Como o tântalo é fabricado

Método de fundição de tântalo

Processo de fundição de tântalo

O minério de tântalo e nióbio é a principal matéria-prima para a produção de tântalo, mas muitas vezes está associado a uma variedade de metais, portanto, a etapa principal é a decomposição dos concentrados de fundição de tântalo, a purificação e a separação do tântalo e do nióbio, produzindo um composto puro de tântalo e nióbio e, por fim, podemos produzir metal.

Para obter a decomposição do minério, podemos usar o método de decomposição com ácido fluorídrico, o método de fusão com hidróxido de sódio e a cloração. O método pode ser usado na separação de tântalo e nióbio por extração com solvente, cristalização fracionada e método de troca iônica.

Preparação do tântalo

A preparação do tântalo é o processo de redução do composto de tântalo puro ao tântalo metálico. As matérias-primas são cinco óxidos de tântalo, cloreto de tântalo, cinco fluoretos de tântalo e fluoreto (como K2TaF7). O agente redutor é sódio, magnésio e outros metais ativos, além de carbono e hidrogênio. O ponto de fusão do tântalo chega a 3669K, portanto, após a redução, ele se torna um pó ou um metal esponjoso. É necessário continuar a fundição ou o refino para obter um metal denso.

Os métodos de preparação do tântalo são a redução térmica de sódio, a redução térmica de carbono e a eletrólise de sal fundido. A redução térmica de sódio do tantalato de potássio é o método de produção de tântalo mais usado no mundo.

O pó de tântalo tem um formato complexo e uma grande área de superfície específica. A redução térmica de carbono de cinco oxidações de tântalo tem sido um método industrial para a produção de tântalo, mas, como a pureza do produto não é alta o suficiente, não é tão amplamente utilizada quanto o método de redução de sódio. O método de eletrólise de sal fundido é dividido em duas formas: eletrólise de eletrólito e eletrólise de eletrólito sem oxigênio. A eletrólise de sal fundido só pode produzir pó de tântalo de grau metalúrgico. A redução de fluoreto de cinco hidrogênios é considerada um dos métodos mais promissores para a produção de tântalo, mas não tem sido usada na produção industrial devido aos altos requisitos de material do equipamento e proteção ambiental.

A maior parte do pó de tântalo é usada diretamente para capacitores de tântalo na indústria de fabricação de eletrônicos, portanto, o processo de moagem de tântalo, como a preparação de metal de tântalo, também é feito a partir de tântalo e pó de tântalo por tratamento térmico a vácuo, categoria de método de hidrogenação de pó de tântalo de grau de capacitor.

Processo de redução térmica de sódio para a produção de pó de tântalo

O método de redução térmica de sódio metálico é um método importante para a produção de pó de tântalo, é o principal método de produção industrial de pó de tântalo (incluindo pó de Ta metalúrgico), o formato da partícula de pó de tântalo metálico é complexo, com grande área de superfície, adequado para material de ânodo para capacitores eletrolíticos de tântalo, por fusão de feixe de elétrons, fusão de arco a vácuo de tântalo ou tântalo sinterizado em refino a vácuo, feito de lingote ou barra de tântalo de alta pureza e, em seguida, processado em uma variedade de tântalo.

Para obter pó de tântalo de alta pureza, além da matéria-prima principal, o diluente de fluorotantalato de sódio e potássio (ou NaCl+KCI), o cloreto de sódio (argônio ou hélio) deve atingir a pureza necessária e também deve ser tratado com desidratação rigorosa em diferentes temperaturas com antecedência. Também é necessário realizar o tratamento térmico a vácuo na temperatura de 598 a 648K. Após o tratamento térmico a vácuo, o fluorotantalato de potássio pode remover a matéria orgânica residual e o fluoreto de hidrogênio, tornando-se o refinamento do grão de fluorotantalato de potássio e obtendo pó fino de tântalo na redução.

Desde a década de 1970, ele tem sido amplamente utilizado para aumentar a capacitância específica do pó de tântalo. O agente dopante comumente usado é o fosfato, que pode ser misturado antes ou depois da cristalização do fluoreto de potássio e pode ser adicionado antes do tratamento térmico a vácuo do pó de tântalo. A dopagem pode impedir a sinterização do pó de tântalo durante a sinterização do bloco de ânodo de tântalo, evitando assim a redução da área de superfície específica do bloco de ânodo de tântalo. Podemos remover os óxidos do sódio metálico com o filtro de metal-cerâmica ou com o método de armadilha fria.

O processo de redução de fluoreto de potássio e sódio em uma atmosfera inerte a uma temperatura de 1153 a 1173K, e os produtos de redução são pó de tântalo metálico, fluoreto de potássio, fluoreto de sódio e diluente que não está envolvido na reação.

Antes da década de 1950, a camada de fluorotantalato de sódio e potássio de metal sólido era colocada no reator da reação de redução da explosão da bomba, embora o produto do pó de tântalo tenha tamanho de partícula fina, grande área de superfície, o teor de oxigênio e carbono seja alto, sem valor prático.

Dessa forma, o período de reação é muito longo, o tamanho do produto é grosseiro e só pode ser usado como pó de tântalo de baixo volume de 3000 / uF.V / g. Após o aprimoramento pela reação de carregamento misto líquido-sólido da redução à base de sódio, o ciclo de produção é encurtado em 3/4 do que a reação gás-líquido, o volume de pó de tântalo aumentou em mais de 30%, mas ainda não é o ideal e será eliminado gradualmente.

Como os capacitores de tântalo são pequenos e micro, a necessidade correspondente de adotar mais pó de tântalo de área de superfície, usado principalmente na redução líquida, complementada principalmente pela mistura de sódio, tecnologia de dopagem, a taxa de volume de pó de tântalo aumentou para 1000uF - V rendimento a cada ano.

O flúor foi removido por imersão e, em seguida, lavado com solução de HCl18% e HF1% a 1 2H por 363K, depois lavado com água pura e seco à temperatura de 353K. Para a preparação do pó de tântalo de grau de capacitor, o pó de tântalo deve ter a distribuição de tamanho original, tratamento térmico a vácuo (consulte tratamento térmico a vácuo de pó de tântalo), trituração e peneiramento e pós-processamento de modulação, se necessário, também aumentará a desoxigenação da redução de magnésio, a decapagem, a lavagem e o processamento de plástico, a fim de obter alta qualidade e baixa e alta capacitância específica do pó de tântalo de grau de capacitor.

Espera-se que a melhoria e o desenvolvimento contínuos do pó de tântalo produzido por redução de sódio sejam o resultado da miniaturização, miniaturização e redução de custos dos produtos eletrônicos. Desde a década de 1960, a capacitância específica do pó de tântalo vem aumentando, e a taxa de capacitância do pó de tântalo chegou a 22000～26000uF-V／g nos Estados Unidos, no Japão, na Alemanha e em outros países.