热处理温度对钽粉性能的影响

２．２ 实验过程
原 粉 掺 磷 后 进 行 球 化 造 粒 处 理 ， 然 后 分 成 Ａ， Ｂ， Ｃ ３ 份 ， 分 别 装 入 钽 制 坩 埚 内 ， 在 不 同 的 温 度 下进行热处理。热处理条件见表 １。由于原粉经过 球化造粒处理， 热处理时烧结在造粒体内部进行， 而颗粒与颗粒之间只有轻微搭接。热处理后过筛 就得到团化钽粉 ［８， ９］。过筛后的团化钽粉与一定量 的镁混合后在 ９３０ ℃保温 ３ ｈ， 用无机酸酸洗， 再 进行水洗， 最后得到脱氧钽粉 ＦＡ， ＦＢ， ＦＣ， 测试钽 粉的化学成分、物理性能和电性能。
研发与应用
３６ ＣＭＴ ８２０２ 微机控制电子万能试验 机 的 压 板 上 ， 上 下压板对坯块径向施加压力， 直到坯块被破坏， 此时所施加的压力视为坯块强度， 其结果列于表 ５。从表 ５ 的数据可以看出， 随着钽粉热处理温度 的提高， 钽粉压坯的强度提高。
表 ５ 不同温度处理的钽粉压坯强度 Ｔａｂｌｅ ５ Ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ ｓ ｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔａｎｔａｌｕｍ ｐｏｗｄｅｒ ｔｒｅａｔｅｄ ａｔ
表ｍｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔａｎｔａｌｕｍ ｐｏｗｄｅｒ
试样 Ａ Ｂ Ｃ
热 处 理 温 度 ／℃ １ ３５０ １ ４００ １ ４５０
保 温 时 间 ／ｍｉｎ ３０ ３０ ３０
真 空 度 ／Ｐａ ＜１３３×１０－ ４ ＜１３３×１０－ ４ ＜１３３×１０－ ４
收稿日期： ２００７－ １１－ ２８ 作者简介： 李 慧， 女， １９７３ 年生， 工程师， 宁夏东方钽业股份有限公司， 宁夏 石嘴山 ７５３０００， 电话： ０９５２－ ２０９８７１９
２００８ 年 ２７ 卷第 ２ 期
稀有金属快报 ３５
３ 实验结果与讨论
要杂质的元素分析， 结果列于表 ２。从表 ２ 中 可 以 看 出 ， 随 着 热 处 理 温 度 的 升 高 ， Ｏ， Ｋ， Ｎａ
１前言
钽粉的热处理过程实际上是一个预烧结过 程 ， ［１￣３］ 钽粉经过内扩散， 比表面积将缩小， 原生粒 子长大， 体积收缩， 松装密度和平均粒径变大。钠 还原氟钽酸钾得到的原粉是类似于花生状的原生 粒 子 粘 接 成 珊 瑚 状 基 本 团 化 体［４］， 经 过 热 处 理 后 ， 较小的粒子团化成较大颗粒［５］， 同时原生粒子也长 大。电容器用的钽粉必须经过热处理， 降低其化 学 杂 质 ， 改 善 其 物 理 性 能 和 电 气 性 能 ［６， ７］。 本 研 究 以钠还原氟钽酸钾得到的原粉为原料， 进行了热 处理温度对钽粉性能影响的研究， 探索电容器级 钽粉合适的热处理条件， 为电容器级钽粉的生产 提供参考依据。
表 ４ 不同热处理温度下钽粉的中位径及中位径的变化率 Ｔａｂｌｅ ４ Ｔｈｅ Ｄ５０ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｈａｎｇｅ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｔａｎｔａｌｕｍ ｐｏｗｄｅｒ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
钽粉
热处理 温 度 ／℃
搅拌 ０．１ ｍｉｎ Ｄ５００．１ Ｄ５００．１ ／％ ／μｍ Ｄ５００．１
ＦＡ １ ３５０ １１０．３ １００
ＦＢ １ ４００ １１３．３ １００
ＦＣ １ ４５０ １３７．０ １００
搅拌 ２ ｍｉｎ Ｄ５０２ Ｄ５０２ ／％ ／μｍ Ｄ５００．１ ４８．１ ４３．６ ６５．５ ５７．８ ７９．５ ５８．０
搅拌 ５ ｍｉｎ Ｄ５０５ Ｄ５０５ ／％ ／μｍ Ｄ５００．１ ４４．５ ４０．３ ５３．８ ４７．５ ６４．０ ４８．７
ｖａｒｉｏｕｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
钽 热处理
压 坯 强 度／Ｎ
粉 温度／℃ ４．０ ｇ·ｃｍ－３ ５．０ ｇ·ｃｍ－３ ５．５ ｇ·ｃｍ－３ ６．５ ｇ·ｃｍ－３
ＦＡ １ ３５０
１０．０
２３．４
３５．８
５７．２
ＦＢ １ ４００
１２．８
３１．８
４４．２
７０．２
ＦＣ １ ４５０
１３．０
３２．６
４５．６
相同的条件进行镁还原脱氧处理， 测试钽粉的化学成分、物理性能和电性能。表明提高热处理温度： 可降低钽
粉氧， 钾， 钠杂质含量， 平均粒径和松装密度增大， 细粉比例和收缩率降低， 颗粒强度和坯块强度提高； 在条
件Ⅰ下赋能的钽粉比容、漏电流、损耗降低； 在条件Ⅱ下赋能的钽粉漏电流和损耗降低， 比容提高。因此， 热
３．３ 热处理温度对钽粉粒度分布和颗粒强 度的影响
团化钽粉的颗粒强度是指团化颗粒在外力的 作 用 下 保 持 原 有 颗 粒 大 小 和 形 状 的 能 力 。 文 献［６］ 中对此有详细的论述。本研究是用 ＳＡ ＬＤ－ ３００１ 激 光粒度分布仪， 将钽粉置于纯水中， 经 过 ０．１， ２， ５， １０， １５， ２０ ｍｉｎ 搅拌及超声波振动， 测试钽粉的粒 度分布和中位径（ Ｄ５０） ， 并计算中位径下降率， 结 果列于表 ４。
搅拌 １０ ｍｉｎ Ｄ５０１０ Ｄ５０１０ ／％ ／μｍ Ｄ５００．１ ３９．７ ３６．０ ４８．４ ４２．７ ６６．７ ４３．３
搅拌 １５ ｍｉｎ Ｄ５０１５ Ｄ５０１５ ／％ ／μｍ Ｄ５００．１ ３８．２ ３４．６ ４６．６ ４１．４ ５８．６ ４２．８
搅拌 ２０ ｍｉｎ Ｄ５０２０ Ｄ５０２０ ／％ ／μｍ Ｄ５００．１ ３６．８ ３３．４ ４５．６ ４０．２ ５６．６ ４１．３
３．１ 热处理温度对钽粉化学成分的影响
杂质元素有所降低， 而其它杂质元素基本上保持
对 ＦＡ， ＦＢ， ＦＣ ３ 种粉末进行了 Ｏ， Ｋ， Ｎａ 等 主 不 变 。
表 ２ 不同热处理温度下钽粉的杂质含量（ ｗ／％） Ｔａｂｌｅ ２ Ｉｍｐｕｒｉｔｙ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｎｔａｌｕｍ ｐｏｗｄｅｒ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
４１ ９．７
４．７ １１．１ ２．９ ４．６
１１．９ ２４．５
１４９
３７ ９．４
３．９ １０．５ ２．３ ４．０
９．８ ２３．１
从表 ６ 的结果可以看出， 在 １ ４６０ ℃保温２０ ｍｉｎ 烧 结 ， ５０ Ｖ 赋 能 的 阳 极 块 ， 热 处 理 温 度 低 的 比 容 （ ＣＶ） 高， 但是其漏电流（ ＤＣＬ） 较 大 ， 收 缩 率 较 大 ， 损耗（ ｔａｎδ） 高。在 １ ５７０ ℃烧结， ７０Ｖ 赋 能 的 阳 极 块， 热 处 理 温 度 高 的 ＦＣ 钽 粉 比 容 也 最 高 ， 而 且 随
由表４ 可以看出， 在搅拌时间相同的情况下， 随着热处理温度提高， 中位径逐渐增大， 且中位 径的变化率也随着热处理温度的升高而增大， 说 明钽粉颗粒强度增高。
３．４ 热处理温度对钽粉坯块强度的影响
分别取 ＦＡ， ＦＢ， ＦＣ 钽粉各 ０．１５ ｇ， 压制成直 径 为 ３．０ ｍｍ 的圆柱体， 其压制密度 分 别 是 ４．０， ５．０， ５．５， ６．５ ｇ／ｃｍ３。将压制好的钽粉圆柱体坯块横 置 于
ＤＣＬ／ｎＡ·（ μＦＶ） －１
条件Ⅰ 条件Ⅱ
０．３２ ０．１３ ０．２１ ０．１２ ０．１９ ０．１２
ＢＤＶ／Ｖ 条件Ⅱ
ｔａｎδ／ ％ 条件Ⅰ 条件Ⅱ
收 缩 率 ／％
径向
轴向
体积
条件Ⅰ 条件Ⅱ 条件Ⅰ 条件Ⅱ 条件Ⅰ 条件Ⅱ
１４５
４６ １１．０
５．４ １１．６ ３．２ ５．０
１３．６ ２５．７
１４６
研发与应用
３４
Ｖｏｌ． ２７， Ｎｏ． ２， ２００８
热处理温度对钽粉性能的影响
李 慧 １， 梁正书 ２， 潘伦桃 １
（ １． 宁夏东方钽业股份有限公司， 宁夏 石嘴山 ７５３０００） （ ２． 贵州振华新云电子元器件有限公司， 贵州 凯里 ５５００１８）
摘 要： 用 钠 还 原 氟 钽 酸 钾 得 到 的 原 粉 分 别 在 １ ３５０， １ ４００， １ ４５０ ℃温 度 下 进 行 热 处 理 ， 得 到 的 ３ 种 钽 粉 按 照
钽粉 热处理温度／℃ Ｏ
ＦＡ
１ ３５０
０．２２３ ０
ＦＢ
１ ４００
０．２１０ ０
ＦＣ
１ ４５０
０．１９１ ０
Ｋ ０．００１ １ ０．００１ ０ ０．０００ ９
Ｎａ ０．０００ ５ ０．０００ ５ ０．０００ ４
Ｈ ０．００６ ０ ０．００６ ０ ０．００６ ０
Ｍｇ ＜０．０００ ２ ＜０．０００ ２ ＜０．０００ ２
表 ６ 热处理温度对钽粉电性能的影响 Ｔａｂｌｅ ６ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔａｎｔａｌｕｍ ｐｏｗｄｅｒ
ＣＶ／μＦ·Ｖ·ｇ－ １ 钽粉
条件Ⅰ 条件Ⅱ
ＦＡ ２９ ８６０ ２１ ５６０ ＦＢ ２８ ７５０ ２１ ５７０ ＦＣ ２６ ９８０ ２２ ３２０
ＦＡ １ ３５０ ２．４１ １．７４ ３２．１
３．１３
０．６５
ＦＢ １ ４００ ３．０２ １．８５ ３１．５
１０．０
０．５６
ＦＣ １ ４５０ ３．８６ １．９８ ２７．２
８．０
０．５０
温度提高， 平均粒径增大， 松装密度增大， 粒径 小 于 ４７ μｍ 的 细 粉 减 少 ， 流 动 性 改 善 ， ＢＥＴ 比 表 面积减少。这也说明热处理温度高， 原生粒子之 间结合好。
Ｆｅ ０．０００ ７ ０．０００ ８ ０．０００ ７
Ｎｉ
Ｃｒ
＜０．０００ ５ ＜０．０００ ５
＜０．０００ ５ ＜０．０００ ５
＜０．０００ ５ ＜０．０００ ５
３．２ 热处理温度对钽粉物理性能的影响
对 ＦＡ， ＦＢ， ＦＣ ３ 种钽粉的松装密度、费氏平均 粒径、粒径小于 ４７ μｍ 的钽粉比例、流动性（ 漏斗 孔 径 为 ５ ｍｍ） 和 比 表 面 积 等 物 理 性 能 进 行 了 测 试， 结果列于表 ３。由表 ３ 可以看出， 随着热处理
２实验
２．１ 实验原料及设备
实验所使用的原料粉末是钠还原氟钽酸钾得 到 的 原 粉 ， 其 松 装 密 度（ ＳＢＤ） 为 ０．９２ ｇ／ｃｍ３， 费 氏
平均粒径（ ＦＳＳＳ） 为 ０．８４ μｍ， 氧含量为 ０．３％， ＢＥＴ 比 表 面 积 为 ０．９５ ｍ２／ｇ。 实 验 设 备 为 高 温 真 空 热 处 理炉。
表 ３ 不同热处理温度下钽粉的物理性能 Ｔａｂｌｅ ３ Ｐ ｈｙｓ ｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔａｎｔａｌｕｍ ｐｏｗｄｅｒ ｈｅａｔ
ｔｒｅａｔｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
处理温 ＦＳＳＳ ＳＢＤ ＜４７ μｍ 流动速度 ＢＥＴ 比表 钽粉
度／℃ ／μｍ ／ｇ·ｃｍ－３ 的粉末／％ ／ｇ·ｓ－１ 面积／ｍ２·ｇ－１
处理温度低的钽粉适合在较低温度下烧结、低压赋能制作电容器； 而热处理温度高的钽粉适合于较高温度烧结
和较高电压赋能制作电容器。
关键词： 钽粉； 热处理； 化学成分； 物理性能； 电气性能
中图法分类号： ＴＧ１４６．４＋１６
文献标识码： Ａ
文章编号： １００８－ ５９３９（ ２００８） ０２－ ０３４－ ０５
７２．２
钽粉压坯强度与颗粒强度有直接的关系。钽粉
Ｖｏｌ． ２７， Ｎｏ． ２， ２００８
颗粒强度高， 坯块强度也高。表 ４ 和表 ５ 的结果均 说明， 钽粉热处理温度高， 颗粒强度高， 其压坯的 强度也高。
３．５ 热处理温度对钽粉电性能影响
分别取 ＦＡ， ＦＢ， ＦＣ 钽 粉 压 制 的 密 度 为 ６．０ ｇ／ｃｍ３ 的坯块测试钽粉的电性能。条件Ⅰ： 在 １ ４６０ ℃保 温 ２０ ｍｉｎ 进 行 烧 结 ， 测 定 烧 结 块 的 径 向 、 轴 向 及 体积的收缩率； 在 ０．１％的磷酸溶液中 ８０ ℃， ５０ Ｖ 下 阳 极 氧 化（ 赋 能） 形 成 阳 极 块 ， 再 在 １０％ 的 磷 酸中测试漏电流、比容和损耗（ ｔａｎδ） 。条件Ⅱ： 在 １ ５７０ ℃烧结 ２０ ｍｉｎ； 在 ０．１％的磷酸溶液中 ８５ ℃， ７０ Ｖ 恒压 １００ ｍｉｎ， 在 ０．１％的磷 酸 溶 液 中 测 漏 电 流 ， 在 １８％ 的 硫 酸 溶 液 中 测 容 量 和 损 耗（ ｔａｎδ） ， 在 ０．１％ 的 磷 酸 溶 液 中 ８５ ℃以 １３０ ｍＡ／ｇ 的 电 流 密 度 测 击 穿 电 压（ ＢＤＶ） 。 测 试 结 果 列 于 表 ６。