タンタル粉末の種類、特性、用途
このホームページをご覧になっている方は、金属タンタルや タンタル粉末に興味をお持ちかもしれません。そこで今回は、タンタル粉末の種類や性質、用途についてご紹介します。その前に、タンタル粉末とは何なのか？
タンタル粉末の種類・性質・用途
タンタル粉末とは？
タンタル粉末とは、金属タンタルを粉末にしたもので、暗灰色または銀灰色をしています。コンデンサやタンタル材料の重要な原料です。
タンタル粉末の種類は？
タンタル粉末はその用途によって、一般的にコンデンサグレードのタンタル粉末と 冶金グレードのタンタル粉末に分けられます。
キャパシタグレードタンタル粉末の特性と用途
コンデンサーグレードのタンタル粉末は、一般的に低電圧シリーズ（使用電圧が25V以下）、中電圧シリーズ（使用電圧が32～40V）、高電圧シリーズ（使用電圧が50V以下）の3つのシリーズに分けられます。
コンデンサグレードのタンタル粉末は 、タンタルコンデンサのコアを製造するために使用され、その品質は主に物理的特性、化学組成、電気的特性によって決定されます。
(1)物理的性質： 物理的性質には主に平均粒子径、粒子形状、流動性、成形密度が含まれる。低電圧シリーズ製品は、平均粒子径が小さく、粒子形状が複雑で、成形密度が低いことが望ましく、高電圧シリーズ製品は、平均粒子径が大きく、粒子形状が単純で、成形密度が高いことが望ましい。
流動性はタンタル粉が自動成型機で成型できるかどうかを決定するため、小型チップタンタルコンデンサの生産が急速に増加するにつれて、タンタル粉の流動性に大きな注目が集まっている。
(2)化学組成： 化学組成はタンタル粉末の電気特性に直接影響し、不純物が多い、特にリン、ホウ素、酸素、炭素、カリウム、ナトリウム、鉄の含有量が多いと、タンタル陽極酸化皮膜の漏れ電流が増加し、耐圧が低下するため、タンタル粉末の電気特性が悪化する。
しかし、タンタル粉末中の特定元素の含有量は、可能な限り少なくすることはできない。タンタル粉末に少量のリン化物を添加することにより、焼結時のタンタルブロックの収縮を抑制し、タンタル粉末の重量比静電容量を増加させることができ、また、高い絶縁耐力を有するアルミナイドを少量添加することにより、タンタル粉末の耐圧を増加させることができることが実証された。
(3)電気的特性：電気的特性とは、タンタル粉末を秤量、圧縮、真空焼結、陽極酸化した後のタンタル陽極ブロックの直流漏れ電流、耐圧、静電容量を指す。これらの特性はすべて、アモルファス五酸化タンタル陽極酸化皮膜の固有特性によって決定されるだけでなく、タンタル粉末の物理的特性と化学組成にも密接に関係しています。
冶金グレードタンタル粉末の特性と用途
冶金グレードのタンタル粉末は、様々なタンタル材料や合金添加剤としてのタンタル粉末を調製するために使用されるため、その品質は主に物理的特性と化学組成によって測定されます。 重要な物理的性能の指標である粒径は、150メッシュの標準ふるいを通過する方が良く、嵩密度は3～6g/cm3が好ましいです。真空焼結・溶解時の化学組成の低下を避けるため、酸素含有量は0.2%程度に制御する必要がある。タングステン、モリブデン、ニオブなどの高融点金属は真空溶解工程で除去できないため、その含有量は厳密に制御する必要がある。
タンタル粉末の調製法
タンタル粉末の調製方法には、五酸化タンタルの金属熱還元、炭素還元、溶融塩電解、ハロゲン化タンタルの水素還元、金属熱還元、タンタル含有フッ素錯体の金属熱還元などがある。
現在、業界では主にフルオロタンタル酸カリウムのナトリウム還元法を用いて金属タンタル粉末を調製しており、反応式はK2TaF7+5Na=Ta+2KF+5NaFである。
まとめ
タンタル粉末の種類、特性、用途について、より理解を深めていただければ幸いです。タンタルおよびタンタル粉末についてさらに詳しくお知りになりたい方は、スタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。
