5〜20mmであることが好ましく、1〜8mmであることがより好ましい。窒素供給剤のモード径が20mm以下であれば、速やかに拡散させることができ、0.5mm以上であれば、取り扱い性に優れる。
The content of the solid nitrogen-containing compound in the nitrogen supply agent is preferably 25 to 95% by mass, and more preferably 35 to 85% by mass. If the content of the solid nitrogen-containing compound is 25% by mass or more, nitrogen can be sufficiently supplied with a small addition amount, and if it is 95% by mass or less, the shape of the nitrogen supply agent is maintained until the molten salt is reached. Thus, the rate at which the solid nitrogen-containing compound is exposed can be suppressed.
The mode diameter of the nitrogen supply agent is preferably 0.5 to 20 mm, and more preferably 1 to 8 mm. If the mode diameter of the nitrogen supply agent is 20 mm or less, it can be diffused quickly, and if it is 0.5 mm or more, the handleability is excellent.

窒素供給剤の調製方法としては、例えば、固体状窒素含有化合物と成形用材料を混合した後に打錠機等で円柱形状や球形状等に成形する方法、固体状窒素含有化合物と成形用材料を水やアルコール等でペースト状に混練した後に押し出し成形機等で成形し乾燥する方法、固体状窒素含有化合物の塊状物を核として水やアルコール等をバインダに成形用材料をコーティング装置等で被覆する方法、固体状窒素含有化合物のスプレークーリング等で得られた固形物にバインダを用いずハイブリダイザー(奈良機械製)等で成形用材料を被覆する方法、等が挙げられる。   As a method for preparing the nitrogen supply agent, for example, a method in which a solid nitrogen-containing compound and a molding material are mixed and then molded into a cylindrical shape or a spherical shape with a tableting machine or the like, a solid nitrogen-containing compound and a molding material are used. A method of kneading into a paste with water, alcohol, etc., then molding and drying with an extrusion molding machine, etc., and coating a molding material with a coating device etc. with water, alcohol, etc. as a binder using a solid mass of a nitrogen-containing compound as a core And a method of coating a molding material with a hybridizer (manufactured by Nara Machinery) without using a binder on a solid obtained by spray cooling of a solid nitrogen-containing compound.

窒素供給剤または窒素の添加量は、使用する窒素供給剤の種類によっても異なるが、金属原料中の金属の質量に対して目的とする窒素含有量を導入すればよい。さらに、窒素含有金属粉末の窒素含有量の精度を必要とする場合は、窒素含有金属粉末の回収率や添加された窒素の効率を考慮し、金属原料中の金属の質量に対して目的とする窒素含有量を100質量%とした際の窒素供給量を100〜500質量%で調整することが好ましい。   Although the amount of nitrogen supply or nitrogen added varies depending on the type of nitrogen supply used, the target nitrogen content may be introduced with respect to the mass of the metal in the metal raw material. Furthermore, when the accuracy of the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder is required, the recovery rate of the nitrogen-containing metal powder and the efficiency of the added nitrogen are taken into consideration, and the target is based on the mass of the metal in the metal raw material. It is preferable to adjust the nitrogen supply amount at 100 to 500% by mass when the nitrogen content is 100% by mass.

金属原料および窒素供給剤を添加する際の攪拌翼51の回転数は100〜200回転/分であることが好ましく、140〜170回転/分であることがより好ましい。金属原料および窒素供給剤を添加する際の攪拌翼51の回転数が100回転/分以上であれば、反応器10aの全体に窒素供給剤をより拡散させることができる。しかし、200回転/分を超えて攪拌しても、高回転にする効果は飽和するため無益である。   The number of rotations of the stirring blade 51 when adding the metal raw material and the nitrogen supply agent is preferably 100 to 200 rotations / minute, and more preferably 140 to 170 rotations / minute. If the rotation speed of the stirring blade 51 when adding the metal raw material and the nitrogen supply agent is 100 revolutions / minute or more, the nitrogen supply agent can be further diffused throughout the reactor 10a. However, even if it stirs over 200 rotations / min, since the effect of making it high rotation is saturated, it is useless.

次いで、還元剤投入口30から還元剤を反応器10aの内部に投入し、還元剤により金属原料を還元させる。
還元により生成した金属タンタルまたは金属ニオブは容易に溶融塩中の窒素を取り込み、タンタルと窒素とが固溶した固溶体またはニオブと窒素とが固溶した固溶体を生成する。生成した固溶体は溶融塩よりも比重が大きいため、反応器10aの下部に沈降する。
Next, a reducing agent is introduced into the reactor 10a from the reducing agent inlet 30, and the metal raw material is reduced by the reducing agent.
The metal tantalum or metal niobium produced by the reduction easily takes in the nitrogen in the molten salt to produce a solid solution in which tantalum and nitrogen are in solid solution or a solid solution in which niobium and nitrogen are in solid solution. Since the produced solid solution has a specific gravity larger than that of the molten salt, it settles in the lower part of the reactor 10a.

還元剤としては、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属、これらの水素化物などを使用することができる。これらの中でも、ナトリウムが好ましい。   As the reducing agent, alkali metals such as sodium, magnesium and calcium, alkaline earth metals, hydrides thereof and the like can be used. Among these, sodium is preferable.

還元剤の添加量は、使用する金属原料の種類によっても異なるが、金属原料との反応当量以上であれば、金属原料を充分に還元できるが、金属原料を残らず還元するために若干過剰に使用することも可能である。   The amount of reducing agent added varies depending on the type of metal raw material to be used, but the metal raw material can be sufficiently reduced as long as it is equal to or more than the reaction equivalent with the metal raw material. It is also possible to use it.

溶融塩に金属原料および還元剤を添加して得た反応融液は、攪拌翼51により攪拌する。その際の攪拌翼51の回転数は100〜200回転/分であることが好ましく、140〜170回転/分であることがより好ましい。還元の際の攪拌翼51の回転数が100回転/分以上であれば、反応器10aの全体に窒素供給剤をより拡散させた状態で金属原料を還元させることができ、200回転/分以下であれば、反応器10aの下部に生成した窒素含有金属粉末をより速やかに沈降させることができる。また、還元の際の攪拌翼51の回転数を調整することで窒素含有金属粉末に含有される窒素量を調整することができる。   The reaction melt obtained by adding the metal raw material and the reducing agent to the molten salt is stirred by the stirring blade 51. In this case, the rotation speed of the stirring blade 51 is preferably 100 to 200 rotations / minute, and more preferably 140 to 170 rotations / minute. If the rotation speed of the stirring blade 51 during the reduction is 100 revolutions / minute or more, the metal raw material can be reduced in a state in which the nitrogen supply agent is further diffused throughout the reactor 10a, and is 200 revolutions / minute or less. If so, the nitrogen-containing metal powder produced in the lower part of the reactor 10a can be settled more rapidly. Further, the amount of nitrogen contained in the nitrogen-containing metal powder can be adjusted by adjusting the rotation speed of the stirring blade 51 during the reduction.

上記の金属原料および窒素供給剤の投入および還元剤の投入は、所定の回数繰り返す。これにより、反応器10aの下部にタンタルと窒素とが固溶した固溶体またはニオブと窒素とが固溶した固溶体を堆積させる。
その後、金属原料、窒素供給剤および還元剤の投入を停止し、溶融塩を冷却する。次いで、反応器10aの下部に堆積した集塊を水洗し、酸洗して、溶融塩を除去し、乾燥させる。
酸洗の際に使用する酸としては、例えば、硝酸、塩酸、フッ酸等の鉱酸や過酸化水素水が挙げられる。
乾燥の際の乾燥温度は80〜150℃であることが好ましい。乾燥温度が80℃以上であれば、短時間で充分に乾燥させることができ、150℃以下であれば、乾燥時のエネルギー消費量を少なくできる。
以上の製造方法により、窒素含有金属粉末を得ることができる。
The introduction of the metal raw material and the nitrogen supply agent and the introduction of the reducing agent are repeated a predetermined number of times. Thus, a solid solution in which tantalum and nitrogen are dissolved or a solid solution in which niobium and nitrogen are dissolved is deposited in the lower part of the reactor 10a.
Thereafter, the supply of the metal raw material, the nitrogen supply agent and the reducing agent is stopped, and the molten salt is cooled. Next, the agglomerates deposited at the bottom of the reactor 10a are washed with water, pickled, and the molten salt is removed and dried.
Examples of the acid used for pickling include mineral acids such as nitric acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid, and hydrogen peroxide.
It is preferable that the drying temperature in the case of drying is 80-150 degreeC. If the drying temperature is 80 ° C. or higher, it can be sufficiently dried in a short time, and if it is 150 ° C. or lower, the energy consumption during drying can be reduced.
The nitrogen-containing metal powder can be obtained by the above production method.

(熱処理)
得られた窒素含有金属粉末は、熱処理および/または脱酸素処理を施してもよい。
熱処理は、上記製造方法により得た窒素含有金属粉末を加熱する処理である。この熱処理により、窒素含有金属粉末を凝集させて凝集粒子を形成させることができる。
熱処理温度は800〜1400℃であることが好ましく、900〜1200℃がさらに好ましい。熱処理温度が800℃以上であれば、短時間で充分に凝集させることができ、1400℃以下であれば、過度な粗大化を防止できる。
熱処理時間は0.1〜2時間であることが好ましい。熱処理時間が0.1時間以上であれば、充分に凝集させることができるが、2時間で凝集はほぼ完結しているため、それより長い時間をかけるのは無益である。
また、熱処理の際には、あらかじめ窒素含有金属粉末に、バインダとして機能する水を添加して造粒し乾燥してもよい。水を添加することによって、強固に凝集させることができる。さらに、高表面積を維持しながら凝集させることができることから、水には、窒素含有金属粉末に対して10〜300ppm程度のリン、ホウ素等をあらかじめ添加しておくことが好ましい。
加熱雰囲気は、例えば、真空雰囲気、希ガス雰囲気、窒素含有ガス雰囲気などにすることができる。このうち、窒素含有ガス雰囲気とした場合には、熱処理においても、窒素含有金属粉末にさらに窒素を含有させることができる。したがって、上記製造方法により得た窒素含有金属粉末の窒素含有量が不足している場合には、熱処理でさらに窒素を含有させることにより微調整できる。ここで、窒素含有ガスとしては、例えば、窒素ガス、アンモニアガスなどが使用される。
(Heat treatment)
The obtained nitrogen-containing metal powder may be subjected to heat treatment and / or deoxygenation treatment.
The heat treatment is a treatment for heating the nitrogen-containing metal powder obtained by the above production method. By this heat treatment, the nitrogen-containing metal powder can be aggregated to form aggregated particles.
It is preferable that the heat processing temperature is 800-1400 degreeC, and 900-1200 degreeC is further more preferable. If the heat treatment temperature is 800 ° C. or higher, it can be sufficiently aggregated in a short time, and if it is 1400 ° C. or lower, excessive coarsening can be prevented.
The heat treatment time is preferably 0.1 to 2 hours. If the heat treatment time is 0.1 hour or longer, sufficient agglomeration can be achieved. However, since aggregation is almost complete in 2 hours, it is useless to spend a longer time.
In the heat treatment, water functioning as a binder may be added to the nitrogen-containing metal powder in advance and granulated and dried. By adding water, it is possible to agglomerate firmly. Furthermore, since it can be agglomerated while maintaining a high surface area, it is preferable to add about 10 to 300 ppm of phosphorus, boron, or the like to the nitrogen-containing metal powder in advance.
The heating atmosphere can be, for example, a vacuum atmosphere, a rare gas atmosphere, a nitrogen-containing gas atmosphere, or the like. Among these, when it is set as nitrogen-containing gas atmosphere, nitrogen can be further contained in nitrogen-containing metal powder also in heat processing. Therefore, when the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder obtained by the above production method is insufficient, it can be finely adjusted by further containing nitrogen by heat treatment. Here, as the nitrogen-containing gas, for example, nitrogen gas, ammonia gas, or the like is used.

(脱酸素処理)
脱酸素処理は、希ガス雰囲気中、上記製造方法により得た窒素含有金属粉末または熱処理で得た凝集粒子に、自然酸化膜より過剰に含まれる酸素を還元剤に反応させて除去する処理である。
脱酸素処理においては、還元剤の反応と共に、窒素ガス、アンモニアガス等の窒素含有ガスを供給して、窒素含有金属粉末にさらに窒素を含有させてもよい。特に、窒素含有金属粉末の窒素含有量が所望量よりも不足した場合、脱酸素処理の際に、目的の窒素含有量との差に相当する窒素量の窒素含有ガスを供給し、反応させて、目的の窒素含有量に調整することができる。
窒素含有ガスを供給した場合、供給した窒素含有ガスの窒素のほぼ全量が金属に取り込まれるため、目的の窒素含有量に応じて窒素含有ガスの供給量が設定される。
なお、ここで供給する窒素量が所望量全体の30質量%以上より多くなると、窒化物の結晶が生成し、コンデンサとしての性能を低下させるおそれがあるため、脱酸素処理にて供給する窒素含有量はできる限り少なくし、還元での窒素添加精度を高くすることが好ましい。
(Deoxygenation treatment)
The deoxygenation treatment is a treatment for removing oxygen contained in the nitrogen-containing metal powder obtained by the above production method or the aggregated particles obtained by heat treatment in a rare gas atmosphere by reacting with a reducing agent in excess of the natural oxide film. .
In the deoxygenation treatment, a nitrogen-containing gas such as nitrogen gas or ammonia gas may be supplied together with the reaction of the reducing agent to further contain nitrogen in the nitrogen-containing metal powder. In particular, when the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder is less than the desired amount, a nitrogen-containing gas having a nitrogen amount corresponding to the difference from the target nitrogen content is supplied and reacted during the deoxygenation treatment. The target nitrogen content can be adjusted.
When the nitrogen-containing gas is supplied, almost all of the nitrogen of the supplied nitrogen-containing gas is taken into the metal, so the supply amount of the nitrogen-containing gas is set according to the target nitrogen content.
Note that if the amount of nitrogen supplied here is more than 30% by mass or more of the entire desired amount, nitride crystals are formed, which may reduce the performance as a capacitor. It is preferable to reduce the amount as much as possible and increase the accuracy of nitrogen addition in the reduction.

脱酸素処理に用いられる還元剤としては、窒素含有金属粉末の製造の際に用いた還元剤と同様のものでもよいが、特にマグネシウムが好ましい。
脱酸素処理の温度は、還元剤の融点以上沸点以下であることが好ましい。脱酸素処理の温度が還元剤の融点以上沸点以下であれば、適度に還元剤を揮発させることができる。還元剤がマグネシウムの場合は650〜1000℃が好ましく、700〜890℃がさらに好ましい。
脱酸素処理は1回であってもよいが、充分に脱酸素するためには、2回以上繰り返すことが好ましい。
The reducing agent used in the deoxygenation treatment may be the same as the reducing agent used in the production of the nitrogen-containing metal powder, but magnesium is particularly preferable.
The temperature of the deoxygenation treatment is preferably not less than the melting point of the reducing agent and not more than the boiling point. If the temperature of the deoxygenation treatment is not less than the melting point of the reducing agent and not more than the boiling point, the reducing agent can be volatilized appropriately. When the reducing agent is magnesium, 650 to 1000 ° C is preferable, and 700 to 890 ° C is more preferable.
The deoxygenation treatment may be performed once, but it is preferably repeated twice or more in order to sufficiently deoxygenate.

脱酸素処理後には脱酸素処理を行う装置に窒素を供給しないことが好ましい。脱酸素処理後に脱酸素処理装置に窒素を供給すると、窒化物の結晶が生成しやすくなる。   After the deoxygenation treatment, it is preferable not to supply nitrogen to the apparatus that performs the deoxygenation treatment. When nitrogen is supplied to the deoxygenation apparatus after the deoxygenation process, nitride crystals are easily generated.

(作用効果)
本製造方法で溶融塩に添加する窒素供給剤は、上述したように、溶融塩中にて成形用材料が溶融してから固体状窒素含有化合物が溶融するため、溶融塩への窒素供給速度が抑えられている。そのため、穏やかに攪拌しても、窒素供給剤あるいは固体状窒素含有化合物の状態で溶融塩中に充分に拡散させることができ、溶融塩内で均一に窒素を発生させることができる。また、溶融塩に導入する窒素量が一定量に調整されることで金属原料と窒素との過度な接触が避けられる。したがって、タンタルまたはニオブに取り込まれる窒素量は攪拌状態に依存しにくいため、製造ごとの窒素含有金属粉末の窒素含有量のばらつきを容易に抑えることができる。そして、製造ごとの窒素含有金属粉末の窒素含有量のばらつきが小さくなるため、タンタルキャパシタ用のタンタル粉が、その特性毎に求められる窒素含有量を任意に調整することが可能になる。
(Function and effect)
As described above, the nitrogen supply agent to be added to the molten salt in the present manufacturing method is such that the solid nitrogen-containing compound melts after the molding material melts in the molten salt, so the nitrogen supply rate to the molten salt is high. It is suppressed. Therefore, even if gently stirred, it can be sufficiently diffused in the molten salt in the state of a nitrogen supply agent or a solid nitrogen-containing compound, and nitrogen can be uniformly generated in the molten salt. Moreover, excessive contact between the metal raw material and nitrogen can be avoided by adjusting the amount of nitrogen introduced into the molten salt to a constant amount. Therefore, since the amount of nitrogen taken into tantalum or niobium is less dependent on the stirring state, variations in the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder from production to production can be easily suppressed. And since the dispersion | variation in the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder for every manufacture becomes small, it becomes possible for the tantalum powder for tantalum capacitors to adjust arbitrarily the nitrogen content calculated | required for every characteristic.

<第2の実施形態>
第2の実施形態は、第2の発明の窒素含有金属粉末の製造方法についての実施形態である。
(反応装置)
本実施形態の窒素含有金属粉末の製造方法では、図3に示す反応装置2を用いる。
本実施形態の反応装置2は、反応器10bと、反応器10bの上面に設けられた金属原料投入口20および還元剤投入口30と、攪拌機50と、反応器10bの内部に不活性ガスを導入する不活性ガス導入管60と、反応器10bに窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給手段70と、反応器10bの内部が所定圧力になるようにシールするシール手段80とを具備する。
本実施形態で使用される攪拌機50は、第1の実施形態で使用する攪拌機50と同様のものである。すなわち、本実施形態で使用する攪拌翼51の幅W、長手方向の長さ(回転半径)は、第1の実施形態で使用する攪拌翼51の幅W、長手方向の長さと同様である。
<Second Embodiment>
2nd Embodiment is embodiment about the manufacturing method of the nitrogen-containing metal powder of 2nd invention.
(Reactor)
In the manufacturing method of the nitrogen-containing metal powder of this embodiment, the reaction apparatus 2 shown in FIG. 3 is used.
The reaction apparatus 2 of the present embodiment includes a reactor 10b, a metal raw material inlet 20 and a reducing agent inlet 30 provided on the upper surface of the reactor 10b, an agitator 50, and an inert gas inside the reactor 10b. An inert gas introduction pipe 60 to be introduced, a nitrogen-containing gas supply means 70 for supplying a nitrogen-containing gas to the reactor 10b, and a sealing means 80 for sealing the inside of the reactor 10b to a predetermined pressure are provided.
The stirrer 50 used in the present embodiment is the same as the stirrer 50 used in the first embodiment. That is, the width W and the length (rotational radius) of the stirring blade 51 used in the present embodiment are the same as the width W and the length in the longitudinal direction of the stirring blade 51 used in the first embodiment.

本実施形態においても、攪拌翼51の角度θは、30〜90°であることが好ましい。攪拌翼51の角度θを調整することで、窒素含有金属粉末に含有される窒素量を調整することができる。攪拌翼51の角度θを大きくする程、溶融塩に金属原料および還元剤を添加して得た反応融液Sが回転軸52を中心にして渦を巻き、攪拌翼51の一部が反応融液Sの外に露出して反応融液Sの液面をせん断するようになる。このせん断によって、液面と接触する窒素が反応融液Sの中に微細な気泡として取り込まれる。したがって、攪拌翼51の角度θを大きくする程、窒素含有金属粉末に含有される窒素量を多くすることができる。特に、角度θを30°以上にすると、窒素含有金属粉末に含有される窒素量をより多くすることができる。
また、角度θが30〜90°であれば、第1の実施形態と同様に、生成した窒素含有金属粉末を反応器10bの下部に沈降させて、新たに投入される金属原料との反応を抑制できるため、得られる窒素含有金属粉末の粗大粒子化を防止できる。
Also in this embodiment, the angle θ of the stirring blade 51 is preferably 30 to 90 °. The amount of nitrogen contained in the nitrogen-containing metal powder can be adjusted by adjusting the angle θ of the stirring blade 51. As the angle θ of the stirring blade 51 is increased, the reaction melt S obtained by adding the metal raw material and the reducing agent to the molten salt spirals around the rotating shaft 52, and a part of the stirring blade 51 is reacted and melted. The liquid surface of the reaction melt S is exposed to the outside of the liquid S to be sheared. Due to this shearing, nitrogen in contact with the liquid surface is taken into the reaction melt S as fine bubbles. Therefore, as the angle θ of the stirring blade 51 is increased, the amount of nitrogen contained in the nitrogen-containing metal powder can be increased. In particular, when the angle θ is 30 ° or more, the amount of nitrogen contained in the nitrogen-containing metal powder can be increased.
Further, if the angle θ is 30 to 90 °, the generated nitrogen-containing metal powder is allowed to settle in the lower part of the reactor 10b as in the first embodiment, and the reaction with the newly added metal raw material is performed. Since it can suppress, the coarse particle formation of the nitrogen-containing metal powder obtained can be prevented.

攪拌翼51の角Cの曲率半径を調整することで窒素含有金属粉末に含有される窒素量を調整することができる。曲率半径の好ましい範囲は、攪拌翼51の厚みや角度θや回転数等によって異なるが、角Cの曲率半径を小さくすると、攪拌翼51で攪拌した際の攪拌レイノルズ数が大きくなる(すなわち乱流状態になる)ため、液面の表面更新が起こりやすくなる。そのため、溶融塩に取り込まれる窒素量が増加し、窒素含有金属粉末に含有される窒素量が多くなる。
このように攪拌翼51の曲率半径によって窒素含有金属粉末における窒素含有量が異なるため、目的とする窒素含有量に応じて曲率半径は適宜選択されるが、曲率半径のない部分の厚みに対して曲率半径が好ましくは10〜50%、より好ましくは10〜30%になるように選択される。例えば、曲率半径のない部分の厚みが20mm〜30mmの場合、曲率半径が3〜10mmであることが好ましい。
The amount of nitrogen contained in the nitrogen-containing metal powder can be adjusted by adjusting the radius of curvature of the corner C of the stirring blade 51. The preferable range of the radius of curvature varies depending on the thickness, angle θ, rotation speed, and the like of the stirring blade 51. However, if the curvature radius of the angle C is decreased, the stirring Reynolds number when stirring with the stirring blade 51 is increased (that is, turbulent flow). Therefore, the liquid surface is likely to be renewed. Therefore, the amount of nitrogen taken into the molten salt increases, and the amount of nitrogen contained in the nitrogen-containing metal powder increases.
Thus, since the nitrogen content in the nitrogen-containing metal powder varies depending on the radius of curvature of the stirring blade 51, the radius of curvature is appropriately selected according to the target nitrogen content, but with respect to the thickness of the portion without the radius of curvature. The radius of curvature is preferably selected to be 10 to 50%, more preferably 10 to 30%. For example, when the thickness of the portion having no curvature radius is 20 mm to 30 mm, the curvature radius is preferably 3 to 10 mm.

反応器10bには、窒素含有ガス供給手段70に接続された窒素含有ガス導入管11および均圧管12と、シール手段80に接続された不活性ガス排出管13とが取り付けられている。
窒素含有ガス導入管11の反応器10b側の端部11aは、反応器10b内の希釈塩Sの液面よりも下に位置するように配設され、均圧管12の反応器10b側の端部12aは、希釈塩Sの液面よりも下に位置するように配設される。
A nitrogen-containing gas introduction pipe 11 and a pressure equalizing pipe 12 connected to the nitrogen-containing gas supply means 70 and an inert gas discharge pipe 13 connected to the sealing means 80 are attached to the reactor 10b.
An end portion 11a on the reactor 10b side of the nitrogen-containing gas introduction tube 11 is disposed so as to be positioned below the liquid surface of the diluted salt S in the reactor 10b, and an end of the pressure equalizing tube 12 on the reactor 10b side. The part 12a is disposed so as to be located below the liquid surface of the diluted salt S.

窒素含有ガス供給手段70は、金属等よりなる収縮不能かつ膨張不能な容器71と、容器71に収納され、樹脂等よりなる収縮可能かつ膨張可能な窒素含有ガス収容袋72とを具備する。
この窒素含有ガス供給手段70では、窒素含有ガス収容袋72から供給された窒素含有ガスが反応融液Sに取り込まれた際には、均圧管12を介して反応器10bから容器71内の窒素含有ガス収容袋72の外側に不活性ガスが流入するようになっている。したがって、窒素含有ガス収容袋72の内側と外側との圧力を略同等にでき、窒素含有ガスを供給し続けることができる。
The nitrogen-containing gas supply means 70 includes a non-shrinkable and non-expandable container 71 made of metal or the like, and a shrinkable and expandable nitrogen-containing gas storage bag 72 made of resin or the like.
In this nitrogen-containing gas supply means 70, when the nitrogen-containing gas supplied from the nitrogen-containing gas storage bag 72 is taken into the reaction melt S, the nitrogen in the container 71 is fed from the reactor 10 b through the pressure equalizing pipe 12. An inert gas flows into the outside of the containing gas storage bag 72. Therefore, the pressure inside and outside the nitrogen-containing gas storage bag 72 can be made substantially equal, and the nitrogen-containing gas can be continuously supplied.

シール手段80は、不活性ガス排出管13に外部の空気が入り込まない構造を有するものである。本実施形態では、シール手段80は、上面81aに孔81bが形成され、低揮発液(例えば、油や流動パラフィン等)82が収容された容器81と、容器81内部の低揮発液82の液面に配置されたフロート蓋83とを具備するものである。
フロート蓋83の上部は空間部83aになっており、その空間部83aは容器81の内部と連通しておらず、不活性ガス排出管13を介して反応器10bの内部に連通するようになっている。また、フロート蓋83には底がなく、フロート蓋83の内部に低揮発液82が侵入するようになっており、フロート蓋83の内側に空間部83aと低揮発液82の界面が形成される。これにより液封状態にすることができ、不活性ガス排出管13に外部の空気が入り込まないようになっている。
The sealing means 80 has a structure in which outside air does not enter the inert gas discharge pipe 13. In the present embodiment, the sealing means 80 includes a container 81 in which a hole 81b is formed in the upper surface 81a and contains a low volatile liquid (for example, oil or liquid paraffin) 82, and a liquid of the low volatile liquid 82 inside the container 81. And a float lid 83 disposed on the surface.
The upper part of the float lid 83 is a space 83a, and the space 83a does not communicate with the inside of the container 81, but communicates with the inside of the reactor 10b through the inert gas discharge pipe 13. ing. The float lid 83 has no bottom, and the low volatile liquid 82 enters the inside of the float lid 83, and an interface between the space 83 a and the low volatile liquid 82 is formed inside the float lid 83. . As a result, a liquid-sealed state can be achieved, and external air does not enter the inert gas discharge pipe 13.

(製造方法)
本実施形態の窒素含有金属粉末の製造方法では、まず、反応装置2の反応器10bに希釈塩を充填する。ここで、希釈塩の種類および量は第1の実施形態と同様である。
次いで、アルゴン等の不活性ガス(窒素ガスを除く)を不活性ガス導入管60より反応器10bおよび窒素含有ガス供給手段70の容器71の内部に導入して空気を排除する。この際、窒素含有ガス導入管11は不図示のコックにより閉じられた状態とされている。
不活性ガスの導入量は、使用する反応器10bの容量等により適宜調整すればよいが、後述する窒素含有ガスの導入量を所定量に制御するためには、例えば、反応器10bの内部の圧力を、外気圧+1kPaとし、窒素含有ガス供給手段70の内部の圧力を反応器10bの内部の圧力+0.5〜2kPaに設定することが好ましい。
(Production method)
In the method for producing a nitrogen-containing metal powder of the present embodiment, first, the reactor 10b of the reactor 2 is filled with a diluted salt. Here, the kind and amount of the diluted salt are the same as those in the first embodiment.
Next, an inert gas such as argon (excluding nitrogen gas) is introduced into the reactor 10b and the container 71 of the nitrogen-containing gas supply means 70 through the inert gas introduction pipe 60 to exclude air. At this time, the nitrogen-containing gas introduction pipe 11 is closed by a cock (not shown).
The introduction amount of the inert gas may be appropriately adjusted depending on the capacity of the reactor 10b to be used, but in order to control the introduction amount of the nitrogen-containing gas described later to a predetermined amount, for example, the inside of the reactor 10b It is preferable to set the pressure to an external pressure + 1 kPa and set the pressure inside the nitrogen-containing gas supply means 70 to the pressure inside the reactor 10b + 0.5 to 2 kPa.

次に、反応器10bを加熱して希釈塩を溶融して溶融塩を調製し、溶融後、モータ等の駆動手段(不図示)により攪拌翼51を回転させて溶融塩を攪拌する。加熱温度は第1の実施形態と同様である。   Next, the reactor 10b is heated to melt the diluted salt to prepare a molten salt. After melting, the stirring blade 51 is rotated by driving means (not shown) such as a motor to stir the molten salt. The heating temperature is the same as in the first embodiment.

第2の実施形態では、攪拌翼51の回転数を、回転軸52を中心とした渦巻きを形成して攪拌翼51の一部が露出するにように調整することが好ましい。
具体的には、窒素含有ガスを供給する際の攪拌翼51の回転数は100〜200回転/分であることが好ましく、140〜170回転/分であることがより好ましい。窒素含有ガスを供給する際の攪拌翼51の回転数が100回転/分以上であれば、反応器10bの全体に窒素供給剤をより拡散させることができる。しかし、200回転/分を超えて攪拌しても、高回転にする効果は飽和するため無益である。
また、高回転数にすると、金属原料および還元剤を溶融塩中に速やかに均一に分散させることができ、さらに、窒素と溶融塩との接触が促進されるため、窒素含有金属粉末の窒素含有量を増加させることができる。しかし、高速回転では気泡の取り込みも増加するため、窒素と溶融塩との接触のばらつきが発生する。また、高速回転になると回転軸のシール機構が複雑になり、高温反応でのシール性との両立が難しくなる。この点からも、攪拌翼51の回転数は100〜200回転/分が好ましい。
In the second embodiment, it is preferable to adjust the rotational speed of the stirring blade 51 so that a spiral around the rotation shaft 52 is formed and a part of the stirring blade 51 is exposed.
Specifically, the rotation speed of the stirring blade 51 when supplying the nitrogen-containing gas is preferably 100 to 200 rotations / minute, and more preferably 140 to 170 rotations / minute. If the rotation speed of the stirring blade 51 when supplying the nitrogen-containing gas is 100 revolutions / minute or more, the nitrogen supply agent can be more diffused throughout the reactor 10b. However, even if it stirs over 200 rotations / min, since the effect of making it high rotation is saturated, it is useless.
In addition, when the rotation speed is high, the metal raw material and the reducing agent can be quickly and uniformly dispersed in the molten salt, and further, the contact between nitrogen and the molten salt is promoted. The amount can be increased. However, since high-speed rotation also increases bubble entrapment, variations in contact between nitrogen and molten salt occur. Further, when the rotation speed is high, the sealing mechanism of the rotating shaft becomes complicated, and it becomes difficult to achieve a balance with the sealing performance in a high temperature reaction. Also from this point, the rotation speed of the stirring blade 51 is preferably 100 to 200 rotations / minute.

続いて、金属原料投入口20から金属塩を反応器10bの内部に投入する。導入された金属塩は、攪拌により拡散しつつ溶融塩中で溶融し、次いで、還元剤投入口30から還元剤を反応器10bの内部に投入し、攪拌翼51により緩やかに攪拌する。その際、金属塩および還元剤としては、第1の実施形態で使用したものと同様のものが使用される。   Subsequently, a metal salt is introduced into the reactor 10b from the metal raw material inlet 20. The introduced metal salt is melted in the molten salt while being diffused by stirring, and then the reducing agent is introduced into the reactor 10 b from the reducing agent inlet 30 and gently stirred by the stirring blade 51. At that time, the same metal salt and reducing agent as those used in the first embodiment are used.

次いで、不図示のコックを開けて窒素含有ガス導入管11より窒素含有ガスを反応融液Sに導入する。
窒素含有ガスとしては、反応融液Sに窒素含有ガスを供給することができるものであればよく、例えば、窒素ガスを含有するガスや、加熱により窒素ガスを発生するアンモニア、尿素等の窒素発生ガスが挙げられる。
効率的に窒素を金属中に含有させるためには、窒素含有ガス中の窒素ガス濃度が50体積%以上であることが好ましく、そのようにするために、窒素濃度が約100%の純窒素やこれをアルゴン等で適宜希釈したものを使用することが好ましい。窒素含有ガス中の窒素ガス濃度が10体積%未満では、金属中に窒素を充分に含有させることができない場合がある。
Next, a cock (not shown) is opened, and a nitrogen-containing gas is introduced into the reaction melt S from the nitrogen-containing gas introduction pipe 11.
Any nitrogen-containing gas may be used as long as it can supply a nitrogen-containing gas to the reaction melt S. For example, a nitrogen-containing gas, or nitrogen that generates nitrogen gas by heating, such as ammonia or urea, is generated. Gas.
In order to efficiently contain nitrogen in the metal, the nitrogen gas concentration in the nitrogen-containing gas is preferably 50% by volume or more, and in order to do so, pure nitrogen having a nitrogen concentration of about 100% or It is preferable to use one obtained by appropriately diluting this with argon or the like. If the nitrogen gas concentration in the nitrogen-containing gas is less than 10% by volume, the metal may not be sufficiently contained in the metal.

反応融液Sに供給する窒素含有ガスの量は、反応器10bの容量、反応融液Sの体積や、窒素含有ガス導入管11の端部11aの口径、目的とする窒素含有量、窒素含有ガス供給手段70に残存する窒素量などにより適宜選択すればよい。例えば、金属塩として200kgのKTaFを使用し、窒素含有金属粉末に2000ppmの窒素を含有させようとする場合には、少なくとも標準状態(STP)で約150L(185g)の窒素を導入する必要があり、そのためには、反応器10bの内部の圧力を、外気圧+1kPaとして、純度99.999体積%の窒素ガスを反応融液S(容量500L)に供給すればよい。 The amount of the nitrogen-containing gas supplied to the reaction melt S is the capacity of the reactor 10b, the volume of the reaction melt S, the diameter of the end portion 11a of the nitrogen-containing gas introduction pipe 11, the target nitrogen content, and the nitrogen content. What is necessary is just to select suitably by the nitrogen amount etc. which remain | survive in the gas supply means 70. For example, when 200 kg of K 2 TaF 7 is used as the metal salt and nitrogen-containing metal powder is to contain 2000 ppm of nitrogen, at least about 150 L (185 g) of nitrogen is introduced in the standard state (STP). For this purpose, the internal pressure of the reactor 10b is set to the external pressure + 1 kPa, and nitrogen gas having a purity of 99.999 vol% may be supplied to the reaction melt S (capacity 500 L).

上記の金属塩の投入および還元剤の投入は、所定の回数繰り返す。その際、窒素含有ガスを、窒素含有ガス導入管11から反応融液Sに供給し続ける。
本実施形態においては、窒素含有ガス導入管11の端部11aが、反応融液Sの液面よりも下に位置しているため、窒素含有ガスが窒素含有ガス導入管11の端部11a付近の反応融液Sに導入される。反応器10bの反応融液Sの上側の空間には不活性ガスが満たされているため、反応融液Sと窒素含有ガスとの接触は、実質的に窒素含有ガス導入管11の端部11a付近となる。
The introduction of the metal salt and the introduction of the reducing agent are repeated a predetermined number of times. At that time, the nitrogen-containing gas is continuously supplied from the nitrogen-containing gas introduction pipe 11 to the reaction melt S.
In the present embodiment, the end 11a of the nitrogen-containing gas introduction pipe 11 is located below the liquid surface of the reaction melt S, so that the nitrogen-containing gas is near the end 11a of the nitrogen-containing gas introduction pipe 11. The reaction melt S is introduced. Since the space above the reaction melt S of the reactor 10b is filled with an inert gas, the contact between the reaction melt S and the nitrogen-containing gas is substantially the end 11a of the nitrogen-containing gas introduction pipe 11. Nearby.

反応融液S中での還元により生成した金属タンタルまたは金属ニオブは、導入された窒素含有ガスより容易に窒素を取り込み、タンタルと窒素が固溶した固溶体またはニオブと窒素が固溶した固溶体を生成する。生成した固溶体は溶融塩よりも比重が大きいため、反応器10bの下部に沈降する。
還元された金属と導入された窒素の固溶により、窒素含有ガス収容袋72内の窒素含有ガスは消費される。均圧管12によって反応器10bと容器71とが連通しているため、反応器10bから容器71にガスが流れ込み、その流れ込んだガスによって圧縮されて窒素含有ガス収容袋72の体積は減少する。これにより、窒素含有ガス収容袋72の内部が陰圧になることがなく、窒素含有ガス収容袋72から窒素含有ガスを供給し続けることができる。
Metal tantalum or metal niobium produced by reduction in reaction melt S easily incorporates nitrogen from the introduced nitrogen-containing gas to produce a solid solution in which tantalum and nitrogen are in solid solution or a solid solution in which niobium and nitrogen are in solid solution. To do. Since the produced solid solution has a specific gravity greater than that of the molten salt, it settles in the lower part of the reactor 10b.
Due to the solid solution of the reduced metal and the introduced nitrogen, the nitrogen-containing gas in the nitrogen-containing gas storage bag 72 is consumed. Since the reactor 10b and the container 71 are communicated with each other by the pressure equalizing pipe 12, the gas flows into the container 71 from the reactor 10b and is compressed by the flowing gas, so that the volume of the nitrogen-containing gas storage bag 72 is reduced. Thereby, the inside of the nitrogen-containing gas storage bag 72 does not become negative pressure, and the nitrogen-containing gas can be continuously supplied from the nitrogen-containing gas storage bag 72.

その後、金属塩および還元剤の投入、並びに、窒素含有ガスの導入を停止して、反応融液Sを冷却する。次いで、第1の実施形態と同様に、反応器10bの下部に堆積した集塊を水洗し、酸洗し、乾燥させて、窒素含有金属粉末を得る。得られた窒素含有金属粉末は、上記第1の実施形態と同様に、熱処理および/または脱酸素処理を施してもよい。   Thereafter, the introduction of the metal salt and the reducing agent and the introduction of the nitrogen-containing gas are stopped, and the reaction melt S is cooled. Next, as in the first embodiment, the agglomerates deposited at the bottom of the reactor 10b are washed with water, pickled, and dried to obtain a nitrogen-containing metal powder. The obtained nitrogen-containing metal powder may be subjected to heat treatment and / or deoxygenation treatment as in the first embodiment.

(作用効果)
上記第2の実施形態の窒素含有金属粉末の製造方法では、窒素含有ガス収容袋72から窒素含有ガスを反応融液Sに供給するため、窒素含有ガスの供給量が制限されている。したがって、窒素含有金属粉末の窒素含有量が過剰になりにくい。そのため、窒素含有金属粉末の一次粒子を均一化および微細化しつつ、製造ごとの窒素含有量のばらつきを容易に抑えることができる。
(Function and effect)
In the method for producing a nitrogen-containing metal powder of the second embodiment, since the nitrogen-containing gas is supplied from the nitrogen-containing gas storage bag 72 to the reaction melt S, the supply amount of the nitrogen-containing gas is limited. Therefore, the nitrogen content of the nitrogen-containing metal powder is unlikely to become excessive. Therefore, it is possible to easily suppress the variation in the nitrogen content for each production while uniformizing and refining the primary particles of the nitrogen-containing metal powder.

<第3の実施形態>
第3の実施形態は、第3の発明の窒素含有金属粉末の製造方法についての実施形態である。
(反応装置)
本実施形態の窒素含有金属粉末の製造方法では、第1の実施形態で使用した反応装置1を用いる。ただし、窒素供給剤投入口40を、窒素含有ガス供給口40とし、攪拌翼51については、攪拌翼回転方向の断面端の曲率半径が規定される。
すなわち、本実施形態では、攪拌翼51の回転方向の断面端(角C)の曲率半径が3〜10mm、好ましくは4〜7mmである。曲率半径が3mm未満であると、得られる窒素含有金属粉末の窒素含有量が過剰になることがあり、10mmを超えると、得られる窒素含有金属粉末の窒素含有量が不足することがある。
また、本実施形態では、攪拌翼51の、攪拌翼回転方向の断面端で曲率半径のない部分の厚みが20〜30mmであることが好ましい。
また、本実施形態においても、攪拌翼51は、第1の実施形態で使用する攪拌翼51と同様に、攪拌翼51の幅Wが攪拌翼51の回転半径に対して10〜50%であることが好ましい。また、長手方向の長さ(回転半径)が反応器10aの内径に対して30〜80%であることが好ましい。また、水平方向に対する角度θが30〜90°であることが好ましい。
<Third Embodiment>
3rd Embodiment is embodiment about the manufacturing method of the nitrogen-containing metal powder of 3rd invention.
(Reactor)
In the method for producing a nitrogen-containing metal powder of the present embodiment, the reactor 1 used in the first embodiment is used. However, the nitrogen supply agent inlet 40 is used as the nitrogen-containing gas supply port 40, and for the stirring blade 51, the radius of curvature of the cross-sectional end in the rotation direction of the stirring blade is defined.
That is, in this embodiment, the curvature radius of the cross-sectional end (corner C) in the rotation direction of the stirring blade 51 is 3 to 10 mm, preferably 4 to 7 mm. If the radius of curvature is less than 3 mm, the nitrogen content of the obtained nitrogen-containing metal powder may be excessive, and if it exceeds 10 mm, the nitrogen content of the obtained nitrogen-containing metal powder may be insufficient.
Moreover, in this embodiment, it is preferable that the thickness of the part without a curvature radius in the cross-sectional end of the stirring blade rotation direction of the stirring blade 51 is 20-30 mm.
Also in this embodiment, the width W of the stirring blade 51 is 10 to 50% with respect to the rotation radius of the stirring blade 51, similarly to the stirring blade 51 used in the first embodiment. It is preferable. Moreover, it is preferable that the length (rotation radius) of a longitudinal direction is 30 to 80% with respect to the internal diameter of the reactor 10a. Moreover, it is preferable that angle (theta) with respect to a horizontal direction is 30-90 degrees.

(製造方法)
本実施形態の窒素含有金属粉末の製造方法では、まず、反応器10aに希釈塩を充填する。ここで、希釈塩の種類および量は第1の実施形態と同様である。
次いで、アルゴン等の希ガスを反応器10aに導入して空気を排除し、反応器10aを加熱して希釈塩を溶融して、溶融塩を得る。そして、モータ53により回転軸52を介して攪拌翼51を回転させて、溶融塩を攪拌する。その際の加熱温度および攪拌翼の回転数は第1の実施形態と同様である。
次いで、金属原料投入口20から金属塩を反応器10aの内部に投入した後、還元剤投入口30から還元剤を反応器10aの内部に投入し、攪拌翼51に攪拌して、反応融液を得る。その際、金属塩および還元剤としては、第1の実施形態で使用したものと同様のものが使用される。
次いで、窒素含有ガス供給口40より窒素含有ガスを反応器10aの反応融液の上側に導入する。窒素含有ガスとしては、第2の実施形態で使用したものと同様のものが挙げられる。
(Production method)
In the method for producing a nitrogen-containing metal powder according to this embodiment, first, the reactor 10a is filled with a diluted salt. Here, the kind and amount of the diluted salt are the same as those in the first embodiment.
Next, a rare gas such as argon is introduced into the reactor 10a to exclude air, and the reactor 10a is heated to melt the diluted salt to obtain a molten salt. Then, the molten salt is stirred by rotating the stirring blade 51 via the rotating shaft 52 by the motor 53. The heating temperature and the rotation speed of the stirring blade at that time are the same as in the first embodiment.
Next, after the metal salt is introduced into the reactor 10a from the metal raw material inlet 20, the reducing agent is introduced into the reactor 10a from the reducing agent inlet 30 and stirred in the stirring blade 51 to react the reaction melt. Get. At that time, the same metal salt and reducing agent as those used in the first embodiment are used.
Next, nitrogen-containing gas is introduced from the nitrogen-containing gas supply port 40 to the upper side of the reaction melt in the reactor 10a. Examples of the nitrogen-containing gas include the same as those used in the second embodiment.

本実施形態では、窒素含有ガス供給の最中、攪拌翼51により、反応融液を、回転数100〜200回転/分、好ましくは140〜170回転/分で攪拌する。攪拌翼の回転数が100回転/分未満であると、得られる窒素含有金属粉末の窒素含有量が不足することがあり、200回転/分を超えると、得られる窒素含有金属粉末の窒素含有量が過剰になることがある。   In the present embodiment, during the supply of the nitrogen-containing gas, the reaction melt is stirred by the stirring blade 51 at a rotation speed of 100 to 200 rotations / minute, preferably 140 to 170 rotations / minute. When the rotational speed of the stirring blade is less than 100 revolutions / minute, the nitrogen content of the obtained nitrogen-containing metal powder may be insufficient, and when it exceeds 200 revolutions / minute, the nitrogen content of the obtained nitrogen-containing metal powder. May become excessive.

その後、金属塩および還元剤の投入、並びに、窒素含有ガスの導入を停止して、反応融液Sを冷却する。次いで、第1の実施形態と同様に、反応器10aの下部に堆積した集塊を水洗し、酸洗し、乾燥させて、窒素含有金属粉末を得る。得られた窒素含有金属粉末は、上記第1の実施形態と同様に、熱処理および/または脱酸素処理を施してもよい。   Thereafter, the introduction of the metal salt and the reducing agent and the introduction of the nitrogen-containing gas are stopped, and the reaction melt S is cooled. Next, as in the first embodiment, the agglomerates deposited at the bottom of the reactor 10a are washed with water, pickled, and dried to obtain a nitrogen-containing metal powder. The obtained nitrogen-containing metal powder may be subjected to heat treatment and / or deoxygenation treatment as in the first embodiment.

(作用効果)
本発明者らが調べた結果、窒素含有ガス供給時の攪拌翼51の回転数を100〜200回転/分にし、攪拌翼51回転方向の断面端曲率半径を3〜10mmにすることで、得られる窒素含有金属粉末の窒素含有量を所望量に調整できる。攪拌翼51の形状や回転数は容易に調整できるから、本実施形態では、得られる窒素含有金属粉末の窒素含有量を容易に適正な範囲内に調整できる。
例えば、回転数を大きくすると、回転軸を中心にした反応融液の渦巻きが深くなり、攪拌翼51の一部が反応融液の外に露出して反応融液の液面をせん断するようになる。このせん断によって、液面と接触する窒素が反応融液の中に微細な気泡として取り込まれる。このせん断が適度でないと取り込まれる窒素量を調整することが容易ではなくなるが、攪拌翼51の形状を調整することで、適度なせん断の状態を調整することができる。
(Function and effect)
As a result of investigation by the present inventors, the rotation speed of the stirring blade 51 at the time of supplying the nitrogen-containing gas is set to 100 to 200 rotations / minute, and the sectional end curvature radius in the rotation direction of the stirring blade 51 is set to 3 to 10 mm. The nitrogen content of the resulting nitrogen-containing metal powder can be adjusted to a desired amount. Since the shape and rotation speed of the stirring blade 51 can be easily adjusted, in the present embodiment, the nitrogen content of the obtained nitrogen-containing metal powder can be easily adjusted within an appropriate range.
For example, when the rotation speed is increased, the spiral of the reaction melt around the rotation axis becomes deeper, and a part of the stirring blade 51 is exposed to the outside of the reaction melt so as to shear the liquid surface of the reaction melt. Become. Due to this shearing, nitrogen in contact with the liquid surface is taken into the reaction melt as fine bubbles. If the shear is not appropriate, it is not easy to adjust the amount of nitrogen to be taken in. However, by adjusting the shape of the stirring blade 51, an appropriate shear state can be adjusted.

<他の実施形態>
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。
第1の実施形態では、窒素供給剤を金属原料と共に反応器10aに投入したが、金属原料を投入する前に反応器10aに投入してもよいし、金属原料を投入した後に反応器10aに投入してもよい。
また、第1の実施形態においては、金属原料を予め溶融させ、溶融状態で反応器10aに投入してもよい。その場合、溶融状態の金属原料を窒素ガスで押し込んで供給してもよい。
また、攪拌翼51は厚みが不均一でもよいし、攪拌翼51の幅Wも不均一でもよい。例えば、攪拌翼51の先端に向かうにつれて幅広になっていてもよい。
また、攪拌翼51は、平板状でなくてもよく、例えば、回転時に攪拌翼51の先端が後方になるように湾曲していてもよいし、攪拌翼51の先端が上向きまたは下向きに折れ曲がっていてもよい。
また、攪拌翼51の長さ方向の全体にわたって角度θが30°〜90°で傾斜していなくてもよい。ただし、反応融液Sに窒素を取り込みやすいことから、攪拌翼51の長手方向の50%以上が30°〜90°で傾斜していることが好ましい。
また、上記実施形態で用いた攪拌翼51は、水平方向に対して傾斜したピッチドパドル翼に限らず、スクリュー翼、タービン翼、または特殊な形状の攪拌翼を用いることもできるが、構造が簡単で比較的低速での攪拌でも充分均一な攪拌を達成できることからパドル翼が適している。
<Other embodiments>
In addition, this invention is not limited to the said embodiment.
In the first embodiment, the nitrogen supply agent is charged into the reactor 10a together with the metal raw material, but may be charged into the reactor 10a before the metal raw material is charged, or into the reactor 10a after the metal raw material is charged. You may throw it in.
In the first embodiment, the metal raw material may be melted in advance and charged into the reactor 10a in a molten state. In that case, the molten metal raw material may be supplied by being pushed in with nitrogen gas.
The thickness of the stirring blade 51 may be non-uniform, and the width W of the stirring blade 51 may be non-uniform. For example, the width may become wider toward the tip of the stirring blade 51.
Further, the stirring blade 51 may not be flat, for example, may be curved so that the tip of the stirring blade 51 is rearward when rotating, or the tip of the stirring blade 51 is bent upward or downward. May be.
Further, the angle θ may not be inclined at 30 ° to 90 ° over the entire length direction of the stirring blade 51. However, since nitrogen is easily taken into the reaction melt S, it is preferable that 50% or more of the stirring blade 51 in the longitudinal direction is inclined at 30 ° to 90 °.
Further, the stirring blade 51 used in the above embodiment is not limited to the pitched paddle blade inclined with respect to the horizontal direction, and a screw blade, a turbine blade, or a specially shaped stirring blade can be used, but the structure is simple. Paddle blades are suitable because sufficiently uniform stirring can be achieved even at relatively low speeds.

第2の実施形態において、シール手段80において、容器81に上面がなく、開放構造にされても構わない。
また、シール手段80の代わりに、図4に示すシール手段90を用いてもよい。シール手段90は、側壁が二重壁91aにされた下側容器91と、二重壁91aの間に差し込まれたフロート蓋92とを具備し、下側容器91の底面91bに不活性ガス排出管13が接続され、二重壁91aに低揮発液93が充填されたものである。このシール手段90では、下側容器91とフロート蓋92との隙間が低揮発液93によって液封されることにより、シール機能を発揮する。
In the second embodiment, in the sealing means 80, the container 81 does not have an upper surface, and may have an open structure.
Further, instead of the sealing means 80, a sealing means 90 shown in FIG. The sealing means 90 includes a lower container 91 whose side wall is a double wall 91a, and a float lid 92 inserted between the double walls 91a, and discharges inert gas to the bottom surface 91b of the lower container 91. The pipe 13 is connected, and the double wall 91a is filled with the low volatile liquid 93. In the sealing means 90, the gap between the lower container 91 and the float lid 92 is sealed with the low volatile liquid 93, thereby exhibiting a sealing function.

また、第2の実施形態において、反応器10bと窒素含有ガス供給手段70とが、窒素含有ガス導入管11および均圧管12を介して接続されていたが、反応器10bへの窒素含有ガスの供給量を制御できれば特に制限されない。例えば、均圧管12を用いずにガス流量計を設けて窒素含有ガスの供給量を制御してもよいし、容器71を加圧可能にすると共に均圧管12に差圧バルブを設けて、反応器10bと容器71との差圧に基づいて窒素含有ガスの供給量を制御してもよい。
また、容器71、窒素含有ガス収容袋72、窒素含有ガス導入管11および均圧管12を用いずに、上記シール手段90を用いて窒素含有ガス供給量を制限することもできる。すなわち、シール手段90においてフロート蓋92の質量を調整し、窒素含有ガスの供給量が所望量に達した際に安全弁のように窒素含有ガスが外部に抜け出るようにして、窒素含有ガス供給量を制限してもよい。シール手段90によって窒素含有ガス供給量を制限する場合には、窒素含有ガスを反応器10bの反応融液Sの上側に供給することが好ましい。
Further, in the second embodiment, the reactor 10b and the nitrogen-containing gas supply means 70 are connected via the nitrogen-containing gas introduction pipe 11 and the pressure equalizing pipe 12, but the nitrogen-containing gas to the reactor 10b is not connected. There is no particular limitation as long as the supply amount can be controlled. For example, a gas flow meter may be provided without using the pressure equalizing pipe 12 to control the supply amount of the nitrogen-containing gas, or the container 71 can be pressurized and a differential pressure valve is provided in the pressure equalizing pipe 12 to react. The supply amount of the nitrogen-containing gas may be controlled based on the differential pressure between the vessel 10b and the container 71.
Further, the nitrogen-containing gas supply amount can be limited using the sealing means 90 without using the container 71, the nitrogen-containing gas storage bag 72, the nitrogen-containing gas introduction pipe 11, and the pressure equalizing pipe 12. That is, the mass of the float lid 92 is adjusted in the sealing means 90, and when the supply amount of the nitrogen-containing gas reaches a desired amount, the nitrogen-containing gas escapes to the outside like a safety valve so that the nitrogen-containing gas supply amount is reduced. You may restrict. When the supply amount of the nitrogen-containing gas is limited by the sealing means 90, it is preferable to supply the nitrogen-containing gas to the upper side of the reaction melt S of the reactor 10b.

以下、実施例1および比較例1により、第1の発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the first invention will be described in more detail with reference to Example 1 and Comparative Example 1.

(実施例1)
図1に示す反応装置1の反応器10a(容量800L)にフッ化カリウム250kgと塩化カリウム250kgを投入し、200℃で1時間水分除去した後、800℃で溶融し、攪拌翼51を150回転/分で攪拌した。これにより、フッ化カリウムおよび塩化カリウムを溶融塩とした。
次いで、攪拌翼51の回転数を150回転/分に維持したまま、反応器10a内に窒素供給剤200g(粒径約700〜2500μm)を窒素供給剤投入口40から投入し5分後に、フッ化タンタルカリウム2.5kgを金属原料投入口20から投入し、窒素供給剤27g(粒径約700〜2500μm)を窒素供給剤投入口40から投入した。ここで、窒素供給剤としては、塩化アンモニウム18gをフッ化カリウム4.5gと塩化カリウム4.5gとの混合物を粒状に成形したものを用いた。
次いで、その1分後にナトリウム750gを還元剤投入口30から添加した。このときの攪拌翼51の回転数も150回転/分とした。
このフッ化タンタルカリウムと、フッ化カリウムおよび塩化カリウムで成形した塩化アンモニウム18gと、ナトリウムとの投入を40回繰り返した後、反応器10a内で沈降したタンタルと窒素との固溶体を水洗し、濃度5質量%のフッ酸水溶液を用いて酸洗し、120℃で乾燥して、窒素含有タンタル粉末(A1)を得た。
また、上記と全く同じ方法で窒素含有タンタル粉末(A2)〜(A10)を得た。
Example 1
250 kg of potassium fluoride and 250 kg of potassium chloride are put into the reactor 10a (capacity 800L) of the reactor 1 shown in FIG. 1, and after removing water at 200 ° C. for 1 hour, the melt is carried out at 800 ° C. and the stirring blade 51 is rotated 150 times. Stir at / min. Thereby, potassium fluoride and potassium chloride were used as molten salts.
Next, while maintaining the rotation speed of the stirring blade 51 at 150 rpm, 200 g of nitrogen supply agent (particle size: about 700 to 2500 μm) was introduced into the reactor 10a from the nitrogen supply inlet 40, and 5 minutes later, 2.5 kg of potassium tantalum iodide was introduced from the metal raw material inlet 20, and 27 g of nitrogen supply agent (particle size: about 700 to 2500 μm) was introduced from the nitrogen supplier inlet 40. Here, as a nitrogen supply agent, what shape | molded the mixture of 18 g of ammonium chloride in 4.5 g of potassium fluoride and 4.5 g of potassium chloride was used.
Then, 1 minute later, 750 g of sodium was added from the reducing agent inlet 30. The rotation speed of the stirring blade 51 at this time was also 150 rpm.
After repeating the addition of this potassium tantalum fluoride, 18 g of ammonium chloride formed with potassium fluoride and potassium chloride, and sodium 40 times, the solid solution of tantalum and nitrogen precipitated in the reactor 10a was washed with water, It pickled using 5 mass% hydrofluoric acid aqueous solution, and it dried at 120 degreeC, and obtained nitrogen-containing tantalum powder (A1).
Also, nitrogen-containing tantalum powders (A2) to (A10) were obtained by the same method as above.

(比較例1)
実施例1と同様にフッ化タンタルカリウムとナトリウムとの投入を、窒素供給剤を用いずに窒素ガスを窒素供給剤投入口40から連続的に溶融塩の液面上に30L/分で導入しながら、40回繰り返した後、実施例1と同様に窒素含有タンタル粉末(B1)を得た。
また、上記と全く同じ方法で窒素含有タンタル粉末(B2)〜(B10)を得た。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, tantalum fluoride potassium and sodium were introduced, and nitrogen gas was continuously introduced from the nitrogen supply agent inlet 40 onto the molten salt liquid surface at 30 L / min without using a nitrogen supplier. However, after repeating 40 times, a nitrogen-containing tantalum powder (B1) was obtained in the same manner as in Example 1.
Also, nitrogen-containing tantalum powders (B2) to (B10) were obtained by the same method as above.

[窒素含有タンタル粉末中の窒素含有量の測定]
実施例1および比較例1の各製造方法により得た窒素含有タンタル粉末(A1)〜(A10)および(B1)〜(B10)について、各々、以下の方法により窒素含有量 (ppm)を測定した。
すなわち、酸素/窒素分析計(堀場製作所EMGA520)を使用して、ヘリウムガス中、試料をインパルス融解加熱し、発生ガスをTCD(熱伝導度法)で定量する方法(JIS H1685)で求めた。測定結果を表1に示す。
[Measurement of nitrogen content in nitrogen-containing tantalum powder]
About nitrogen-containing tantalum powders (A1) to (A10) and (B1) to (B10) obtained by the production methods of Example 1 and Comparative Example 1, respectively, the nitrogen content was determined by the following method. (Ppm) was measured.
That is, using an oxygen / nitrogen analyzer (Horiba EMGA520), the sample was impulse-heated and heated in helium gas, and the generated gas was quantified by TCD (thermal conductivity method) (JIS H1685). The measurement results are shown in Table 1.

Figure 0005680866
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窒素供給源として、フッ化カリウムおよび塩化カリウムで成形した塩化アンモニウムを用いた実施例1の製造方法では、(A1)〜(A10)の窒素含有量の差が小さく、製造ごとの窒素含有タンタル粉末の窒素含有量のばらつきが小さかった。
これに対し、窒素供給源として、窒素ガスを用いた比較例1では、(B1)〜(B10)の窒素含有量の差が大きく、製造ごとの窒素含有タンタル粉末の窒素含有量のばらつきが大きかった。
In the production method of Example 1 using ammonium chloride formed with potassium fluoride and potassium chloride as a nitrogen supply source, the difference in nitrogen content of (A1) to (A10) is small, and the nitrogen-containing tantalum powder for each production The variation in nitrogen content was small.
On the other hand, in Comparative Example 1 using nitrogen gas as a nitrogen supply source, the difference in nitrogen content of (B1) to (B10) is large, and the variation in nitrogen content of the nitrogen-containing tantalum powder from production to production is large. It was.

以下、実施例2,3および比較例2,3により、第2の発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the second invention will be described in more detail with reference to Examples 2 and 3 and Comparative Examples 2 and 3.

(実施例2)
図3に示す反応装置2の反応器10b(容量800L)に、アルゴンガスを5L/分で導入して脱気し、フッ化カリウム250kgと塩化カリウム250kgを投入し、200℃で1時間水分除去した後、800℃で溶融し、攪拌翼51を150回転/分で攪拌した。これにより、フッ化カリウムおよび塩化カリウムを溶融塩とした。
次いで、攪拌翼51による攪拌を継続しながら、反応器10b内にフッ化タンタルカリウム2.5kgを金属原料投入口20から投入し、1分後に、ナトリウム750gを還元剤投入口30から添加した。2分間攪拌した後、窒素含有ガスとして純窒素ガス(純度99.999%)を、反応器の内圧+1.5kPaで、窒素含有ガス供給手段より反応融液Sに供給した。窒素含有ガス供給手段を用いることにより、窒素ガスの供給量を制限した。
このフッ化タンタルカリウムとナトリウムの投入を40回繰り返した。純窒素の総導入量は、フッ化タンタルカリウム100kgに対して、140gであった。反応終了後、反応器10b内で沈降したタンタルと窒素との固溶体を水洗し、濃度5質量%のフッ酸水溶液を用いて酸洗し、120℃で乾燥して、窒素含有タンタル粉末(A11)を得た。
また、上記と全く同じ方法で窒素含有タンタル粉末(A12)〜(A15)を得た。
(Example 2)
Argon gas was introduced at a rate of 5 L / min into the reactor 10b (capacity 800 L) of the reactor 2 shown in FIG. 3 and degassed, 250 kg of potassium fluoride and 250 kg of potassium chloride were added, and water was removed at 200 ° C. for 1 hour. Then, the mixture was melted at 800 ° C., and the stirring blade 51 was stirred at 150 rpm. Thereby, potassium fluoride and potassium chloride were used as molten salts.
Next, while stirring with the stirring blade 51 was continued, 2.5 kg of potassium tantalum fluoride was introduced into the reactor 10 b from the metal raw material inlet 20, and 750 g of sodium was added from the reducing agent inlet 30 one minute later. After stirring for 2 minutes, pure nitrogen gas (purity 99.999%) as a nitrogen-containing gas was supplied to the reaction melt S from the nitrogen-containing gas supply means at an internal pressure of the reactor +1.5 kPa. The supply amount of nitrogen gas was limited by using the nitrogen-containing gas supply means.
This addition of potassium tantalum fluoride and sodium was repeated 40 times. The total amount of pure nitrogen introduced was 140 g with respect to 100 kg of potassium tantalum fluoride. After completion of the reaction, the solid solution of tantalum and nitrogen precipitated in the reactor 10b is washed with water, pickled with an aqueous hydrofluoric acid solution having a concentration of 5% by mass, dried at 120 ° C., and nitrogen-containing tantalum powder (A11) Got.
Also, nitrogen-containing tantalum powders (A12) to (A15) were obtained by the same method as above.

(実施例3)
図3に示す反応装置2の反応器10b(容量800L)に、アルゴンガスを5L/分で導入して脱気し、フッ化カリウム250kgと塩化カリウム250kgを投入し、200℃で1時間水分除去した後、800℃で溶融し、攪拌翼51を150回転/分で攪拌した。これにより、フッ化カリウムおよび塩化カリウムを溶融塩とした。
次いで、攪拌翼51による攪拌を継続しながら、反応器10b内にフッ化タンタルカリウム2.5kgを金属原料投入口20から投入し、1分後に、ナトリウム750gを還元剤投入口11bから添加した。2分間攪拌した後、窒素含有ガスとして純窒素ガス(純度99.999%)を、反応器10bの内圧+0.9kPaで、窒素含有ガス供給手段70より反応融液Sに導入した。窒素含有ガス供給手段70を用いることにより、窒素ガスの供給量を制限した。
このフッ化タンタルカリウムとナトリウムの投入を40回繰り返した。純窒素の総導入量は、フッ化タンタルカリウム100kgに対して、120gであった。反応終了後、生成したタンタルと窒素との固溶体を水洗し、濃度5質量%のフッ酸水溶液を用いて酸洗し、120℃で乾燥して、窒素含有タンタル粉末(A16)を得た。
また、上記と全く同じ方法で窒素含有タンタル粉末(A17)〜(A20)を得た。
Example 3
Argon gas was introduced at a rate of 5 L / min into the reactor 10b (capacity 800 L) of the reactor 2 shown in FIG. 3 and degassed, 250 kg of potassium fluoride and 250 kg of potassium chloride were added, and water was removed at 200 ° C. for 1 hour. Then, the mixture was melted at 800 ° C., and the stirring blade 51 was stirred at 150 rpm. Thereby, potassium fluoride and potassium chloride were used as molten salts.
Next, while stirring with the stirring blade 51 was continued, 2.5 kg of potassium tantalum fluoride was introduced into the reactor 10b from the metal raw material inlet 20, and 750 g of sodium was added from the reducing agent inlet 11b after 1 minute. After stirring for 2 minutes, pure nitrogen gas (purity 99.999%) as nitrogen-containing gas was introduced into the reaction melt S from the nitrogen-containing gas supply means 70 at an internal pressure of the reactor 10b of +0.9 kPa. By using the nitrogen-containing gas supply means 70, the supply amount of nitrogen gas was limited.
This addition of potassium tantalum fluoride and sodium was repeated 40 times. The total amount of pure nitrogen introduced was 120 g with respect to 100 kg of potassium tantalum fluoride. After the completion of the reaction, the produced solid solution of tantalum and nitrogen was washed with water, pickled with a 5% by mass hydrofluoric acid aqueous solution, and dried at 120 ° C. to obtain nitrogen-containing tantalum powder (A16).
Also, nitrogen-containing tantalum powders (A17) to (A20) were obtained by the same method as above.

(比較例2)
図3に示す反応装置2における窒素含有ガス供給手段70を用いず、反応の間中、純窒素ガス(純度99.999%)を12L/分の流量で、反応融液Sの上側に導入し続けたこと以外は、実施例2と同様にして窒素含有タンタル粉末(B11)〜(B15)を得た。
(Comparative Example 2)
Without using the nitrogen-containing gas supply means 70 in the reaction apparatus 2 shown in FIG. 3, pure nitrogen gas (purity 99.999%) was introduced to the upper side of the reaction melt S at a flow rate of 12 L / min during the reaction. Nitrogen-containing tantalum powders (B11) to (B15) were obtained in the same manner as in Example 2 except for continuing.

(比較例3)
図3に示す反応装置2における窒素含有ガス供給手段70を用いず、反応の間中、純窒素ガス(純度99.999%)を20L/分の流量で、反応融液Sに直接供給してバブリングさせたこと以外は、実施例2と同様にして窒素含有タンタル粉末(B16)〜(B20)を得た。
(Comparative Example 3)
Without using the nitrogen-containing gas supply means 70 in the reaction apparatus 2 shown in FIG. 3, pure nitrogen gas (purity 99.999%) was supplied directly to the reaction melt S at a flow rate of 20 L / min throughout the reaction. Nitrogen-containing tantalum powders (B16) to (B20) were obtained in the same manner as in Example 2 except that bubbling was performed.

[窒素含有タンタル粉末中の窒素含有量の測定]
実施例2,3および比較例2,3の各製造方法により得た窒素含有タンタル粉末(A11)〜(A20)および(B11)〜(B20)の窒素含有量 (ppm)を、実施例1および比較例1の窒素含有タンタル粉末と同様に測定した。測定結果を表2に示す。
[Measurement of nitrogen content in nitrogen-containing tantalum powder]
Nitrogen content of nitrogen-containing tantalum powders (A11) to (A20) and (B11) to (B20) obtained by the production methods of Examples 2 and 3 and Comparative Examples 2 and 3 (Ppm) was measured in the same manner as the nitrogen-containing tantalum powder of Example 1 and Comparative Example 1. The measurement results are shown in Table 2.

Figure 0005680866
Figure 0005680866

窒素含有ガス供給手段70を用いて窒素ガスの供給量を制限した実施例2の製造方法では、(A11)〜(A15)の窒素含有量の差が小さく、製造ごとの窒素含有金属タンタル粉末の窒素含有量のばらつきが小さかった。
窒素含有ガス供給手段70を用いて窒素ガスの供給量を制限した実施例3の製造方法についても、(A16)〜(A20)の窒素含有量の差が小さく、製造ごとの窒素含有タンタル粉末の窒素含有量のばらつきが小さかった。
これに対し、窒素含有ガス供給手段70を用いず、窒素ガスの供給量を制限しなかった比較例2の製造方法では、(B11)〜(B15)の窒素含有量の差が大きく、製造ごとの窒素含有タンタル粉末の窒素含有量のばらつきが大きかった。
窒素含有ガス供給手段70を用いず、窒素ガスの供給量を制限しなかった比較例3の製造方法についても、(B16)〜(B20)の窒素含有量の差が大きく、製造ごとの窒素含有タンタル粉末の窒素含有量のばらつきが大きかった。
In the production method of Example 2 in which the supply amount of nitrogen gas is limited using the nitrogen-containing gas supply means 70, the difference in nitrogen content of (A11) to (A15) is small, and the nitrogen-containing metal tantalum powder for each production is different. The variation in nitrogen content was small.
Also in the manufacturing method of Example 3 in which the supply amount of nitrogen gas was limited using the nitrogen-containing gas supply means 70, the difference in nitrogen content of (A16) to (A20) was small, and the nitrogen-containing tantalum powder for each manufacture The variation in nitrogen content was small.
On the other hand, in the production method of Comparative Example 2 in which the nitrogen-containing gas supply means 70 is not used and the supply amount of nitrogen gas is not limited, the difference in nitrogen content between (B11) to (B15) is large. The variation of the nitrogen content of the nitrogen-containing tantalum powder was large.
Also in the production method of Comparative Example 3 in which the nitrogen-containing gas supply means 70 was not used and the supply amount of nitrogen gas was not limited, the difference in nitrogen content of (B16) to (B20) was large, and the nitrogen content for each production The variation in nitrogen content of tantalum powder was large.

以下、実施例4〜9および比較例4〜8により、第3の発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the third invention will be described in more detail with reference to Examples 4 to 9 and Comparative Examples 4 to 8.

(実施例4)
図1に示す反応装置1の反応器10a(容量800L)にフッ化カリウム250kgと塩化カリウム250kgを投入し、200℃で1時間水分除去した後、800℃で溶融し、攪拌翼51を用いて150回転/分で攪拌して、フッ化カリウムおよび塩化カリウムの溶融塩を得た。その際、攪拌翼として、先端に向かうにつれて幅広にされたピッチドパドル翼であり、回転半径が50cm、翼幅が回転軸側にて5cmで先端にて15cm、厚みが20mm均一、角度θが45°均一、角Cの曲率半径が3mmのものを用いた。
次いで、攪拌翼51の回転数を150回転/分に維持したまま、窒素ガスを窒素供給口40から連続的に溶融塩の液面上に15L/分で導入しながら、反応器10内にフッ化タンタルカリウム2.5kgを金属原料投入口20から投入し、その1分後にナトリウム750gを還元剤投入口30から添加した。このときの攪拌翼51の回転数も150回転/分とした。
このフッ化タンタルカリウムと、ナトリウムとの投入を40回繰り返した後、反応器10内で沈降したタンタルと窒素との固溶体を水洗し、フッ酸水溶液を用いて酸洗し、120℃で乾燥して、窒素含有タンタル粉末(A21)を得た。
Example 4
250 kg of potassium fluoride and 250 kg of potassium chloride are charged into the reactor 10a (capacity 800 L) of the reactor 1 shown in FIG. 1, water is removed at 200 ° C. for 1 hour, and then melted at 800 ° C. The mixture was stirred at 150 revolutions / minute to obtain a molten salt of potassium fluoride and potassium chloride. At that time, as a stirring blade, a pitched paddle blade that is widened toward the tip, the rotation radius is 50 cm, the blade width is 5 cm on the rotating shaft side, 15 cm at the tip, the thickness is uniform 20 mm, and the angle θ is 45 °. A uniform one having a radius of curvature of a corner C of 3 mm was used.
Next, while the rotation speed of the stirring blade 51 is maintained at 150 rpm, nitrogen gas is continuously introduced from the nitrogen supply port 40 onto the surface of the molten salt at a rate of 15 L / min. 2.5 kg of potassium tantalum was introduced from the metal raw material inlet 20, and 750 g of sodium was added from the reducing agent inlet 30 one minute later. The rotation speed of the stirring blade 51 at this time was also 150 rpm.
After the addition of this potassium tantalum fluoride and sodium was repeated 40 times, the solid solution of tantalum and nitrogen precipitated in the reactor 10 was washed with water, pickled with an aqueous hydrofluoric acid solution, and dried at 120 ° C. Thus, a nitrogen-containing tantalum powder (A21) was obtained.

(実施例5)
窒素ガス供給時の攪拌翼51の角Cの曲率半径を5mmとし回転数を150回転/分としたこと以外は実施例4と同様にして、窒素含有タンタル粉末(A22)を得た。
(Example 5)
Nitrogen-containing tantalum powder (A22) was obtained in the same manner as in Example 4 except that the radius of curvature of the corner C of the stirring blade 51 when supplying nitrogen gas was 5 mm and the rotation speed was 150 rotations / minute.

(実施例6)
窒素ガス供給時の攪拌翼51の角Cの曲率半径を10mmとし回転数を150回転/分としたこと以外は実施例4と同様にして、窒素含有タンタル粉末(A23)を得た。
(Example 6)
Nitrogen-containing tantalum powder (A23) was obtained in the same manner as in Example 4 except that the radius of curvature of the corner C of the stirring blade 51 during the supply of nitrogen gas was 10 mm and the rotation speed was 150 rotations / minute.

(実施例7)
窒素ガス供給時の攪拌翼51の角Cの曲率半径を5mmとし回転数を120回転/分としたこと以外は実施例4と同様にして、窒素含有タンタル粉末(A24)を得た。
(Example 7)
Nitrogen-containing tantalum powder (A24) was obtained in the same manner as in Example 4 except that the radius of curvature of the corner C of the stirring blade 51 during the supply of nitrogen gas was 5 mm and the rotation speed was 120 rpm.

(実施例8)
窒素ガス供給時の攪拌翼51の角Cの曲率半径を10mmとし回転数を200回転/分としたこと以外は実施例4と同様にして、窒素含有タンタル粉末(A25)を得た。
(Example 8)
Nitrogen-containing tantalum powder (A25) was obtained in the same manner as in Example 4 except that the radius of curvature of the corner C of the stirring blade 51 during the supply of nitrogen gas was 10 mm and the rotation speed was 200 rotations / minute.

(実施例9)
窒素ガス供給時の攪拌翼51の角Cの曲率半径を5mmとし回転数を100回転/分としたこと以外は実施例4と同様にして、窒素含有タンタル粉末(A26)を得た。
Example 9
Nitrogen-containing tantalum powder (A26) was obtained in the same manner as in Example 4 except that the radius of curvature of the corner C of the stirring blade 51 when supplying nitrogen gas was 5 mm and the rotation speed was 100 rotations / minute.

(比較例4)
窒素ガス供給時の攪拌翼51の厚みを20mmとし、角Cの曲率半径を3mmとし、回転数を210回転/分としたこと以外は実施例4と同様にして、窒素含有タンタル粉末(B21)を得た。
(Comparative Example 4)
Nitrogen-containing tantalum powder (B21) in the same manner as in Example 4 except that the thickness of the stirring blade 51 at the time of supplying nitrogen gas was 20 mm, the radius of curvature of the corner C was 3 mm, and the rotation speed was 210 rpm. Got.

(比較例5)
窒素ガス供給時の攪拌翼51の厚みを20mmとし、角Cの曲率半径を5mmとし、回転数を90回転/分としたこと以外は実施例4と同様にして、窒素含有タンタル粉末(B22)を得た。
(Comparative Example 5)
Nitrogen-containing tantalum powder (B22) in the same manner as in Example 4 except that the thickness of the stirring blade 51 at the time of nitrogen gas supply was 20 mm, the radius of curvature of the corner C was 5 mm, and the rotation speed was 90 rpm. Got.

(比較例6)
窒素ガス供給時の攪拌翼51の厚みを20mmとし、角Cの曲率半径をほぼ0mmとし、回転数を150回転/分としたこと以外は実施例4と同様にして、窒素含有タンタル粉末(B23)を得た。
(Comparative Example 6)
Nitrogen-containing tantalum powder (B23) in the same manner as in Example 4 except that the thickness of the stirring blade 51 at the time of nitrogen gas supply was 20 mm, the radius of curvature of the corner C was approximately 0 mm, and the rotation speed was 150 rpm. )

(比較例7)
窒素ガス供給時の攪拌翼51の厚みを30mmとし、角Cの曲率半径をほぼ0mmとし、回転数を150回転/分としたこと以外は実施例4と同様にして、窒素含有タンタル粉末(B24)を得た。
(Comparative Example 7)
Nitrogen-containing tantalum powder (B24) in the same manner as in Example 4 except that the thickness of the stirring blade 51 at the time of nitrogen gas supply was 30 mm, the radius of curvature of the corner C was approximately 0 mm, and the rotation speed was 150 rpm. )

(比較例8)
窒素ガス供給時の攪拌翼51の厚みを30mmとし、角Cの曲率半径を15mmとし、回転数を150回転/分としたこと以外は実施例4と同様にして、窒素含有タンタル粉末(B24)を得た。
(Comparative Example 8)
Nitrogen-containing tantalum powder (B24) in the same manner as in Example 4 except that the thickness of the stirring blade 51 when supplying nitrogen gas was 30 mm, the radius of curvature of the corner C was 15 mm, and the rotation speed was 150 revolutions / minute. Got.

なお、上記実施例4〜9および比較例4〜8では、窒素含有タンタル粉末の窒素含有量を1000〜4000ppmの範囲に調整することを目標とした。   In Examples 4 to 9 and Comparative Examples 4 to 8, the target was to adjust the nitrogen content of the nitrogen-containing tantalum powder to a range of 1000 to 4000 ppm.

[窒素含有タンタル粉末中の窒素含有量の測定]
実施例4〜9および比較例4〜8の各製造方法により得た窒素含有タンタル粉末(A21)〜(A26)および(B21)〜(B25)の窒素含有量 (ppm)を、上述した酸素/窒素分析計を使用した方法により測定した。測定結果を表3に示す。
[Measurement of nitrogen content in nitrogen-containing tantalum powder]
Nitrogen content of nitrogen-containing tantalum powders (A21) to (A26) and (B21) to (B25) obtained by the production methods of Examples 4 to 9 and Comparative Examples 4 to 8 (Ppm) was measured by the method using the oxygen / nitrogen analyzer described above. Table 3 shows the measurement results.

Figure 0005680866
Figure 0005680866

窒素ガス供給時の攪拌翼51の回転数を、各々、150回転/分、120回転/分、160回転/分とし、且つ、攪拌翼51の角Cの曲率半径を、各々、3mm、5mm、10mmとした実施例4〜9の製造方法では、窒素含有タンタル粉末の窒素含有量が目標の範囲に入っていた。
これに対し、 窒素ガス供給時の攪拌翼51の回転数を210回転/分とした比較例4の製造方法では、窒素含有タンタル粉末の窒素含有量が過剰であった。
窒素ガス供給時の攪拌翼51の回転数を90回転/分とした比較例5の製造方法では、窒素含有タンタル粉末の窒素含有量が不足していた。
攪拌翼51の角Cの曲率半径をほぼ0mmとした比較例6,7の製造方法では、窒素含有タンタル粉末の窒素含有量が過剰であった。
攪拌翼51の角Cの曲率半径を15mmとした比較例8の製造方法では、窒素含有タンタル粉末の窒素含有量が不足していた。
The rotation speeds of the stirring blades 51 during the supply of nitrogen gas are 150 rotations / minute, 120 rotations / minute, and 160 rotations / minute, respectively, and the curvature radii of the corners C of the stirring blades 51 are 3 mm and 5 mm, respectively. In the manufacturing method of Examples 4-9 which was 10 mm, the nitrogen content of the nitrogen-containing tantalum powder was in the target range.
On the other hand, in the manufacturing method of Comparative Example 4 in which the rotation speed of the stirring blade 51 during the supply of nitrogen gas was 210 rotations / minute, the nitrogen content of the nitrogen-containing tantalum powder was excessive.
In the manufacturing method of Comparative Example 5 in which the rotation speed of the stirring blade 51 at the time of supplying nitrogen gas was 90 rotations / minute, the nitrogen content of the nitrogen-containing tantalum powder was insufficient.
In the manufacturing methods of Comparative Examples 6 and 7 in which the radius of curvature of the corner C of the stirring blade 51 was approximately 0 mm, the nitrogen content of the nitrogen-containing tantalum powder was excessive.
In the manufacturing method of Comparative Example 8 in which the radius of curvature of the corner C of the stirring blade 51 was 15 mm, the nitrogen content of the nitrogen-containing tantalum powder was insufficient.

1,2 反応装置
10a,10b 反応器
11 窒素含有ガス導入管
12 均圧管
13 不活性ガス排出管
20 金属原料投入口
30 還元剤投入口
40 窒素供給剤投入口(窒素含有ガス供給口)
50 攪拌機
51 攪拌翼
52 回転軸
53 モータ
60 不活性ガス導入管
70 窒素含有ガス供給手段
71 容器
72 窒素含有ガス収容袋
80,90 シール手段
81 容器
81a 上面
81b 孔
82 低揮発液
83 フロート蓋
91 下側容器
91a 二重壁
92 フロート蓋
93 低揮発液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Reactor 10a, 10b Reactor 11 Nitrogen containing gas introduction pipe 12 Pressure equalizing pipe 13 Inert gas discharge pipe 20 Metal raw material inlet 30 Reducing agent inlet 40 Nitrogen supply agent inlet (Nitrogen containing gas inlet)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Stirrer 51 Stirring blade 52 Rotating shaft 53 Motor 60 Inert gas introduction pipe 70 Nitrogen-containing gas supply means 71 Container 72 Nitrogen-containing gas storage bag 80, 90 Sealing means 81 Container 81a Upper surface 81b Hole 82 Low volatile liquid 83 Float lid 91 Bottom Side container 91a Double wall 92 Float lid 93 Low volatile liquid

Claims (3)

溶融した希釈塩中にて、タンタル化合物またはニオブ化合物を、還元剤を用いて還元させるに際して、窒素供給剤が添加され、窒素供給剤が固体であり、ここで該固体は、溶融した希釈塩中で溶融可能な成形用材料を用いて固体状窒素含有化合物が成形された窒素供給剤であり;希釈塩は、塩化ナトリウム、塩化カリウムまたはフッ化カリウムであり;還元剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはこれらの水素化物であり;固体状窒素含有化合物は、塩化アンモニウムまたは尿素であり;そして成形用材料は、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム、フッ化カリウムまたはフッ化ナトリウムである;ことを特徴とする窒素含有金属粉末の製造方法。 At molten in dilute salt, a tantalum compound or niobium compound, when is reduced with a reducing agent, a nitrogen supply agent is added, a nitrogen supply agent is a solid body, wherein the solid is diluted salt melted A nitrogen supplier in which a solid nitrogen-containing compound is molded using a molding material that can be melted in; the diluting salt is sodium chloride, potassium chloride or potassium fluoride; the reducing agent is an alkali metal, alkali An earth metal or a hydride thereof; the solid nitrogen-containing compound is ammonium chloride or urea; and the molding material is potassium chloride, sodium chloride, lithium chloride, potassium fluoride or sodium fluoride; The manufacturing method of the nitrogen-containing metal powder characterized by the above-mentioned. 前記成形用材料が前記希釈塩と同一成分である請求項1に記載の窒素含有金属粉末の製造方法。   The method for producing a nitrogen-containing metal powder according to claim 1, wherein the molding material is the same component as the diluted salt. 前記成形用材料が前記固体状窒素含有化合物を被覆している請求項1または2に記載の窒素含有金属粉末の製造方法。   The method for producing a nitrogen-containing metal powder according to claim 1 or 2, wherein the molding material covers the solid nitrogen-containing compound.
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