钽粉的热处理方法技术

本发明专利技术涉及一种钽粉的热处理方法，该方法包括如下阶段：(1)真空热处理阶段：将孔隙率为80～98％的原钽粉装入坩埚，使得坩埚中钽粉的厚度为60mm以下，然后置于加热炉中在真空中于900℃～1400℃温度下进行加热，随后冷却至室温并对所得钽粉进行钝化处理，得到凝聚钽粉；和(2)脱氧热处理阶段：将阶段(1)得到的凝聚钽粉与还原剂均匀混和得到混合粉末，将所述混合粉末装入坩埚中，使得坩埚中混合粉末的厚度为60mm以下，然后置于加热炉中并在真空或惰性气氛中于700℃～1100℃温度下进行加热；随后冷却至室温并对所得钽粉进行钝化处理，酸洗去除残余还原剂并干燥和过筛从而得到适用于电解电容器的钽粉。通过本发明专利技术方法制备钽粉的氧含量低并且电性能好。

Heat treatment method for tantalum powder

Heat treatment method of the invention relates to a tantalum powder, the method comprises the following steps: (1) vacuum heat treatment stage: the porosity of 80 ~ 98% of the original tantalum powder into the crucible, the tantalum powder in the crucible thickness below 60mm, and then placed in a heating furnace at 900 to 1400 degrees centigrade in temperature vacuum heating and subsequent cooling to room temperature and the tantalum powder was passivated by condensation, tantalum powder; and (2) - heat treatment stage: stage (1) the condensation of tantalum powder and reducing agent are uniformly mixed to obtain mixed powder, the mixed powder into the crucible, the thickness of the mixed powder the crucible is below 60mm, and then placed in a heating furnace and at 700 to 1100 DEG C temperature under vacuum or inert atmosphere heating; then cooled to room temperature and the tantalum powder was passivated, pickling and removing residual reductant Dried and sieved to obtain tantalum powder suitable for electrolytic capacitors. The tantalum powder prepared by the method of the invention has low oxygen content and good electrical performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钽粉生产领域，且更具体涉及电解电容器用。
技术介绍
金属钽的最大用途是制造钽电解电容器。钽电解电容器的制造过程通常是用钽粉 在压模里压制形成坯块，将坯块在真空炉里烧结成粒子间相互连接的多孔体，接着将上述 多孔烧结体在合适的电解质里进行阳极氧化，使多孔体表面形成均勻的互相连通的介电氧 化膜，即形成阳极，再在氧化膜表面被覆阴极材料，然后包封并形成电容器阳极和阴极。评 价钽电解电容器的参数主要有电容量、DC(直流)漏电流和等效串联电阻(ESR)。电容器的 发展趋势是具有高的电容量，低的漏电流和低的等效串联电阻。作为钽电解电容器的主要 原料的电容器级钽粉的杂质含量，特别是氧含量对漏电流的影响很大，过高的氧含量的钽 粉在被烧结的烧结体形成阳极后有结晶氧化钽析出，氧化钽膜耐电压性能差，漏电流高。一 般来说，钽粉的比表面积越高，氧含量也越高，通常期望电容器级钽粉的氧含量按照单位表 面积计算不要超过3300ppm/m2。用于制造电解电容器的钽粉，钽阳极的漏电流不能太高，如 比容为65000 75000 μ F · V/g钽粉的漏电流应不高于30 μ A/g。制造电容器级钽粉的方法通常有两类，一类是用电子束熔炼钽锭或电弧熔炼钽锭 经过氢化研磨制粉，然后真空热处理，再进行脱氢热处理。另一类方法是用还原剂还原含钽 化合物，得到的含钽粉的融盐凝块经过水洗、酸洗浸出得到原生粉(未经热处理)，然后进 行真空热处理和脱氧热处理。本说明书所述的热处理是指将钽粉置于真空或还原性气氛里 在300°C以上的温度下加热的过程，包括上述两种热处理和钽粉坯块的烧结。作为电解电容器用的钽粉，通常都要进行真空热处理，一方面对钽粉进行提纯，另 一方面是使微细钽粒子凝聚成多孔的凝聚颗粒，改善钽粉的物理特性，如钽粉的流动性，从 而改进用其制造的电解电容器的性能，如电容器的容量、漏电流和等效串联电阻(ESR)。早 期的热处理如美国专利US3473915公开的热处理是将平均粒径2 30 μ m的钽粉在无活性 气氛下在1200°C 1500°C进行热凝聚处理，形成粘连的多接点多孔颗粒，得到凝聚钽粉。 近几十年来钽粉生产者和电容器制造者在开发高比表面积钽粉和小型电容器的进程中，对 钽粉的热处理进行了大量的研究工作。为了达到好的凝聚效果，把钽粉装入热处理坩埚时， 使孔隙率较小更为有利，如US6479012B2公开了将钽粉加水形成湿的粉末，并进行振动形 成密实的钽粉饼块，热处理后磨碎得到钽粉。这种方法烘干后所得钽粉饼块的密度为2. 3g/ cm3以上，其孔隙率只有83%，约是原钽粉孔隙率的86%以下。热处理后磨碎得到钽粉。关 于钽粉进行团化(凝聚)热处理技术还可参见日本专利文献JP特开平2-34701和JP特开 平4-362101，其中公开的钽粉热处理技术是将钽粉浸入水中形成浆料，用离心分离脱除水 分形成钽饼块，烘干后再进行热处理，这样得到的钽饼块孔隙率在80%以下，约是原钽粉孔 隙率的85%以下。上述这两种对钽粉的比表面积损失大，氧含量高。用 这样的钽粉制得的电容器容量低，漏电流高。钽粉脱氧热处理通常是在钽粉中混入适量还原剂碱土金属或稀土金属或其氢化物，在真空或惰性气氛里在700°C 1100°C进行热处理，使钽粉得到凝聚并脱除氧。由于钽金属是一种与氧亲和力很大的金属，钽与氧化合形成五氧化二钽是放热反 应，钽粉的表面有一层致密氧化膜，可以防止钽的继续氧化。这种被氧化膜覆盖的钽粒子一 当被加热到约300°C以上的温度，氧化钽膜开裂而被破坏，部分氧溶入钽基体，部分氧逸散、 富集。而当加热后的钽粉在被冷却后与含氧介质接触时又要从表面开始氧化，甚至引起钽 粉自燃，因此人们开发了钽粉可控氧化的钝化技术。所述的钽粉钝化是当钽粉的氧化膜被 破坏后又与含氧介质接触时，人为地控制氧的供给速度，从而在受控情况下控制钽粉的氧 化速度和温度，使钽粉表面形成钝化氧化膜，避免激烈氧化。所以比表面积在0. 2m2/g以上 的钽粉在热处理后通常要进行钝化处理。随着电子元器件的小型化的发展，要求使用具有更大比表面积的更加微细的钽 粉。对于高比表面积的钽粉，由于在单位体积范围里的钽粉在钝化时产生的热量更多，温度 也更高。在较高的温度下形成氧化钽膜较厚，钽粉的氧含量高。如果钽粉钝化不充分，在将 钽粉从热处理炉里取出时会激烈氧化，甚至会引起钽粉着火。钽粉一旦着火，将造成巨大损 失。现有的钽粉热处理技术中，对钽粉的热处理中的装料状态没有进行仔细研究。本 专利技术人在深入研究中惊奇地发现，钽粉在热处理装料状态对热处理钽粉性能有很大的关 系，如果钽粉堆积太厚，孔隙率低，将造成钽粉局部过氧化；另一方面，如果钽粉在热处理时 装填不适当，则会引起钽粉钝化不充分，当钽粉被从真空炉里取出后，还会发生不可控激烈 氧化，使得钽粉的氧含量高，有时甚至会引起着火。因此本领域仍需要能够对钽粉进行安全地进行热处理的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对钽粉进行热处理的方法，该方法不但非常安全，并且 能够避免局部过氧化或钝化不充分的问题。本专利技术提供一种实现了上述目的，该方法包括如下处理阶段(1)真空热处理阶段将孔隙率为80 98%的原钽粉装入坩埚，使得坩埚中钽粉 的厚度为60mm以下并且其孔隙率为原钽粉孔隙率的95%以上；然后置于加热炉中在真空 中于900°C 1400°C的温度下进行加热；随后冷却至室温并对所得钽粉进行钝化处理，得 到凝聚钽粉；和(2)脱氧热处理阶段将阶段(1)得到的氧含量较高的凝聚钽粉与还原剂均勻混 和得到混合粉末，将所述混合粉末装入坩埚中，使得坩埚中混合粉末的厚度为60mm以下且 其孔隙率为原钽粉孔隙率的98%以上；然后置于加热炉中在真空或惰性气氛中于700°C 1100°C的温度下进行加热；随后冷却至室温并对所得钽粉进行钝化处理；酸洗去除残余还 原剂并干燥和过筛从而得到适用于电解电容器的钽粉。在本专利技术方法的一个优选实施方案中，在所述真空热处理阶段(1)中，装入坩埚 中的钽粉的孔隙率为原钽粉孔隙率的98%以上，且更优选为99% 100%。在本专利技术方法的另一优选实施方案中，在所述真空热处理阶段(1)中，坩埚中钽 粉的厚度为40 50mm。在本专利技术方法的另一优选实施方案中，在所述真空热处理阶段(1)中，加热时间为30 90分钟。在本专利技术方法的一个优选实施方案中，其中在所述脱氧热处理阶段O)中，所述 的还原剂选自碱土金属、稀土金属及其氢化物。在本专利技术方法的更优选实施方案中，其中所 述还原剂是镁粉。在本专利技术方法的另一优选实施方案中，其中在所述脱氧热处理阶段O)中，装入 坩埚中的混合粉末的孔隙率为原钽粉孔隙率的98%以上，且更优选为99% 100%。在本专利技术方法的一个优选实施方案中，其中在所述脱氧热处理阶段O)中，坩埚 中混合粉末的厚度为40 60mm。在本专利技术方法的另一优选实施方案中，其中在所述脱氧热处理阶段O)中，加热 时间为1 6小时。按照本专利技术方法进行热处理的钽粉，钽粉的氧含量低，而且不会出现钽粉从热处 理炉中取出后激烈氧化的问题。按照本专利技术方法进行热处理的钽粉，钽粉比容高，漏电流 低。应当理解，以上的一般性描述和以下结合附图的详细说明和优选实例的详细描述 都是示例性的，其目的是更进本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种钽粉的热处理方法，该方法包括如下处理阶段：（１）真空热处理阶段：将孔隙率为８０～９８％的原钽粉装入坩埚，使得坩埚中钽粉的厚度为６０ｍｍ以下并且其孔隙率为原钽粉孔隙率的９５％以上，优选为９８％以上，且更优选为９９％～１００％，然后置于加热炉中在真空中于９００℃～１４００℃的温度下进行加热，随后冷却至室温并对所得钽粉进行钝化处理，得到凝聚钽粉；和（２）脱氧热处理阶段：将阶段（１）得到的凝聚钽粉与还原剂均匀混和得到混合粉末，将所述混合粉末装入坩埚中，使得坩埚中混合粉末的厚度为６０ｍｍ以下且其孔隙率为原钽粉孔隙率的９８％以上，更优选为９９％～１００％，然后置于加热炉中并在真空或惰性气氛中于７００℃～１１００℃的温度下进行加热；随后冷却至室温并对所得钽粉进行钝化处理，酸洗去除残余还原剂并干燥和过筛从而得到适用于电解电容器的钽粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，冒海红，董学成，程越伟，任萍，雒国清，林辅坤，王治道，张学清，梁宏原，王志清，王秋迎，
申请(专利权)人：宁夏东方钽业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：64