专利名称：钽或铌酸盐化合物的生产方法
技术领域：
本发明提供了一种钽或铌酸盐化合物的生产方法。
目前，用于彩电和计算机显示器等滤波器的基片材料主要有钽酸锂和铌酸锂等晶体材料，市场对钽酸锂和铌酸锂等晶体材料的需求量增长迅猛，如何提高钽酸锂和铌酸锂晶体材料的加工质量和成品率，成为目前晶体材料生产厂家急需解决的问题之一。
钽或铌酸盐晶体的传统生产工艺是用高纯Ta2O5或Nb2O5跟高纯碳酸盐或氢氧化物混合后高温烧结、压块、拉晶，得到钽或铌酸盐晶体。碳酸盐或氢氧化物可以是Li2CO3或LiOH和碱金属、碱土金属和过渡金属的碳酸盐或氢氧化物及其复合碳酸盐或氢氧化物。用该方法生产钽或铌酸盐晶体时往往出现以下问题1.Ta2O5或Nb2O5和碳酸盐或氢氧化物均为固体粉末，混料混合不均匀，导致拉出的钽或铌酸盐晶体不均匀，严重时会导致晶体混浊或开裂。2.由于混料时称量的不准确，容易导致混料时组分偏离，甚至得不到钽或铌酸盐晶体。这样就造成晶体的成品率降低和成本上升。
为了达到上述目的，本发明人经过潜心研究，将传统的高纯Ta2O5或Nb2O5跟高纯碳酸盐或氢氧化物的混料、烧结工艺改为先生产一种含钽或铌的化合物，然后再将该含钽或铌化合物跟高纯碳酸盐或氢氧化物进行均相混料、低温烘干、烧结并使之反应，得到钽或铌酸盐化合物，该钽或铌酸盐化合物再经过酸洗、水洗、过滤、烘干后，得到纯净的可作为生产钽或铌酸盐晶体用的钽或铌酸盐化合物。酸洗所用的酸可以是H2C2O4、H2CO2等有机酸或HCl、HNO3等无机酸。
本发明的技术方案是提供了一种生产钽或铌酸盐化合物的方法，其特征在于用高纯H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液经沉淀等一系列反应后，先生产一种含钽或铌的化合物，然后再将该含钽或铌的化合物跟高纯碳酸盐或氢氧化物进行均相混料、低温烘干、烧结、酸洗、水洗、过滤、烘干后，得钽或铌酸盐化合物。
根据本发明的一种具体方案，其方法为往高纯H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中加入适量H2O2溶液，然后通入纯净NH3进行沉淀，然后过滤，得(NH4)3TaO8或(NH4)3NbO8；再向得到的(NH4)3TaO8或(NH4)3NbO8中加入适量H2O2溶液和高纯碳酸盐或氢氧化物，经均相混料、低温烘干、烧结、酸洗、水洗、过滤、烘干后得钽或铌酸盐化合物。本方案中在高纯H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中加入H2O2溶液的量为理论量的1.05-1.15倍。
本发明技术方案中以Li2CO3和H2C2O4为例的化学反应为
根据本发明的第二种具体方案，其方法为往高纯H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中直接通入纯净NH3进行沉淀，然后水洗、过滤，得Ta(OH)5或Nb(OH)5；再向得到的Ta(OH)5或Nb(OH)5中加入适量纯水和高纯碳酸盐或氢氧化物，经均相混料、低温烘干、烧结、酸洗、水洗、过滤、烘干后得钽或铌酸盐化合物。
本发明技术方案中以Li2CO3和H2C2O4为例的化学反应为
根据本发明的第三种具体方案，其方法为往高纯H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中直接通入纯净NH3进行沉淀，然后水洗、过滤、烘干、焙烧，得Ta2O5或Nb2O5；再向得到的Ta2O5或Nb2O5中加入适量纯水和高纯碳酸盐或氢氧化物，经均相混料、低温烘干、烧结、酸洗、水洗、过滤、烘干后得钽或铌酸盐化合物。
本发明技术方案中以Li2CO3和H2C2O4为例的化学反应为
以上三种具体方案中低温烘干的温度为45-100℃，含钽物料的烧结温度为800-1350℃，含铌物料的烧结温度为800-1150℃，更优选含钽物料的烧结温度为950-1250℃，含铌物料的烧结温度为900-1100℃。
本发明三种具体方案中通入纯净NH3进行沉淀时，沉淀的pH值为9-11，高纯碳酸盐或氢氧化物的加入量为理论量的0.95-1.05倍。
通过本发明获得的钽或铌酸盐化合物具有化学均匀性，且其化学杂质含量均能达到生产钽或铌酸盐晶体的标准，特别是其中不含氟或含微量氟，同时用该钽或铌酸盐化合物可生产出质量更为卓越的钽或铌酸盐晶体。
附图2-a是按本发明实施例1生产的粉末状钽酸锂化合物的扫描电子显微镜照片。
附图2-b是按本发明实施例2生产的粉末状钽酸锂化合物的扫描电子显微镜照片。
附图2-c是按本发明实施例3生产的粉末状钽酸锂化合物的扫描电子显微镜照片。
附图3是按本发明生产的晶体状钽酸锂化合物的扫描电子显微镜照片。
附图4-a是按本发明实施例4生产的粉末状铌酸锂化合物的扫描电子显微镜照片。
附图4-b是按本发明实施例5生产的粉末状铌酸锂化合物的扫描电子显微镜照片。
附图4-c是按本发明实施例6生产的粉末状铌酸锂化合物的扫描电子显微镜照片。
附图5是按本发明生产的晶体状铌酸锂化合物的扫描电子显微镜照片。
附图6-a是按本发明实施例1生产的钽酸锂化合物的X-射线衍射图。
附图6-b是按本发明实施例2生产的钽酸锂化合物的X-射线衍射图。
附图6-c是按本发明实施例3生产的钽酸锂化合物的X-射线衍射图。
附图7-a是按本发明实施例4生产的铌酸锂化合物的X-射线衍射图。
附图7-b是按本发明实施例5生产的铌酸锂化合物的X-射线衍射图。
附图7-c是按本发明实施例6生产的铌酸锂化合物的X-射线衍射图。
附图8-a是按本发明实施例1生产的钽酸锂化合物所拉出的钽酸锂晶体的X-射线衍射图。
附图8-b是按本发明实施例2生产的钽酸锂化合物所拉出的钽酸锂晶体的X-射线衍射图。
附图8-c是按本发明实施例3生产的钽酸锂化合物所拉出的钽酸锂晶体的X-射线衍射图。
附图9-a是按本发明实施例4生产的铌酸锂化合物所拉出的铌酸锂晶体的X-射线衍射图。
附图9-b是按本发明实施例5生产的铌酸锂化合物所拉出的铌酸锂晶体的X-射线衍射图。
附图9-c是按本发明实施例6生产的铌酸锂化合物所拉出的铌酸锂晶体的X-射线衍射图。
附
图10-a是按本发明实施例l生产的钽酸锂化合物所拉出的钽酸锂晶体的介电温谱曲线。
附图10-b是按本发明实施例2生产的钽酸锂化合物所拉出的钽酸锂晶体的介电温谱曲线。
附图10-c是按本发明实施例3生产的钽酸锂化合物所拉出的钽酸锂晶体的介电温谱曲线。
附图11-a是按本发明实施例4生产的铌酸锂化合物所拉出的铌酸锂晶体的介电温谱曲线。
附图11-b是按本发明实施例5生产的铌酸锂化合物所拉出的铌酸锂晶体的介电温谱曲线。
附图11-c是按本发明实施例6生产的铌酸锂化合物所拉出的铌酸锂晶体的介电温谱曲线。
将实施例1和/或实施例2和/或实施例3中得到的纯净的可作为生产钽酸锂晶体用的粉末状钽酸锂化合物在1300-1350℃烧结10小时，或直接将上述低温烘干的混合料在1300-1350℃烧结10小时，均可以得到纯净的可作为生产钽酸锂晶体用的晶体状钽酸锂化合物，其扫描电子显微镜照片见说明书附图3。
将实施例4和/或实施例5和/或实施例6中得到的纯净的可作为生产铌酸锂晶体用的粉末状铌酸锂化合物在1100-1150℃烧结10小时，或直接将上述低温烘干的混合料在1100-1150℃烧结10小时，均可以得到纯净的可作为生产铌酸锂晶体用的晶体状铌酸锂化合物，其扫描电子显微镜照片见说明书附图5。
将实施例1-3中得到的纯净的可作为生产钽酸锂晶体用的粉末状或晶体状钽酸锂化合物中的任意一种或两种或多种混合后压块，装入铂金坩埚并装炉，然后升温至1680℃熔料5小时。待上述钽酸锂化合物全部熔融后下种、引颈提拉、放肩、拉身，待钽酸锂晶体生长到预定长度后停止提拉、降温、出炉，得到钽酸锂晶体。
将实施例4-6中得到的纯净的可作为生产铌酸锂晶体用的粉末状或晶体状铌酸锂化合物中的任意一种或两种或多种混合后压块，装入铂金坩埚并装炉，然后升温至1350℃熔料5小时。待上述铌酸锂化合物全部熔融后下种、引颈提拉、放肩、拉身，待铌酸锂晶体生长到预定长度后停止提拉、降温、出炉，得到铌酸锂晶体。表1钽或铌酸锂化合物的粒度
表2钽或铌酸锂化合物的杂质元素含量
权利要求
1.一种钽或铌酸盐化合物的生产方法，其特征在于用高纯H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液经沉淀等一系列反应后，先生产一种含钽或铌的化合物，然后再将该含钽或铌的化合物跟高纯碳酸盐或氢氧化物进行均相混料、低温烘干、烧结、酸洗、水洗、过滤、烘干后，得钽或铌酸盐化合物。
2.根据权利要求1所述的一种生产钽或铌酸盐化合物的方法，其特征在于沉淀等一系列反应为往高纯H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中加入适量H2O2溶液，然后通入纯净NH3进行沉淀，然后过滤，得(NH4)3TaO8或(NH4)3NbO8；再向得到的(NH4)3TaO8或(NH4)3NbO8中加入适量H2O2溶液和高纯碳酸盐或氢氧化物，经均相混料、低温烘干、烧结、酸洗、水洗、过滤、烘干后得钽或铌酸盐化合物。
3.根据权利要求1所述的一种生产钽或铌酸盐化合物的方法，其特征在于沉淀等一系列反应为往高纯H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中直接通入纯净NH3进行沉淀，然后水洗、过滤，得Ta(OH)5或Nb(OH)5；再向得到的Ta(OH)5或Nb(OH)5中加入适量纯水和高纯碳酸盐或氢氧化物，经均相混料、低温烘干、烧结、酸洗、水洗、过滤、烘干后得钽或铌酸盐化合物。
4.根据权利要求1所述的一种生产钽或铌酸盐化合物的方法，其特征在于沉淀等一系列反应为往高纯H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中直接通入纯净NH3进行沉淀，然后水洗、过滤、烘干、焙烧，得Ta2O5或Nb2O5；再向得到的Ta2O5或Nb2O5中加入适量纯水和高纯碳酸盐或氢氧化物，经均相混料、低温烘干、烧结、酸洗、水洗、过滤、烘干后得钽或铌酸盐化合物。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于低温烘干的温度为45-100℃。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于含钽物料的烧结温度为800-1350℃，含铌物料的烧结温度为800-1150℃。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于更优选含钽物料的烧结温度为950-1250℃，含铌物料的烧结温度为900-1100℃。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于往高纯H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中加入H2O2溶液的量为理论量的1.05-1.15倍。
9.根据权利要求2-4任意一项所述的方法，其特征在于通入纯净NH3进行沉淀时，沉淀的pH值为9-11。
10.根据权利要求2-4任意一项所述的方法，其特征在于高纯碳酸盐或氢氧化物的加入量为理论量的0.95-1.05倍。
全文摘要
本发明提供了一种钽或铌酸盐化合物的生产方法，该方法是用高纯H
文档编号C01G33/00GK1417128SQ02150089
公开日2003年5月14日 申请日期2002年11月26日 优先权日2002年3月30日
发明者江祥民, 李静, 曹永平, 王伟, 张伟宁, 刘军 申请人:宁夏东方钽业股份有限公司