一种改善了耐电压性能的中压钽粉的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改善了耐电压性能的中压钽粉的制备方法及由该方法制备的钽粉。本发明专利技术的制备方法通过引入在进行两次热处理后降氧，然后进行第三次热处理，最后再降氧的方案，控制了氧含量，改善了钽粉的颗粒形貌，提高了产品的耐击穿性能，改善了漏电流。该制备方法适用于比容在15000μFV/g～50000μFV/g之间的中压钽粉。

【技术实现步骤摘要】
一种改善了耐电压性能的中压钽粉的制备方法
本专利技术属于电容器级中压钽粉制作领域，具体涉及一种改善了耐电压性能的中压片状钽粉的制备方法，以及由该方法制备的中压片状钽粉。
技术介绍
金属钽是一种阀金属，它可以在表面生成一层致密的氧化膜而具有单向导电的性质。钽粉制成的阳极膜化学性能稳定(特别是在酸性电解质中稳定)、电阻率高(7.5×1010Ω·cm)、介电常数大(27.6)、漏电流小，另外还具有工作温度范围宽(-80～200℃)、可靠性高、抗震和使用寿命长等优点。钽粉是制作体积小、可靠性高的钽电容器的理想材料。由于钽电容器有着诸多的优点，因此在航空、航天、通讯、计算机、手机等电子设备中得到广泛使用。钽粉的规模化生产已有70多年的历史，但大规模高速度的发展只有50年左右。早在1904年，人们就曾经用碳还原五氧化钽，还原产物经真空高温精炼，获得了世界上第一块具有延展性的钽锭。后来发展起来的熔盐电解法经济合理、设备简单，因此，曾获得广泛的应用。但是用传统工艺电解的钽粉，粒型简单、颗粒粗大、比容低，不能满足电子工业对高容量钽粉的要求。氧化钽碳热还原、五氯化钽氢还原以及铝热还原等方法都还没能用于工业生产。而钠还原制备的钽粉具有纯度高、粒型复杂、比容高等特点，已成为国内外制备钽粉的主要生产工艺。目前世界钽粉生产厂家主要有美国的Cabot集团、德国的HCST集团和中国的宁夏东方钽业股份有限公司。在材料分类上，专门用来制作电容器的钽粉称之为电容器级钽粉。钽粉根据其使用电压不同又可以分为高压钽粉（工作电压25V以上）、低压高比容钽粉（工作电压25V以下）。钽粉在电容器上的应用约占世界钽总消费量的60％～70％。尤其是近年来，随着计算机和电子工业的迅速发展，对钽的需求量一直保持着稳定上升趋势，可以预计在今后的5～10年内，全球钽工业将以每年15％以上的速度继续发展。用于军品的高压钽粉主要指由电子束熔炼、氢化、制粉方法制取的63V系列钽粉，其工作电压使用范围扩展到了50V-75V之间，在航天、航空、军事领域的作用很重要。还有一部分工作电压为35V-50V的高压钽粉，主要包括中压片状钽粉和其它一些耐压较高的钽粉。近年来，工作电压为16V-35V的中压钽粉是今后发展的一个热点。这两部分高压钽粉有着较好的电性能，可靠性较高，在国防、军工等领域一直很稳定。这几年在全球金融的影响下，其它品级钽粉都大幅度萎缩,但军品级电容器级钽粉依然保持着增长态势，成为我们关注的一大焦点。军品级电容器级钽粉的发展及新产业的延伸成为我们下一步的一个重要方向，其电性能的提升尤为重要。为了了解高压钽金属粉末的制备方法，我们对国内外专利进行了分析。专利US4017302公开了一种高压钽金属粉末的制备方法。该方法的具体流程为钽锭氢化、磨碎、分级过筛、脱氢预热处理、破碎过80目筛、团化、破碎、过35目、250目、然后-250目与-35/+25目粉相混再团化、测试，获得产品。该方法制备的钽粉比较适用于高压低容量钽粉（63V）。专利US4141719公开了一种高压钽金属粉末的制备方法。该方法的具体流程为钽锭氢化、磨碎、分级、脱气（1200℃）、磨筛、过35目、混合。该方法获得的钽粉松装密度大，氧含量低，胚块强度高、烧结阳极的漏电流低。该方法制备的钽粉比较适用于高压低容量钽粉（63V）。专利US4555268涉及一种加工性能改善的片状钽粉。该粉末含有20-40%的片状钽粉和70%的粒状钽粉，混合前在1250℃～1550℃热处理5～120分钟。混合钽粉二次团化，改善了加工性能。该方法制备的钽粉比较适用于中等工作电压（20V～35V）。专利US4740238涉及一种含片状粉的钽粉。其具体制备过程为：钽粉脱气、制片（球磨、湿磨）、酸洗、筛分、掺磷、一次热处理、磨筛、掺磷、二次热处理、磨筛、Mg还原。该方法制备的钽粉比较适用于中等工作电压（20V～35V）。专利CN1004614A涉及一种制备球形钽粉的方法及其产品。该方法用携带气体将钽粉送入等离子反应区，喷入真空罐中冷却，制成球形钽粉，酸洗，1000～1250℃热处理。该钽粉耐压300～450V。该方法制备的钽粉成型性极差。目前，中等工作电压使用的钽粉末，其制取方式较为多样化，但众多的制备方法都有不足之处，已经在前面做了评述。正如上面提到的，现有制作钽粉末的方法虽然介绍了几种高压和中压钽粉的处理方法，但这些方法对只适用于一小部分中压钽粉。而另一部中压钽粉按照以上描述的工艺却很难制得，或导致电性能很差。
技术实现思路
为了解决该问题，专利技术人经过潜心研究、试验提出以下解决方案：将钽粉原粉在进行两次热处理后降氧，降氧后进行三次热处理，最后再降氧。该方案控制了氧含量，改善了钽粉的颗粒形貌，提高了产品的耐击穿性能，改善了漏电流。为此，本专利技术的第一方面提供一种中压钽粉的制备方法，该方法包括以下步骤：对钽粉原粉进行两次热处理后进行第一次降氧，然后进行第三次热处理，最后再进行第二次降氧。在一个优选的实施方案中，本专利技术第一方面所述的制备方法，其中第二次降氧的温度比第一次降氧的温度高0℃～100℃（例如20℃、50℃或80℃）。在一个优选的实施方案中，本专利技术第一方面任一项所述的制备方法，所述的钽粉原粉为钠还原钽粉，优选杂质含量为O≤2600ppm、C≤30ppm、N≤200ppm、Fe≤20ppm的钠还原钽粉。在一个优选的实施方案中，本专利技术第一方面任一项所述的制备方法，还包括制片的步骤，所述的制片步骤在热处理之前进行，将钽粉原粉加工成片状，得到片状钽粉原粉，优选的加工方法为球磨，优选以无水乙醇为球磨介质，优选的球料的重量比为3:1～8:1（例如6:1），优选球磨机转速为80～200转/分钟，优选的球磨时间为12～18小时（例如15小时）。在一个优选的实施方案中，本专利技术第一方面任一项所述的制备方法，所述的制片步骤中还包括常规酸洗的步骤。例如，常规的酸洗条件为：第一遍：用5-15%HNO3+0.3-0.7%HF酸洗2-3小时，泡1-2小时，倒出上清液。第二遍：与第一遍相同。第三遍用5-15%HNO3+0.3-0.7%HF+1-2%H2O2酸洗2-3小时，泡1-2小时，最后倒出上清液，加足量水漂洗两遍出料加纯水抽滤。当滤洗液的电导率小于30us/cm时，抽滤停止，转入烘箱进行烘干。120℃-160℃下真空烘干12-15小时，烘干过程中真空度大于或等于4×104Pa，然后过筛80～100目。在一个优选的实施方案中，本专利技术第一方面任一项所述的制备方法，其中，第一次热处理（即脱气或预烧结）的处理条件为：真空度大于6×10-3Pa，800～1400℃加热60～240分钟（可以分为两次或三次加热，例如先加热到800～1050℃，保温60～120分钟，然后再加热到1250～1350℃保温60～120分钟），优选地，在第一次热处理后用破碎机（例如颚式破碎机）破碎过筛50～80目并磁选，优选在磁选后加水进行预团化，加入钽粉重量10-30%（例如18％）的水混合均匀，过筛30～60目（例如50目两遍），然后烘干，优选的烘干条件是100～120℃下真空烘干10～15小时，优选烘干过程中真空度大于或等于4×104Pa（例如2×104PaMPa）。在一个优选的实施方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中压钽粉的制备方法，该方法包括以下步骤：对钽粉原粉进行两次热处理后进行第一次降氧，然后进行第三次热处理，最后再进行第二次降氧。

【技术特征摘要】
1.一种中压钽粉的制备方法，该方法包括以下步骤：对钽粉原粉进行两次热处理后进行第一次降氧，然后进行第三次热处理，最后再进行第二次降氧。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中第二次降氧的温度比第一次降氧的温度高0℃～100℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，所述的钽粉原粉为钠还原钽粉。4.根据权利要求1所述的制备方法，所述的钽粉原粉为杂质含量为O≤2600ppm、C≤30ppm、N≤200ppm、Fe≤20ppm的钠还原钽粉。5.根据权利要求1所述的制备方法，还包括制片的步骤，所述的制片步骤在热处理之前进行，将钽粉原粉加工成片状，得到片状钽粉原粉。6.根据权利要求5所述的制备方法，加工方法为球磨。7.根据权利要求6所述的制备方法，球磨以无水乙醇为球磨介质。8.根据权利要求6所述的制备方法，球磨时球料的重量比为3:1～8:1。9.根据权利要求6所述的制备方法，球磨时球料的重量比为6:1。10.根据权利要求6所述的制备方法，球磨机转速为80～200转/分钟。11.根据权利要求6所述的制备方法，球磨时间为12～18小时。12.根据权利要求6所述的制备方法，球磨时间为15小时。13.根据权利要求5所述的制备方法，所述的制片步骤中还包括常规酸洗的步骤。14.根据权利要求1至13任一项所述的制备方法，其中，第一次热处理的处理条件为：真空度大于6×10-3Pa，800～1400℃加热60～240分钟。15.根据权利要求14所述的制备方法，第一次热处理分为两次或三次加热。16.根据权利要求14所述的制备方法，第一次热处理为先加热到800～1050℃，保温60～120分钟，然后再加热到1250～1350℃保温60～120分钟。17.根据权利要求14所述的制备方法，在第一次热处理后用破碎机破碎过筛50～80目并磁选。18.根据权利要求17所述的制备方法，所述破碎机为颚式破碎机。19.根据权利要求14所述的制备方法，在磁选后加水进行预团化，加入钽粉重量10-30％的水混合均匀，过筛30～60目，然后烘干。20.根据权利要求19所述的制备方法，烘干条件是100～120℃下真空烘干10～15小时。21.根据权利要求20所述的制备方法，烘干过程中真空度大于或等于4×104Pa。22.根据权利要求1至13任一项所述的制备方法，其中，第二次热处理的处理条件为：真空度大于6×10-3Pa，800～1500℃加热60～200分钟。23.根据权利要求22所述的制备方法，其中，第二次热处理分为两次或三次加热。24.根据权利要求22所述的制备方法，其中，第二次热处理为先加热到800～1050℃，保温60～120分钟，然后再加热到1350～1450℃保温60～120分钟。25.根据权利要求22所述的制备方法，在第二次热处理后破碎过筛60目～100目。26.根据权利要求22所述的制备方法，在第二次热处理后破碎过筛80目。27.根据权利要求1至13任一项所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国启，郑爱国，李仲香，张丽，
申请(专利权)人：宁夏东方钽业股份有限公司，国家钽铌特种金属材料工程技术研究中心，
类型：发明
国别省市：宁夏;64