タンタル材料の焼結と製錬

Firmetal, 2025-10-31 09:11:00 PM

タンタル材料の焼結と製錬は、その最終的な性能と応用範囲を決定する重要なプロセスです。前者は粉末成形に重点を置き、後者は精製とインゴットの調製に重点を置きます。タンタル材料の焼結は主にコンデンサーや耐火部品用のタンタル粉末ブロックの製造に使用され、製錬は主に高純度タンタルインゴットや特殊合金の製造に使用されます。両者には、プロセスの目標、コアプロセス、および応用方向において大きな違いがあります。

粉末前処理：タンタル粉末（純度は通常99.9%以上、粒度は製品要件に応じて調整）を少量のバインダーと混合し、プレス（冷間静水圧プレスなど）により、特定の形状と密度の成形体（コンデンサー用タンタルコア、ターゲット材成形体など）を成形します。高温焼結：高真空環境（真空度≥10⁻³Pa）または不活性雰囲気下で、仮焼成したビレットを2000～2400℃に加熱し、数時間保持します。この過程で、タンタル粉末粒子は拡散と溶融により緻密な構造を形成し、最終製品の密度は理論密度の90%～98%に達します。後続加工：必要に応じて機械加工（切断、研磨など）を行うか、コンデンサ用タンタルブロックに陽極酸化処理を施して酸化膜誘電体層を形成します。

真空環境の利用：高温下では、タンタルは酸素や窒素と容易に反応して化合物を形成します。真空は酸化を防ぎ、粉末中の不純物（炭素や酸素など）を除去することで、製品の純度を高めます。気孔率の制御：焼結温度、保持時間、粉末粒径を調整することで、製品の気孔率を制御できます。例えば、コンデンサに使用されるタンタルブロックは、陽極酸化処理後の表面積を増やすために、一定の気孔を保持する必要があります。一方、構造部品は強度を確保するために高密度にする必要があります。低エネルギー消費：焼結温度はタンタルの融点（2996℃）よりもはるかに低く、材料を完全に溶融する必要がないため、精錬プロセスよりもエネルギー消費量が少なくなります。