CN103240417B

CN103240417B - 一种钽带及其制备方法

Info

Publication number: CN103240417B
Application number: CN201310200279.3A
Authority: CN
Inventors: 李桂鹏; 张亚军; 汪凯; 张全; 朱军; 李瑞莲
Original assignee: Ningxia Orient Tantalum Industry Co Ltd
Current assignee: Ningxia Orient Tantalum Industry Co Ltd
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2033-05-27
Also published as: CN103240417A

Abstract

本发明涉及金属材料技术领域。本发明提供了一种钽带及其制备方法，所述钽带的制备方法具体包括：a）将钽粉进行烧结，得到钽棒，将所述钽棒进行锻造；b）将步骤a）得到的钽棒进行轧制，将轧制得到的钽条进行热处理；c）将步骤b）得到的钽条再次进行轧制，将再次轧制得到的钽条再次进行热处理，得到钽带。在制备钽带的过程中，首先经过高温烧结后得到了晶粒均匀细小的初始钽棒，然后将钽棒进行锻造，使其发生变形，最后将钽棒进行了两次轧制，使钽棒在多个方向进行加工，有利于钽棒的各向均匀性；同时本发明在轧制之后进行了热处理，从而消除加工过程的残余应力，使最终制备的钽带为均匀细小的等轴晶。

Description

一种钽带及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种钽带及其制备方法。

背景技术

钽与钽合金具有熔点高、导电导热性好、化学稳定性高、优异的高温强度、良好的加工性能、较低的塑脆转变温度、优异的动力学性能以及经氧化处理后表面形成致密、稳定、高介电常数等优点被广泛应用于电子、化工、航空航天、军事武器与医疗卫生等领域，被誉为“金属王国”中的后起之秀。而金属钽主要应用于电子行业，其中钽电容器由于体积小、容量大、可靠性高、寿命长、耐压稳定性好与功能稳定，在通讯、计算机集成电路、汽车电子控制系统以及数码电器等方面得到了广泛的应用。

钽电容器的外壳是一个深冲成的杯突件。目前现有技术生产的钽电容器用钽带按照下述工序进行：以电子束熔炼钽带为原料依次进行锻造、轧制与热处理，从而得到钽带。但是上述工艺生产的钽带晶粒尺寸不均匀，且存在较大尺寸晶粒；最终板材的各向同性较差，其余方向与横向、纵向力学性能存在较大区别，从而使钽带在深冲引伸钽外壳时容易产生开裂、起皱、桔皮以及制耳等现象，会造成钽电容器成品率低，难以达到高性能、高可靠性的要求。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种内部晶粒尺寸均匀细小，各向同性较好的钽带的制备方法。

有鉴于此，本申请公开了一种钽带的制备方法，包括以下步骤：

a）将钽粉进行烧结，得到钽棒，将所述钽棒进行锻造；

b）将步骤a）得到的钽棒进行轧制，将轧制得到的钽条进行热处理；

c）将步骤b）得到的钽条再次进行轧制，将再次轧制得到的钽条再次进行热处理，得到钽带。

优选的，所述锻造之后还包括：

将锻造后得到的钽棒进行酸洗，所述酸洗的溶液为氢氟酸、硝酸与盐酸的混合溶液。

优选的，步骤b）中所述轧制之后，所述热处理之前还包括：

将轧制后的钽条进行酸洗，所述酸洗的溶液为氢氟酸、硝酸与盐酸的混合溶液。

优选的，步骤b）中所述热处理的温度为1200℃～1350℃，所述热处理的时间为120min～180min。

优选的，步骤c）中所述热处理的温度为1200℃～1350℃，所述热处理的时间为120min～180min。

优选的，所述锻造为冷锻，所述锻造的锻造比为1.6～3.0。

本发明还公开了了上述方案所制备的钽带。

优选的，所述钽带的钽的含量≥99.95wt%。

本发明提供了一种钽带的制备方法，具体过程为：首先将钽粉进行高温烧结，得到钽棒，然后将钽棒进行锻造，并将锻造后的钽棒重复进行轧制与热处理，从而得到钽带。本发明在制备钽带的过程中，首先经过高温烧结后得到了晶粒均匀细小的初始钽棒，然后将钽棒进行锻造，使其发生变形，最后将钽棒进行了两次轧制，使钽棒在多个方向进行加工，有利于钽棒的各向均匀性；同时本发明在轧制之后进行了热处理，从而消除加工过程的残余应力，使最终制备的钽带为均匀细小的等轴晶。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种钽带的制备方法，包括以下步骤：

a）将钽粉进行烧结，得到钽棒，将所述钽棒进行锻造；

按照本发明，为了使最终钽带具有均匀细小的内部组织，本发明在制备钽带的过程中，采用了粉末烧结的方法制备钽棒。粉末烧结制备的钽棒具有细小均匀内部组织，并且该方法制备的钽棒能够保证最终产品具有较高的抗拉强度和延伸率。所述烧结的温度为2350℃～2450℃，所述烧结的时间为6～8h。

所述钽棒制备完成后，将所述钽棒进行锻造。由于钽材料具有较好的塑性，并且避免钽棒在加工过程中被氧化，本发明优选将所述钽棒进行冷锻使钽棒发生形变。本发明优选采用万吨油压机对钽棒直接进行径向锻造，所述锻造比优选为1.6～3.0。为了去除锻造过程中的表面杂质，本发明优选将锻造后的钽棒进行酸洗。所述酸洗的溶液优选为氢氟酸、硝酸与盐酸的混合溶液。所述氢氟酸为市售的氢氟酸，其浓度为35.35wt%，所述硝酸为市售的盐酸，其浓度为68wt%，所述盐酸为市售的盐酸，其浓度为30wt%；所述氢氟酸、硝酸与盐酸的体积比优选为1:2:3。

将经过锻造后的钽棒进行轧制。所述轧制是将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙，因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法。所述轧制优选为冷轧，所述轧制的加工率优选为60%。将锻造后的钽棒进行轧制，使钽棒各个方向发生形变，有利于材料各向的均匀性。为了去除轧制过程中表面的杂质，本发明优选在轧制之后进行了酸洗，所述酸洗的溶液优选为氢氟酸、硝酸与盐酸的混合溶液，所述氢氟酸为市售的氢氟酸，其浓度为35.35wt%，所述硝酸为市售的盐酸，其浓度为68wt%，所述盐酸为市售的盐酸，其浓度为30wt%；所述氢氟酸、硝酸与盐酸的体积比优选为1:2:3。

按照本发明，将钽棒进行轧制后则需要将其进行热处理，以消除加工过程中的残余应力，有利于形成均匀细小的等轴晶。所述热处理优选为真空热处理，所述热处理的温度优选为1200℃～1350℃，更优选为1320℃，所述热处理的时间优选为120min～180min，更优选为140℃～160℃。

为了使钽棒具有较好的各向均匀性，本发明在进行热处理之后又进行了轧制，所述轧制优选为冷轧，所述轧制的加工率优选为65%～72%。为了去除轧制后材料表面的杂质，本发明优选在轧制之后进行了酸洗，所述酸洗的溶液优选为氢氟酸、硝酸与盐酸的混合溶液，所述氢氟酸为市售的氢氟酸，其质量分数为35.35wt%，所述硝酸为市售的盐酸，其浓度为68wt%，所述盐酸为市售的盐酸，其浓度为30wt%；所述氢氟酸、硝酸与盐酸的体积比优选为1:2:3。同样，本发明在轧制之后进行了热处理，以消除轧制过程中的残余内应力，有利于材料形成均匀小的等轴晶。所述热处理的温度优选为1200℃～1350℃，更优选为1320℃，所述热处理的时间优选为120min～180min，更优选为150℃～160℃。

轧制加工对于本发明的钽棒而言，其作用一方面是为了在棒材的各个方向发生形变，有利于钽棒内部晶粒尺寸的均匀性；另一方面是使材料发生形变，使其满足客户的需求，那么为了满足不同客户的需求，对不同厚度的产品轧制的次数可以相应的进行调整，可以进行三次，也可以进行四次。但是出于成本及效率的考虑，由钽棒轧制成钽带的过程中，只要得到的钽带内部晶粒细小均匀，即可停止轧制。作为优选方案，本发明在第二次轧制后，对第二次轧制后的钽条进行激光焊接，并对激光焊接后的钽条进行热处理，最后依次进行第三次轧制和热处理，从而得到钽带。

本发明还提供了一种上述方案制备的钽带。所述钽带中钽的含量优选大于等于99.95wt%。将本发明生产的钽带用于电容器的生产，由于本发明制备的钽棒内部晶粒细小均匀，具有较好的各向均匀性，利用所述钽带得到的钽外壳复合钽电容的要求。

本发明提供了一种钽带的制备方法，具体过程为：首先将钽粉进行高温烧结，得到钽棒，然后将钽带进行锻造，并将锻造后的钽棒重复进行轧制与热处理，从而得到钽带。本发明在制备钽带的过程中，首先经过高温烧结后得到了晶粒均匀细小的初始钽棒，然后将钽棒进行锻造，使其发生变形，最后将钽棒进行了两次轧制，使钽棒在多个方向进行加工，有利于钽棒的各向均匀性；同时本发明在轧制之后进行了热处理，从而消除加工过程的残余应力，使最终制备的钽带为均匀细小的等轴晶。实验结果表明，本发明制备的钽带的抗拉强度大于242MPa，抗拉强度与屈服强度的差值大于等于68.9MPa，延伸率大于等于30%，晶粒度小于等于8级，硬度HV小于等于130。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的钽带及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

1）将纯度为99.95wt%的钽粉置于真空烧结炉中进行两次烧结，所述烧结的温度为2350～2450℃，时间为6～8h，得到直径为30mm，长度为700mm的钽棒；

2）将步骤1）得到的钽棒采用万吨油压机进行冷锻，即对钽棒进行径向压扁，锻造的加工率控制为60%；

3）将步骤2）得到的钽棒进行酸洗：氢氟酸、硝酸与盐酸的体积比为1：2:3，氢氟酸的浓度为35.35wt%，硝酸的浓度为68wt%，盐酸的浓度为30wt%，肉眼观察可见金属光泽无杂斑即可；

4）将步骤3）得到的钽棒进行冷轧，先将钽棒进行拓宽轧制再进行换向轧制，轧制的加工率为60%；

5）将步骤4）得到的钽条进行热处理：热处理的温度为1320℃，保温150min；

6）将步骤5）得到的钽条进行顺长冷轧，轧制的加工率为65%；

7）将步骤6）得到钽条进行酸洗：氢氟酸、硝酸与盐酸的体积比为1：2：3，氢氟酸的浓度为35.35wt%，硝酸的浓度为68wt%，盐酸的浓度为30wt%，肉眼观察可见金属光泽无杂斑即可；

8）将步骤7）得到的钽条进行激光焊接，再进行热处理温度为1320℃，时间为150min。

9）将步骤8）得到的焊接钽带进行轧制，加工率为70%。热处理的温度为1320℃，时间为150min，得到钽带。

10）将步骤9）得到的钽带进行热处理：热处理的温度为1320℃，时间为150min，得到钽带。

将本实施例制备的钽带进行检验，结果显示：钽带的抗拉强度为245MPa，屈服强度为170MPa，延伸率为35%，晶粒度为8级，硬度HV为130。

实施例2

1）将纯度为99.95wt%的碳粉置于真空烧结炉中进行两次烧结，所述烧结的温度为2350～2450℃，时间为6～8h，得到直径为32mm，长度为650mm的钽棒；

2）将步骤1）得到的钽棒采用万吨油压机进行径向压扁，得到宽度为60mm，长度为700mm的钽棒；

4）将步骤3）得到的钽棒进行冷轧：先将钽棒进行拓宽轧制再进行换向轧制，得到宽度为100mm，长度为1600mm的钽条；

5）将步骤4）得到的钽条进行热处理：热处理的温度为1250℃，保温150min；

6）将步骤5）得到的钽条进行顺长冷轧，得到长度为5000mm，厚度为1.2mm的钽带；

7）将步骤6）得到的钽带采用刀具进行分剪，得到宽度为95mm，厚度为1.2mm的钽带；

8）将步骤7）得到钽带进行酸洗：氢氟酸、硝酸与盐酸的体积比为1：2:3，氢氟酸的浓度为35.35wt%，硝酸的浓度为68wt%，盐酸的浓度为30wt%，肉眼观察可见金属光泽无杂斑即可；

9）以8根步骤8）得到的钽带进行激光焊接，保证焊缝光洁整齐，无漏焊；

10）将步骤9）得到的钽带进行热处理：热处理的温度为1250℃，时间为150min；

11）将步骤10）得到的钽带进行轧制，得到卷状厚度为0.381mm的钽带；

12）将步骤11）得到的钽带进行热处理：热处理的温度为1320℃，时间为150min，得到卷状钽带。

将本实施例制备的钽带进行检验，结果显示：钽带的抗拉强度为242MPa，屈服强度为172MPa，延伸率为30%，晶粒度为8级，硬度HV为129。

实施例3

1）将纯度为99.95wt%的碳粉置于真空烧结炉中进行两次烧结，所述烧结的温度为2350～2450℃，时间为6h，得到直径为28mm，长度为650mm的钽棒；

2）将步骤1）得到的钽棒采用万吨油压机进行径向压扁，得到宽度为75mm，长度为650mm的钽棒；

4）将步骤3）得到的钽棒进行冷轧：先将钽棒进行拓宽轧制再进行换向轧制，得到宽度为105mm，长度为1200mm的钽条；

5）将步骤4）得到的钽条进行热处理：热处理的温度为1320℃，保温160min；

6）将步骤5）得到的钽条进行顺长冷轧，得到长度为4000mm，厚度为1.2mm的钽板；

7）将步骤6）得到的钽板采用刀具进行分剪，得到长度为95mm，厚度为1.2mm的钽带；

9）以8根步骤7）得到的钽带进行激光焊接，保证焊缝光洁整齐，无漏焊；

10）将步骤9）得到的钽带进行热处理：热处理的温度为1300℃，时间为160min；

11）将步骤10）得到的钽带进行轧制，得到卷状厚度为0.508mm的钽带；

12）将步骤11）得到的钽带进行热处理：热处理的温度为1320℃，时间为160min，得到钽带。

将本实施例制备的钽带进行检验，结果显示：钽带的抗拉强度为250MPa，屈服强度为165MPa，延伸率为35%，晶粒度为8级，硬度HV为125。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种用于生产钽电容器外壳用钽带的制备方法，具体为以下步骤：

a）将钽粉进行烧结，得到钽棒，将所述钽棒进行锻造；所述锻造为径向锻造，所述锻造比为1.6~3.0；

b）将步骤a）得到的钽棒进行轧制，将轧制得到的钽条进行热处理；所述步骤b）中热处理的温度为1200℃~1350℃，所述热处理的时间为120min~180min；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锻造之后还包括：

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中所述轧制之后，所述热处理之前还包括：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c）中所述热处理的温度为1200℃~1350℃，所述热处理的时间为120min~180min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锻造为冷锻。

6.权利要求1~5任一项所制备的钽带。

7.根据权利要求6所述的钽带，其特征在于，所述钽带的钽的含量≥99.95wt%。