CN106955996A - 一种钽粉完全钝化的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使热处理后钽粉完全钝化的方法，其特征是将在真空热处理炉中经过热处理和钝化的钽粉结块连同容纳钽粉的坩埚置于可密闭的容器里，在可控氧浓度下将钽粉结块从坩埚里剥离出来，捣碎、过筛，使钽粉完全钝化。本发明还提供一种使钽粉完全钝化的装置。按照本发明方法制备的钽粉氧含量低，不会出现钽粉在从坩埚里剥离出来捣碎和过筛时发生着火事故。

Description

一种钽粉完全钝化的方法和装置

技术领域

本发明涉及钽金属处理领域，更具体地，本发明将热处理后的钽粉完全钝化的方法和装置。

背景技术

稀贵金属钽的熔点高、蒸气压低、冷加工性能好、化学稳定性高、抗液态金属和酸碱腐蚀能力强、表面氧化膜介电常数值高，金属钽及其合金是重要的功能性材料，在电子、集成电路、钢铁、冶金、化工、硬质合金、原子能、航天航空等工业部门以及战略武器等领域得到广泛应用；由于钽具有良好的生物相容性，生物活性高，钽及其合金在医疗器械技术领域也得到广泛应用。在钽的应用中要求有高纯度，特别是用于电解电容器和溅射钽靶材。在很多场合下，金属钽多半是以粉末状态使用的,如制造电容器阳极，粉末冶金制造金属制品、合金线材、板材、靶材；在3D打印制造植入生物体的骨骼和牙齿等方面，例如一种含(质量分数)10％Nb,2.5％W，余量为钽的合金有很好的生物相容性，高强度，低模量，制成粉末可以采用三维打印技术制成牙齿、骨骼植入人体。

钽金属是一种与氧亲和力很大的金属，与氧化合形成五氧化二钽(Ta₂O₅)，金属钽在被氧化时放出热量，氧化从表面向内部进行，在室温下，对于锭、板、棒、等比表面积小的材料而言，在表面很快形成一层致密的氧化膜，不会明显地产生热量，当在表面形成了致密的氧化膜，在室温下也就不再氧化了，在较低的温度下形成的氧化钽膜是无定型的，较薄而致密；但是，这对于比表面积较大的钽粉而言，即使在室温下，由于氧化放热，使钽粉温度升高，在较高的温度下加速钽粉氧化，形成恶性循环，引起激烈反应乃至燃烧，造成严重的经济损失和资源的浪费。即使没有造成着火，在高温下形成的氧化钽膜会出现晶化，氧化膜较厚而疏松使得钽粉氧含量高。而钽粉的氧含量是决定钽粉质量的重要参数，例如，钽粉中氧含量高影响到钽电解电容器的漏电流增大，耐电压性能降低。

所以，一般而言，钽粉在热处理后要进行钝化，所谓的“钝化”是通过控制氧的供给，使钽粉表面形成一层致密的氧化膜，阻止钽继续氧化。

现有技术有中有关钽粉、铌粉钝化的如中国专利CN102181818B、WO2012126143ACN提供了钽粉钝化方法，即在热处理炉内进行钝化，然而，由于装入坩埚里的钽粉粒子与坩埚壁部以及粉末粒子与粒子之间互相接触，粒子表面有相当大一部分在钝化过程中没有与含氧气体接触，没有形成氧化膜，也就是钽粉没有完全钝化，这对于比表面积较大的钽粉，问题尤为严重。钽粉在热处理后在炉子里即使进行了钝化处理，当把钽粉连同盛装钽粉的坩埚从炉子里取出后，将结成块的钽粉从坩埚中剥离出来，在捣碎、过筛的过程中，钽粉中还没有形成氧化膜的表面与空气接触而氧化，温度很快升高，在大气环境下，由于空气中有充分的氧，产生不可控的氧化，还会引起钽粉激烈氧化乃至着火的重大事故。

由于现有技术存在的上述问题，因此本领域仍希望有一种在使钽粉表面充分钝化的方法及装置。本发明人在长期的科研生产实践中，在把热处理后并经过钝化的钽粉从坩埚里倒出，将结块的钽粉捣碎时，发现钽粉很快就发热烫手，有时候从一处产生火星并立即蔓延开来而束手无策，即便是采取多种措施，减少钽粉着火事故的发生，但还是存在着钽粉在不可控的条件下氧化，使钽粉氧含量高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钽粉完全钝化的方法和装置。

本发明的目的在于提供一种降低钽粉氧含量的钽粉钝化方法和装置。

本发明的目的还在于提供一种减少钽粉着火事故的钽粉钝化方法和装置。

本发明的上述目的通过以下方法实现：

本发明的提供一种对热处理后钽粉完全钝化的方法，将在热处理炉中，经过热处理并经过钝化的钽粉结块连同坩埚置于可密闭的容器里，在可控氧浓度下进行捣碎、过筛，使钽粉完全钝化。

具体地，所述的钽粉完全钝化方法，包含以下步骤：

1)将经过热处理并钝化后的钽粉连同容纳钽粉的坩埚，转移到可密闭的钽粉钝化装置中；

2)将钽粉钝化装置抽真空至压力为10-100Pa，然后充入惰性气体至压力约0.1MPa；

3)流通通入含氧气体，控制氧气的浓度为1vol％～21vol％，含氧气体的流速为1升/秒～30升/秒，将坩埚里的结成饼块的钽粉从坩埚里剥离出来，将结成饼块的钽粉捣碎碎；随时测量钽粉的温度，在温度上升低于15℃下分散钽粉使钽粉钝化；

4)控制氧气的浓度为20vol％～25vol％，含氧气体的流速为0.1升/秒～1升/秒；将被捣碎的钽粉过筛，在温度上升低于15℃下使分散的钽粉充分钝化；

5)钝化完成，从钝化装置取出钽粉。

在本发明中，所述的钽粉是指纯的钽粉，或者钽合金粉末，或者是以钽为主的粉末。

其中，步骤3)和步骤4)中，通入的含氧混合气体的温度为0℃～35℃，或者为-40℃～0℃。

其中，所述的含氧混合气体为空气，或者是氧气与惰性气体的混合气体，又或者是空气与惰性气体的混合气体；所述惰性气体为氮气、氩气、氖气和氦气中的一种或几种；

在本发明优选的实施例中，所述的惰性气体与氧气的混合气体为：氧气与氩气的混合气体，氧气、氮气与氩气的混合气体，空气与氩气的混合气体中的一种。

作为优选的实施方式，在本发明的钽粉钝化过程中，即步骤3)和4)通入含氧气体，将结成饼块的钽粉在的密闭容器里被捣碎、过筛时钽粉的温度上升低于5℃。

本发明还提供了一种钽粉钝化装置，所述的钽粉钝化装置含有密封的真空箱体，以及与真空箱体相连的气体混合室。

所述的真空箱体包括一个底板部、一个顶部和4个侧壁和一个在前侧壁上部与顶部相接的透明窗部；作为优选的实施方式，所述的透密窗部倾斜，便于观察操作。

在所述的箱体内可放入有用于捣碎钽粉和铲起钽粉的铲子、用于过筛钽粉的筛子；

所述的真空箱体的顶部设置有排气管和抽空管道，在所述的排气管上和抽空管道上分别设置有阀门。

所述的真空箱体至少设置在侧壁上，密封的伸入箱体内可供操作的手套洞；作为优选的实施方式，设置三个或以上的手套洞。所述的手套洞设置在前侧壁上。

所述的真空箱体侧壁上，还设置有通过橡皮圈密封的进出物料口；所述的进出物料口可以是可开启和关闭的门，并用橡皮圈密封。所述的进出物料口优选地，设置在左侧壁或者右侧壁上。进出物料口的大小要便于物料进出。

所述的箱体顶部还设置有真空压力计；至少一个测温装置，能够测到在剥离捣碎和过筛过程中箱体内各处钽粉的温度。

所述的钝化装置还设有混合气体进气管，所述的真空箱体和气体混合室通过混合气体进气管相连。具体地，混合气体进气管的一端连接在真空箱体侧壁上，另一端连接气体混合室的上部。优选地，所述的混合气体进气口设置在箱体侧壁下端，离底板约10～25厘米的位置。作为优选的实施方式，所述的侧壁为与进出物料口相对的侧壁。所述的混合气体进气管上设置有阀门。

所述的气体混合室还设有惰性气体进气管和含氧气体进气管，在所述的惰性气体进气管和含氧气体进气管的，分别设置有可精确调节气体流量的阀门和气体流量计。

所述的真空箱体内，还设置有筛分装置；所述的筛分装置挂掉在顶部。具体地，所述的筛分装置含有旋转轴，与驱动轴相连的曲柄，曲柄下端连接有筛架，筛架上可放置筛子。所述的筛分装置由旋转轴带动筛架和筛子的转动。优选地，所述的旋转轴为驱动轴。作为一种优选的实施方式，筛架的底部离底板部不低于20cm。所述筛子的孔径为40目～100目。

本发明的钝化方法和装置，除了可以用于钽粉，也可以可适用于其他需要钝化的金属粉末或者金属粉末合金，如铌粉、钛粉、锆粉和铝粉等易氧化的金属粉末。

本发明的有益效果：

1.热处理后的钽粉饼块是在可控的氧浓度下进行捣碎、过筛，不会有引起钽粉激烈氧化和着火的危险。

2热处理后的钽粉饼块在被捣碎、过筛过程中，在可控的温度下完全钝化，在较低的温度下形成致密的氧化膜，钝化后的钽粉氧含量低，具有更好的电气性能。

3在封闭的条件下进行钽粉捣碎、过筛，减少环境污染，减少钽粉损失，有益操作人员健康。

附图说明

图1是本发明的实施例6所示的钽粉钝化装置的正面示意图

图2是本发明的实施例6所示的钽粉钝化装置的正面示意图

附图标记

1.真空箱体，11.底板部，12.顶部，13.前侧壁，14.后侧壁，15.左侧壁，16.右侧壁，17.透明窗部，18.铲子，19.耙子；

2.真空压力计，21.钽粉，22.钽坩埚；

3.温度探测器，30.筛子，31.筛架，32.旋转轴；33.曲柄；

4.进出物料口，41.手套洞，42.手套洞，43.手套洞；

5.气体混合室，51.混合气体进气管，52.阀门；

6.惰性气体进气管，61.阀门，62.流量计；

7.含氧气体进气管，71.阀门，72.流量计；

81.抽空管道，82.阀门；

91.排气管，92.阀门。

具体实施方式

以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案，具体实施例不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明理念所做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。

在本说明书中，所述的“约”为范围值的上下5％左右。

在本说明书中，除非另外明确说明，单位ppm指以质量比表示的“百万分率”。

在本说明书中，钽粉的氧含量是采用LECO定氧仪进行分析的；钽粉的比表面积是指钽粉在热处理前的比表面积，采用Gemini VII型氮吸附BET比表面积分析得到的结果计算的，单位是m²/g。

本发明方法中，可以采用已知的技术，例如中国专利号为CN104801725A、CN102965525B、CN103084568B中所公开的各种方法，上述文件全文引入本申请作为参考。

本发明所述的钽粉热处理指的是钽粉的凝聚热处理，以及在与还原剂的作用下的脱氧热处理，不限于此。所述的钽粉的凝聚热处理，是把微细的钽粉粒子在较高的温度下凝聚成较大的颗粒，经过凝聚热处理后，一般比表面积要降低10％～35％；钽粉的脱氧热处理是将钽粉与还原剂混合，在较低的温度下进行，降低钽粉的氧含量，钽粉的比表面积没有多大变化。

钽粉的热处理，通常是将钽粉装入钽坩埚里，在热处理加热后，冷却到35℃或以下的温度，然后按照现有技术，向真空炉里通入含氧气体，控制通入含氧气体的量，使钽金属表面氧化。

按照本发明方法，通过控制送进真空箱体里的含氧气体的氧浓度、温度、含氧气体的流量和捣碎钽粉的速度来控制钽粉的氧化速度，控制钽粉温度的上升。也就是说，混合气体中氧浓度高，钽粉氧化速度快，温度上升得高；混合气体温度低，混合气体流量大，带走的热量多，钽粉氧化过程中产生的热量在单位时间里被带走的多，温度上升低；捣碎翻动钽粉的速度快，温度上升的高；当然，不同比表面积的钽粉也不一样，比表面积高的钽粉在被捣碎的过程中温度上升高，总而言之，调整上述参数，能够找到生产率较高而且安全可靠，使钽粉在被捣碎、过筛过程中，温度上升低于15℃的技术参数，更优选使钽粉在被捣碎、过筛过程中，温度上升低于5℃。

按照本发明方法，其特征是送入真空手套箱里的含氧混合气体的温度没有特别的要求，为了保证安全可靠，提高生产率，混合气体的温度只要不高于35℃就行，一个优选的方案是0℃～35℃；又一个优选的方案是送入真空箱体里的含氧混合气体的温度为-40℃～0℃。

按照本发明方法，其特征是送入真空箱体里的含氧气体的成分没有特别的限制，只是其中氧浓度是占混合气体的25％体积比以下，使用氧气与惰性气体的混合气体使将坩埚里进行了热处理并进行过钝化的钽粉捣碎、过筛中完全钝化，惰性气体的作用是稀释氧，并能够带走钽粉氧化产生的热量，其中所述的惰性气体至少选择氩气、氖气、氦气、氮气中一种。

所谓的大气(空气)，在不同的地区，不同的时间，其成分和压力是不同的，一般而言，空气中的主要成分是氮气和氧气，其中氮气约占78％体积比，氧气约占21％体积比，还有少量酸气、水蒸气和微量稀有气体及微细尘埃颗粒，根据空气的量可以大致计算出氧气的量。在海平面大气的压力为约0.1MPa。

按照本发明方法，其特征是送入真空箱里的含氧混合气体是氧气与氩气的混合气体。

按照本发明方法，其特征是送入真空箱里的含氧混合气体是氧气、氮气与氩气的混合气体。

按照本发明方法，其特征是送入真空箱里的含氧混合气体是空气与氩气的混合气体。

按照本发明方法，其特征是经过热处理并经过钝化的钽粉结块置于真空箱体中，在将钽粉从坩埚里剥离出来及捣碎的过程中，钽粉粒子间原来相互贴合的部分被分开，要形成氧化膜，钽粉氧化产生的热量相对较多，送入真空箱里的含氧混合气体的氧浓度要较低，混合气体的流速要较高，一个优选的方案是混合气体中氧浓度在1vol％。～21vol％之间，混合气体流速是1升/秒～30升/秒之间。

按照本发明方法，其特征是真空箱体里被捣碎的钽粉在进行过筛时，由于钽粉在被捣碎的过程中已经形成了较完整的氧化膜，送入真空箱体里的含氧混合气体的氧浓度可以较高，混合气体的流速优选较低，以便防止气流带走微细钽粉，一个优选的方案是混合气体中氧浓度选择在20vol％～25vol％之间，混合气体流速是0.1升/秒～1升/秒之间。

实施例1

钽粉凝聚热处理

用钠还原氟钽酸钾制得的钽粉，水洗、酸洗烘干后的比表面积为0.61cm²/g，氧含量为3060ppm的钽粉121经过造粒团化后装入钽坩埚122里，将上述装有钽粉的坩埚再装入真空热处理炉里按照现有技术进行凝聚热处理，升到1380℃，保温30分钟，然后停电降温到28℃，通入氩气和空气组成的混合气体，使钽粉进行钝化处理，钝化处理后钽粉的温度为27℃，将钽粉连同容纳钽粉121的坩埚122从热处理炉里取出。将这些热处理后的钽粉分成两部分按照下述两种方法处理：

钽粉完全钝化

将上述热处理得到的一部分钽粉21，连同容纳钽粉21的坩埚22转移到如图1所示的真空手套箱1里，将进出物料的门4关闭，并关闭阀门52、阀门61、阀门71、排气阀门92，打开抽真空的阀门82，进行抽空，到压力约为10托，关闭抽真空阀门82，打开惰性气体充气阀门61和混合气体进气阀门52，用大于0.1MPa的氩气充入箱体，使压力达到略大于0.1MPa，打开排气阀门92，打开含氧气体供给阀门71，用压力大于0.1MPa，温度为0～20℃的空气和氩气充入箱体，形成气体流动，通过阀门61和71调节氩气和空气的流量，控制混合气体的氧含量，这时通过手套洞42和43将坩埚22里的钽粉21从坩埚22里剥离出来，捣碎，用爬子19翻耙钽粉21，与此同时，控制捣碎钽粉的速度，控制混合空气流量为5升/秒～20升/秒，混合气体的氧浓度为5vol％～21vol％；当钽粉全部被捣碎后，并且钽粉温度到约25℃，启动筛分装置旋震筛，通过手套洞41和42手套用铲子18铲起钽粉送入60目的筛子30，使钽粉过筛，部分较大的颗粒可以用铲子碾压后使其再次过筛，与此同时，控制过筛钽粉的速度，用25℃的空气流动通过真空手套箱控，制空气流量为0.1升/秒～1升/秒控制混合气体中氧浓度为20％～21％。

在上述整个捣碎、过筛的过程中，随时测定钽粉温度，钽粉上升最高为11℃，分析钽粉的氧含量为4030ppm。

比较例1

用上述实施例1热处理后的一部分钽粉按照现有技术，在大气环境下(室温28℃)将钽粉结块从坩埚里剥离出来，在不锈钢金属盘里捣碎，然后过筛，在捣碎过筛过程中，钽粉的温度最高上升到62℃，上升了34℃，得到的钽粉的氧含量为4400ppm，见表1。

实施例2

钽粉脱氧热处理：

用经过热处理的钽粉，其比表面积为0.41m²/g，氧含量为4050ppm，在钽粉中混入钽粉重量1.5％的镁粉，将上述混合粉末装有钽坩埚里再装入脱氧热处理炉里，按照专利号CN102965525B方法进行脱氧热处理，在930℃保温3小时，并进行排气抽空除鎂，降温到15℃进行钝化，钝化后钽粉27℃出炉。将这些脱氧热处理后的钽粉分成两部分按照下述两种方法处理：

钽粉完全钝化：

将上述脱氧热处理制备得到的一部分钽粉按照本发明方法进行处理：将钽粉连同容纳钽粉21的坩埚22转移到如图1所示的真空手套箱1里，和实施例1一样将钽粉结块从坩埚里剥离出来，捣碎，过筛，不同的是使用0℃～20℃氮气作稀释气体与0℃～20℃空气为含氧气体的混合进行钝化，调节阀门61，控制氮气流量；调节阀门71，控制空气的流量以及混合气体中氧浓度为5vol％～21vol％。在过筛过程中，用25℃的空气，流量为0.1升/秒～1升/秒。

在上述整个捣碎、过筛的过程中，随时测定钽粉温度，钽粉上升最高为7℃，分析钽粉的氧含量为2000ppm。

比较例2

将实施例2脱氧热处理制备得到的一部分钽粉按照现有技术，在27℃的大气环境下将钽粉结块从坩埚里剥离出来，在不锈钢金属盘里捣碎，然后过筛，在捣碎过筛过程中，钽粉的温度最高上升到51℃，上升了24℃，得到的钽粉的氧含量为2300ppm，见表1。

实施例3

钽粉凝聚热处理：

用钠还原氟钽酸钾制得的钽粉，水洗、酸洗烘干后的比表面积为1.01m²/g，氧含量为7560ppm的钽粉经过造粒团化后装入钽坩埚10里，将上述装有钽粉的坩埚再装入真空热处理炉里按进行凝聚热处理，升到1300℃，保温30分钟，然后停电降温到20℃，通入氩气和空气组成的混合气体，使钽粉进行钝化处理，钝化处理后钽粉的温度为25℃，将钽粉连同容纳钽粉的坩埚从热处理炉里取出。将这些凝聚热处理后的钽粉分成两部分按照下述两种方法处理：

钽粉完全钝化：

将上述热处理制备得到的一部分钽粉，按照本发明方法进行处理，将钽粉21连同容纳钽粉21的坩埚22转移到如图1所示的真空手套箱1里，和实施例1一样将钽粉结块从坩埚里剥离出来，捣碎，过筛，不同的是使用-30℃～0℃的氩气作稀释气体与-30℃～0℃的氧气为含氧气体的混合进行钝化，调节阀门61，控制氩气流量；调节阀门71，控制氧气的流量，控制混合气体中氧浓度3vol％～22vol％，将钽粉从钽坩埚里剥离出来，捣碎后过筛。过筛是使用25℃的氩气和氧气，其中氧浓度约22vol％，混合气体流量为0.1升/秒～1升/秒。

在上述整个捣碎、过筛的过程中，随时测定钽粉温度，钽粉上升最高为5℃，分析钽粉的氧含量为8100ppm。

比较例3

将上述实施例3热处理制备得到的一部分钽粉，按照现有技术，在25℃的大气环境下将钽粉结块从坩埚里剥离出来，在不锈钢金属盘里捣碎，然后过筛，在捣碎过筛过程中，钽粉温度最高上升到81℃，上升了51℃得到的钽粉的氧含量为9750ppm，见表1。

实施例4

钽粉脱氧热处理：

用比表面积为0.19m²/g氧含量为2860ppm，质量比约含10％Nb,，2.5％W，余量为钽的合金粉末与合金粉末重量0.9％的镁粉混合，进行脱氧热处理，将上述钽合金粉末装入钽坩埚10里，在950℃进行脱氧热处理，热处理后降温到28℃进行钝化处理，钝化后钽粉在28℃出炉，将钽合金粉连同容纳钽合金粉的坩埚从热处理炉里取出，将这些钽粉分成两部分按照下述两种方法处理：

钽粉完全钝化：

用上述脱氧热处理制备得到一部分的钽粉，按照本发明方法，将钽粉21连同容纳钽粉21的坩埚22转移到如图1所示的真空手套箱1里，和实施例1一样将钽粉结块从坩埚22里剥离出来，捣碎，过筛，不同的是使用0℃～10℃的空气进行钝化，氧浓度就是空气中氧浓度，调节阀门71，控制空气流量；将钽粉从钽坩埚里剥离出来，捣碎后过筛。过筛时用25℃的空气，流量为0.1升/秒～1升/秒。

在上述整个捣碎、过筛的过程中，随时测定钽粉温度，钽粉上升最高为3℃，分析钽粉的氧含量为1000ppm。

比较例4

用上述实施例4脱氧热处理制备得到的一部分钽粉，按照现有技术，在28℃的大气环境下将钽粉结块从坩埚里剥离出来，在不锈钢金属盘里捣碎，然后过筛，在捣碎过筛过程中，钽粉温度最高上升到57℃，上升了29℃得到的钽粉的氧含量为1400ppm，见表1。

实施例5

钽粉的凝聚热处理：

用钠还原氟钽酸钾制得的钽粉，水洗、酸洗烘干后的比表面积为1.61m²/g，氧含量为11600ppm的钽粉经过造粒团化后装入钽坩埚22里，将上述装有钽粉21的坩埚22再装入真空热处理炉里按照现有技术进行凝聚热处理，升到1300℃，保温30分钟，然后停电降温到25℃，通入氩气和空气组成的混合气体，使钽粉进行钝化处理，钝化处理后钽粉的温度为27℃，将钽粉21连同容纳钽粉的坩埚22从热处理炉里取出，将这些钽粉分成两部分按照下述两种方法处理：

钽粉完全钝化：

用上述热处理制备得到的一部分钽粉，按照本发明方法，将钽粉21连同容纳钽粉的坩埚122转移到如图1所示的真空手套箱1里，和实施例1一样将钽粉21结块从坩埚22里剥离出来，捣碎，不同的是使用-40℃～0℃的氩气和氮气作稀释气体，其中氩气和氮气分别各占约50％，用-40℃～0℃纯氧气为含氧气体的混合进行钝化，调节阀门61，控制氩气氮气混合气体流量；调节阀门71，控制氧气的流量，控制混合气体中氧浓度为1vol％～22vol％。过筛时，使用25℃的氩气、氮气和氧气的混合气体，其中氧气的体积比是21vol％～22vol％，混合气体流速是0.1升/秒～1升/秒。

在上述整个捣碎、过筛的过程中，随时测定钽粉温度，钽粉上升最高为10℃，分析钽粉的氧含量为13000ppm。

比较例5

用上述实施例5热处理制备得到的一部分钽粉，按照现有技术，在大气环境下将钽粉结块从坩埚里剥离出来，在不锈钢金属盘里捣碎，然后过筛，在捣碎过筛过程中，钽粉的温度突然很快升高，并立刻着火燃烧起来。

对上述实施例1-5，对比例1-5的制备得到的钽粉的性能进行比对，比对结果见表1。

其中，钽粉的氧含量是采用LECO定氧仪进行分析的；钽粉的比表面积是指钽粉在热处理前的比表面积，采用Gemini VII型氮吸附BET比表面积分析得到的结果计算的，单位是m²/g。

表1

由上表可知，本发明的钽粉完全钝化方法，在钽粉钝化时，温度上升不高于12℃，不会发生着火，尤其适用于高比表面积的钽粉钝化。钝化后的钽粉的氧含量显著低于现有技术中钽粉直接在空气中玻璃、捣碎、过筛的方法。

实施例6钽粉钝化装置

本发明的一个优选实例，提供一种如图1所示的钽粉钝化装置，所述的装置含有：

一个真空箱体1，所述的真空箱体1含有6+1个面，即包括底板部11、顶部12、前侧壁13、后侧壁14、左侧壁15和右侧壁16，和一个在前侧壁13上部与顶部12相接的倾斜的透明窗部17。对箱体的尺寸大小没有特别的限制，根据实际情况确定，只要能够顺利操作就行；

在所述的真空箱体1内可放置捣碎钽粉和铲起钽粉的铲子18、耙子19；

一个设置在真空箱体顶部12的真空压力计2，用于测量系统的压力；

一个通过橡皮圈密封的进出物料口4设置在所述的左侧壁15；所述的进出物料口可以是的通过密封圈密封的门。

在箱体的前侧壁13设有密封的可供操作的3个伸入箱体内的软体手套洞41，42和43，通过双手深入手套在箱体内能够顺利进行剥离、捣碎、筛分钽粉等动作，剥离、捣碎钽粉时可利用手套洞42和43的，钽粉过筛时可利用手套洞41和42；或者在真空箱体内设置机械手臂，完成剥离、捣碎和筛分钽粉等动作；

一个与真空箱体连接的气体混合室5，所述的混气体混合室用于将进入箱体的气体进行混合；

所述的气体混合室设有混合气体进气管51，混合气体进气管一端连接真空箱体右侧壁上距离底板约15厘米处，另一端连接在气体混合室的上部，在所述的混合气体进气管上设置有阀门52；所述的气体混合室设有一个惰性气体进气管6和一个含氧气体进气管7分别和所述的混合气体混合室5相连接，分别把惰性气体和含氧气体送入气体混合室5，在所述的惰性气体进气管6和含氧气体进气管7上分别设置有能够精确调节流量的阀门61、71，还分别设有气体流量计62和72；

所述的真空箱体设有一个可弯折的温度探测器3(所述的温度探测器在本实施例中为热电偶)，从所述的右侧壁16深入箱体内探测任何放置钽粉的部位的温度；真空箱体顶部，设有一个排气管91和抽空管道81，在所述的抽空管81上和排气管道91上分别设置有阀门82和阀门92；

所述的真空箱体内还含有一个筛分机构，包括在箱体顶部设置的旋转轴32(在本实施例中，所述的旋转轴为驱动轴)，所述的旋转轴下部是曲柄33，曲柄的下端连接吊着的筛架31，用于过筛钽粉的筛子30置于筛架31里；筛子底离箱体底面的高度不低于20厘米，例如图1中筛底离箱体底面的高度约40厘米。筛子的筛孔可选用40目～100目的标准筛。

任选地，在排气口的下方可以安装一个挡尘罩，附着微细颗粒钽粉排出，每次工作完后用气体吹扫；还可以将排出的气体通过收尘器对微细钽粉进行回收，在图1中均未绘出。

惰性气体及含氧气体分别可通过冷却装置进行冷却，所述的冷却装置是普通技术人员熟知的，可用其将惰性气体冷却到-40℃～10℃的任何温度范围，在图中没有将冷却装置画出。本发明的含氧气体和惰性气体是在通过同一个冷却装置，达到相同的温度，然后通入气体混合箱混合，通过气体流量就可以计算混合气体中氧浓度(vol％)。

Claims (10)

1.一种热处理后的钽粉的钝化方法，其包含以下步骤：

1)将热处理后的钽粉连同坩埚转移到钽粉钝化装置；

2)将钽粉钝化装置抽真空至压力为10-100Pa，然后充入惰性气体至压力0.1±0.005MPa；

3)流通通入含氧气体，控制氧气的浓度为1vol％～21vol％，含氧气体的流速为1升/秒～30升/秒，将钽粉从坩埚里剥离出来，捣碎；

4)控制氧气的浓度为20vol％～25vol％，含氧气体的流速为0.1升/秒～1升/秒；将钽粉过筛并使其充分钝化；

5)钝化完成，从钽粉钝化装置取出钽粉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的钽粉为纯钽粉、或者钽合金粉末。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含氧气体的温度为0℃～35℃；或者为40℃～0℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含氧气体为空气，或者是惰性气体与氧气的混合气体，又或者空气与惰性气体的混合气体；

优选地，所述的惰性气体为氮气、氩气、氖气、氦气中的一种或几种；

优选地，所述的含氧气体为：氧气与氩气的混合气体，氧气、氮气与氩气三者的混合气体，空气与氩气的混合气体中的一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)和步骤4)中，将钽粉剥离、捣碎、过筛时，钽粉的温度上升低于15℃；优选地，低于5℃。

6.一种钽粉钝化装置，其特征在于，所述的钽粉钝化装置包括密封的真空箱体，与真空箱体相连的气体混合室；

所述的真空箱体含有一个底板部、一个顶部、4个侧壁和一个在前侧壁上部与顶部相接的透明窗部；优选地，所述的透明窗部倾斜；

至少两个设置在侧壁上的伸入箱体内的手套洞；优选地，至少设置三个手套洞；更优选地，所述的手套洞设置在前侧壁；

一个设置在侧壁上，通过橡皮圈密封的进出物料口；

所述的真空箱体顶部设有排气管和抽空管道；优选地，所述的排气管上和抽空管道上分别设置有阀门；

所述的气体混合室设有惰性气体进气管和含氧气体进气管；

所述的钝化装置还含有混合气体进气管，混合气体的进气管一端与真空箱体连接，另一端与气体混合室连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的混合气体进气管一端连接在真空箱体侧壁的下端；优选地，混合气体进气管一端连接到真空箱体离底板10～25厘米处。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的真空箱体顶部还设置一真空压力计；

优选地，所述的真空箱体还设置有测温装置；更优选地，所述的测温装置为热电偶。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的在所述的惰性气体进气管和含氧气体进气管上分别设置有气体流量计和阀门。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的真空箱体内，还设置有筛分装置；优选地，所述的筛分装置含有旋转轴，与旋转轴相连的曲柄，曲柄下端连接筛架，筛子上有筛子；

优选地，筛架底部离底板部不低于20cm；

优选地，所述筛子的孔径为40目～100目。