Methoden zur Herstellung von Tantalpulver

Verfahren zur Herstellung von Tantalpulver

Tantalpulver ist Metallpulver Tantal, dunkelgrau oder silbergrau, das ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von Kondensatoren und Tantalwerkstoffen ist. In diesem Artikel werfen wir einen tieferen Blick auf die Methoden zur Herstellung von Tantalpulver . Bevor wir fortfahren, lassen Sie uns die Typen von Tantalpulver herausfinden.

Verfahren zur Herstellung von Tantalpulver

Arten von Tantalpulver

Tantalpulver wird im Allgemeinen entsprechend seiner Verwendung in zwei Kategorien eingeteilt:Tantalpulver in Kondensatorqualität und Tantalpulver in metallurgischer Qualität .

Tantalpulver in Kondensatorqualität

Kondensator-Tantalpulver wird im Allgemeinen in drei Serien unterteilt:Niederspannungsserie (Arbeitsspannung beträgt nicht mehr als 25V), Mittelspannungsserie (Arbeitsspannung beträgt 32-40V), und Hochspannungsserie (Arbeitsspannung beträgt nicht weniger als 50 V).

Tantalpulver in Kondensatorqualität wird zur Herstellung von Tantalkondensatorkernen verwendet. Seine Qualität wird hauptsächlich an seinen physikalischen Eigenschaften, seiner chemischen Zusammensetzung und seinen elektrischen Eigenschaften gemessen.

1. Physikalische Eigenschaften

Zu den physikalischen Eigenschaften von Tantalpulver in Kondensatorqualität gehören hauptsächlich die durchschnittliche Partikelgröße, die Kornform, die Fließfähigkeit und die Formdichte. Produkte der Niederspannungsserie sollten eine kleine durchschnittliche Partikelgröße, eine komplexe Partikelform und eine niedrige Formungsdichte aufweisen, während Hochspannungsprodukte eine größere durchschnittliche Partikelgröße, eine einfache Partikelform und eine höhere Formungsdichte aufweisen sollten. Die Fließfähigkeit bestimmt, ob das Tantalpulver durch eine automatische Formmaschine geformt werden kann. Daher haben die Menschen mit dem schnellen Anstieg der Produktion von Tantalkondensatoren mit kleinen Chips der Fließfähigkeit von Tantalpulver große Aufmerksamkeit geschenkt.

2. Chemische Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung hat einen direkten Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften von Tantalpulver. Der hohe Gehalt an Verunreinigungen, insbesondere der hohe Gehalt an Phosphor, Bor , Sauerstoff, Kohlenstoff, Kalium, Natrium und Eisen, erhöhen den Leckstrom des anodischen Tantaloxidfilms und verringern die Durchbruchspannung, wodurch die elektrischen Eigenschaften des Tantalpulvers verschlechtert werden.

Der Gehalt an bestimmten Elementen in Tantalpulver ist jedoch nicht so gering wie möglich. Es wurde festgestellt, dass die Einarbeitung bestimmter ausgewählter Elemente bestimmte elektrische Eigenschaften von Tantalpulver verbessern kann. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Zugabe von Spurenphosphaten zu Tantalpulver die Schrumpfung des Tantalblocks während des Sinterns verhindern kann, wodurch die spezifische Gewichtskapazität des Tantalpulvers erhöht wird; Das Hinzufügen von Spurenaluminiden mit hoher Durchschlagsfestigkeit kann die Durchbruchspannung von Tantalpulver verbessern.

3. Elektrische Eigenschaften

Elektrische Eigenschaften beziehen sich auf den DC-Leckstrom, die Durchbruchspannung und die Kapazität des Tantalanodenblocks, nachdem das Tantalpulver gewogen, kompaktiert, vakuumgesintert und eloxiert wurde. All diese Eigenschaften werden nicht nur durch die intrinsischen Eigenschaften des amorphen anodischen Tantalpentoxid-Oxidfilms bestimmt, sondern stehen auch in engem Zusammenhang mit den physikalischen Eigenschaften und der chemischen Zusammensetzung des Tantalpulvers .

Metallurgisches Tantalpulver

Tantalpulver in metallurgischer Qualität wird zur Herstellung verschiedener Tantalmaterialien oder Tantalpulver als Legierungszusätze verwendet, daher wird seine Qualität hauptsächlich anhand der physikalischen Eigenschaften und der chemischen Zusammensetzung gemessen. Als wichtige physikalische Leistungsindizes sollte die Partikelgröße ein 150-Mesh-Standardsieb passieren und die Schüttdichte sollte 3～6 g/cm3 betragen. Um den Verlust der chemischen Zusammensetzung während des Vakuumsinterns und -schmelzens zu vermeiden, sollte der Sauerstoffgehalt auf etwa 0,2% kontrolliert werden. Da Wolfram , Molybdän , Niob , und andere Metalle mit hohem Schmelzpunkt können im Vakuumschmelzprozess nicht entfernt werden, ihr Gehalt sollte streng kontrolliert werden.

Verfahren zur Herstellung von Tantalpulver

Die Methoden zur Herstellung von Tantalpulver umfassen ein thermisches Metallreduktionsverfahren von Tantalpentoxid, ein Kohlenstoffreduktionsverfahren, ein Schmelzsalzelektrolyseverfahren, ein Wasserstoffreduktionsverfahren von Tantalhalogenid, ein thermisches Metallreduktionsverfahren und ein thermisches Metallreduktionsverfahren eines Tantal-Fluor-enthaltenden Komplexes usw.

Derzeit wird die Natriumreduktionsmethode von Kaliumfluortantalat hauptsächlich in der Industrie zur Herstellung von Metalltantalpulver verwendet, und die Reaktionsformel lautet:K2TaF7+5Na=Ta+2KF+5NaF

Die spezifische Methode besteht darin, K2TaF7 mit NaCl oder KCl in einem bestimmten Verhältnis zu mischen und es unter Argonschutz in den Reduktionstank zu geben, Natrium bei 300-800°C einzuspritzen und umrühren, um zu reduzieren. Nachdem das Reduktionsprodukt den Ofen verlassen hat, wird es mit Wasser gewaschen, um Fluorid und überschüssiges Natrium zu entfernen, mit Salzsäure gewaschen, um Eisen und andere Metallverunreinigungen zu entfernen, und mit Fluorwasserstoffsäure gewaschen, um Sauerstoff und Silizium zu entfernen. Dann wird es mit Wasser gewaschen, bis es neutral ist, und getrocknet, um das Rohpulver aus natriumreduziertem Tantalpulver zu erhalten. Nachdem das Rohpulver gesiebt, gemischt und vakuumkondensiert wurde, natriumreduziertes Tantalpulver in Kondensatorqualität oder metallurgischer Qualität ist vorbereitet.

Das so hergestellte Tantalpulver in Kondensatorqualität wird hauptsächlich für Nieder- und Mittelspannungsreihen verwendet. Diese Art von natriumreduziertem Tantalpulver wird gepresst, vakuumgesintert und zu einem gesinterten Tantalstreifen gesintert und dann hydriert und zu einem gesinterten Tantalpulver gemahlen. Dieses Tantalpulver in Kondensatorqualität wird hauptsächlich für Mittel- und Hochspannungsreihen verwendet. Wird das Tantalband zunächst mit einem Vakuumelektronenstrahl zu einem Tantalbarren erschmolzen, dann hydriert und gemahlen, entsteht das elektronenbeschossene Tantalpulver mit einfachster Kornform. Dieses Tantalpulver in Kondensatorqualität wird hauptsächlich für Hochspannungsreihen verwendet.

Schlussfolgerung 

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