[发明专利]一种超高比容钽粉末的团化方法及由该方法制备的钽粉末

说明书

技术领域

本发明属于高比容电容器级钽粉制作领域，具体地涉及一种超高比容钽粉的团化方法和由该方法制备的钽粉以及该钽粉在电容器中的用途。

背景技术

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，因而是制作体积小、可靠性高的钽电容器的理想材料。

其中钠还原氟钽酸钾制备钽粉的工艺是目前全世界应用最广，技术开发最成熟的一种钽粉生产工艺。

钠还原氟钽酸钾工艺(简称钠还原法)是采用K₂TaF₇和Na为主要原料，用NaCl、KCl等卤盐或卤盐混合物作稀释剂制备出电容器级钽粉的一种方法，其主要反应机理如下：

K₂TaF₇+5Na＝Ta+5NaF+2KF         (1)

在氩气保护和一定的温度下，K₂TaF₇与液态钠发生上述反应。将还原得到的钽粉经过水洗和酸洗后进行热处理，然后经镁还原脱氧即得到最终高纯钽粉。

众所周知，钽粉的比容和其比表面积成正比，即钽粉的平均粒径越小，比表面积越大，比容越高。实施钽粉的高比容化，其关键技术是制得平均粒径较小的钽粉，对于钠还原法生产钽粉来说，当前研究的核心是通过控制还原条件，包括氟钽酸钾和稀释剂溶盐的成分、还原温度、注钠速率等来控制纳还原过程中晶核的形成、分布与长大，制备所期望的具有一定比表面积和粒径的钽粉。

在钽粉比容提高的同时，也暴露了一个突出的问题。那就是钽粉比容越高，松装密度变小、超细粉(－400目)比例增多，用传统的团化方法很难有效解决这一问题。

国内外专利提出了不同的金属粉末的团化方法。

专利US6576038B1和US6479012公开了团化钽粉的新生产方法。专利US6576038B1具体公开了一种钽铌金属粉末的团化方法，它包括用一种可挥发性的液体与粒子混合形成湿的粉末，压结粉末干燥形成饼块，形成团化颗粒。这种钽粉流动速度至少为65毫克/秒，改进了孔径分布，提高了斯科特密度。该方法仅适用于较低比容的电容器级钽粉。

发明专利CN1197707A公开了一种新的团化钽粉的生产方法,它在团化热处理之前,先将细颗粒钽粉或细颗粒钽粉与金属还原剂的混合物压实,形成坯块,从而增加了团化效果,能够在较低的温度下进行团化,因此,能制得氧含量低、流动性和可成型性好的团化钽粉。相类似的专利还有CN1068809C。然而，该方法仅适用于较低比容的电容器级钽粉。

发明专利CN1238251A提供了一种多孔团化钽粉的生产方法,该方法包括以下步骤:(1)在不加任何粘结剂的情况下,将微细钽粉进行振动摇滚过筛,预团化成颗粒；(2)将得到的预团化颗粒在真空或惰性气体存在下在900～1550℃下热处理使团化颗粒间产生烧结团化。相类似的专利还有CN1073480C。该方法仅适用于比容在100KμFV/g以下的电容器级高比容钽粉。

发明专利US3976435公开了一种用于制作电解电容器的多孔阳极的生产方法。首先用2-20％的水润湿钽粉，钽粉最大粒径10μm，模压制块凝结，烧结成多孔体，烧结密度低于12g/cc，比容不低于2000μFV/g。该方法主要涉及电容器制作过程中电容器阳极的制备方法。

发明专利JP2002-134367公开了一种钽粉多孔成型体钽电解电容器阳极及其电容器和其制备方法。该发明提到一种将钽粉和溶剂、粘结剂混合后的分散液填充到给定形状的容器中，冻结真空干燥，形成多孔形成体。烧结后制得钽阳极。这种方法由于成型体中树脂大减，降低了残留的碳含量，通过调整溶剂的磁性溶剂量等，可以控制成型体的孔径和孔隙率。使用溶剂、粘结剂必定会引入新的杂质，要完全去除几乎是不可能的，这会降低钽粉的电性能。

发明内容

正如背景技术中所提到的，虽然现有技术中提供了几种钽粉的团化方法，但这些团化方法各自具有缺陷，例如使制得高比容钽粉不满足日益增长的要求。