具有含氧气体制冷系统的钽金属表面钝化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种钽金属表面钝化装置，该钝化装置包括热处理炉以及含氧气体制冷系统，所述含氧气体制冷系统使钝化用含氧气体冷却到0℃或以下，再通入热处理炉中使钽金属表面钝化。本实用新型专利技术钽金属表面钝化装置具有如下优点：安全可靠，生产效率高，不会发生钽粉激烈氧化，得到的钽金属氧、氢含量低，并且由此制备的阳极漏电流低，电性能好。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种钽金属表面钝化装置，具体地涉及一种包括含氧气体制冷系统的钽金属表面钝化装置。
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，使多孔体粒子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。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，低漏电流要求钽粉低氧含量。作为电解电容器用的钽粉，通常都要进行热处理，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)。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，在真空或惰性气愤里在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，吸收新的氧，使氧含量增加，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。所以比表面积较高的钽粉(比表面积大于0. lm2/g)在热处理后要进行钝化处理。本说明书所述的钽金属表面钝化包括钽粉表面钝化和由钽粉压制形成的多孔体的表面钝化。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，钝化时钽粉温度上升得更高，在钽粉热处理后的钝化过程中，经常发现温度突然上升很多，这归因于钽粉开始激烈氧化，从而必须马上停止充气钝化；停止一段时间，当温度降低后继续缓慢充气钝化；钝化完后出炉发现，钽粉表面有白色氧化钽斑块，即使没有白色氧化钽的钽粉的氧含量也很高。钝化时控制不好，还会出现钽粉着火，造成巨大损失。所以，钽粉的钝化成为开发高比表面积钽粉的难点和关键技术。包括US6927967B2、US6432161B1、US6238456B1、CN1919508A、CN101404213A、 US6992881B2、US7485256B2和CN1899728A在内的现有技术披露了钽粉的钝化，是把室温下的含氧气体通入到装有经过热处理并被冷却到室温或更高温度的的钽粉的真空炉内使钽粉钝化，但是没有对钽粉的热处理钝化采取特别的措施而获得有益效果，这样，钝化时间长，容易引起钽粉激烈氧化。公开号为CN 101348891A的中国专利公开了一种钽粉受控钝化镁处理降氧方法，其中使用纯氧进行钝化处理，该方法存在的问题是不适合对高比表面积钽粉进行热处理钝化，而且钝化时间长，生产率低下。由于现有技术存在的上述问题，希望提供一种用于对钽金属进行表面钝化的装置，该装置在钽金属表面的钝化过程中应当避免出现激烈氧化。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种钽金属表面钝化的装置，该装置适合于对钽金属进行钝化处理并且能够避免在钝化过程期间出现激烈氧化。通过下面的技术方案，本技术实现了上述目的。本技术提供一种钽金属钝化装置，该钝化装置包括热处理炉，所述热处理炉包括炉膛、组成所述炉膛的带水冷夹套的外壳、和所述炉膛相通的真空压力计、钝化用的含氧气体入口、氩气进入所述炉膛的入口、位于热处理炉上部的氩气出口、抽空管道、设置于所述炉膛里的保温屏、设置在所述的保温屏里面的加热器、测量温度的热电偶、和用于容纳待处理钽金属的热处理坩埚；其特征在于所述钝化装置还包括钝化用含氧气体制冷系统，所述含氧气体制冷系统包括制冷机、热交换室、与热交换室一端相连的含氧气体入口、和与热交换室另一端相连的含氧气体出口 ；其中在进行钝化处理期间，含氧气体从含氧气体入口进入热交换室并与所述热交换室里的介质管道发生热交换而被制冷到0°c或以下、优选-40°c 0°C的温度，被制冷的含氧气体从热交换室的另一侧的含氧气体出口出来，经过保温连接管道从热处理炉上部进入热处理炉，从而用于对待钝化的钽金属进行钝化处理。本技术的有益效果如下利用本技术的钽金属表面钝化装置进行钽金属表面钝化，安全可靠，生产效率高，不会发生钽金属的激烈氧化；得到的钽金属氧含量低，并且由如此制得的钽金属阳极漏电流低，电性能好。附图说明图1是本技术的带有含氧气体制冷系统的钽金属表面钝化装置示意图；其中10.炉膛11.带水冷夹套的炉壳11-1.冷却水入口，11-2冷却水出口20.热处理炉含氧气体入口30.保温屏40.热处理炉氩气入口41.抽空管道50.加热器60.热电偶70.钽金属80.坩埚90A.含氧气体冷却系统90.制冷机91.热交换室92.待冷却含氧气体入口93.氩气入口94.制冷介质管95.冷却含氧气体出口96.保温连接管97.温度计98.压力计99.流水口。具体实施方式以下结合附图本技术做进一步说明。图1是本技术的具有含氧气体制冷系统的钽金属表面钝化装置的示意图。如图1所示，所述的钽金属表面钝化装置主要包括热处理炉和含氧气体冷却系统90A，其中所述热处理炉包括炉膛10、组成所述炉膛10的具有冷却水入口 11-1和冷却水出口 11-2的带水冷夹套的炉壳11、和所述炉膛10相通的真空压力计12、钝化用的含氧气体入口 20、氩气入口 40、抽空管道41、设置于炉膛里的保温屏30、设置在所述的保温屏30里面的加热器50、测量温度的热电偶60、热处理坩埚80、装入所述坩埚80里的待处理的钽金属70 ；所述含氧气体制冷系统90A主要包括制冷机90、热交换室91、进入所述热交换室91的待冷却含氧气体进气口 92、氩气进气口 93、和所述热交换室91相通的压力计98、所述热交换室 91里与所述制冷机93相连的制冷介质管94、设置于所述热交换室91另一端的出口 95、冷却含氧气体出口 95、连接所述冷却含氧气体出口 95和热处理炉含氧气体入口 20的保温管 96、设置在所述冷却含氧气体出口 95旁边的温度计97、及置于所述热交换室91底部的流水 Π 99。在钽金属热处理后，钽金属降温到适当温度，如降到30°C或以下；然后通入经所述含氧气体制冷系统冷却过的温度为0°c以下的含氧气体，使钽粉在受控条件下钝化。每当完成一批钽粉的钝化，用热风把热交换室里各部件吹干，融化的水从所述流水口 99流出。含氧气体经过制冷，温度达到0°C，优选达到-10°C以下，更优选达到-10°C -40 0C ο在钝化过程中，还可以通过所述含氧气体冷却系统的氩气入口引入氩气，使氩气与含氧气体在热交换室混合，并通过控制氩气与含氧气体各自的流量来改变所得混合气体中的氧浓度。下面结合实施例与比较例对本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种钽金属表面钝化装置，其包括热处理炉，所述热处理炉包括：炉膛（１０）、组成所述炉膛（１０）的带水冷夹套的外壳（１１）、和所述炉膛（１０）相通的真空压力计（１２）、钝化用的含氧气体入口（２０）、氩气入口（４０）、抽空管道（４１）、设置于所述炉膛（１０）里的保温屏（３０）、设置在所述的保温屏（３０）里面的加热器（５０）、测量温度的热电偶（６０）、置于加热器内的热处理坩埚（８０）、装入所述坩埚（８０）里的待处理的钽金属（７０）；其特征在于所述钝化装置还包括含氧气体制冷系统（９０Ａ），所述制冷系统（９０Ａ）主要包括：－待冷却含氧气体入口（９２），其用于接收用于对钽金属进行钝化处理的含氧气体；－热交换室（９１），在该热交换室中通过热交换方式将所述含氧气体制冷；－冷却含氧气体出口（９５），被冷却的含氧气体由此从热交换室出来并通过保温连接管道从热处理炉上部进入热处理炉用于对钽金属进行钝化。

【技术特征摘要】
1.一种钽金属表面钝化装置，其包括热处理炉，所述热处理炉包括炉膛(10)、组成所述炉膛(10)的带水冷夹套的外壳(11)、和所述炉膛(10)相通的真空压力计(12)、钝化用的含氧气体入口(20)、氩气入口(40)、抽空管道(41)、设置于所述炉膛(10)里的保温屏 (30)、设置在所述的保温屏(30)里面的加热器(50)、测量温度的热电偶(60)、置于加热器内的热处理坩埚(80)、装入所述坩埚(80)里的待处理的钽金属(70)；其特征在于所述钝化装置还包括含氧气体制冷系统(90A)，所述制冷系统(90A)主要包括-待冷却含氧气体入口(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王治道，马跃忠，李天平，赵兵，刘建伟，张建华，雒国清，王晓伟，杨宁，李仲香，赵春霞，任志东，
申请(专利权)人：宁夏东方钽业股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：64