专利名称：高纯度铌和含有该高纯度铌的产品及其制备方法
技术领域：
本发明涉及金属特别是铌，和由铌金属制成的产品以及制备和加工所述铌金属的方法。
背景技术：
在工业上，出于多种原因，人们希望形成更高纯度金属。对于铌来说，更高纯度金属是尤其受人欢迎的，这是由于铌可用作超导体的隔绝材料、用作光学涂层的溅射源、和其在电学元件如电容器中的潜在用途。此外，人们对于用于超导体灯丝、抗反射涂层和可能用作集成电路中铜互联阻挡膜的高纯度铌-钽合金的兴趣，正在增大。所以，所述金属中的杂质对于由所述铌形成的制品的性质和/或性能会具有不受欢迎的影响。
已经发现铌事实上几乎唯一地是以氧化物(Nb2O5)的形式作为铌铁矿存在，或者作为钽矿捐助的副产物存在。用来制备高纯度铌金属的方法，典型地包括化学提取和结晶操作以得到一种含铌的离子盐、还原所述离子盐以制备一种铌金属固结物、和真空熔炼所述固结物以制备一种高纯度铌锭。所述真空铸造铌锭接着可机械加工为多种轧制形式，如薄片、条带、杆、棒、和丝。所述高纯度铌锭和轧制形式也可进行氢化、粉碎、脱氢化、和随后加工处理，以制备适合电容器的铌粉末或其它粉末冶金产品。
在铌中的杂质元素可分类为难熔金属杂质、其它金属性杂质、和填隙杂质。难熔金属杂质包括如钽、钼和钨之类的元素；这些元素无限地可溶，且具有与铌相似的蒸气压，不能容易地通过真空熔炼而被除去。因此，难熔金属杂质必须在在所述铌固结物步骤之前或之中将其除去，采用如液-液提取、熔盐电解、和化学蒸发(CVD)方法，从铌卤化物中除去。其它金属性杂质和填隙杂质可通过铌的真空熔炼而被除去。金属性元素如碱金属、过渡金属、和稀土金属具有较高的蒸气压，可通过真空熔炼方法挥发除去，如采用电子束(EB)熔炼、真空电弧熔炼(VAM)、真空弧重熔(VAR)、或电子束浮动区域熔炼(EBFZM)。
填隙杂质(氮、氧、碳、和氢)也可通过真空熔炼而被除去，或者是在强真空中于高退火温度下通过对所述铌金属进行退火而被除去。典型地，在真空中于高于约400℃的温度下，氢可很容易地从氮中被脱除。溶解的氮(N)以双原子氮(N2)从铌中被除去；所述反应的动力学是所述铌中氮的平衡浓度的函数，可由Sievert定律测定(E.Fromm和G.Hrz，Intern.Met.Rev.，25(1980)，pp.269-311，其全文可按引用并入此处)。cN=pN2exp(ΔSN0/R)exp(-ΔHN0/RT)]]>其中，ΔSN0＝-70.3J/mol·K，和ΔHN0＝-178kJ/mol铌可采用溶于所述金属中的氧或者是来自大气中的氧进行脱碳，以形成一氧化碳。碳的平衡浓度可按下述的现场或大气脱碳方法进行估计(E.Fromm和H.Jehn，Met.Trans.，3(1972)，pp.1685-1692和E.Fromm和H.Jehn，Z.Metallkd.，58(1968)，pp.65-68，其全文可按引用并入此处)。
对于现场脱碳来说，x[C]=pCOpO2exp(-5600/RT-11.2)]]>对于大气脱碳来说，x[C]=pCOpO21/2exp(-12750/RT-5.30)]]>典型地，通过确保化学计量或过量的氧以完全转化碳为一氧化碳，碳在铌中的含量减少。所有剩余的氧，通过在非常高的真空中在接近或高于铌的熔点温度进行加热，以铌的低价氧化物形式被除去。
在采用这些方法的结合方法中，制备具有纯度为99.999％和更好的铌金属的能力，已经得到证实(A.Koethe和J.I.Moench，Mat.Trans.，JIM，41 No.1(2000)，pp.7-16，其全文可按引用并入此处)。这些或相似的方法也已经用来制造具有99.999％纯度的钽金属(国际申请WO87/07650和欧洲专利申请EP0902101 A1，其全文可按引用并入此处)。制备高纯度铌和钽的能力，导致了用于高纯度铌-钽合金生产的技术的产生。
尽管如此，但是，化学纯度并不是决定高纯度Nb或Nb-Ta合金的功能和性能的唯一参数。人们希望一种高纯度的Nb或Nb-Ta产品，它具有较高的纯度、精细的粒度、和/或均匀的结构。如精细粒度和均匀结构之类的质量，对于超导体隔绝薄片来说(其中可成型性是极为重要的)，和对于溅射靶来说(其中缺乏(001)局部结构谱带的均匀微结构，可导致所述溅射沉积膜厚度的均匀性提高)，是非常重要的性质。而且，其它含有所述具有精细粒度铌的产品，可导致改善的形变均匀性和深拉性和拉伸性的提高(它们在制作电容器壳、实验室坩埚、和提高爆炸形成的侵入者(EFP)的致死率都是有益的)。在含钽产品中的均匀结构可提高溅射效率(例如，较大的溅射速率)，并可提高预制产品中的标准各向异性(例如，提高的深拉性)(C.A.Michaluk，D.B.Smathers，和D.P.Field，Proc 12th Int Conf Texture of Materials，J.A.Szpunar(ed.)，NationalResearch Council of Canada(1999)pp.1357-1362，其全文可按引用并入此处)。
发明内容
本发明的一个特点是涉及高纯度铌及其合金。
本发明的另一个特点是提供一种具有精细粒度结构和/或均匀结构的高纯度铌或其合金。
本发明的另一个特点是提供含有所述高纯度铌或其合金的制品、产品、和/或元件。
本发明的一个另外特点是提供用来制作所述高纯度铌及其合金以及所述含有高纯度铌或其合金的制品、产品、和/或元件的方法。
本发明的另外特点和优点，部分地将陈列在下述的说明书中，部分地将由所述说明书变得清楚明了，或者可通过实施本发明而变得明白。本发明的目的和其它优点，借助于在所述说明书和随后权利要求书中特别指明的元件和组合，将会得到实现和获得。
为了获得这些和其它的优点，并根据此处具体化和广泛描述的本发明的目的，本发明涉及纯度至少为99.99％的铌金属，更优选至少为99.999％。所述金属优选地具有精细粒度结构和/或均匀结构。
本发明还涉及一种含有铌金属的合金，其中存在于所述合金中的所述铌金属具有的纯度至少为99.99％，更优选至少为99.999％。所述合金(例如，至少存在于所述合金或混合物中的铌金属)优选还具有精细粒度结构和/或均匀结构。
本发明还涉及一种适于用作溅射靶的高纯度铌金属或合金，具有完全重结晶的粒度，且平均粒度为约150μm或更低，和/或具有主(111)型结构基本上遍及所述铌金属的厚度，优选地遍及所述铌金属的全部厚度，和/或在所述厚度内不存在强的(100)结构谱带。
本发明还涉及由上述提及的铌金属制作薄板和薄片，是通过平面煅压所述铌金属、加工成轧制板坯、对轧制板坯进行退火、轧成薄板或薄片、然后对所述薄板或薄片进行退火。最终产品如溅射靶，可接着由所述退火的薄板或薄片加工而成。
本发明还涉及含有上述提及铌金属和/或合金的溅射靶。所述溅射靶，也可通过下述方法形成，例如，径向煅压并接着滚动加工以制备钢坯或条块，它们可接着进行煅压和辊压以得到圆板，所述圆板可接着进行加工和退火。
本发明还涉及含有上述的铌金属和/或合金的隔芯板、电阻膜和电容器。
本发明还涉及包含有至少部分上述铌金属和/或合金的制品、元件、或产品。
而且，本发明涉及一种制备上述铌金属或合金的方法，它包括使一种含铌金属的盐，无论是否存在合金盐(例如K2TaF7)，与纯钠或其它合适的盐，在一个反应容器或罐和一个搅拌器中进行反应，它们两者都是由一种金属或其合金制成或者是具有一种内衬，所述内衬含有这样一种金属或其合金，在铌金属的熔点时，它具有与铌金属相同或更高的蒸气压。
本发明还涉及通过在10-2乇或更高的高真空下熔化所述粉末以加工铌金属粉末或一种铌金属和合金粉末的混合物的方法。所述熔体上的压力，是低于存在于所述粉末熔体原料中杂质的蒸气压。优选地，所述纯铌或合金金属的熔炼是通过电子束煅烧方法完成的。
应该能够理解，前述的概括说明和下述的详细说明两者都是例证性的且仅仅是说明性的，并预定用来对如权利要求所述的本发明作进一步的解释。
具体实施例方式
本发明涉及一种具有纯度至少为99.99％的铌金属。优选地，所述铌金属具有的纯度至少为99.999％，且其纯度可在约99.99％至约99.999％或更高之间变化。其它范围包括约99.998％至约99.999％，和约99.999％至约99.9995％，和约99.999％至约99.9999％。本发明还涉及含有本发明所述高纯度铌金属的金属合金，如一种Nb-Ta合金或其它合金，它可含有所述高纯度铌作为所述合金成分中的一种。
可存在于所述高纯度铌金属中的金属性杂质，以重量计，低于或等于0.01％，典型地包括其它的无限可溶于铌中的体心立方(bcc)难熔金属，如钽、钼和钨。相似地，可存在于高纯度铌金属中的气态杂质，以重量计，低于或等于0.20％，典型地包括填隙气体如氧、氮和碳。
所述铌金属和含有所述铌金属的其合金，优选地具有这样一种结构，使得它对于特殊的最终用途如溅射是有利的。换言之，当所述铌金属或其合金被制成一种具有一个表面的溅射靶并接着进行溅射时，本发明所述铌金属的结构可导致这样一种溅射靶，它可容易地进行溅射，并且，如果所述溅射靶中的任意区域拒绝溅射，则是非常少的。而且，对于本发明所述铌金属的结构来说，所述溅射靶的溅射会导致一种非常均匀的溅射侵蚀，从而得到一种也是均匀的溅射膜。优选地，所述具有任意纯度但优选纯度至少约99.99％的所述铌，具有的粒度约为150微米或更低。更优选地，所述粒度是在约10微米至约150微米之间，或者是在约25微米至约100微米之间。优选地，所述铌金属至少部分地重结晶，更优选地至少约80％所述铌金属进行重结晶，更加优选地至少所述铌金属的约98％进行重结晶。最优选地，所述铌金属全部进行重结晶。
此外，所述铌金属在所述的厚度范围内具有均匀的结构，是优选的。更优选地，所述结构是这样的，使得在所述铌的任意5％增量厚度之内的(100)峰强度低于约30随机(random)，和/或在相同增量内的(111)(100)中心峰强度的自然对数(Ln)比值大于约-4.0(即；意思为-4.0，-3.0，-2.0，-1.5，-1.0等)，或具有所述(100)质心强度和所述比值。所述中心峰强度优选是从约0随机至约30随机，更优选是从约0随机至约15随机。其它(100)质心强度范围包括但不限于这些从约1随机至约10随机，和从约1随机至约5随机。而且，所述(111)(100)中心峰强度的对数比值是从约-4.0至约15，更优选是从-1.5至约7.0。其它合适的对数比值范围，包括但不限于这些约-4.0至约10，和从约-3.0至约5.0。最优选地，所述铌金属具有至少约99.99％想要的纯度，和优选的粒度，和就所述(100)增量强度和所述增量质心强度的(111)(100)比值来说具有优选的结构。可用来表征所述结构的方法和装置公开在下述文献之中Adams等人Materials Science Forum，Vol.157-162(1994)，pp.31-42；Adams等人Metallurgical Transactions a，Vol.24A，april1993-No.4，pp.819-831；Wright等人International Academic Publishers，137 Chaonei dajie，Beijing，1996(“Textures of MaterialProceedings of theEleventh International Conference on Textures of Materials)；Wright，Journal of Computer-Assisted Microscopy，vol.5，No.3(1993)，这些文献的全文可按引用并入此处)。
本发明的高纯度铌金属可用于许多领域。例如，所述高纯度铌金属可制成为一种用于拉线超导体灯丝的隔芯板、溅射靶、或者制成化学能(CE)军火弹头内衬。所述高纯度金属也可用来制成电容器阳极或制成电阻膜层。本发明所述铌金属或合金可用于任意使用常规的铌或钽的制品或元件之中，制备各种不同的含有常规的铌的制品或元件的方法和装置，可等同地用于此处，将所述高纯度铌金属结合到所述各种不同的制品或元件之中。例如，随后的且于制备溅射靶如托板的加工方法(公开在US5753090、US5687600和US5522535之中)，可用于此处，其全文可按引用并入此处。
一般地，一种可用来制备本发明所述高纯度铌金属的方法，包括精炼工艺、真空熔炼工艺、和热加工工艺。在这种方法或操作中，所述精炼工艺包括共挤出所述铌金属工艺，优选是以粉末形式由含铌盐挤出。所述铌粉末或共还原铌金属和合金粉末、或铌和元素合金粉末的混合物，可接着进行后续的真空熔炼。
在经过精炼工艺之后，所述真空熔炼工艺是用来从所述铌中清除低去熔点的杂质，如碱金属和过渡金属，同时固结所述铌材料为一种充分致密可延展的锭块。优选地，选择用于熔炼的铌具有低含量的杂质，尤其是对于高纯度的情形来说，具有很低数量的钽、钼、和钨。更优选地，所述钽、钼和钨的数量低于约100ppm，最优选是低于约10ppm。这类选择可导致较纯的铌金属铸锭。接着，在此工艺之后，可采用热加工工艺，它可能包括所述铌铸锭的冷加工和退火的结合，以便在退火过程中使材料进行重结晶，从而在最终产品中获得优选的粒度和/或优选的结构。
所述高纯度铌金属，优选地可通过使一种含铌盐与至少一种能够还原这种盐至所述铌金属的试剂(例如，化合物或单质)在一个反应容器中进行反应，并形成炉渣和/或第二种盐。所述反应容器可为任意的通常用于金属反应的容器，且应该能够经受数量级约800℃至约1200℃的高温。为了本发明的目的，反应容器或所述反应容器中的内衬(它与所述含铌盐和能够还原所述盐为铌的试剂进行接触)，是由在所述铌熔点湿度时具有与铌相同或更高蒸气压的材料制成的。在所述反应容器中的搅拌器可由所述同一材料制成，或者同样地内衬化。所述内衬可能仅存在于与所述盐和铌接触的所述反应容器和搅拌器的部分之中。这类可形成所述内衬或反应容器的金属材料实例，包括但不限于这些由镍、铬、铁、锰、钛、锆、铪、钒、钌、钴、铑、钯、铂、或其任意组合或其合金制成的金属基材料，只要所述合金材料具有与铌金属熔点相同或更高的蒸气压即可。优选地，所述金属为一种镍或一种镍基合金、一种铬或一种铬基合金、或一种铁或一种铁基合金。在所述反应容器和/或搅拌器上的内衬，如果存在的话，典型地，将具有约0.5cm至约3cm的厚度。其它厚度也可采用。具有由上述的相同或不同金属材料制成的多层内衬，也是包括在本发明的范围之内。
所述含铌盐可为任意的其中含有铌的盐，如氧化铌(Nb2O5)。至于所述能够还原所述盐至铌和反应容器中炉渣的试剂，能够实现这种还原作用的所述试剂，为任意的这样一种试剂，其还原产品较所述铌盐来说，具有较低的形成自由能(AGf)；例如，铌可通过Nb2O5和Al粉末之间的铝热还原制成
其它的铝热反应包括但不限于这些镁、钙、钾、碳、铀、和钍。至于所述能够还原所述盐至铌和所述反应容器中第二种盐的试剂，能够实现这种还原作用的所述试剂，为任意的具有这样能力的一种试剂，它能导致还原所述含铌盐至铌金属和其它成分(例如盐)(它可从所述铌金属分离开来的，例如，通过采用水或其它含水源溶解所述盐)。优选地，所述试剂为钠。其它实例包括但不限于这些锂、镁、钙、钾、碳、一氧化碳、离子氢等。考虑到本申请，可适用于本发明的还原方法的具体细节，陈列在Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，3rdEdition，Vol.22，pp.541-564，US2950185、US3829310、US4149876、和US3767456，其全文可按引用全部并入此处。
一旦所述铌粉末从这种反应中提取出来，则任何杂质残余，包括来自反应容器的任何污染物，都可通过所述铌粉末的熔炼而被除去。所述铌粉末可采用多种方法进行熔炼，如真空电弧重熔和/或电子束熔炼。一般地，在所述熔炼过程中的真空，将足以从回收的铌中除去基本所有存在的杂质，从而得到高纯度的铌。优选地，所述熔炼是在如10-4乇或更高的高真空中进行的。优选地，为了使这些杂质如镍和铁蒸发除去，所述熔融铌之上的压力是低于所述金属杂质的蒸气压。所述铸锭的直径应该尽可能地大，优选是大于9英寸。所述大直径能够保证较大的熔体表面到真空界面，它可提高纯化速率。另外，所述大铸锭直径可允许在处理过程中较大数量的冷加工施加到所述金属上，它可改善最终产品的属性。一旦熔融铌物质发生固结，所形成的铸锭就将具有99.99％的纯度或更高，优选为99.999％或更高。所述电子束处理，优选是采用20000-40000伏和15-40安培，且真空为约1×10-3-1×10-6乇下，以熔化速率为约150-400lbs./h进行的。更优选地，所述熔化速率为约200-300lbs./h，采用24000-26000伏和17-36安培，且真空为约1×10-4-1×10-5乇。至于所述VAR处理，所述熔化速率优选为500-1500lbs/h，是于真空为2×10-2-1×10-4乇下采用25-50伏和5000-22000安培，更优选地，是在30-50伏和16000-18000安培，且真空为约2×10-2-1×10-4乇下熔化速率为900-1200lbs./h。
所述高纯度铌铸锭接着可进行热加工处理，以制备含高纯度铌的产品。所述精细和优选完全重结晶的颗粒结构和/或均匀结构，通过冷和/或热加工和过程中退火的结合，而施加到所述产品上。所述高纯度铌产品，优选地在其整个厚度内具有均匀的混合或主(111)结构，可通过定向图象显微镜(OIM)或其它可接受的装置测量。至于热加工处理，所述铸锭可进行轧制和/或煅制处理，并得到一种具有高纯度的精细均匀的微结构。所述高纯度铌具有优异的精细粒度和/或均匀分布。所述高纯度铌优选具有平均结晶粒度约150微粒或更低，更优选约100微粒或更低，更加优选约50微粒或更低。合适的粒度范围包括约25-150微粒，约30-125微粒，和约30-100微粒。
本发明得到的高纯度金属，优选具有100ppm或更低的金属性杂质，优选具有200ppm或更低的O2，100ppm或更低的N2，和100ppm或更低的碳。如果想要的纯度水平为约99.995，则所得到的高纯度金属优选具有的金属性杂质为约50ppm或更低，优选100ppm或更低的O2，50ppm或更低的N2，和50ppm或更低的碳。
至于获得这种铸锭和形成一种溅射靶，可以采用下述方法。在一个实施方式中，由所述高纯度铌金属或合金制成的溅射靶，可通过机械或化学清洁所述铌金属或合金的表面而制成，其中所述铌金属或合金具有足够的起始横截面积，以允许进行下述的随后处理步骤。优选地，所述铌金属或合金工件，具有的直径至少为9英寸或更大。后续步骤包括平面煅压所述铌金属或合金为一个或多个轧制板坯。所述轧制板坯具有足够的形变，以获得基本均匀的重结晶，在此退火步骤之后立即进行如下所述的步骤。所述轧制板坯接着在真空中于足够温度下进行退火，以得到至少部分重结晶的轧制板坯。所述轧制板坯接着在所述起始金属(例如，所述铌金属或合金铸锭)轴的垂直和平行方向都进行冷轧或热轧，以形成至少一个金属板。所述金属板接着进行平整(例如，水平轧压)。所述金属板接着在足够温度下退火一段最终时间，并持续足够时间，以获得平均粒度等于或低于约150微粒和基本没有(100)结构谱带的结构。优选地，没有(100)结构谱带存在。所述金属接着可再进行机械或化学清洁，并成形为具有任意期望尺寸的溅射靶。典型地，所述平面煅压，将在所述铌金属放置在空气中于室温至约370℃温度范围内至少约4小时后进行。而且，优选在冷轧之前，所述轧制板坯在一定温度(例如约950-1500℃)进行退火，并持续一段时间(例如，约小时至约8小时)，以得以至少部分重结晶的铌金属。优选地，所述冷轧是在室温下的横轧，而所述热轧是在低于约370℃温度下进行的。
至于所述铌金属板的退火，优选地，所述退火是在真空退火中，于足以获得完全重结晶的铌金属的温度和持续时间下进行的。在本申请中的所述实例对这种加工处理作了更优选的说明。
另一种加工所述铌金属或合金金属为溅射靶的方法，它包括机械或化学清洁所述铌金属(例如，铌金属或合金铸锭)的表面，其中所述铌金属具有足够的起始横截面以允许进行如上所述的随后加工处理。下一步骤包括滚煅所述铌金属或合金为至少一个棒杆，其中所述棒杆具有足够的形变，使得在所述退火步骤(它在所述步骤之后立即进行)之后，或者在冷轧之前的退火步骤之后，能获得基本均匀的重结晶。所述铌金属或合金棒杆接着被切割为条块，并机械或化学清洁所述表面。一个任选的退火步骤可在其后进行，以获得至少部分的重结晶。所述条块接着轴向煅压为预制坯。再次地，在其后可进行一个任选的退火步骤，以获得至少部分的重结晶。但是，要实施所述任选退火步骤中的至少一个或二个。所述预制坯接着进行冷轧为至少一个金属板。之后，所述金属板的表面最好采用机械或化学方法进行清洁。接着，进行最终退火步骤，以获得约150微米或更低的平均粒度，和基本没有(100)结构谱带的结构，如果不是完全没有(100)结构谱带的话。所述滚煅典型地是在使所述铌金属或合金达到约370℃或更低的温度下进行的。较高温度也可采用，它将会提高表面的氧化程度。优选地，在煅压所述条块之前，所述条块进行退火。而且，所述预制坯在冷轧之前可以进行退火。优选地，这些退火温度将在约800-1300℃之间。而且，所有退火优选地是在能够获得铌金属或合金的重结晶的足够温度和足够时间条件下的真空退火。
优选地，由所述高纯度铌制成的所述溅射靶具有下述尺寸厚度为约0.080-1.50″，表面积为约7.0-1225平方英寸；尽管其它尺寸也是可能的。
所述高纯度铌金属或合金优选地具有主要的或混合的(111)结构，在整个所述溅射靶厚度中有极少的(100)结构，且充分地没有(100)结构谱带。
本发明将由下述的实例得到更为清楚的说明，它们仅是用来对本发明作例证性的说明。
本发明的其它实施方式，对于本领域技术人员来说，根据在此公开的本发明现有的说明和实际操作，将会变得清楚明了。要说明的是，本发明的说明和实例应该理解为由下述权利要求书和其等价物所指出的本发明真实范围和精神的例证性说明。
权利要求
1.具有纯度至少为约99.99％且平均粒度为约150微米或更低的铌金属。
2.权利要求1所述铌金属，其中所述金属是完全重结晶的。
3.权利要求1所述铌金属，其中所述金属是至少部分重结晶的。
4.权利要求1所述铌金属，其中所述金属约98％或更多是重结晶的。
5.权利要求1所述铌金属，其中所述金属约80％或更多是重结晶的。
6.权利要求1所述铌金属，其中所述金属具有a)这样的结构，其(100)极图具有的中心峰强度低于约15随机；或b)(111)(100)中心峰强度的对数比值大于约-4.0；或两者都具有。
7.权利要求6所述铌金属，其中所述中心峰强度为约0随机至约15随机。
8.权利要求6所述铌金属，其中所述中心峰强度为约0随机至约10随机。
9.权利要求6所述铌金属，其中所述对数比值为约-4.0至约15。
10.权利要求6所述铌金属，其中所述对数比值为约-1.5至约7.0。
11.权利要求6所述铌金属，其中所述中心峰强度为约0随机至约15随机，所述对数比值为约-4.0至约15。
12.权利要求1所述铌金属，具有的纯度为约99.995％至约99.999％。
13.一种含有权利要求1所述铌金属的金属合金。
14.一种含有权利要求3所述铌金属的金属合金。
15.一种含有权利要求6所述铌金属的金属合金。
16.一种含有权利要求1所述铌金属的溅射靶。
17.一种含有权利要求3所述铌金属的溅射靶。
18.一种含有权利要求6所述铌金属的溅射靶。
19.一种含有权利要求1所述铌金属的电容器。
20.一种含有权利要求3所述铌金属的电容器。
21.一种含有权利要求6所述铌金属的电容器。
22.一种含有权利要求1所述铌金属的电阻膜层。
23.一种含有权利要求3所述铌金属的电阻膜层。
24.一种含有权利要求6所述铌金属的电阻膜层。
25.一种至少含有权利要求1所述铌金属作为组成部分的制品。
26.一种至少含有权利要求3所述铌金属作为组成部分的制品。
27.一种至少含有权利要求6所述铌金属作为组成部分的制品。
28.铌金属，它具有a)平均粒度约150微米或更低，或b)这样一种结构，其(100)极图具有的中心峰强度等于或低于约30随机；或c)(111)(100)中心峰强度的对数比值大于约-4.0；或它们的组合。
29.权利要求28所述铌金属，其具有的平均粒度为约10-约100微米。
30.权利要求28所述铌金属，其具有的(111)(100)中心峰强度的对数比值大于约-4.0。
31.权利要求28所述铌金属，其具有a)和b)。
32.权利要求28所述铌金属，其中所述金属纯度为至少约99.99％铌。
33.权利要求28所述铌金属，其中所述金属纯度为约99.999％铌。
34.权利要求28所述铌金属，其中所述金属是完全重结晶的。
35.权利要求32所述铌金属，其中所述金属是完全重结晶的。
36.权利要求33所述铌金属，其中所述金属是完全重结晶的。
37.权利要求28所述铌金属，其中所述金属约80％或更多是完全重结晶的。
38.权利要求28所述金属，其中所述中心峰强度为约0随机至约15随机。
39.权利要求28所述金属，其中所述对数比值为约-4.0至约15。
40.一种含有权利要求28所述铌金属的制品。
41.一种含有权利要求33所述铌金属的制品。
42.一种含有权利要求28所述铌金属的溅射靶。
43.一种含有权利要求33所述铌金属的溅射靶。
44.一种用来制备权利要求1所述铌金属的方法，包括在一个具有搅拌器的反应容器中，使一种含铌盐与至少一种能够还原所述含铌盐为铌的试剂进行反应，其中所述反应容器或所述反应容器和搅拌器中的内衬或所述搅拌器上的内衬，是由一种在所述铌熔点下具有与铌相同或更高的蒸气压的金属材料制成的。
45.权利要求44所述方法，其中所述含铌盐包括铌氧化物，所述金属盐包括钾钽氟化物，所述试剂包括钠。
46.权利要求45所述方法，还包括向所述搅拌器中加入至少一种包括氟化钠和/或氯化钠的稀释盐。
47.权利要求44所述方法，其中所述反应容器或内衬和所述搅拌器或所述所述搅拌器上的内衬是金属基的，其中所述金属是镍、铬、铁、锰、钛、锆、铪、钒、锝、钌、钴、锗、钯、铂、或它们的任意组合。
48.权利要求47所述方法，其中所述金属为镍或一种镍基合金。
49.权利要求47所述方法，其中所述金属为铬或一种铬基合金。
50.权利要求47所述方法，其中所述金属为铁或一种铁基合金。
51.权利要求44所述方法，还包括通过在一种含水溶液中溶解第二种盐而回收铌。
52.权利要求51所述方法，还包括在足够的真空中，熔炼所述回收的铌和任选地来自所述金属盐中所述金属，以基本除去所何存在于所述回收铌中的杂质，从而得到高纯度铌和任选的所述金属。
53.权利要求52所述方法，其中所述真空为10-4乇或更高。
54.权利要求52所述方法，其中所述熔化的回收铌上的压力是低于基本上全部杂质的蒸气压。
55.权利要求52所述方法，其中所述杂质通过蒸发所述杂质而被除去的。
56.权利要求52所述方法，其中所述熔炼是通过电子束熔炼方法实现的。
57.权利要求52所述方法，其中所述熔炼是通过真空电弧重熔方法实现的。
58.权利要求52所述方法，其中所述高纯度铌可允许形成为固体，并进行轧制工艺、煅压工艺、或进行这两种工艺。
59.权利要求1所述铌金属，其中所述铌金属具有充分精细和均匀的微结构。
60.权利要求1所述铌金属，其中所述铌金属具有平均粒度为约10-约150微米。
61.权利要求1所述铌金属，其中所述铌金属具有平均粒度为约25-约100微米。
62.权利要求1所述铌金属，其中所述铌金属具有平均粒度为约25至约75微米。
63.一种用于由含有纯度至少99.99％的铌金属制备溅射靶的方法，包括a)机械或化学清洁所述铌金属表面，其中所述铌金属具有足够的起始横截面积以允许步骤b)-g)的进行；b)平面煅压所述铌金属为至少一个轧制板坯，其中所述至少一个轧制板坯具有足够的形变，以使在步骤d)的退火之后能够得到充分均匀的重结晶；c)机械或化学清洁所述至少一个轧制板坯的表面；d)在足够温度下对所述至少一个轧制板坯进行退火处理，持续足够的时间，以获得至少部分重结晶的所述至少一个轧制板坯；e)在所述起始铌金属轴的垂直和平行方向，对所述至少一个轧制板坯进行冷轧或热轧，以形成至少一个金属板；f)平整所述至少一个金属板；和g)对所述至少一个金属板进行退火，使之具有平均粒度等于或低于约150微米和基本没有(100)结构谱带的结构。
64.权利要求63所述方法，其中所述铌金属具有的纯度至少为99.999％。
65.权利要求63所述方法，其中所述平面煅压是在所述铌金属放置在空气中至少约4小时之后和在室温至1200℃的温度范围的条件下进行的。
66.权利要求63所述方法，其中所述冷轧是在室温下的横轧，所述热轧是在低于约370℃温度下进行的。
67.权利要求63所述方法，其中所述金属板的退火是在足以获得所述铌金属的重结晶的温度和持续时间条件下的真空退火。
68.一种用于由含有纯度至少99.995％的铌金属制备溅射靶的方法，包括a)机械或化学清洁所述铌金属表面，其中所述铌金属具有足够的起始横截面积以允许步骤b)-i)的进行；b)滚煅所述铌金属为至少一个棒杆，其中所述至少一个棒杆具有足够的形变，以使在步骤d)或步骤f)的退火之后能够得到充分均匀的重结晶；c)切割所述棒杆为条块，并机械或化学清洁所述条块的表面；d)任选地对所述条块进行退火处理，以获得至少部分的重结晶；e)轴向煅压条块为预制坯；f)任选地对所述预制坯进行退火处理，以获得至少部分的重结晶；和g)冷轧所述预制坯为至少一个金属板；和h)任选地机械或化学清洁所述至少一个金属板的表面；和i)对所述至少一个金属板进行退火处理，使之具有平均粒度等于或低于约150微米和基本没有(100)结构谱带的结构，其中退火是在至少步骤d)或f)或上述两个步骤中进行的。
69.权利要求68所述方法，其中所述铌金属具有的纯度至少为99.999％。
70.权利要求68所述方法，其中所述滚煅是在所述铌金属经受约370℃或更低的温度之后进行的。
71.权利要求68所述方法，其中在煅压所述条块之前，对所述条块进行退火。
72.权利要求68所述方法，其中在冷轧所述预制坯之前，对所述预制坯进行退火。
73.权利要求68所述方法，其中所述预制坯的退火是在足够温度下的真空退火，并持续一段时间获得重结晶。
全文摘要
公开了高纯度铌金属和含有该铌金属的合金。所述铌金属优选具有的纯度至少为99.99％，更优选至少为99.999％。而且，公开了铌金属及其合金，它们具有的粒度约150微米或更低；或具有这样一种结构，其在厚度的5％增量内的(100)强度是低于约30随机；或(111)∶(100)强度的增量对数比值大于约－4.0；或这些特性的任意组合。还公开了由所述铌金属制成的制品和元件，包括但不限于这些溅射靶、电容器罐、电阻膜层、电线等。还公开了一种用于制备所述高纯度铌金属的方法，它包括在一个反应容器中使一种含铌盐和一种金属盐以及至少一种能够还原所述含铌盐的化合物进行反应的步骤。所述反应容器或反应容器内的内衬和所述搅拌器或搅拌器上的内衬，是由一种与熔化的铌具有相同或更高蒸气压的金属材料制成的。所述高纯度铌产品优选具有一种精细和均匀的微结构。
文档编号B22D7/00GK1449452SQ01812875
公开日2003年10月15日 申请日期2001年5月21日 优先权日2000年5月22日
发明者克里斯托弗·A·米卡鲁克, 小路易斯·E·休伯 申请人:卡伯特公司