CN117733137A - 一种团化钽粉、其制备方法及钽电解电容器 - Google Patents
一种团化钽粉、其制备方法及钽电解电容器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117733137A CN117733137A CN202410131530.3A CN202410131530A CN117733137A CN 117733137 A CN117733137 A CN 117733137A CN 202410131530 A CN202410131530 A CN 202410131530A CN 117733137 A CN117733137 A CN 117733137A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tantalum powder
- tantalum
- particles
- volatile liquid
- wet
- 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.)
- Pending
Links
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 208
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 133
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 54
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 35
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 31
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 16
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 14
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 238000005029 sieve analysis Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 32
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 28
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 15
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 9
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 8
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 8
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 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 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 150000003481 tantalum Chemical class 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
本申请提供了一种团化钽粉、其制备方法及钽电解电容器。该团化钽粉的松装密度为1.4g/cm3‑1.75g/cm3、费氏平均粒度为2.4μm‑5.2μm，流动性为8s/50g‑12.5s/50g。上述团化钽粉的流动性较好；而且，其松装密度和费氏粒度的配合较好，使利用该团化钽粉可以改善钽电解电容器的质量。
Description
技术领域
本申请涉及有色金属领域，具体涉及一种团化钽粉、其制备方法及钽电解电容器。
背景技术
钽电解电容器的典型制造方法是先将钽粉压制成坯块，接着将其在真空中烧结，接着用电化学的方法处理得到的多孔烧结块，在其内外表面上形成连续的氧化膜(Ta2O5)介质，然后在氧化钽膜上被覆MnO2或导电聚合物等阴极材料，再浸石墨、银浆层、最后封装制成钽电解电容器。在上述整个制造工艺过程中，钽坯块的质量，例如压坯的含粉量、尺寸精度、压坯强度、压坯外表及孔径分布等参数严重影响着钽电容器质量的好坏。因此欲得到高质量的电容器，所用的钽粉不仅要具有良好的化学特性，而且还要具有良好的物理性能，具体地说，所用的钽粉应具有适当的松装密度、适当的粒度分布以及良好的流动性。
钽粉的流动性对钽坯块的质量是至关重要的，因为如果钽粉的流动性不好，其充模性就不好，由此压制的坯块的重量就会出现偏差，并且坯块密度不均匀，设定的尺寸也难以保证。尤其是当钽电容器不断向高容量化、小型化和片型化方向发展，钽坯块的用粉量越来越小，由此对其质量、尺寸精度要求越来越高。然而随着对钽粉比容要求的提高，钽粉原生粒子的粒径越来越细，例如，比容为70000μF·V/g的钽粉原生粒子的粒径约为0.2微米，越细的钽粉流动性就越差或者说不具有流动性。因此，解决高比容钽粉的流动问题是钽粉生产者和电容器制造者们十分关注的问题。
钽粉的流动性与许多因素有关，例如，团化颗粒的形状、粒度分布及其松装密度。一般来说，球形或类似球形，表面圆滑的团化颗粒的流动性较好；另外，-325目细粉比例小时流动性好，但是-325目细粉比例小时，其松装密度较小。钽粉的松装密度也是影响压坯的质量的重要因素。在设定的生坯密度下，如果钽粉的松装密度太大，钽粉压块的生坯强度不够；如果松装密度太小，压块的表面会变得光亮，其中的部分孔道会堵死，由此防碍后续的阴极、石墨和银层的浸渍涂覆。
钽坯块的生坯强度直接影响着钽电容器的质量，而钽块的生坯强度一方面与钽粉的化学杂质含量以及原生粒子的大小有关，另一方面与钽粉团化颗粒的强度及粒度分布有关，团化颗粒的强度越高，粒度分布越集中，其生坯强度越高。
钽坯块的孔隙分布也是影响电容器的性能的重要因素之一。被覆阴极材料、石墨和银层时，要求钽阳极块的孔隙度均匀，不能有太多的大孔或超微细孔，这就要求钽粉的粒度分布较为集中，一般来说，+80目粉或-325目粉的比例不易太大。
因此如何提供具有适当松装密度、粒度分布集中、流动性好的团化钽粉是制备钽电解电容器的关键。
发明内容
本申请提供了一种团化钽粉、其制备方法及钽电解电容器，用于改善团化钽粉的流动性。
本申请的第一方面提供了一种团化钽粉，团化钽粉的松装密度为1.4g/cm3-1.75g/cm3、费氏平均粒度为2.4μm-5.2μm，流动性为8s/50g-12.5s/50g。
在第一方面的任一实施方式中，团化钽粉满足以下任意一个条件：团化钽粉为球形或类球形颗粒；筛分析法粒度分布测定的80目-325目的粒度重量含量为70％-85％；BET比表面积为0.75m2/g-1m2/g。
在第一方面的任一实施方式中，团化钽粉中C的质量含量在15ppm以下。
本申请的第二方面提供了一种团化钽粉的制备方法，制备方法包括：将可挥发性液体以喷雾方式加入原料钽粉中同时将可挥发性液体与原料钽粉以机械方式混合，得到湿物料；将湿物料通过振动摇滚的方式进行造粒，得到湿颗粒；将湿颗粒置于容器中静置干燥，得到预团化干颗粒；将承载预团化颗粒的容器转移至热处理设备中进行热处理，得到热处理颗粒；将热处理颗粒进行破碎、筛分，得到团化钽粉。
在第二方面的任一实施方式中，容器为内壁为钽金属的容器，容器可选为钽坩埚。
在第二方面的任一实施方式中，可挥发性液体与原料钽粉的重量比为(5-35)：100，可选地，可挥发性液体包括水和/或乙醇；进一步可选的可挥发性液体包括无机粘合剂，可选的可挥发性液体中无机粘合剂的重量含量在2000ppm以下，可选的无机粘合剂包括NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、H3PO4、NH4PF6或H3BO3中的任意一种或多种。
在第二方面的任一实施方式中，喷雾的压力为0.4MPa-0.8MPa，可挥发性液体的流速为200mL/min-600mL/min，和/或采用搅拌的方式将可挥发性液体与原料钽粉混合。
在第二方面的任一实施方式中，采用旋振筛将湿物料进行造粒，优选湿颗粒的费氏平均粒度为3.0μm-7.0μm。
在第二方面的任一实施方式中，预团化颗粒中可挥发性液体的重量含量在100ppm以下；可选地，干燥的温度为50-100℃，进一步可选为80-90℃；可选地，干燥的时间为5h-24h，进一步可选为10h-18h。
在第二方面的任一实施方式中，原料钽粉为还原钽粉。
在第二方面的任一实施方式中，筛分所用筛孔为40目-80目。
在第二方面的任一实施方式中，制备方法还包括对团化钽粉进行后处理的过程，后处理包括降氧、酸洗、滤洗、干燥和二次筛分。
本申请的第三方面提供了一种钽电解电容器，采用钽粉制备而成，钽粉为上述第一方面的任一实施方式提供的团化钽粉或上述第二方面的任一实施方式提供的制备方法制备得到的团化钽粉。
本申请第一实施方式所提供的上述团化钽粉的流动性较好；而且，其松装密度和费氏粒度的配合较好，使利用该团化钽粉可以改善钽电解电容器的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例1制备的团化钽粉产品的颗粒形貌图。
图2示出了本申请对比例1制备的团化钽粉产品的颗粒形貌图。
图3示出了本申请实施例2制备的团化钽粉产品的颗粒形貌图。
图4示出了本申请实施例3制备的团化钽粉产品的颗粒形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
出于本说明书的目的，在说明书和权利要求书中所有表示成分的量、反应条件等的数字在所有的情况下应被理解为由术语“约”修饰，除非另有指定。相应地，以下的说明书和所附权利要求书中给出的数值参数是近似值，其可根据本发明试图得到的所希望的性质而变化，除非有相反的指示。至少，且不打算限制等同原则在权利要求范围上的应用，每个数值参数应该至少按照所报道的有效数字的位数并按照通常的四舍五入技术来解释。
如本申请背景技术所分析的，团化颗粒的形状、松装密度、粒径影响钽粉的流动性，钽粉流动性与所形成的电解电容器的质量密切相关。为了改善钽粉的流动性，本申请提供了一种团化钽粉、其制备方法及钽电解电容器。
本申请的第一实施方式提供了一种团化钽粉，该团化钽粉的松装密度为1.4g/cm3-1.75g/cm3、费氏平均粒度为2.4μm-5.2μm，流动性为8s/50g-11s/50g。
本申请第一实施方式所提供的上述团化钽粉的流动性较好；而且，其松装密度和费氏粒度的配合较好，使利用该团化钽粉可以改善钽电解电容器的质量。
在一些实施方式中，上述团化钽粉满足以下任意一个条件：该团化钽粉为球形或类球形颗粒；筛分析法粒度分布测定的80目-325目的粒度重量含量为70％-85％；BET比表面积为0.75m2/g-1m2/g。具有上述任意一个或多个性能参数的团化钽粉的流动性较好，粒度分布更为集中，因此可以有效改善所制备的钽坯块的孔隙度分布和强度，从而更有利于改善钽电解电容器的质量。
在一些实施方式中，团化钽粉中C的质量含量在15ppm以下。团化钽粉的碳含量较低，因此所形成的钽电解电容器的电性能得到优化。
现有技术中团化钽粉的制备方法中预团化颗粒在干燥和烧结后容易发生颗粒破碎，导致微细粉末占比较多，所得团化钽粉的流动性较小，为了缓解颗粒破裂有技术在预团化中添加有机粘合剂，但是有机粘合剂在热处理后依然存在明显的碳残留，导致钽电解电容器的电性能劣化比如漏电流增大。为了避免碳残留导致的电容器性能劣化的问题，本申请的制备方法没有使用有机粘合剂，且在研究中发现，操作过程中的外力破坏是造成颗粒破碎的主要原因，比如现有技术通常在干燥后需要将干颗粒从干燥容器中转移至热处理容器中，在该转移过程中颗粒的碰撞导致可挥发性液体对预团化颗粒的粘结力受到破坏，从而导致颗粒破碎。
基于上述发现，本申请的第二实施方式提供了一种团化钽粉的制备方法，该制备方法包括：将可挥发性液体以喷雾方式加入原料钽粉中同时将可挥发性液体与原料钽粉以机械方式混合，得到湿物料；将湿物料通过振动摇滚的方式进行造粒，得到湿颗粒；将湿颗粒置于容器中静置干燥，得到预团化颗粒；将承载预团化颗粒的容器转移至热处理设备中进行热处理，得到热处理颗粒；将热处理颗粒进行破碎、筛分，得到团化钽粉。
本申请的上述制备方法在同一容器中进行干燥和热处理，避免了干燥后在转移干燥颗粒的过程中对预团化颗粒的破坏，有效地保持了预团化颗粒的形貌和粒径基础，因此所得团化钽粉中微细粉末的占比减少，且团化钽粉的形状、松装密度和费氏粒度适配性更好，由此使得团化钽粉的流动性较好；而且，其松装密度和费氏粒度的配合，使利用该团化钽粉可以改善钽电解电容器的质量。
而且，上述制备方法将可挥发性液体以喷雾的方式加入原料钽粉中，因此提高了可挥发性液体与原料钽粉的混合效果，伴随机械混合即可使可挥发性液体均匀的分散到原料钽粉颗粒表面，能很好地利用液体的表面张力对粉末进行团化造粒处理，提高了湿颗粒的表面强度；由于可挥发性液体均匀分散在团化颗粒表面，难以进入原料钽粉的孔隙中，因此能更多的保留原料钽粉的孔隙，有益于改善钽电解电容器的电性能；且相对于浸渍的方式可以有效减少可挥发性液体的用量。而且本申请通过振动摇滚的方式使湿物料的粉末颗粒翻滚团化，从而形成球形或类球形的湿颗粒，提高了团化钽粉的流动性。
为了减少干燥和热处理过程中引入的杂质含量，在一些实施方式中，上述容器为内壁为钽金属的容器，容器可选为钽坩埚。
本申请采用可挥发性液体的主要目的是利用其增加原料钽粉颗粒的粘结力，易于成团。在一些实施方式中，可挥发性液体与原料钽粉的重量比为(5-35)：100，在上述重量含量范围内的可挥发性液体既可以对原料钽粉形成充分的润湿，又避免了因含量过多导致后续干燥时间和成本增加。
为了避免可挥发性液体残留导致的引入杂质，可挥发性液体的成分越简单越好，挥发性越高越好，在一些实施方式中，优选可挥发性液体包括水和/或乙醇。
在一些实施方式中，为了进一步提高预团化颗粒的抗烧结能力，可选地可挥发性液体包括无机粘合剂，利用无机粘合剂提高预团化颗粒的强度。可选地可挥发性液体中无机粘合剂的重量含量在2000ppm以下，从而可以充分提高预团化颗粒强度基础上减少杂质引入。
上述无机粘合剂采用用于钽粉团化常用的无机粘合剂，比如含磷、硼和/或氧的物质。在一些实施方式中无机粘合剂包括NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、H3PO4、NH4PF6或H3BO3中的任意一种或多种。
上述可挥发性液体的喷雾可以采用常规各种液体雾化装置实现。为了进一步优化可挥发性液体的颗粒度从而优化与原料钽粉的混合效果，在一些实施方式中，上述喷雾的压力为0.4MPa-0.8MPa，可挥发性液体的流速为200mL/min-600mL/min。
上述可挥发性液体和原料钽粉的混合方式可以为常规任意机械混合方式，在一些实施方式中，采用搅拌的方式将可挥发性液体与原料钽粉混合，上述搅拌可以为设备自动搅拌或者人工搅拌。在同样的搅拌速度下，搅拌时间越长混合越均匀，但是可挥发性液体的损失也越多，所以在一些实施方式中，优选搅拌的时间为10min-30min，搅拌的转速为20r/min-40r/min。
本领域技术人员可以采用常规任意可以实现振动摇滚方式造粒的设备实现上述造粒。该设备的振动摇滚面可以是平面的或斜面的，只要能让粉末颗粒振动翻滚即可。在一些实施方式中，采用旋振筛将湿物料进行造粒，旋振筛的摇滚方式易于调控。在一些实施方式中，优选湿颗粒的费氏平均粒度为3.0μm-7.0μm。从而在一定程度上控制团化钽粉的粒径。
在一些实施方式中，干燥后所得预团化颗粒中可挥发性液体的重量含量在100ppm以下，既提高了后续热处理的效率，而且利用热处理阶段可挥发性液体的挥发丰富了团化钽粉的孔隙，避免了因烧结导致颗粒收缩孔隙减少的问题。
上述对湿颗粒的干燥可以采用在静置状态下使湿颗粒中可挥发性液体挥发的常规干燥方式，比如热风干燥或真空干燥。在一些实施方式中，可选地，干燥的温度为50-100℃，进一步可选为80-90℃；可选地，干燥的时间为5h-24h，进一步可选为10h-18h。
本申请的热处理条件可以参考常规团化钽粉的预处理条件，比如热处理温度为900℃-1700℃、保温时间为20min-60min。
本申请的原料钽粉可以为任意形状的钽粉，且可以是任意方式得到的钽粉，比如机械制片方式得到的钽粉，钽锭或钽条等氢化破碎后制取的钽粉，化学还原工艺得到的钽粉，在一些实施方式中，优选原料钽粉为还原钽粉，例如钠还原氟钽酸钾制取的钽粉或镁还原氧化钽支取的钽粉，还原钽粉的粒径更小，更易于提高团化钽粉的流动性。
为了进一步筛出微细颗粒的团化钽粉，在一些实施方式中，上述筛分所用筛孔为40目-80目。得到的团化钽粉颗粒的一般来说在20μm-300μm，更优选在40μm-200μm范围内。
如果团化钽粉中氧含量高，可以按照常规技术加入还原剂，如镁、钙等进行还原脱氧处理。在一些实施方式中，上述制备方法还包括对团化钽粉进行后处理的过程，后处理包括降氧、酸洗、滤洗、干燥和二次筛分。
在一些实施方式中，本申请第一实施方式的团化钽粉可由第二实施方式提供的制备方法制备而成。
本申请的第三实施方式提供了一种钽电解电容器，采用钽粉制备而成，该钽粉为上述第一实施方式提供的任一团化钽粉或上述第二实施方式提供的任一的制备方法制备得到的团化钽粉。
由于本申请第一实施方式提供的团化钽粉或第二实施方式制备的团化钽粉具有较好的流动性，且松装密度和费氏粒度的配合，因此可以改善钽坯块的质量和强度，从而改善钽电容器的质量。
本申请中团化钽粉的物理性能测试方法如下：钽粉的松装密度由GB/T1479.1-2011测试，钽粉的费氏平均粒径由GB/T 3249-2022测试，钽粉的流动性由GB/T 1482-2022测试，钽粉的筛分析法粒度分布由GB/T 1480-2012测定，BET比表面积由氮吸附法比表面仪测试；碳元素含量由GB/T15076.8-2017测定。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果，但本发明范围不限于这些实施例。
实施例1
取钠还原氟钽酸钾得到的钽粉(以下称为原料1)20千克作原料，其BET比表面积、松装密度、费氏平均粒径等特性数据见表1。
将原料1放置在料盘中，量取去离子水5000毫升，将7.4克的NH4H2PO4溶入水中形成含磷水溶液，之后将该含磷水溶液加入喷雾装置中，用料铲人工搅拌翻动原料1，同时喷雾加入含磷水溶液，喷雾压力为0.5MPa、含磷水溶液的流速为400mL/min，使物料与含磷水溶液均匀混合，喷雾完成后结束搅拌，得到湿物料。
将上述湿物料转入旋振筛中，关闭出粉口且取掉上部筛网，振动10分钟进行团化造粒，得到湿颗粒，该湿颗粒的费氏平均粒度为5.0μm。
将湿颗粒放置在钽坩埚中，在真空干燥箱里90℃静置烘干24小时，形成能自由流动的预团化颗粒，该预团化颗粒中可挥发性液体的重量含量在100ppm以下。
接着将预团化颗粒同钽坩埚一并装入真空热处理炉里，在真空下加热到约1350℃处理30分钟，得到热处理颗粒。热处理后，将热处理颗粒破碎过60目筛得到团化钽粉，粒度小于60目的团化钽粉进行镁还原降氧处理，接着进行酸洗、滤洗、烘干，过筛得到团化钽粉产品。团化钽粉产品的颗粒形貌见图1，其流动性、费氏平均粒径、松装密度、BET比表面积和筛分析等特性数据列于表1中。
对比例1
取20千克原料1作原料。
将原料1放置在料盘中，量取去离子水5000毫升，将7.4克的NH4H2PO4溶入水中形成含磷水溶液，将该含磷水溶液洒在钽粉上，浸渗10分钟。浸渗后的钽粉经人工搅拌，使液体均匀地吸收钽粉的孔隙里，用旋振筛造粒机进行球化造粒，得到湿颗粒，该湿颗粒的费氏平均粒度为3.5μm。
将球化造粒后的湿颗粒在真空烘干箱里90℃静置烘干24小时，形成能自由流动的预团化颗粒。
接着将烘干了的预团化颗粒装入钽坩埚里，然后装入真空热处理炉里，在真空下加热到约1350℃处理30分钟得到热处理颗粒。热处理后，将得到热处理颗粒破碎过60目筛得到团化钽粉，粒度小于60目的团化钽粉进行镁还原降氧处理，接着进行酸洗、滤洗、烘干，过筛得到团化钽粉产品。团化钽粉产品的颗粒形貌见图2，其流动性、平均粒径、松装密度、BET比表面积和筛分析等特性数据列于表1中。
实施例2
取20千克原料1作原料。
将原料1放置在带搅拌装置的半球形料锅中，量取去离子水5000毫升，将7.4克的NH4H2PO4溶入水中形成含磷水溶液，将该含磷水溶液加入喷雾装置中，启动搅拌装置搅拌翻动原料1，同时喷雾加入含磷水溶液，喷雾压力为0.8MPa、含磷水溶液的流速为600mL/min，使物料与水溶液均匀混合，喷雾完成后结束搅拌，得到湿物料。
将上述湿物料转入旋振筛中，关闭出粉口且取掉上部筛网，振动10分钟进行团化造粒，得到湿颗粒，该湿颗粒的费氏平均粒度为6.5μm。
将湿颗粒装入钽坩埚中，在真空烘干箱里90℃静置烘干24小时，形成能自由流动的预团化颗粒，该预团化颗粒中可挥发性液体的重量含量在100ppm以下。
接着将预团化颗粒同钽坩埚一并装入真空热处理炉里，在真空下加热到约1350℃处理30分钟，得到热处理颗粒。热处理后，将热处理颗粒破碎过60目筛得到团化钽粉，-60目的团化钽粉进行镁还原降氧处理，接着进行酸洗、滤洗、烘干，过筛得到团化钽粉产品。团化钽粉产品的颗粒形貌见图3，其流动性、平均粒径、松装密度、BET比表面积和筛分析等特性数据列于表1中。
实施例3
取钠还原氟钽酸钾得到的钽粉(以下称为原料2)20千克作原料，它的BET比表面积、松装密度、费氏平均粒径等特性数据见表1。
将原料2放置在带搅拌装置的半球形料锅中，量取去离子水5000毫升，将7.4克的NH4H2PO4和1克的H3BO3溶入水中形成含磷和硼的水溶液，将该含磷和硼水溶液加入喷雾装置中，启动搅拌装置搅拌翻动原料2，同时雾化加入含磷和硼的水溶液，喷雾压力为0.4MPa、含磷和硼的水溶液的流速为200mL/min，使含磷和硼的水溶液与原料2均匀混合，喷雾完成后结束搅拌，得到湿物料。
将上述湿物料转入旋振筛中，关闭出粉口且取掉上部筛网，振动10分钟进行团化造粒，得到湿颗粒，该湿颗粒的费氏平均粒度为7.0μm。
将湿颗粒装入钽坩埚中，在真空烘干箱里90℃静置烘干14小时，形成能自由流动的预团化颗粒，该预团化颗粒中可挥发性液体的重量含量在100ppm以下。
接着将预团化颗粒同钽坩埚一并装入真空热处理炉里，在真空下加热到约1200℃处理30分钟，得到热处理颗粒。热处理后，将热处理颗粒破碎过60目筛得到团化钽粉，-60目的团化钽粉进行镁还原降氧处理，接着进行酸洗、滤洗、烘干，过筛得到团化钽粉产品。团化钽粉产品的颗粒形貌见图4，其流动性、平均粒径、松装密度、BET(比表面积)和筛分析等特性数据列于表1中。
对比例2
取20千克原料1作原料。
将原料1放置在料盘中，量取去离子水5000毫升，将7.4克的NH4H2PO4溶入水中形成含磷水溶液，之后将该含磷水溶液加入喷雾装置中，用料铲人工搅拌翻动原料1，同时喷雾加入含磷水溶液，喷雾压力为0.5MPa、含磷水溶液的流速为400mL/min，使物料与含磷水溶液均匀混合，喷雾完成后结束搅拌，得到湿物料。
将上述湿物料转入旋振筛中，关闭出粉口且取掉上部筛网，振动10分钟进行团化造粒，得到湿颗粒，该湿颗粒的费氏平均粒度为5.0μm。
将湿颗粒装入料盘中放置在真空干燥箱里90℃静置烘干24小时，形成能自由流动的预团化颗粒，该预团化颗粒中可挥发性液体的重量含量在100ppm以下。
接着将预团化颗粒从料盘中转入钽坩埚中，然后装入真空热处理炉里，在真空下加热到约1350℃处理30分钟，得到热处理颗粒。热处理后，将热处理颗粒破碎过60目筛得到团化钽粉，粒度小于60目的团化钽粉进行镁还原降氧处理，接着进行酸洗、滤洗、烘干，过筛得到团化钽粉产品。其流动性、费氏平均粒径、松装密度、BET比表面积和筛分析等特性数据列于表1中。
实施例4
与实施例1的区别在于，采用含磷水溶液中去离子水为1000毫升，1.2克NH4H2PO4，在真空干燥里80℃静置烘干18小时，形成能自由流动的预团化颗粒，该预团化颗粒中可挥发性液体的重量含量在100ppm以下，其余均与实施例1相同。
实施例5
与实施例1的区别在于，采用含磷水溶液中去离子水为7000毫升，12.8克NH4H2PO4，在真空干燥里100℃静置烘干10小时，形成能自由流动的预团化颗粒，该预团化颗粒中可挥发性液体的重量含量在100ppm以下，其余均与实施例1相同。
实施例6与实施例1的区别在于，喷雾加入含磷水溶液时，调整喷雾压力为0.2MPa、含磷水溶液的流速为100mL/min，其余均与实施例1相同。
实施例7
实施例6与实施例1的区别在于，喷雾加入含磷水溶液时，调整喷雾压力为1MPa、含磷水溶液的流速为700mL/min，其余均与实施例1相同。
表1
根据表1和2中的数据对比可以发现，实施例1至3所得到的团化钽粉产品的流动性比原料1、2、以及对比例1和2更好，而且其费氏平均粒径较对比例1和对比例2更小，松装密度交对比例1和2更小、粒度分布更集中，因此钽坯块的孔隙分布更均匀，有利于阴极、石墨和银层的浸渍涂覆，从而提高了钽电解电容器的质量。
另外，根据实施例1、实施例6和7的数据可以看出，当调整喷雾压力、可挥发性液体的流速时，可以调整所得团化钽粉产品的粒度分布和松装密度，进而影响流动性。
另外，由于本申请的制备过程中未使用有机粘结剂，因此所得团化钽粉产品中C含量极少，碳的质量含量在15ppm以下。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。
Claims (13)
1.一种团化钽粉，其特征在于，所述团化钽粉的松装密度为1.4g/cm3-1.75g/cm3、费氏平均粒度为2.4μm-5.2μm，流动性为8s/50g-12.5s/50g。
2.根据权利要求1所述的团化钽粉，其特征在于，所述团化钽粉满足以下任意一个条件：
所述团化钽粉为球形或类球形颗粒；
筛分析法粒度分布测定的80目-325目的粒度重量含量为70％-85％；
BET比表面积为0.75m2/g-1m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的团化钽粉，其特征在于，所述团化钽粉中C的质量含量在15ppm以下。
4.一种团化钽粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将可挥发性液体以喷雾方式加入原料钽粉中同时将所述可挥发性液体与所述原料钽粉以机械方式混合，得到湿物料；
将所述湿物料通过振动摇滚的方式进行造粒，得到湿颗粒；
将所述湿颗粒置于容器中静置干燥，得到预团化干颗粒；
将承载所述预团化颗粒的所述容器转移至热处理设备中进行热处理，得到热处理颗粒；
将所述热处理颗粒进行破碎、筛分，得到团化钽粉。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述容器为内壁为钽金属的容器，所述容器可选为钽坩埚。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述可挥发性液体与所述原料钽粉的重量比为(5-35)：100，可选地，所述可挥发性液体包括水和/或乙醇；进一步可选的所述可挥发性液体包括无机粘合剂，可选的所述可挥发性液体中所述无机粘合剂的重量含量在2000ppm以下，可选的所述无机粘合剂包括NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、H3PO4、NH4PF6或H3BO3中的任意一种或多种。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾的压力为0.4MPa-0.8MPa，所述可挥发性液体的流速为200mL/min-600mL/min，和/或采用搅拌的方式将所述可挥发性液体与所述原料钽粉混合。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，采用旋振筛将所述湿物料进行造粒，优选所述湿颗粒的费氏平均粒度为3.0μm-7.0μm。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述预团化颗粒中可挥发性液体的重量含量在100ppm以下；可选地，所述干燥的温度为50-100℃，进一步可选为80-90℃；可选地，所述干燥的时间为5h-24h，进一步可选为10h-18h。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述原料钽粉为还原钽粉。
11.根据权利要求4至10中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述筛分所用筛孔为40目-80目。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对所述团化钽粉进行后处理的过程，所述后处理包括降氧、酸洗、滤洗、干燥和二次筛分。
13.一种钽电解电容器，采用钽粉制备而成，其特征在于，所述钽粉为权利要求1至3中任一项所述的团化钽粉或权利要求4至12中任一项所述的制备方法制备得到的团化钽粉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410131530.3A CN117733137A (zh) | 2024-01-30 | 2024-01-30 | 一种团化钽粉、其制备方法及钽电解电容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410131530.3A CN117733137A (zh) | 2024-01-30 | 2024-01-30 | 一种团化钽粉、其制备方法及钽电解电容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117733137A true CN117733137A (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=90254804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410131530.3A Pending CN117733137A (zh) | 2024-01-30 | 2024-01-30 | 一种团化钽粉、其制备方法及钽电解电容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117733137A (zh) |
-
2024
- 2024-01-30 CN CN202410131530.3A patent/CN117733137A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7666247B2 (en) | Methods for spherically granulating and agglomerating metal particles, and the metal particles prepared thereby, anodes made from the metal patricles | |
| US6689187B2 (en) | Tantalum powder for capacitors | |
| US1988861A (en) | Production of metallic plates suitable for use as accumulator electrodes | |
| RU2300156C2 (ru) | Порошок монооксида ниобия, спеченный продукт на основе монооксида ниобия и конденсатор, изготовленный с использованием спеченного продукта на основе монооксида ниобия | |
| KR101158520B1 (ko) | 아산화 니오븀 또는 니오븀의 분말을 제조하는 방법 | |
| US4441927A (en) | Tantalum powder composition | |
| JP5638010B2 (ja) | 金属粉末の製造方法 | |
| JPS61149401A (ja) | タンタル粉末組成物の製造方法 | |
| MXPA00011481A (es) | Metodo para algomerar particulas de metal y particulas de metal que tienen propiedades mejoradas. | |
| CN113716953B (zh) | 氧化铈掺杂izo粉体、靶材及制备方法 | |
| CN100339172C (zh) | 球化造粒凝聚金属粉末的方法,金属粉末和电解电容器阳极 | |
| JP2003213302A (ja) | ニオブ粉、ニオブ焼結体及びニオブ焼結体を用いたコンデンサ | |
| WO2015124094A1 (zh) | 高可靠高比容电解电容器用钽粉的制备方法 | |
| JP2002206105A (ja) | タンタル粉末の製法、タンタル粉末およびタンタル電解コンデンサ | |
| CN117733137A (zh) | 一种团化钽粉、其制备方法及钽电解电容器 | |
| JPH06163055A (ja) | 電池用焼結電極の製造方法 | |
| CN113560561B (zh) | 一种球形钽粉、其制备方法及应用 | |
| US4335192A (en) | Method of preparing a sintered iron electrode | |
| KR20180006863A (ko) | 황-탄소 복합체 및 이의 제조방법 | |
| CN102768906A (zh) | 一种热域环境中混合混粉制作钽电容器阳极块的方法 | |
| JPH05508686A (ja) | 高表面積、低金属不純物のタンタル粉末の製造方法 | |
| KR101739205B1 (ko) | 황-탄소 복합체 및 이의 제조 방법 | |
| WO2013115366A1 (ja) | タンタル粒子及びその製造方法 | |
| JP2020125516A (ja) | タンタル造粒粉末およびその製造方法 | |
| JPH03129671A (ja) | アルカリ電池用焼結式ニッケル基板の製造方法 |
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 |