CN112620636B - 一种耐高压片形钽粉的生产方法 - Google Patents
一种耐高压片形钽粉的生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112620636B CN112620636B CN202011473922.6A CN202011473922A CN112620636B CN 112620636 B CN112620636 B CN 112620636B CN 202011473922 A CN202011473922 A CN 202011473922A CN 112620636 B CN112620636 B CN 112620636B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- tantalum powder
- ball milling
- tantalum
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 103
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 74
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 21
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 20
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 19
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 17
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 6
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 2
- 238000000713 high-energy ball milling Methods 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 33
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 10
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N [N].[O] Chemical compound [N].[O] OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- YQCIWBXEVYWRCW-UHFFFAOYSA-N methane;sulfane Chemical compound C.S YQCIWBXEVYWRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- KIIUTKAWYISOAM-UHFFFAOYSA-N silver sodium Chemical compound [Na].[Ag] KIIUTKAWYISOAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 150000003481 tantalum Chemical class 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
- B22F1/068—Flake-like particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/14—Treatment of metallic powder
- B22F1/142—Thermal or thermo-mechanical treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/14—Treatment of metallic powder
- B22F1/145—Chemical treatment, e.g. passivation or decarburisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/14—Treatment of metallic powder
- B22F1/148—Agglomerating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
- B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明提供了一种耐高压片形钽粉的生产方法。本发明的步骤包括：选择合适原粉，将原粉经分级，筛选出所需原粉，所得粉经球磨、酸洗、水团化、热处理、降氧后得成品片形粉。相比于其它已公开的片形钽粉生产工艺，本发明不采用氢化工艺，球磨制片时间短，工艺流程短。本发明提供的钽粉片状边缘圆润，粒度分布均匀，耐烧性好，漏电流较小，耐击穿电压高，可以在较高的电压下工作。
Description
技术领域
本发明属于电容器级高压钽粉制作领域，具体涉及一种耐高压片形钽粉及其制备方法。本发明提供的耐高压钽粉的粒形为片形，颗粒边缘圆润，粒度分布均匀，耐烧性好，漏电流较小，击穿电压高，可以在更高的电压下工作。
背景技术
目前，大多数钽粉是用金属钠在熔盐反应器中化学还原氟钽酸钾(K2TaF7)所制备。使用这个工艺，粉末的表面积由K2TaF7与稀释盐的比例所决定。所产出的团块状钽粉可在一个宽阳极生产条件的范围内使用。球形钽粉由于比表面积大，比容比较高，但是其相应的击穿电压比较低、耐压性和可靠性差，很难在高电压下工作。为了得到可靠性、耐高电压的钽粉，必须从改变原生粒子结构形貌出发，得到一种粒形简单的钽粉。
片式电容器级钽粉在高电压应用时，相比于球形粉，拥有一些固有的优点。特别是，片形钽粉的更优电容(单位：CV/g)值和更低DC漏电流能为电容器厂商在他们进行阳极设计时提供了独有性能。片式电容器钽粉的出现获得了商业成功，有着较广泛的应用前景。
片状金属粉体工业化生产己有100多年的历史。机械球磨是目前工业生产片状金属粉末的主要方法。1910年，美国HallE.J发明了湿法球磨工艺。由于湿法球磨设备简单，操作安全，产品使用起来非常方便，很快为世界各国所采用。现湿法球磨已发展成为一种制备片状金属粉体的标准方法。近年来，搅拌球磨机、摆振球磨机、行星球磨相继被引入球磨制粉领域，进一步使球磨效率大大提高，且片状粉末产品质量得到明显改善。
近年来，市场对高压电容器的需求一直呈增长的趋势。由于高压钽电容器具有提高能量密度的特点，因此其在一些新的电子领域比如平板显示器、通信(如新LTE标准)、汽车以及医疗设备中的应用是驱动高压钽电容器需求上升的主要动力。要满足高压钽电容器生产要求，钽粉需要在粒度分布、粒径及其均匀性、化学纯度以及物理特性等方面适应不同的要求，以确保钽电容器的高容量、浸润所需的开孔结构及其电性能和机械稳定性。
要提供适合高压使用范围的钽粉，有几个要求需要满足：1)具有适合的大的颗粒粒径；2)颗粒之间也就是不同团聚颗粒之间烧结孔径强度要适合；3)具有有效的大孔径尺寸；4)以上三点的均匀性要良好；5)高纯度。
中国发明专利CN 108620598 A中公开了一种钽粉的制备方法，具体方法包括：将钽条以电子束熔炼制备成满足第一条件的第一钽棒，所述第一条件包括：O≤150ppm，C≤100ppm，N≤50ppm，H≤15ppm；将所述第一钽棒加工为直径介于50mm～60mm，长度介于300mm～400mm的第二钽棒；将所述第二钽棒的第一端伸入雾化室内，所述第二钽棒的第二端与等离子旋转电极制粉设备的电主轴连接；所述第二钽棒通过等离子旋转电极制粉设备形成钽粉。该发明所得到的雾化钽粉粒度分布均匀，流动性好，孔隙率低，具有一些常规钠还原钽粉所不具备的特点，一些特性能满足制备高压钽粉的需求。
中国发明专利CN 104209511 A中公开了一种耐高压钽粉及其制备方法，包括以下步骤：(1)对高纯钽锭进行氢化；(2)将氢化后的钽锭制成钽粉；(3)对钽粉进行脱氢处理；(4)对脱氢后的钽粉进行气流冲击；(5)对气流冲击后的钽粉进行常规后处理，得到钽粉。该钽粉的粒形基本为球形或类球形，其电性能指标：漏电流不大于6.0×10-4μA/μFV，击穿电压不小于310V，本发明所得钽粉性能与之相近，不同的是：本发明制备的为片形钽粉，不采用氢化工艺，比容量更大。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种耐高压钽粉的生产方法。
本发明的目的还在于提供一种流程简单的片形钽粉生产方法。
本发明的目的还在于提供一种低漏电流的片形钽粉生产方法。
本发明的目的还在于提供一种杂质含量低的片形钽粉生产方法。
本发明的具体步骤为选用球形钽粉，经分级筛选后得合适粒度原粉，采用球磨制片。片形原粉经一系列后续处理后，得到电解电容器用耐高压片形钽粉。相比于其它已公开的片式高压钽粉的生产工艺，本发明不采用氢化和脱氢处理，采用短时间的球磨工艺，球磨时间只需30～180min。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
1)选择合适的原粉；
2)分级；
3)球磨制片；
4)将制片过的钽粉经酸洗、过筛后得片形原粉；
5)片形原粉经后续处理后得到电解电容器用耐高压的片形钽粉。
其中，所述的步骤1)中，合适的原粉为球形和/或类球形钽粉，具体工艺为等离子粉体技术，雾化制粒技术中的一种或两种组合，优选采用钽棒应用雾化工艺所制备的球形钽粉。传统钠还原钽粉的劣势主要表现在颗粒的不均匀，大颗粒和小颗粒(几百个纳米)并存。而这些小颗粒在高压下会完全转变成氧化物。这种变化会引起两类损失：一类是由于完全氧化的表面积不再存在容量，导致容量损失；另外一种是，这种“不再能使用”的颗粒将阻塞孔径，阻碍化学物质的浸润渗透。而本发明中选用的球形钽粉由于其生产工艺特性，基本无超细颗粒的存在。经进一步粒度选择的球形钽粉可很好地弥补钠还原钽粉的上述不足。因原材料为钽棒，且球形化过程不存在新的污染，故杂质含量能达要求。因钽粉球形化成本较高，球形钽粉一般用作3D打印，导致本发明原料来源较昂贵。但本发明对氧含量及球形率要求不高，因此，在一个可选择的实施方式中，所述合适的原粉可选择球形化后不能用于3D打印的粉末。
其中，所述的步骤2)中，分级采用机械湿式筛分；优选地，分级水平在15μm以下(例如15、14、13、12、11、10、9、8、7、6.5或6μm等等)；原料钽粉的粒径对产品的性质有很重要的影响，原料钽粉粒径太大，制片后得到的原粉粒径也比较大，使产品钽粉比容较低；如果加强制片，使钽粉细化，将导致钽粉碳、铁、镍、铬等杂质增加，使产品漏电流增大，可靠性降低；同时由于高可靠高比容电解电容器用钽粉制作时，采用高电压赋能，所以太小的原料粒径对最终钽粉的比容是没有什么贡献，反而会导致钽粉漏电流提高，可靠性降低。由于本发明选用的原粉为球形钽粉，不存在钠还原粉中夹带的超细颗粒，再通过分级，将粗颗粒筛选出去，从而保证原粉粒度的均匀和集中。分级采用机械湿式筛分，因筛网网孔太细，筛分过程中容易被细粉堵塞，本发明中采用定时用高压水枪击打筛网清理堵塞物，以保证过筛效果。
其中，所述的步骤3)中，采用球磨制片，球磨为行星球磨或搅拌球磨中的一种或几种组合，优选行星球磨。优选以分析纯无水乙醇为球磨介质，优选的球磨时间为30～180min(例如是30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180或者它们之间的任意一个时长)，优选的球磨球料比为4～8:1(例如是4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、或者它们之间的任意一个比例)。传统的球磨制片工艺由于原料粒度分布较广，为保证制片完全，球磨时间较长，在球磨过程中让钽粉的Fe、Ni、C等杂质含量升高太多，给后续处理带来困难。而本发明通过预处理工艺，即合适原粉的选择以及分级，保证了原料的粒度集中及粒型，可大大地提升研磨效率，缩短球磨时间。
其中，步骤4)中，酸洗采用现有技术中钽粉酸洗的方法即可。过400目筛后得片形原粉。
其中，步骤5)中，所述的后续处理为水团化造粒、高温高真空热处理、镁还原降氧处理中的多种处理的一种或组合处理。在一些实施方中，优选采用组合处理，依次进行水团化造粒、高温高真空热处理和镁还原降氧处理。其中，所述的高温高真空热处理为三次热处理模式。在一些实施方式中，热处理条件为：真空度大于1×10-2Pa，1000～1750℃(例如是1050、1100、1150、1200、1250、1300、1350、1400、1450、1500、1550、1600、1650、1700或者是它们之间的任意一个温度)下处理30～200分钟(例如是30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200或者它们之间的任意一个时长)。
另一方面，本发明还提供了由上述方法制备得到的片形钽粉。本发明提供的片形钽粉金属杂质含量ΣFe+Ni+Cr<40PPm，C含量<50ppm；其比电容量为2000～10000μF·V/g；其赋能电压在160～320V。
根据本发明，具有下列的有益效果：
1)本发明提供了一种生产片形高压钽粉的全新工艺模式，本发明通过对球磨前原粉进行粒型选择，大大简化了工艺流程。本发明采用的球磨工艺耗时短，优选的球磨时间为30～180min，而传统的制片形粉工艺球磨高达300min以上，所以本工艺所得片形粉的Fe、Ni等金属杂质含量更低。
2)相比于其它片形钽粉生产工艺，本发明无需氢化和脱氢工艺，流程短，回收率高，生产成本低，工艺更安全、环保。
3)本发明的工艺制备得到的片形钽粉颗粒边缘圆润，粒度分布均匀，耐烧性好，漏电流较小，击穿电压高，在高赋能电压下具有更优的电容。
附图说明
图1是本发明的片形钽粉制备工艺流程图；
图2是本发明所选的雾化钽粉的SEM图；
图3是片形原粉SEM图；
图4是片形产品粉SEM图；
图5是片形产品粉SEM图。
具体实施方式
下面结合优选实例对本发明做进一步说明。
表1测试仪器及方法
| 分析项目 | 分析设备名称 | 规格型号 |
| Fe、Ni、Cr | 原子吸收光光谱仪 | AA320 |
| C | 高频红外碳硫分析仪 | HCS140 |
| O | 氧氮氢分析仪 | TCH600 |
| B.D. | 松装密度测试仪 | FL4-1 |
| Fsss | 平均粒度测定仪 | WLP-212 |
| 平均粒径D50 | 激光粒度分布仪 | OMEC LS-609 |
| 漏电流 | 漏电流测试仪 | TH2689A |
| 比容量CV | LCR数字电桥 | TH2810B |
| 击穿电压 | 直流稳压电源 | DH1722A-3 |
所选原料雾化球形钽粉采购于广东银钠科技有限公司，粒径在5～45μm之间。
实施例1
选用雾化球形钽粉，SEM见图2，湿式过筛1200目，取筛下物，分级后的粉烘干后进行行星球磨，以分析纯无水乙醇为球磨介质，球磨时间60min，球磨球料比为5:1，球磨转速为100r/min。球磨后的粉用HNO3和HF的混合酸(由浓度为69％的HNO3溶液、浓度为40％的HF溶液加水配制而成，HNO3溶液、HF溶液和水的体积比是20:1:60)酸洗去除金属杂质，烘干过筛得到片形原粉。片形原粉的物理性能和化学杂质含量见表1，SEM见图3。
将上述片形原粉进行水团化造粒，团化水量为18％。团化后烘干，过筛。在10-3Pa真空下加热到1300℃保温30分钟，然后鄂破到-60目，之后进行第二次热处理及脱氧处理，在10-3Pa真空下加热到1700℃保温30分钟，然后鄂破到-60目，再对其进行900℃镁还原降氧处理，最后用浓度为20wt％的HNO3酸洗除掉氧化镁和多余的镁，烘干、筛粉使其完全通过60目筛，最后再进行第三次热处理，第三次热处理条件是：真空度大于10-3Pa，加热到1000℃保温30分钟，热处理后用颚式破碎机破碎过筛60目，用磁选机磁选。最后得到样品1(即产品粉)，样品1的物理性能和化学杂质含量见表2，SEM见图4和图5。
将样品1压制成型，并按照标准(GBT3137-2007钽粉电性能试验方法)进行检测。在10-3Pa的真空炉内，分别在1700℃、1750℃下烧结30分钟。得到烧结块。将烧结块在浓度为0.01wt％的磷酸溶液中，分别在210V、250V的电压下赋能，得到电容器阳极，测定其各项电性能指标列于表3中。
表2样品1片形原粉及产品粉的化学杂质含量和物理性能
表3在不同赋能电压下由样品1获得的电解电容器阳极的电性能
实施例2
选用雾化球形钽粉，湿式过筛1500目，取筛下物，分级后的粉烘干后进行行星球磨，以分析纯无水乙醇为球磨介质，球磨时间180min，球磨球料比为4:1，球磨转速为100r/min。球磨后的粉用HNO3和HF的混合酸(由浓度为69％的HNO3溶液、浓度为40％的HF溶液加水配制而成，HNO3溶液、HF溶液和水的体积比是20:1:60)酸洗去除金属杂质，烘干过筛得到片形原粉2。片形原粉的物理性能和化学杂质含量见表3。
将上述片形原粉进行水团化造粒，团化水量为18％。团化后烘干，过筛。在10-3Pa真空下加热到1300℃保温30分钟，然后鄂破到-60目，之后进行第二次热处理及脱氧处理，在10-3Pa真空下加热到1600℃保温60分钟，然后鄂破到-60目，再对其进行900℃镁还原降氧处理，最后用浓度为20wt％的HNO3酸洗除掉氧化镁和多余的镁，烘干、筛粉使其完全通过60目筛，最后再进行第三次热处理，第三次热处理条件是：真空度大于10-3Pa，加热到1000℃保温30分钟，热处理后用颚式破碎机破碎过筛60目，用磁选机磁选。最后得到样品2(即产品粉)，样品2的物理性能和化学杂质含量见表4。
将样品2压制成型，并按照标准(GBT3137-2007钽粉电性能试验方法)进行检测。在10-3Pa的真空炉内，分别在1650℃、1700℃下烧结30分钟。得到烧结块。将烧结块在浓度为0.01wt％的磷酸溶液中，分别在160V、200V的电压下赋能，得到电容器阳极，测定其各项电性能指标列于表5中。
表4样品2片形原粉及产品粉的化学杂质含量和物理性能
表5在不同赋能电压下由样品1获得的电解电容器阳极的电性能
实施例3
选用雾化球形钽粉，湿式过筛1000目，取筛下物，分级后的粉烘干后进行行星球磨，以分析纯无水乙醇为球磨介质，球磨时间30min，球磨球料比为8:1，球磨转速为100r/min。球磨后的粉用HNO3和HF的混合酸(由浓度为69％的HNO3溶液、浓度为40％的HF溶液加水配制而成，HNO3溶液、HF溶液和水的体积比是20:1:60)酸洗去除金属杂质，烘干过筛得到片形原粉3。片形原粉的物理性能和化学杂质含量见表5。
将上述片形原粉进行水团化造粒，团化水量为18％。团化后烘干，过筛。在10-3Pa真空下加热到1300℃保温30分钟，然后鄂破到-60目，之后进行第二次热处理及脱氧处理，在10-3Pa真空下加热到1750℃保温30分钟，然后鄂破到-60目，再对其进行900℃镁还原降氧处理，最后用浓度为20wt％的HNO3酸洗除掉氧化镁和多余的镁，烘干、筛粉使其完全通过60目筛，最后再进行第三次热处理，第三次热处理条件是：真空度大于10-3Pa，加热到1000℃保温30分钟，热处理后用颚式破碎机破碎过筛60目，用磁选机磁选。最后得到样品3(即产品粉)，样品3的物理性能和化学杂质含量见表6。
将样品3压制成型，并按照标准(GBT3137-2007钽粉电性能试验方法)进行检测。在10-3Pa的真空炉内，分别在1750℃、1800℃下烧结30分钟。得到烧结块。将烧结块在浓度为0.01wt％的磷酸溶液中，分别在250V、300V的电压下赋能，得到电容器阳极，测定其各项电性能指标列于表7中。
表6样品3片形原粉及产品粉的化学杂质含量和物理性能
表7在不同赋能电压下由样品3获得的电解电容器阳极的电性能
Claims (13)
1.一种耐高压片形钽粉的生产方法，其包含以下步骤：
1)选择采用等离子粉体技术，雾化制粒技术中的一种或两种组合制备得到球形和/或类球形钽粉；
2)采用机械湿式筛分分级水平在15μm以下的钽粉；
3)球磨制片；
4)将制片过的钽粉经酸洗、过筛后得片形原粉；
5)片形原粉经后续处理后得到片形钽粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，选择采用钽棒应用雾化工艺所制备的球形钽粉。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，球磨为高能球磨、行星球磨或搅拌球磨中的一种或几种组合。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，球磨为行星球磨。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以无水乙醇为球磨介质。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，球磨时间为30～180min；球磨球料比为4～8:1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中，所述的后续处理为水团化造粒、高温高真空热处理、镁还原降氧处理中的多种处理的一种或组合处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的后续处理为水团化造粒、高温高真空热处理、镁还原降氧处理的组合处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的高温高真空热处理为三次热处理模式。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，热处理条件为：真空度大于等于1×10- 2Pa，800～1750℃下处理30～200分钟。
11.权利要求1～10任一所述的一种耐高压片形钽粉的制备方法制备得到的片形钽粉。
12.根据权利要求11所述的片形钽粉，其特征在于，所述片形钽粉，金属杂质含量ΣFe+Ni+Cr<40PPm，C含量<50ppm；其比容量为2000～10000μF·V/g；其赋能电压在160～320V。
13.权利要求11～12任一所述的片形钽粉在电解电容器中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011473922.6A CN112620636B (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种耐高压片形钽粉的生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011473922.6A CN112620636B (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种耐高压片形钽粉的生产方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112620636A CN112620636A (zh) | 2021-04-09 |
| CN112620636B true CN112620636B (zh) | 2021-09-03 |
Family
ID=75314058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011473922.6A Active CN112620636B (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种耐高压片形钽粉的生产方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112620636B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113560561B (zh) * | 2021-06-16 | 2023-07-21 | 炎陵龙翔钽铌新材料有限责任公司 | 一种球形钽粉、其制备方法及应用 |
| CN115945683A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-11 | 云航时代(重庆)科技有限公司 | 一种圆片状钽粉及其制备方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4740238A (en) * | 1987-03-26 | 1988-04-26 | Fansteel Inc. | Platelet-containing tantalum powders |
| US4940490A (en) * | 1987-11-30 | 1990-07-10 | Cabot Corporation | Tantalum powder |
| DE112005001499T5 (de) * | 2004-06-28 | 2007-05-10 | Cabot Corp., Boston | Flockenförmiges Tantal mit hoher Kapazität und Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP1928620B1 (en) * | 2005-09-29 | 2020-03-18 | Ningxia Orient Tantalum Industry Co., Ltd. | Method for spherically granulating and agglomerating metal particles |
| CN102623122B (zh) * | 2012-04-01 | 2014-10-15 | 电子科技大学 | 一种高微波磁导率Fe-Si-Al软磁材料的制备方法 |
| CN104858436B (zh) * | 2014-02-21 | 2018-01-16 | 宁夏东方钽业股份有限公司 | 高可靠高比容电解电容器用钽粉的制备方法 |
| CN104117681B (zh) * | 2014-07-31 | 2016-02-10 | 宁波广博纳米新材料股份有限公司 | 一种超细铜片的制备方法 |
| CN104815987B (zh) * | 2015-05-07 | 2017-05-17 | 昆明冶金研究院 | 一种鳞片状锌粉的制备方法 |
| CN105921757B (zh) * | 2016-04-28 | 2017-11-10 | 江西耀升钨业股份有限公司 | 可快速加工硬质合金刀杆的生产工艺 |
| CN106891013B (zh) * | 2017-02-28 | 2019-03-15 | 深圳市中金岭南科技有限公司 | 一种筛分-球磨法的片状金属粉及其制备方法 |
| CN108080654B (zh) * | 2018-01-23 | 2019-01-08 | 江门富祥电子材料有限公司 | 一种超细鳞片式中高压钽粉的生产工艺 |
| CN108405869A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-08-17 | 金川集团股份有限公司 | 一种小粒径片状银粉的制备方法 |
| CN108620598A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-10-09 | 西安赛隆金属材料有限责任公司 | 一种钽粉的制备方法 |
| CN110947976A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-04-03 | 中航迈特粉冶科技（北京）有限公司 | 低氧球形钽粉及其制备方法 |
| CN111774575A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-16 | 金川集团股份有限公司 | 高振实大片径片状银粉的制备方法 |
-
2020
- 2020-12-15 CN CN202011473922.6A patent/CN112620636B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112620636A (zh) | 2021-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112620636B (zh) | 一种耐高压片形钽粉的生产方法 | |
| RU2210463C2 (ru) | Способ получения порошка металлического тантала с контролируемым распределением размеров и продукты, получаемые из него | |
| RU2102189C1 (ru) | Способ получения хлопьевидного танталового порошка и хлопьевидный танталовый порошок | |
| JP4063151B2 (ja) | 多孔質の球状ニッケル粉末とその製造方法 | |
| JP2019085651A (ja) | タンタル粉末およびその製造方法 | |
| US10737322B2 (en) | Composite tantalum powder and process for preparing the same and capacitor anode prepared from the tantalum powder | |
| CN102615289A (zh) | 蒸发-冷凝制备超细金属粉末的方法 | |
| JP2008504692A (ja) | 高キャパシタンスのタンタルフレークス及びその生産方法 | |
| WO2015124094A1 (zh) | 高可靠高比容电解电容器用钽粉的制备方法 | |
| CN103894601A (zh) | 一种改善了耐电压性能的高压钽粉末的制备方法 | |
| EP2933040A1 (en) | Method for producing fine tungsten powder | |
| US20160314904A1 (en) | High specific capacitance capacitor-grade tantalum powder with improved electrical properties and process for making the same | |
| CN113579237A (zh) | 一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法 | |
| KR20150031750A (ko) | Ｒｆ 플라즈마 처리를 이용한 루테늄-크롬 합금 분말의 제조방법 | |
| CN111097916A (zh) | 一种超细高纯铼粉的制备方法 | |
| CN105051225A (zh) | 一种钽粉的湿式球磨方法及由该方法制备的钽粉 | |
| CN113560561B (zh) | 一种球形钽粉、其制备方法及应用 | |
| CN115570127B (zh) | 一种钽粉的制备方法 | |
| CN106392060B (zh) | 一种混合钽粉及其制备方法 | |
| CN103878364B (zh) | 一种改善了耐电压性能的中压钽粉的制备方法 | |
| Jilin et al. | Flake tantalum powder for manufacturing electrolytic capacitors | |
| CN115805306A (zh) | 多孔铜粉及其制备方法 | |
| KR100484686B1 (ko) | 탄탈륨분말의크기조절방법,크기분포가조절된탄탈륨금속분말의제조방법및그로부터제조되는생성물 | |
| CN117715399A (zh) | 碳包覆稀土合金纳米颗粒及其制备方法和应用 | |
| CN117047096A (zh) | 一种高压钽粉、其制备方法以及电容器阳极 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |