Calcium Vapor Reduction of Tantalum Oxide Compounds

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Calcium vapor reduction of Ta2O5 and Mg4Ta2O9 has been studied at temperatures from 750 to 850°C. We have found out specific features of the pore structure of the calciothermic tantalum powders and assessed the effect of precursor particle size on the degree of reduction. To reduce the Mg4Ta2O9 tantalate with an average particle size of 2 μm, holding at a temperature of 800°C for at least 4 h was needed. Reducing the average particle size to 0.15 μm allowed us to reach complete reduction at a temperature of 750°C in just 1 h.

About the authors

V. M. Orlov

Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Minerals (separate subdivision), Kola Scientific Center (Federal Research Center), Russian Academy of Sciences

Email: v.orlov@ksc.ru
184209, Apatity, Murmansk oblast, Russia

M. V. Kryzhanov

Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Minerals (separate subdivision), Kola Scientific Center (Federal Research Center), Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: v.orlov@ksc.ru
184209, Apatity, Murmansk oblast, Russia

References

  1. Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1973. 608 с.
  2. Зеликман А.Н. Металлургия тугоплавких редких металлов. М.: Металлургия, 1986. 440 с.
  3. Bergman R.M., Mosheim Ch.E. Tantalum Powder Process: Pat. 4684399 US, Publ. 08.04.1987.
  4. Purushotham Y., Balaji T., Kumar A. et al. Chemical and Physical Properties of Tantalum Powder // Mod. Phis. Lett. B. 2001. V. 15. № 20. P. 867–871. https://doi.org/10.1142/S0217984901002622
  5. Cho S.W., Shim G., Park J.S. et al. Making of Tantalum Powder Using the Hunter Process // Met. Mater. Int. 2006. V. 12. № 1. P. 51–56. https://doi.org/10.1007/BF03027523
  6. Колосов В.Н., Орлов В.М., Мирошниченко М.Н., Прохорова Т.Ю. Получение высокочистых порошков тантала натриетермическим методом // Неорган. материалы. 2012. Т. 48. № 9. С. 1023–1027.
  7. Обгольц О.Я., Волынкин В.П., Фролова Л.М., Ангилевко В.Н. Способ получения порошка тантала регулируемой крупности: Пат. 2647971 РФ. Опубл. 23.10.2017. БИ. № 30.
  8. Shekhter L.N., Tripp T.B., Lanin L.L. Method for Producing Tantallum/Niobium Metal Powders by the Reduction of Their Oxides with Gaseous Magnesium: Pat. 6171363 US. Publ. 01.09.2001.
  9. Shekhter L.N., Tripp T.B., Lanin L.L et al. Metalothermic Reduction of Refractory Metal Oxides: Pat. 6849104 US. Publ. 01.02.2005.
  10. Haas H. Magnesium Vapour Reduced Tantalum Powders with Very High Capacitances // CARTS Europe 2004: 18th Annual Passive Components Conference (October 18–21). 2004. P. 5–8.
  11. Nersisyan H.H., Lee J.H., Lee S.I., Won C.W. The Role of the Reaction Medium in the Self-Propagating High Temperature Syntesis of Nanosized Tantalum Powder // Combust. Flame. 2003. V. 135. № 4. P. 539–545. https://doi.org/10.1134/S107042721003002X
  12. Орлов В.М., Крыжанов М.В. Магниетермическое восстановление оксида тантала в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Металлы. 2010. № 3. С. 18–23.
  13. Nersisyan H.H., Ryu H.S., Lee J.H., Suh H., Won H.I. Tantalum Network Nanoparticles from a Ta2O5 + kMg System by Liquid Magnesium Controlled Combustion // Combust. Flame. 2020. V. 219. September. P. 136–146. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2020.05.019
  14. Jung-Woo H., Ho-Sang S., Jae-Young J. Tantalum Powder Preparation from Ta2O5 by Calciothermic Reduction // Korean J. Met. Mater. 2012. V. 50. № 11. P. 823–828. https://doi.org/10.3365/KJMM.2012.50.11.823
  15. Baba M., Ono Y., Suzuki R.O. Tantalum and Niobium Powder Preparation from Their Oxides by Calciothermic Reduction in the Molten CaCl2 // J. Phys. Chem. Solids. 2005. V. 66. № 2–4. P. 466–470. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2004.06.042
  16. Suzuki R.O., Baba M., Ono Y., Yamamoto K. Formation of Broccoli-Like Morphology of Tantalum Powder // J. Alloys Compd. 2005. V. 389. № 1–2. P. 310–316. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.08.016
  17. Baba M., Suzuki R.O. Dielectric Properties of Tantalum Powder with Broccoli-Like Morphology // J. Alloys Compd. 2005. V. 392. № 1–2. P. 225–230. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.09.039
  18. Орлов В.М., Крыжанов М.В. Получение нанопорошков тантала магниетермическим восстановлением танталатов // Металлы. 2015. № 4. С. 93–97.
  19. Орлов В.М., Крыжанов М.В., Князева А.И. Порошки тантала с мезопористой структурой // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2016. Т. 52. № 5. С. 500–504. https://doi.org/10.7868/S0044185616050181
  20. Müller R., Bobeth M., Brumm H., et al. Kinetics of Nanoscale Structure Development during Mg-Vapour Reduction of Tantalum Oxide // Int. J. Mater. Res. 2007. V. 98. № 11. P. 1138–1145. https://doi.org/10.3139/146.101567
  21. Колосов В.Н., Орлов В.М., Мирошниченко М.Н. Восстановление кислородных соединений металлов V и VI групп парами кальция // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 1. С. 37–43. https://doi.org/10.31857/S0002337X20010066
  22. Волков А.И., Жарский И.М. Большой химический справочник. Мн.: Современная школа, 2005. 608 с.
  23. Розенберг Л.А., Штельман С.В. Состояние кислорода в танталовых порошках // Изв. АН СССР. Металлы. 1985. № 4. С. 163–164.
  24. Орлов В.М., Киселев Е.Н. Восстановление оксидных соединений тантала парами магния в интервале температуры 540–680°С // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 8. С. 829–835. https://doi.org/10.31857/S0002337X22080097
  25. Несмеянов А.Н. Давление пара химических элементов. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 396 с.
  26. Sing K.S.W. et al. Reporting Physisorption Data for Gas/solid Systems with Special Reference to the Determination of Surface Area and Porosity (Recommendations 1984) // Pure Appl. Chem. 1985. V. 57. № 4. P. 603–619.
  27. Орлов В.М., Крыжанов М.В., Киселев Е.Н. Особенности формирования пористой структуры порошков тантала и ниобия при магниетермическом восстановлении танталата и ниобата лития // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 9. С. 986–992. https://doi.org/10.31857/S0002337X20080114
  28. Орлов В.М., Крыжанов М.В., Калинников В.Т. Магниетермическое восстановление оксидных соединений тантала // Докл. Академии Наук. 2014. Т. 457. № 5. С. 555–558. https://doi.org/10.7868/S0869565214230157

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (70KB)
Indexing metadata
3.

Download (57KB)
Indexing metadata
4.

Download (135KB)
Indexing metadata
5.

Download (113KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 В.М. Орлов, М.В. Крыжанов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».