[发明专利]一种钽粉受控钝化镁处理降氧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钽粉的降氧方法，尤其是防止钽粉镁处理降氧后二次增氧的钝化方法。

背景技术

金属钽粉可以用来制备电解电容器。钽与氧的亲和力大，其表面会形成钝化的氧化膜。电容器级钽粉，尤其是比容高于30,000μF.V/g的钽粉，大的比表面积往往表现为较高的氧含量。用钽粉制作成电解电容器的烧结块，对钽中氧的浓度要求是严格的。由于钽粉的比表面积越大，氧含量越高，当用钽粉烧结成电容器阳极的多孔钽烧结体时，高氧含量对介电膜产生消极影响，这使得介电膜的可靠性下降，漏电流大，使电容器的性能降低。用这样的阳极制作的电容器的寿命特性差。

通常工艺上用镁处理降氧法降低钽粉的氧含量，以达到使用要求。从热力学和动力学考量，钽粉镁处理应该有不错的效果，但实际情况是钽粉表面氧化层被镁还原后，生成了活性金属表面，出炉见空气后，活性金属表面吸附空气中的氧造成二次增氧。这种二次增氧对比表面积很大的高比容钽粉非常严重。当前的解决办法是在镁处理的降温阶段引入一定量的氮气，氮气吸附于粉体表面的活性中心，达到钝化表面，进而使出炉时少增氧的目的。如中国专利CN101113510公开了钽粉镁处理后的冷却过程中进行掺氮的技术，所得钽粉氮含量均匀稳定，但该技术对设备和工艺的控制较为严苛，实现起来并不容易。同时钽粉掺氮的额度对粉末的成型性和烧结性能有影响，过度掺氮的负面影响是必须加以控制的。因此掺氮过程中钽粉表面不可能完全被氮所占据，附氮过程并不能彻底消除钽粉的二次增氧效应。此外，附氮过程引入了杂质氮，对阳极膜的质量带来一些消极影响。

而镁处理后的钽粉粉体出炉骤然暴露于空气的自然过程中，吸附热效应使粉体温度升高，由于形成的氧化膜的热膨胀系数与本体金属的差异，使膜的完整性受到一些可能的破坏，以致在较高的温度下又发生新的吸附，产生的热量又进一步催生新的吸附，如此恶性循环，并最终使钽粉的氧含量较高，极端情况下还可能起火燃烧。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钽粉受控钝化镁处理降氧方法，控制了钽粉镁处理后的二次增氧。该方法在室温下条件下受控进行，所需的工艺、设备简单，实现容易。

本发明的钽粉受控钝化镁处理降氧方法，依次包括：原料钽粉经过预团化、球化造粒处理，再进行真空热处理，热处理后和镁粉混合进行脱氧处理，其特征在于：在镁处理冷却到室温后、出炉前，进行受控钝化，然后用无机酸洗去氧化镁和残留的金属镁。

所述受控钝化是先受控空气钝化、然后受控纯氧钝化，钝化介质分别为空气、纯氧。

所述受控空气或纯氧钝化前应抽空反应炉内气氛至气压≤5Pa，然后充入钝化介质，钝化介质充入曲线分段可调，每段的目标压力P依下式计算：P＝P₀(2^t/T-1)；其中t-当前段结束时充气目标时间，P₀-充气过程的最终压力，受控空气钝化时为当前环境压力，受控纯氧钝化时P₀≥0.05MPa，T-充气钝化过程总时间；速度由慢渐次加快，受控空气或纯氧钝化的时间≥12h，钝化过程温升≤4℃。

所述受控空气或纯氧钝化过程介质的充入曲线分4～6段。

所述受控纯氧钝化，氧气的最终压力应≥0.05MPa。

所述无机酸是不含氢氟酸的无机酸。

由于钽粉在恒定的室温空气中的钝化仅限于粉末表面对氧气的吸附并形成氧化膜，这种氧化膜的形成所造成的氧含量的增加很有限。并且室温氧化膜密度均匀，完整性好，能有效抵御除氢氟酸等腐蚀性介质以外的侵蚀。室温氧化膜的厚度越大，抗侵蚀性越好。

室温氧化膜的厚度与形成时环境的氧分压正相关。空气中氧分压较低，如果采用纯氧并且在可控状态下进行钝化，将可以获得完整性好、适当厚度的氧化膜，从而达到抑制恶劣环境引起的钽粉增氧的目的。即本发明的钽粉受控钝化镁处理降氧方法，控制了钽粉镁处理后的二次增氧，工艺、设备简单，易于实现。

附图说明

图1是本发明的工艺路线图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明作进一步阐述。