各种钽粉的制备方法

背景及概述^[1]

金属钽是一种阀金属，它可以在表面生成一层致密的氧化膜而具有单向导电的性质。钽粉制成的阳极膜化学性能稳定(特别是在酸性电解质中稳定)、电阻率高(7.5×1010Ω·cm)、介电常数大(27.6)、漏电流小，另外还具有工作温度范围宽(-80～200℃)、可靠性高、抗震和使用寿命长等优点。因此，钽粉是制作体积小、可靠性高的钽电容器的理想材料。

制备^[1-2]

报道一、

一种含磷钽粉的制备方法：首先在氟钽酸钾的生产过程中，对萃取后流出的钽液进行取样分析，经过检测，钽液浓度为50g/l，酸度0.9mol/l。然后将钽液打入吹脱槽中，通入压缩空气进行吹脱，吹脱的目的是将溶解在钽液中的部分有机气相浮至吹脱槽内溶液上层抽走，这样可有效降低最终氟钽酸钾中碳含量，吹脱时间6h。将吹脱后的钽液1000L打入合成槽合成，这里合成槽的有效容积是1300L。根据公式（1）计算加入氯化钾。

该实施例中加入氯化钾40Kg。然后开启搅拌桨，加入HF53升,加入HF后反应液中HF的浓度约为1.3mol/l，加入H3PO412升，加入H3PO4后反应液中H3PO4的浓度约为0.30mol/l，然后通入蒸汽进行保温，保温时间不少于20min，保温结束后将合成液放入冷却槽进行冷却结晶，结晶冷却槽采取循环水外部循环冷却，冷却时间一般不少于24hour，冷却结晶后将结晶放入离心机，加纯水淋洗结晶，离心分离，将分离液与母液共同处理。分离后结晶，然后再进行2次烘干，一次采用远红外烘干机，烘干温度150℃，烘干结束后继续进行2次烘干，采用真空旋转烘干，烘干温度300℃，烘干后得到含磷的氟钽酸钾，然后进入钠还原工序。

在还原炉中装入KCl120kg，KF90kg，然后按设定的程序升温、当温度达到900℃时从推料口加入上述工序得到的含磷的氟钽酸钾（K2TaF7）25Kg。推料后升温至930℃，开始计算保温时间，保温1h。提浆10cm，吹风降至820℃，然后开始平稳注钠，使温度维持在900℃左右。其中加入还原反应的钠量是8.5Kg。待还原反应结束后、冷却、出炉。接着将还原后的物料用颚式破碎机破碎、然后用去离子水进行水洗（水洗时间12小时，保证电导率小于1000μS/cm）、接着转入酸洗工序进行进一步提纯（酸洗所用的酸为HNO3和HF的混合酸，其中HNO3的浓度为10%（体积百分比），HF的浓度为0.2%（体积百分比），酸洗工序中先用所述的混合酸搅拌洗1.5小时，然后浸泡1小时，其中混合酸液体和固态钽粉的重量比为1.5:1）、热处理团化（800℃/保温60min—1000℃/保温60min—1100℃/保温30min）、两次脱氧（条件一样：都是880℃/保温2h,抽空排镁2h），最后得到我们需要的掺磷产品，即含磷钽粉。

报道二、

以纯度为4N的高纯钽锭为原料，首先进行氢化，氢化工艺条件：将高纯钽锭装入清理干净的不锈钢坩埚内，然后吊入反应弹内，抽真空至1×102Pa以下，然后充入氢气至1.0×105Pa。加热升温，当升温至800℃时，保温3小时。升温过程中应密切注意弹内压力，不得超过2.0×105Pa，以防止压力过大崩裂胶管，造成氢气泄漏。保温结束后停电降温进行氢化，降温过程中及时补充氢气，直至钽锭不再吸氢为止。然后出炉将氢化后的钽锭加入磨筛机进行磨筛制粉，磨筛制得的钽粉的费氏平均粒径为11μm。

接着对磨筛制得的钽粉进行脱氢处理，工艺条件是：将磨筛制得的钽粉装到不锈钢坩埚内，然后吊入反应弹内，抽真空至1×102Pa以下，然后充入氩气至1.0×105Pa。加热升温，当加热到200℃时打开机械泵，边抽空边升温。当温度升到800℃时保温3小时，保温过程中继续抽空。保温结束后充入氩气至1.1×105Pa。然后降温冷却至25℃出料。

随后，对脱氢后的钽粉进行气流冲击，使钽粉在相互的撞击和摩擦过程中尖锐棱角变得圆润。将以上得到的脱氢钽粉加入到市场上在售的气流磨中(如：设备型号为LHC气旋式气流粉碎机)进行气流冲击，控制分级轮的功率在15KW/小时，气旋式破碎分级机所用冲击气体流量在7×105Pa。

然后对冲击制得的钽粉进行酸洗。酸洗条件：遍：用10％HNO3+0.5％HF酸洗3小时，泡2小时，倒出上清液。第二遍：与遍相同。第三遍用10％HNO3+0.7％HF+1％H2O2酸洗2小时，泡1小时，最后倒出上清液，加足量水漂洗两遍出料加纯水抽滤。当滤洗液的电导率小于30μs/cm时，抽滤停止，转入烘箱进行烘干。在温度为130℃条件下真空烘干12小时，烘干过程中真空度为2×104Pa，然后过筛150目。得到的钽粉的费氏平均粒径为13μm。

然后对钽粉进行热处理，次热处理的处理条件为：真空度大于6×10-3Pa，900℃热处理90分钟，然后再加热到1200℃保温60分钟，然后降温冷却至低于30℃出炉。次热处理后用破碎机(例如颚式破碎机)破碎过筛150目并磁选。

接着进行第二次热处理，第二次热处理的条件为：真空度大于6×10-3Pa，先加热到1000℃保温60分钟，再加热到1450℃保温60分钟；在第二次热处理后破碎过筛60目。

随后再进行降氧，降氧条件为：抽空充氩，氩气压力为9×104Pa，掺镁量是钽粉重量的0.8％，加热升温，加热到960℃保温2小时，然后抽真空排镁2小时，降氧排镁后再次进行酸洗和烘干，优选的酸洗条件为10％HNO3酸洗1.5小时，130℃的温度下真空烘干12小时，烘干时真空度为2×104Pa。

最后进行第三次热处理，处理条件为：真空度大于6×10-3Pa，1000℃热处理60分钟，然后再加热到1470℃保温60分钟，在第三次热处理后用破碎机(例如颚式破碎机)破碎过筛60目并磁选，得到所需钽粉。

参考文献

[1][中国发明]CN201310573871.8一种含磷钽粉的制备方法

[2][中国发明,中国发明授权]CN201410449771.9一种耐高压钽粉及其制备方法