退火态钽丝表面熔化机理的研究.pdf

2 0 1 2 年1 0 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 6 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．1 0 ．0 1 8 退火态钽丝表面熔化机理的研究 解永旭，万庆峰，张晓，方张宏 宁夏东方钽业股份有限公司，宁夏石嘴山7 5 3 0 0 0 摘要通过电子探针微区分析，研究钽丝内部的金属杂质铁对退火态钽丝表面的影响。结果表明，钽丝 中低熔点金属的存在能导致退火态钽丝的表面熔化，确定了钽丝用钽粉中的铁含量的技术指标，并通过 严格的过程控制，降低了退火态钽丝表面熔化的程度。 关键词退火；钽丝；杂质；表面熔化；机理 中图分类号T G l 4 6 ．4 1 6文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 2 1 0 0 0 6 3 0 3 S t u d yo nt h eM e c h a n i s mo fS u r f a c eM e l t i n gf o rA n n e a l i n gT a n t a l u mW i r e X I EY o n g X U ，W A NQ i n g - f e n g ，Z H A N GX i a oF A N GZ h a n g h o n g N i n g x i aO r i e n tT a n t a l u mI n d u s t r yC o ．，L t d ，S h i z u i s h a n7 5 3 0 0 0 ，N i n g x i a ，C h i n a A b s t r a c t T h ee f f e c to fi n t e r n a li r o ni m p u r i t yo ns u r f a c eo fa n n e a l i n gs t a t e st a n t a l u mw i r ew a si n v e s t i g a t e d t h r o u g ha n a l y s i so ne l e c t r o n i cp r o b et i n ya r e a ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h em e t a lw i t hal o wm e l t i n gp o i n t i n s i d et h ea n n e a l i n gs t a t et a n t a l u mw i r ec a nl e a dt om e l t i n go nt h es u r f a c eo fw i r e ，t h ei r o nc o n t e n ti nr a w m a t e r i a l ，L ．e ．t a n t a l u mp o w d e r ，i sd e t e r m i n e d ，S Ot h em a l t i n go nt h es u r f a c eo fa n n e a l i n gs t a t et a n t a l u m w i r ei Sr e d u c e dt h r o u g has t r i c tp r o c e s sc o n t r 0 1 ． K e yw o r d s a n n e a l i n g ；t a n t a l u mw i r e ；i m p u r i t y ；s u r f a c em e l t i n g ；m e c h a n i s m 钽金属经阳极氧化后，表面可以形成致密、稳 定、介电常数高的无定形氧化膜，可以制作成体积 小、容量大、可靠性高、寿命长、耐压性好、功能稳定 的电容器，所以被广泛于电容器领域[ 1 ] 。钽丝表面 质量的好坏直接影响电容器的漏电流∞] ．而漏电流 性能是电容器的一个关键、重要的指标，尤其在有机 电容器中，电流会从钽丝表面缺陷处通过，导致漏电 流过大，甚至失效或报废，因此研究退火态钽丝表面 熔化机理是菲常必要的。 1试验部分 1 ．1 工艺过程 将冶金级钽粉在V 型混料机中充分混匀后分 别装入包套，等静压成烧结坯条，最高压力2 4 0 M P a ，保压时间0 ．5h ；然后在22 0 0 ～26 0 0 ℃真空 收稿日期2 0 1 2 - 0 8 0 2 作者简介解永旭 1 9 7 2 、，男．青海湟中入，工程师，学士 垂熔烧结3h ，将烧结后的钽条切去端头，用D 3 0 一 D 2 m m 孔型的轧机将钽条轧制至成断面为西2m m 规格；然后用H z S o 。H N o s H F 一5 3 3 体积 比 的混合酸酸洗；真空成卷退火，表面处理后，用多 模连续拉丝机拉拔至0 1 ，0m m 、0 0 ．6m m ，清洗表 面油污后继续在真空热处理炉中进行不同温度的成 卷退火。然后经过表面处理再连续拉拔至0 0 ．5 m m 的成品钽丝，继续清洗表面油污后的钽丝要经 过连续走线式退火方式消除加工应力。 从上述工艺流程可看出在整个过程中没有接 触低熔点金属，因此试验将降低金属铁含量的过程 设定在原料钽粉成型前的分析和控制上。 1 ．2 试验方案 采用两种不同铁含量的冶金用钽粉为原料 S y - i 含铁1 6 1 0，S y - 2 含铁7 8 1 0 _ 6 ，杂质含量 万方数据 6 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 0 期 1 0 。6 C r5 ～6 、N b 3 0 、M o 1 0 、C u 5 。通过以上 工艺过程加工成相同规格的钽丝，经过连续退火 16 0 019 0 0 ℃ 后用显微镜观察钽丝表面，并对产 品表面熔化处和非熔化处进行电子探针分析。 2结果与讨论 2 ．1 钽丝表面熔化缺陷的统计 采用s y 一1 和S y 一2 钽粉用相同工艺分别拉制了 8 根相同规格的钽丝，根据目测统计结果，采用S y 一2 的钽粉拉制的8 根丝中有5 根出现r 表面熔化缺 陷，而S y 一1 拉制的8 根丝没有一根出现表面熔化。 2 ．2 对钽丝表面熔化部分的微区分析 2 ．2 ．1S E M 形貌 金属锕彤丧而熔化部竹的S F M 形貌见冈1 图I钽丝表面s l i ‘、I 形貌 1 ．．i g ．1 S E 5 1m i c r o s t r u c t a r eo ft a n t a l u mwi r es u r f a c e a s u r f a c em e l t i n gi nS y 一2 ； b n o r m a lw i r es u r f a c eo fS y - 1 从图1 可知，采用S y 一2 钽粉拉制的钽丝表面出 现了严重的熔化缺陷，而S y - 1 拉制的钽丝表面非常 光滑、均匀。 2 ．2 ．2 能谱分析 对退火后的钽丝表面进行形貌及能谱分析，结 果见图2 。 图2 中表面严重熔化部位、微熔化部位以及正 常表面部位的能谱分析结果表明，图2 a 钽丝表面熔 化最严重部位的铁含量非常高 5 5 ．2 1 ％ ，而图2 b 钽丝表面微熔化部位存在杂质铁，但铁含量略低一 些 3 4 ．7 3 ％ 。图2 c 钽丝表面没有出现熔化，该部 位不存在夹杂的铁，虽然存在微量的铜元素，但也没 有引起钽丝表面的融化。上述现象产生的主要原因 是低熔点金属杂质铁、铜等以游离态形式存在，在高 温退火过程中容易发生熔化，从而在钽丝表面形成 熔化痕迹【4 ] 。而非金属掺杂元素的加入会起到固溶 强化、弥散强化和细晶强化作用，尤其是掺杂硼元素 还会起到细晶韧化的作用[ 3 j ，但对钽丝表面不会产 生熔化缺陷。电容器级钽丝制造使用的原材料冶金 用钽粉中的存在一定含量的低熔点金属铁 一般铁 含量超过3 0 1 06 曲j ，在钽丝高温退火过程中容 易发生熔化，从而在钽丝表面形成熔化痕迹，造成退 火态钽丝表面出现熔化缺陷。 3结论 原料钽粉中的微量金属铁在钽丝高温退火时熔 化造成了退火态钽丝表面出现熔化缺陷。因此，在 钽丝制造中，通过控制原材料钽粉中铁的含量以及 严格的过程控制，可以降低退火态钽丝表面熔化的 程度。 参考文献 [ 1 ] 吴铭．钽铌冶金工艺学[ M ] ．北京中国有色金属工业 总公司。1 9 8 6 2 5 8 3 6 4 ． [ 2 ] 张元宏，裴瑞君．电容器级钽丝及其制备方法巾国， 2 0 0 8 1 0 16 0 4 5 4 [ P 3 ．2 0 0 9 0 4 一1 5 ． [ 3 ] 黄伯云．中国材料工程大典[ M _ 1 ．北京化学工业出版 社，2 0 0 5 2 4 7 2 5 0 ． [ 4 3 袁韧．钽丝的退火织构和再结晶机理的研究[ M ] ．湖南 长沙中南大学出版社，2 0 0 2 2 4 6 0 ． [ 5 ] 王肇信．Y S ／T2 5 9 1 9 9 6 中国标准书号[ s ] ．北京中 国标准出版社，1 9 9 6 ． 万方数据 2 0 1 2 年1 0 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i r n m ．c n 6 5 a S 、一2 表向熔化破”‘重部位 h “一2 丧而馓熔化处 T a C u c S y 一1 正常表面 2468l O1 2 k e V 图2 钽丝表面的S E M 形貌及能谱图 F i g ．2 S E Mm i c r o s t r u c t u r ea n de l e c t r o n i cp r o b ee n e r g ys p e c t r u mo f t a n t a l u mw i r es u r f a c e a m o s ts e r i o u ss u r f a c em e l t i n gp a r t si nS y - 2 ； b s u r f a c em i l dm e l t i n gp a r t s i nS y - 2 ； c n o r m a ls u r f a c ei nS y - I m ‘ } 1 叽 兰 畔 型m S n 。_ №、iil1飞一 v n wlj谴“H“一 2 m } j n ∥| J o 晔 艘1 v ～ ‰一 譬；』。酬 Y h w，；，；。蛆摊“11 2 、 ；叫㈠瞄一 万方数据