专利名称：氧化钽或氧化铌粉末及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于光学材料或电子材料等的高纯度氧化钽或氧化铌粉末及其制造方法。
背景技术：
氧化钽及氧化铌粉末作为光学玻璃的添加材料、表面波设备用基板所用的钽酸锂或铌酸锂单晶体用材料被使用，其需求量正在增大。
氧化钽及氧化铌粉末的一般的制造方法是将氨等添加到含有钽或铌的溶液中，得到钽或铌的氢氧化物的沉淀物后，对其进行焙烧而制得。但是所述用途的氧化钽及氧化铌粉末较好使用杂质含量少的粉末。因此，在制造阶段，将杂质除去，降低该杂质水平，提高氧化钽或氧化铌的纯度。作为除去制造时粗钽或粗铌化合物中的杂质的方法，主要用溶剂萃取法。
溶剂萃取法是在含有钽及/或铌的原料中，添加氢氟酸或氢氟酸和硫酸的混合酸，从所得溶液中，利用甲基异丁酮(MIBK)将钽及/或铌提出，除去例如铁、锰等金属的其他杂质的方法。另外，还有在日本特许公开公报昭60-21343号、日本特许公开公报昭63-236716号、日本特许公开公报昭64-45325号等公开了利用由选自酮类、中性磷酸酯类、烷基胺类及烷基酰胺类中的由石油类烃所稀释的有机溶剂从氢氟酸或氢氟酸和硫酸的混合溶液中优先将钽提出，和其他的金属离子分离的方法。通过这样的溶剂萃取法，降低杂质的水平，可将氧化钽或氧化铌的纯度提高。
然而，作为广泛用于弹性表面波设备用基板的钽酸锂或锂酸铌的单晶体等单晶体制造的方法，可以在坩锅内加填原料，进行加热熔融，利用晶种旋转并同时提拉的丘克拉尔斯基法(Czochralski process)。但人们公知该方法要利用晶体及融液组成相一致的适配(congruent)组成。但要正确和适配组成相一致是很难的。若融液组成(组成比)有偏差的话，所得的晶体组成就会波动，所制得的弹性表面波设备用基板的合格率会出现波动。
因为这样的原因，一直以来，出现了针对得到目的融液组成的方法的各种提案。
例如，日本特许公表公报平3-24438号公开了将钽酸锂单晶体生长用原料的组成的Li/Ta摩尔之比定为0.937±0.004，将所得的晶体组成的Li/Ta摩尔之比稳定在0.935±0.006以内的制造方法。
日本特许公表公报平6-48896号公开了为防止因铌酸但原料的碳酸锂和氧化铌中含有不需要的成分所造成的这些原料的融液组成比和目的组成比的差异，求出原料中的碳酸锂及氧化铌中的加热损失值，并从该加热损失值来决定不需要成分的含量，来称量每个原料以得到适配组成(目的组成比)，得到均质的铌酸锂的单晶体的方法。
但是，利用这样的方法使融液组成正确地和适配组成相一致、得到目的组成的钽酸锂或锂酸铌的单晶体，需要原料融液组成具有精确性。即，作为原料的氧化钽或氧化铌粉末必须杂质含量更低、并且品质更加稳定。
鉴于这样的问题，本发明的目的是提供一种杂质更少，品质更加稳定的高品质的氧化钽或氧化铌粉末及其制造方法。
发明内容
为解决上述的问题，就氧化钽或氧化铌粉末的制造工序和物理性质等进行了探讨。结果发现将氧化钽或氧化铌的纯度提高，粉末的白色度变高的关系。再者，使粉末的白色度降低的第一个原因是和纯度的降低有关。另外，对氧化钽或氧化铌粉末的制造工序和利用该工序所得的粉末色泽进行了彻底研究，结果发现若将杂质除去，所除去杂质的量即使是微量，粉末的白色度也有提高。特别是混入微量的铁等过渡金属时，则变为淡黄色的粉末。
另一方面，即使粉末纯度十分高，白色度也会降低。彻底研究的结果发现，使白色度降低的第二个原因是和生成了一部分氧少的钽或铌的氧化物有关。人们推测虽然氧化钽和氧化铌的最稳定的氧化状态为式Ta2O5、Nb2O5所示的5价氧化物，但是在高温焙烧钽或铌的氢氧化物的焙烧工序中，部分缺乏氧，氧的供给不够，则生成一部分氧少的化合物，从而使白色度降低。
因此，发现通过对氧化钽或氧化铌粉末的色泽进行规定，就能规定氧化钽或氧化铌粉末5价氧化物的稳定性，而完成了本发明。
即，本发明是关于L*a**b*表色系统的L*值在97以上、100以下特征的，亮度极高的氧化钽或氧化铌粉末。
这里的L*a*b*表色系统为JIS Z 8729所定义的表示物质色泽的表示方法。L*值表示亮度，a*值和b*值利用正负值来表示色调和色度。在L*a*b*表色系统的色度图中，L*值越大越白，越小越黑。另外，a*值的正值越大，红色越强，负值越大，绿色增强，绝对值越小，越接近无色。另外，b*值的正值越大，黄色变强，负值越大，蓝色变强，绝对值越小越接近无色。
本发明的氧化钽或氧化铌的粉末具有白色度特高的特征。作为亮度的L*值较好在97以上、100以下，更好在99以上、100以下。这样，氧化钽或氧化铌粉末的亮度极高，作为粉末着色原因的铁等过渡金属的杂质水平低，氧化钽或氧化铌粉末分别具有稳定的氧化钽、氧化铌的5价氧化物的形态。
本发明的白色度极高的氧化钽或氧化铌粉末为高纯度高品质的粉末，它较适合作为光学玻璃的添加材料以得到高折射率。另外，也较适合作为需要严格原料组成比的钽酸锂或铌酸锂的单晶体原料。
除了上述L*值的范围以外，色调和色度，即L*a*b*表色系统中的a*值较好在-0.5以上、+0.5以下，b*值较好在-0.5以上、+0.5以下的白色度极高的氧化钽或氧化铌粉末。再者，a*、b*值更好分别在-0.3以上、+0.3以下。这样的氧化钽或氧化铌的粉末纯度更高，且氧化物的稳定性也极高，品质稳定。这样，白色度极高的氧化钽或氧化铌粉末的杂质含量较低，氧化钽或氧化铌粉末分别具有氧化钽、氧化铌的稳定的5价氧化物的形态。
到此为止所说明的本发明的氧化钽粉末或氧化铌粉末的制造方法为如下所述的方法。即，在含有钽及/或铌的氢氟酸溶液中添加氨，使其沉淀为氢氧化钽及/或氢氧化铌，并和溶液分离，焙烧分离后的氢氧化钽及/或氢氧化铌，制得氧化钽粉末及/或氧化铌粉末，在氧化钽及/或氧化铌粉末的制造方法中，其特征在于，在焙烧工序中，以含氧气体作为气氛气体并使其流过氢氧化钽及/或氢氧化铌，同时进行500-1100℃焙烧温度的焙烧，使焙烧品强制和氧接触，进行氧化促进处理。
这样，利用本发明的氧化钽粉末或氧化铌粉末的制造方法，使氧强制和焙烧品进行接触，制得高品质的氧化铌粉末。这里所谓的氧化促进处理是指例如，将经焙烧所得的高温状态的焙烧品从焙烧炉中取出的处理，或将取出的焙烧品放置在大气中进行日晒的处理等。另外，焙烧后还继续旋转焙烧炉等赋于焙烧品的氢氧化钽及/或氢氧化铌动能的处理等。若进行这样的氧化促进处理的话，就能更加切实地对焙烧品进行氧化，可得到白色度高、高纯度、高品质的、较好适合作为光学玻璃的添加材料以得到高折射率的氧化钽粉末或氧化铌粉末。所得的氧化钽及/或氧化铌根据需要可进行粉碎后使用。
氧化促进处理较好在焙烧品的温度在200℃以上时进行。即，若在焙烧开始到焙烧品冷却完成期间、当焙烧品的温度在200℃以上时进行上述那样的氧化促进处理的话，促进氧化的效果更好。另外，焙烧中处理焙烧品的方法受到限制，即必须将焙烧对象物放入具有加热手段的焙烧炉中等；而冷却中，不必对焙烧品进行加热等，可以自由处理焙烧品。即，冷却中进行氧化促进处理具有能较自由地选择·采用高效率使氧和焙烧品进行接触的优点。
除了氧化促进处理以外，还可以对焙烧对象物的氢氧化钽及/或氢氧化铌进行确保和气氛气体接触状态的物理处理。这里所谓的物理处理是指确保焙烧对象物和气氛气体之间接触状态的处理，大致可分为对焙烧前的焙烧对象物所进行的处理和焙烧开始后对焙烧对象物所进行的处理。例如，当焙烧对象物是氢氧化钽及/或氢氧化铌的滤饼时，作为焙烧前所进行的物理处理，可将该滤饼的厚度变薄以扩大面积，确保和气氛气体接触的状态的处理，或利用制片成形等成形方法将焙烧前的滤饼加工成规定形状，使其细小化的成形处理等。另外，作为焙烧开始后(焙烧中)所进行的物理处理，可使焙烧炉旋转等，物理性地赋于氢氧化钽及/或氢氧化铌动能的处理等。另外，焙烧开始后所进行的物理性地赋于动能的处理在焙烧温度上升之前(例如，150℃以下的状态)进行时，物理处理的效果特别大，在焙烧温度上升后，上述氧化促进处理的效果较大。
若进行这样的物理处理来确保整个焙烧对象能和气氛气体进行接触的话，就能在焙烧时切实使整个焙烧品氧化，得到白色度高、高纯度、高品质的、适合作为光学玻璃添加材料以得到高折射率的氧化钽粉末或氧化铌粉末。尤其是在焙烧前进行物理处理的话，从焙烧开始时起，就能切实使氢氧化钽的滤饼等焙烧对象和气氛气体进行接触。再者，焙烧前的物理处理和焙烧中的物理处理因处理时期的不同，可以将其混用。
图1是本发明的氧化钽或氧化铌粉末的制造工序流程图。
具体实施例方式
以下就本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的氧化钽或氧化铌粉末的制造工序的流程图。
按照图1，对氧化钽或氧化铌粉末的制造工序进行说明。
首先，在粉碎工序中，利用球磨机对原料的铌铁矿、钽铁矿等矿石进行微粉碎以提高其溶解率。
在溶解工序中，将上述粉碎后所得的矿石放入溶解槽中，利用80％的氢氟酸进行溶解。
在溶液调整工序中，将氢氟酸和硫酸的浓度进行调整。在溶剂萃取工序将钽和铌两者萃取的情况下，将此时酸的浓度调整为游离氢氟酸为1-10mol/L，硫酸为3-5mol/L左右。
在过滤工序中，将溶液调整后的溶剂萃取工序供给液中的不溶解物通过过滤机过滤除去。作为过滤机，可以用压滤机。
接着，利用柱式分馏法或混合澄清法进行溶剂萃取。
在溶剂萃取(1)工序中，使甲基异丁酮(MIBK)和溶剂萃取工序供给液接触，将溶剂萃取工序供给液中的钽、铌选择性萃取于MIBK。使原料矿石中所含的铁、锰、二氧化硅等杂质残留在萃取残液中，将其除去。
在溶剂萃取(2)工序中，利用稀硫酸将含有钽、铌的MIBK进行逆向萃取，使铌移至水溶液中，钽残留在MIBK中，除去铌，而得到精制钽。
在溶剂萃取(3t)工序中，用水将溶剂萃取(2)工序中所得的MIBK中的钽进行逆向萃取，得到精制的钽的水溶液。
另一方面，在溶剂萃取(3n)工序中，利用MIBK再次将溶剂萃取(2)工序中所得的水溶液中的铌进行萃取，将水溶液中的铌精制成精制的铌。
在沉淀工序中，分别在溶剂萃取(3t)工序中及溶剂萃取(3n)工序中所得的钽及铌的水溶液中，添加氨水，调整pH为8左右，使钽、铌分别以氢氧化物析出，使其沉淀。
在过滤工序中，分别将沉淀工序中所得的钽、铌的沉淀物以浆液的形式取出，利用过滤机进行固液分离，分别以钽、铌的氢氧化物的滤饼进行回收。作为过滤机，可以用真空过滤机等常用的过滤机。
在干燥工序中，分别对过滤工序中所得的钽、铌的氢氧化物的滤饼进行80-180℃的加热，使其中的水分蒸发。作为干燥机，可以用转鼓式干燥机、热风干燥机、红外线干燥机等常用的干燥机。
在焙烧工序中，在氧化性介质的大气中，分别对干燥后的钽、铌的氢氧化物进行500-1100℃，1-24小时的焙烧，分别得到氧化钽、氧化铌。这时较好的焙烧温度为制造氧化钽时为600-1000℃，制造氧化铌时为550-900℃。虽然焙烧温度高可以将焙烧时间缩短，但是焙烧温度过高的话，钽及铌的5价氧化物容易释放出氧而不能得到稳定的5价氧化物。因此，焙烧温度范围更好的上限为氧化钽为1000℃，氧化铌为900℃。氧化铌的上限温度范围较低的原因是因为在高温下，氧化铌具有比氧化钽更容易释放出氧的性质。
作为焙烧炉，可以用电炉、回转炉等常用焙烧炉。
最好是利用回转炉使炉旋转，使焙烧品在焙烧时能和空气充分接触(进行物理处理)。另外，在用回转炉时，焙烧后最好也要继续旋转回转炉，维持·促进焙烧品在炉内和空气的接触，同时进行冷却(进行氧化促进处理)。这样，在焙烧炉内和空气充分接触后，就能得到稳定的5价氧化物。
在用电炉等静置炉时，若进行以下的处理(物理处理、氧化促进处理)的话，焙烧品和空气接触良好，从而得到氧化钽、氧化铌的稳定的5价氧化物。
第一方法(物理处理)是将经过滤而成的氢氧化钽等焙烧对象物的滤饼摊薄、扩大面积的方法。这样，空气能进入到焙烧品的内部，但该方法特别适合少量产品的生产等，在生产较大量产品的工业生产时，受到了限制。
第二方法(物理处理)为利用成形将经过滤而成的焙烧对象物的滤饼细小化的方法。这里所说的成形是指在成形体间及成形体内，让空气充分通过而使滤饼细分为规定形状。作为成形方法，有利用压力的方法(例如，挤压成形、冲模成形、制片成形等)，轧辊成形方法(例如，加热具有凹槽的筒内部并将2个这样的筒组合，将滤饼切入到其间进行成形)，喷干成形方法(例如，将浆液直接喷射在高温气体中的成形方法)等。用这些方法将氢氧化物的滤饼进行成形时，较好是尽量不生成氢氧化钽等焙烧对象物的微粉，这是因为，焙烧时的微粉会妨碍成形体间的氛围气体的自由流通，妨碍氧化的促进。具体地说，100(目)网眼以下的微粉占焙烧对象的氢氧化钽及/或氢氧化铌的比例在20重量％以下为好。另外，较理想的成形体大小是成形体内的任何地方能和空气接触的所需最短距离(即，到成形体外表面的距离)不超过10mm的大小。例如，若为球形的成形体的话，半径最好在10mm以下，若为棒状等方形的成形体时，(高(长)·宽·高)中的至少一个较好在20mm以下。
这里所说明的物理处理较好是至少在焙烧对象物的氢氧化物变换为氧化物之前(变化完成之前)进行，一般是在焙烧前的氢氧化物的状态下进行。
第三的方法(氧化促进处理)为使空气等含氧气体充分和焙烧所得的焙烧品进行接触，同时冷却的方法。例如，可以用强制提供空气等含氧气体给装有冷却中的焙烧品的焙烧炉内等空间内。另外，也可用焙烧后在冷却到室温之前的冷却途中将焙烧品从焙烧炉等中取出使之与空气(大气)接触(晒干)，或将取出的焙烧品解开，同时进行晒干。在这样将焙烧品在空气中晒干时，较好在温度为100℃-600℃时将冷却中的焙烧品从焙烧炉等中取出，更好在200℃时将其取出。另外，作为其他的氧化促进处理，可以用不管是否将焙烧品从焙烧炉内等取出，只要在焙烧品冷却到室温之前，将焙烧品解开等，强制性进行粉碎(粉碎)。进行这样的氧化促进处理的较好理由如下所述若只在如焙烧炉内等被封闭了的空间里进行冷却的话，很难将空气提供给焙烧品，且在高温时一部分的氧会较容易从5价状态的氧化物中释放，特别是在氧很难贯穿的焙烧品的内部，很易生成含氧少的化合物。再者，在用静置炉(电炉等)时，焙烧对象物的氢氧化钽和氢氧化铌必须放置在舟皿等上进行焙烧，即使怎样对焙烧对象物进行成形处理等，和舟皿相接的部分氧气很难进行贯穿流通，所以将较高温状态下的焙烧品从炉中取出，在大气中晒干，再将氧充分供给到从舟皿取出的、氧很难贯穿流通的部分，使之不产生氧的缺乏，而得到5价氧化物的氧化钽和氧化铌。
对于这些第一至第三的手段来说，不仅是静置炉，还可用于通常广泛使用的包括回转炉的焙烧炉。
在粉碎工序中，进行氧化钽或氧化铌的焙烧品的粉碎以使凝集粒子松散开来。作为粉碎机，可用球磨机、振动式磨矿机等通常所用的粉碎机。
以下列举实施例来对本发明进行更加详细地说明。
实施例1在铌的氢氟酸溶液中，添加氨水，使氢氧化铌的沉淀物生成，将该沉淀物进行洗净至洗净液的氟化物离子浓度为3000ppm，进行过滤，得到氢氧化铌的滤饼。将所得的滤饼放置在高纯度石英制烧成用的舟皿中，使滤饼的厚度大约为5mm(物理处理)，利用电炉，将其在空气气流中进行800℃4小时的焙烧。焙烧后，在电炉内进行焙烧品的冷却至温度降为200℃，此后，将大约200℃的焙烧品从电炉中取出(氧化促进处理)，然后将其冷却到室温后，利用振动式磨矿机进行粉碎，得到氧化铌粉末。
实施例2和实施例1一样得到的氢氧化铌滤饼，对其进行挤压成形(物理处理)，得到厚度大约为200mm的滤饼，并将其放入到高纯度石英制的烧成用舟皿中，利用电炉，在空气气流中，将其进行1000℃4小时的焙烧。此后，和实施例1一样将其取出，冷却至室温后，进行粉碎，得到氧化铌粉末。
实施例3和实施例1一样得到的氢氧化铌的滤饼，对其进行挤压成形(物理处理)，得到厚度大约为200mm的滤饼，并将其放入到高纯度石英制的烧成用舟皿中，和实施例1一样利用电炉进行焙烧。焙烧后，在600℃时将焙烧品从电炉中取出后，立即对焙烧品进行解开处理(氧化促进处理)，在热的期间充分和空气接触，进行冷却。此后，和实施例1一样，粉碎，得到氧化铌粉末。
实施例4在制造氧化铌期间，用回转炉来代替电炉。和实施例1一样得到的氢氧化铌滤饼，将其放入到回转炉的试样管中，以使其约占试样管容积的40％，保持旋转速度为5rpm，同时进行旋转(物理处理及氧化促进处理)，并对其进行800℃4小时的焙烧。此时，不密封试样管，使空气能自由地流通。焙烧后，使回转炉内继续旋转(氧化促进处理)，同时自然冷却焙烧品到室温，此后，利用振动式磨矿机进行粉碎，得到氧化铌粉末。
比较例1和实施例1一样得到的氢氧化铌滤饼，对其进行挤压成形(物理处理)，得到厚度大约为200mm的滤饼，并将其放入到高纯度石英制的烧成用舟皿中，和实施例1一样利用电炉进行焙烧。焙烧后，在炉内将焙烧品自然冷却到室温，此后，和实施例1一样进行粉碎，得到氧化铌粉末。
比较例2除了和实施例1一样得到的氢氧化铌滤饼厚度为200mm，将电炉的焙烧温度调整为1200℃以外，和实施例1一样，利用电炉对氢氧化铌滤饼进行焙烧，此后进行冷却，粉碎，得到氧化铌粉末。
比较例3
除了和实施例1一样得到的氢氧化铌滤饼，对其进行挤压成形(物理处理)，得到厚度约为5mm的滤饼，将其放入到高纯度石英制烧成用的舟皿中，利用电炉进行焙烧时，以含有1.0vol％氢的氮气作为气氛气体并使其流通以外，其余均与实施例1一样，进行焙烧，此后，进行同样的冷却粉碎，得到氧化铌粉末。
色泽的评价利用色差计(ミノルタ(株式会社)制造的色差色彩计R-300)和以标准光C作为光源来对由实施例1-4及比较例1-3所得的氧化铌粉末的色泽，即氧化铌粉末的L*a*b*表色系统中的L*、a*、b*各值进行测定，评价，结果表示在表1中。
铌酸锂单晶体制造试验将实施例1-4及比较例1-3所得的氧化铌粉末和碳酸锂粉末以136.626g∶35.91g的比例(换算为摩尔比是Li2CO3∶Nb2O5＝48.60∶51.40)进行混合，并放入白金坩锅。利用高频对其加热，进行熔解，制成融液，此后，以0.5mm/小时的单晶体的育成速度和30rpm的旋转速度，利用丘克拉尔斯基拉单晶法来制成铌酸锂单晶体。将提拉(were pulled upward)的单晶体的外观检测的结果表示在表1中。
(表1氧化铌的焙烧条件和色泽评价及锂酸铌单晶体制造试验结果)
在实施例1中，将氢氧化铌的滤饼的厚度定为5mm，并以表1所示的条件进行焙烧，所得的氧化铌粉末的色泽L*值为99.40、a*值为0.28、b*值为0.12，白色度极高。
另一方面，在比较例1中，虽在焙烧前也进行了成形处理，并以和实施例1一样的焙烧气氛气体、焙烧温度、焙烧时间进行焙烧，但是所得的氧化铌粉末的色泽L*值为96.84、a*值为0.53、b*值为0.31，白色度低。这是因为，在该比较例1中，焙烧后，在炉内将焙烧品自然冷却至室温，焙烧品的内部产生氧不足，得到氧少的氧化铌的化合物的缘故。结果可知，即使进行成形处理(物理处理)，若在炉内不进行将其冷却到室温等的氧化促进处理的话，所得粉末的白色度降低，变为着色粉末。
在实施例2中，利用挤压成形将氢氧化铌滤饼的厚度变为约200mm，将焙烧温度定为1000℃，和实施例1相比，所得的氧化铌粉末的L*值略低、b*值的绝对值略高，是白色度高的粉末。
对此，在比较例2中，单将氢氧化铌滤饼的厚度变为200mm，将焙烧温度定为1200℃，所得的氧化铌粉末的色泽L*值为96.21、a*值为0.85、b*值为-1.27，略带蓝色。这是因为，在该比较例2中，是以高于较好焙烧温度500-1100℃的焙烧温度来进行焙烧的缘故，氧化铌处于容易将氧释放的状态，焙烧时或焙烧后的高温时，焙烧品内部的氧不足进一步加剧，生成少氧的化合物而着色。而且，对实施例2和比较例2的比较结果表明，滤饼厚的情况下，成形处理等的物理处理对得到白色的氧化铌粉末是有效的。
另一方面，在实施例3中，将氢氧化铌滤饼的厚度定为200mm，焙烧温度定为800℃，和比较例一样，但是在焙烧后，将焙烧品在600℃时从焙烧炉中取出，乘热将其解开，同时冷却到室温，和实施例1一样对其进行粉碎，得到氧化铌粉末。所得的氧化铌粉末的色泽L*值为99.12、a*值为0.46、b*值为0.08，白色度较高。这是因为，在该实施例3中，没有将焙烧后的焙烧品象比较例1一样在电炉内冷却到室温，而是在600℃时将其取出，乘热解开，进行冷却到室温之类的氧化促进处理的缘故。可以推测，结果是将氧供给到焙烧品的内部而得到均匀稳定的5价氧化物形态的氧化铌粉末。
在比较例3中，和实施例1一样所得的氢氧化铌滤饼的厚度进行挤压成形处理，使其厚度为约5mm，将对氢氧化铌滤饼进行挤压成形(物理处理)所得的厚度约为5mm的滤饼放置在高纯度的石英制烧成用的舟皿中，以含氢1.0vol％的氮气流(还原性气氛气体)作为焙烧气氛气体，所得的氧化铌粉末的色泽L*值为94.47、a*值为-0.12、b*值为-2.81，为暗蓝色。这是因为，在还原性气氛气体中，因氧不够，不能得到稳定的5价氧化物的形态，生成氧少的化合物，成为暗蓝色。从以上的结果表明，若氧不够，焙烧品的白色度降低，并且，作为焙烧气氛气体，较好用含有氧的气体，例如空气(O2的浓度约为21％)。
在实施例4中，利用了最适合得到本发明氧化铌粉末的回转炉进行焙烧，所得的氧化铌粉末的色泽L*值为99.87、a*值为0.12、b*值为0.09，白色度极高。这是因为，在焙烧中及焙烧后的高温时使回转炉继续进行旋转，使空气流通，进行使氧充分流过焙烧品内部的氧化促进处理，就可得到稳定的5价氧化物形态的氧化铌粉末。
实施例3和实施例4等结果表明，在焙烧后的冷却中，尽量使大量含氧的气体和焙烧品接触，进行促进氧化的处理(氧化促进处理)是理想的。
将上述色泽评价中白色度高的实施例1一实施例4的氧化铌粉末用作原料，进行铌酸锂单晶体的制造试验，结果可得到粗细均匀的单晶体。另一方面，将色泽评价中白色度低的比较例1-3的氧化铌粉末用作原料，在进行铌酸锂单晶体的制造试验时发现用了比较例1中的粉末时，单晶体会发生扭曲；而用了比较例2的粉末时，大量产生扭曲，变为不均匀；另外，用了比较例3的粉末时，提拉中的单晶体会被切断。从以上可知，在制造铌酸锂单晶体时，最好是用白色度高的氧化铌粉末。
实施例5在钽的氢氟酸溶液中添加氨水，使氢氧化钽的沉淀物生成。对该沉淀物进行洗净至洗净液中的氟化物离子的浓度在3000ppm以下，过滤，得到氢氧化钽的滤饼。将所得的滤饼放置在高纯度石英制的烧成用舟皿中，使其厚度变为5mm(物理处理)，利用电炉，在空气气流中，进行焙烧温度为1000℃6小时的焙烧。焙烧后，在炉内将其冷却至200℃，此后，从电炉中取出，再冷却至室温后，利用振动式磨矿机进行粉碎，得到氧化钽粉末。
实施例6对与实施例5一样所得的氢氧化钽的滤饼进行挤压成形(物理处理)，并将其放置在高纯度石英制烧成用舟皿中，使其厚度变为约100mm，和实施例5一样，利用电炉进行焙烧。焙烧后，在600℃时将焙烧品从电炉中取出，立即将焙烧品解开，乘热使其和空气进行充分的接触，冷却。此后，和实施例5一样，利用振动式磨矿机进行粉碎，得到氧化钽粉末。
比较例4除了将和实施例5一样所得的氢氧化钽的滤饼的厚度变为100mm，焙烧后，在炉内将焙烧品自然冷却至室温以外，其余均与实施例5一样，得到氧化钽粉末。
色泽评价利用色差计(ミノルタ(株式会社)制造的色差色彩计R-300)，以标准光C作为光源来对由实施例5、6及比较例4所得的氧化钽粉末的色泽，即氧化钽粉末的L*a*b*表色系统中的L*、a*、b*各值进行测定，评价，结果表示在表2中。
钽酸锂单晶体制造试验将实施例5、6及比较例4所得的氧化钽粉末和碳酸锂粉末以227.133g∶35.91g的比例(换算为摩尔比是Li2CO3∶Ta2O5＝48.60∶51.40)进行混合，并放入白金坩锅中。利用高频对其加热，进行熔解，制成融液，此后，以0.5mm/小时的单晶体的育成速度和30rpm的旋转速度，利用丘克拉尔斯基拉单晶法来制成钽酸锂单晶体。将提拉(were pulled upward)的单晶体的外观检测的结果表示在表2中。
(表2氧化钽的焙烧条件色泽评价及钽酸锂单晶体制造试验结果)
在实施例5中，将氢氧化钽滤饼的厚度为5mm，利用表2中的条件进行焙烧，所得的氧化钽粉末的色泽L*值为99.58、a*值为0.25、b*值为0.17，白色度极高。
另一方面，在比较例4中，虽然焙烧气氛气体、焙烧温度、焙烧时间都和实施例5一样，但是所得的氧化钽粉末的色泽L*值为95.83、a*值为0.67、b*值为0.38，白色度较低。这是因为，在比较例4中，将氢氧化钽滤饼的厚度变为了100mm，厚于实施例5中的厚度(5mm)，为此，焙烧时或焙烧后高温时的焙烧品内部产生氧不足，生成少氧的氧化钽化合物的缘故。另外，还可认为，焙烧后，将焙烧品在炉内自然冷却至室温也是在焙烧品内部产生氧不足的原因。
在实施例6中，将氢氧化钽滤饼的厚度变为100mm，所得的氧化钽粉末的色泽L*值为99.73、a*值为0.47、b*值为0.09时，白色度高。这是因为，在实施例6中，没有将焙烧后的焙烧品和比较例4一样在电炉内冷却到200℃，而是在600℃取出，乘热解开，将其冷却至室温的缘故。从这样的结果可知，将氧提供给焙烧品的内部，就可得到具有稳定的5价氧化物形态的氧化钽粉末。
以上述色泽评价中白色度高的实施例5、6中的氧化钽粉末作为原料，进行钽酸锂单晶体的制造试验，其结果为可得到粗细均匀的单晶体。另一方面，以色泽评价中白色度低的比较例4中的氧化钽粉末作为原料，进行钽酸锂单晶体的制造试验，结果是大量产生了扭曲。从上述可知，在制造钽酸锂单晶体时，最好用白色度高的氧化钽粉末。
产业上应用的可能性利用本发明来得到L*a*b*表色系统中的L*值在97以上、100以下，a*值在-0.5以上、+0.5以下，b*值在-0.5以上、+0.5以下的、白色度极高的氧化钽或氧化铌粉末，以此就可提供具有稳定的5价氧化物形态的高品质氧化钽或氧化铌粉末。该白色度高的氧化钽或氧化铌粉末较适合作为对原料组成要求严格的钽酸锂或铌酸锂单晶体的制造用原料，若利用该粉末，可使单晶体制造时的合格率提高。另外，该白色度高的氧化钽或氧化铌粉末较适合作为光学玻璃的添加材料，利用该粉末可得到高折射率的光学玻璃。
权利要求
1.氧化钽或氧化铌粉末，其特征在于，L*a*b*表色系统中的L*值在97以上、100以下。
2.根据权利要求1所述的氧化钽或氧化铌粉末，其特征在于，L*a*b*表色系统中的a*值在-0.5以上、+0.5以下；b*值在-0.5以上、+0.5以下。
3.权利要求1或2所述的氧化钽粉末及/或氧化铌粉末的制造方法，它是在含钽及/或铌的氢氟酸溶液中添加氨，将沉淀后的氢氧化钽及/或氢氧化铌和溶液分离，焙烧分离后的氢氧化钽及/或氢氧化铌以制得氧化钽粉末及/或氧化铌粉末的制造方法，其特征在于，焙烧工序中，导入作为气氛气体的含氧气体，同时在500-1100℃的焙烧温度下对氢氧化钽及/或氢氧化铌进行焙烧，并进行强制焙烧品和氧接触的氧化促进处理。
4.根据权利要求3所述的氧化钽粉末及/或氧化铌粉末的制造方法，其特征在于，氧化促进处理为焙烧品温度在200℃以上时开始进行的处理。
5.根据权利要求3或4所述的氧化钽粉末及/或氧化铌粉末的制造方法，其特征在于，还具有进行物理处理的工序，该处理确保焙烧对象的氢氧化钽及/或氢氧化铌和气氛气体进行接触的状态。
6.根据权利要求3所述的氧化钽粉末及/或氧化铌粉末的制造方法，其特征在于，所述的物理处理至少在焙烧完成前进行。
全文摘要
本发明提供一种品质更加稳定、高品质的氧化钽或氧化铌粉末。该高品质的氧化钽或氧化铌粉末为L*a*b*表色系统中L*值在97以上、100以下的亮度极高的氧化钽或氧化铌粉末。这样的粉末杂质含量少、具有稳定的5价氧化物形态。另外，为了制造上述亮度极高的氧化钽或氧化铌粉末，在制造过程工序中的焙烧时及焙烧后的高温时，充分提供氧给焙烧品。
文档编号C01G35/00GK1492838SQ0280549
公开日2004年4月28日 申请日期2002年12月26日 优先权日2001年12月27日
发明者东贤治, 幸, 渡边广幸, 宫下德彦, 彦 申请人:三井金属 业株式会社, 三井金属鉱业株式会社