CN106521403B - 一种钽条表面处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钽丝表面处理领域，涉及一种在钽丝生产过程中，钽条表面氧化处理的处理方法。采用本发明的处理方法对钽条进行表面处理，可以控制钽条的表面氧化层厚度，使钽条表面均匀氧化，控制氧化层的氧含量，提高成品钽丝表面光洁度。

Description

一种钽条表面处理的方法

技术领域

本发明属于钽丝表面处理领域，涉及一种在钽丝生产过程中，钽条的表面处理方法。

背景技术

电容器当今被广泛应用于通讯、计算机、汽车、家电、航空航天等领域，用钽粉作阳极，钽丝作阳极引线制作的钽电解电容器，具有体积小，电容量大、片式化程度高、可靠性好、使用寿命长等综合性能优异的特点，因而能在许多其他电容器如陶瓷、铝薄膜等电容器无法胜任的苛刻条件下正常工作。

作为钽电容器阳极引线用的钽丝，要求化学纯度高，表面光洁度好，尺寸精确，机械性能、电化学性能满足电容器的严格要求。例如，对钽丝表面光洁度的具体要求是：在60倍以上显微镜下观察表面无明显沟槽、毛刺、坑点等缺陷；电化学性能的具体要求是不漏电流，漏电流越小，性能越好。

钽丝的制取从棒材开始工艺如下：

原料棒材→型轧→表面膜处理→中间退火→拉拔→清洗→复绕→质检→包装入库。

表面膜处理工艺主要用于保护钽丝表面，保证钽丝在拉拔过程中表面光洁度。表面膜处理工艺主要由盐浴表面处理和氧化补膜表面处理组成。

盐浴炉指用熔融盐液作为加热介质，将工件浸入盐液内加热的工业炉，通常用氯化钠、氯化钾、氯化钡、氢化钠、***、硝酸钠、硝酸钾等盐类作为加热介质。盐浴炉可用于对碳钢、合金钢、工具钢、模具钢和铝合金等的淬火、退火、回火、氰化、时效等热处理加热，也可用于钢材精密锻造时少氧化加热。钽属难熔金属，熔点2996℃，在常温时不与氧发生反应；在280℃至300℃非常轻微的表面氧化；350℃轻微氧化表面由黄变红、变紫、变蓝；390℃至440℃变黑，480℃左右变暗灰色，500℃逐渐出现白色氧化物。钽条盐浴炉表面处理是通过充分搅拌的熔融状态的氯化钠、氯化钾、氯化钡、硝酸钠、硝酸钾等盐类作为加热介质对钽条表面做氧化处理。钽条用于拉拔钽丝后做钽电容器的引线，要求化学成分纯度高，钽丝中氧含量≤100ppm。钽条浸泡在盐浴炉中的时间必须严格控制，以保证经过盐浴炉处理后的钽条氧含量在可控范围内。

现有技术中，钽条盐浴炉处理工艺采用外加热式盐浴炉，是将扎好的钽条放入不锈钢料框，浸泡在盐浴炉中，经过适当的反应后,会在钽条表面形成一层氧化膜，用以在钽条拉拔过程中对钽条表面形成保护。然而，这种设备和工艺配套处理过的钽条，表面形成氧化层厚度不均匀，钽条拉拔过程中局部表面会因为没有保护层而形成刮痕和毛刺，不能有效保证钽丝表面光洁度，拉拔后，成品钽丝中氧含量高于100PPM，难以满足当前钽电容器所用钽丝化学纯度要求。此外，盐浴炉炉口温度高，工作条件恶劣，熔融状态的熔盐液体遇水则发生飞溅现象，遇油、木炭及其他有机物会发生剧烈燃烧和***。

发明内容

本发明目的在于提供一种旋转盐浴设备，用于钽条的盐浴表面氧化处理，该旋转盐浴设备可以使钽条在盐浴处理时，均匀的氧化，形成厚度均一的氧化层，保证拉拔后钽丝的光洁度和低含氧量。

本发明的目的还在于提供一种含有旋转料架的旋转盐浴设备。

本发明的目的还在于提供一种钽条表面处理的方法。

本发明的上述目的通过以下技术手段实现：

一种旋转盐浴设备：所述的旋转盐浴设备含有盐浴反应炉，以及位于盐浴反应炉内的盐浴反应釜，所述的盐浴反应釜可装有熔融的熔盐，其特征在于，还包括旋转料架，所述旋转料架包括：

旋转电机；

料架；

连接架；所述的连接架用于连接旋转电机和料架。进一步地，所述的连接架的一端与旋转电机相连，另一端与料架连接。

所述的连接架含有连接杆与连接杆相连的连接臂，连接杆的一端与旋转电机相连。作为优选的实施方式，连接杆的一端与旋转电机之间通过联轴器相连。连接杆的另一端与连接臂相连。

所述的连接臂包含第一连接臂和第二连接臂。所述的第一连接臂和第二连接臂的一端共同与连接杆的另一端相连。

所述的第一连接臂和第二连接臂的另一端与料架的两端至少有一边为可拆卸连接。第一连接臂和第二连接臂以连接杆所在的直线呈轴对称。

作为优选的实施方式，所述的第一连接臂和第二连接臂中间设置有固定杆，使两个连接臂和固定杆形成三角形结构，增强连接架的稳定性。

所述的料架用于悬挂钽条。作为优选的实施方式，料架上设置有隔离柱，用于隔离固定钽条，以便整个旋转料架在旋转时，钽条稳定的固定在料架上，均匀的氧化。作为更优选的实施方式，料架上设置有多个隔离柱，每个隔离柱的间距相同。

在发明中，所述的第一连接臂和第二连接臂的另一端分别与料架两端连接，其中，至少有一个连接臂与料架是可拆卸连接的。通过拆开连接臂和料架，可以将盘成卷的钽条挂上料架，并通过料架的隔离柱固定钽条，然后连接料架和连接臂，即可旋转盐浴氧化。盐浴和清洗结束后拆开连接臂和料架，取下钽条。

在本发明的一个实施例中，所述的第一连接臂的另一端与料架的一端的可拆卸连接，第二连接臂的另一端与料架的另一端固定连接。

在本发明的另一实施例中，所述的第一连接臂和第二连接臂的另一端均与料架的两端可拆卸连接。

进一步地，连接臂和料架的可拆卸连接是通过卡接或者铰接或者是其它可拆卸连接方式。

在本发明的一示范性实施例中，所述第一连接臂和/或第二连接臂的另一端设置U形连接件，U形连接件用于可拆卸地固定料架。进一步地，U型的连接件上有设置有两个相对的销口，第一销口和第二销口。料架的端部，设置有第三销口。第一销口、第二销口和第三销口可在同一条直线上，销口内可***一活动的销柱，将料架和连接避臂连接。安装时，将料架的端部放入连接臂的U型连接件，使第三销口和第一、第二销口对齐，***销柱。U型连接件上还设置有一可旋转的卡子，当旋转到卡住销柱时，可将销柱固定，从而固定连接臂和料架。

作为优选的实施方式，本发明的旋转料架还含有联轴器，用来连接旋转电机和连接架，使之共同旋转。

所述的旋转盐浴设备还含有与移动料架的旋转电机相连的移动电机，所述的移动电机用于控制旋转料架的上下左右移动。

所述的旋转盐浴设备还含有控制柜，所述的控制柜用于控制移动电机的运动，旋转电机的转动和盐浴炉的温度调整。

作为优选的实施方式，本发明的旋转盐浴设备还含有防护连接吊盘，所述的防护连接吊盘用于固定和承载旋转电机，并用于旋转电机和移动电机的相连。

操作该旋转盐浴设备时，调整控制柜，将盐浴炉的反应釜内的熔盐温度调整为500-530℃，备用。然后将旋转料架的卡子取出，拔出销柱，将钽条通过隔离柱均匀的盘绕在料架上，安装好销柱和卡子，启动移动电机，将带有钽条的旋转料架通过移动电机吊入盐浴反应釜，至钽条完全浸入熔盐内，调整控制柜，启动固定在防护连接吊盘上的旋转电机，按50-100m/min的速度转动，在熔盐内保温120-300sec。

本发明还提供了一种钽条表面处理的方法，其包含以下步骤：

S1.将钽条盘绕成卷；

S2.对钽条表面超声波清洗；

S3.对钽条表面做烘干预处理；

S4.将钽条放入熔融状态的盐浴炉内做旋转表面氧化处理；

S5.对盐浴处理过的钽条做表面清理。

步骤S1中，钽条的盘绕直径为Φ200mm～Φ300mm；钽条盘绕曲率不能太大，否则钽条在绕线盘上将发生大幅度弯曲，无法满足使用要求。

步骤S3中，烘干处理时，烘箱的温度为120-150℃，风量为30-50m3/min；

步骤S4中，盐浴的温度为500-530℃，盐浴的时间为120-300sec，旋转的钽条线速度为50-100m/min；

步骤S5中，表面清理的步骤为采用高温高压水冲洗，再沸水浸泡；进一步地，水压为0.5-1.0MPa，水温为90℃-100℃，冲洗时间为出炉1-3min内；沸水浸泡时间为15-30min。

在本发明的实施例中，经旋转盐浴处理的钽条，氧含量在200ppm以下，优选在160ppm以下更优选在140ppm以下、更优选在120ppm以下。国标要求钽条表面处理后氧含量一般在300ppm以下。现有技术中，钽条盐浴表面处理后氧含量一般在200ppm以上，拉拔后氧含量一般在100ppm以上。在本发明的实施例中，经旋转盐浴处理的钽条，拉拔后氧含量在100ppm以下。

本发明取得的有益效果：

1本发明首次在钽丝表面处理领域，提供了一种旋转盐浴设备，该设备可以在钽条盐浴表面膜处理时，通过对钽条的旋转，使钽条表面均匀地氧化成膜，且容易控制钽条成膜厚度。经旋转盐浴处理的钽条，氧含量在200ppm以下、甚至达到160ppm以下、更甚至能达到120ppm以下。经旋转盐浴处理的钽条，在后续的钽条拉拔过程中，可以有效的调高拉丝模寿命，钽条拉拔成钽丝后，表面光洁度高，且含氧量在100ppm以下，能够满足钽电容器的化学纯度要求。此前，在钽条的盐浴处理领域，从未有人想到过，也未有人采用旋转的方式盐浴处理钽条，以提高钽条氧化成膜的均匀性和化学纯度，更没有人提供一种旋转盐浴设备用于钽条的盐浴处理。

2本发明的旋转盐浴设备结构简单，使用方便。

3本发明的旋转盐浴设备安全可靠：两个支撑臂间设置有固定杆，形成三角形的稳定结构，旋转电机固定在防护连接吊盘；通过使用旋转盐浴设备，可通过控制柜完成盐浴表面处理，不需要操作者接近盐浴炉。因为炉口温度高，工作条件恶劣，熔融状态的熔盐液体遇水则发生飞溅现象。

4减少了盐浴处理过程中的保温时间，提高处理效率。

5使用旋转盐浴处理的钽条，在拉拔过程中，对拉丝模可以有效提高拉丝模寿命，成品φ0.15mm钽丝，从原来每套可一次拉拔2.4万米提高到可一次拉拔约3.6万米。

附图说明

图1本发明实施例1示出的旋转盐浴设备

图2本发明实施例1中旋转盐浴设备的旋转料架

图3本发明实施例1和2示出的可拆卸连接的示意图

图4实施例3制备的钽丝在电子显微镜下的表面图

图5对比例1制备的钽丝在电子显微镜下的表面图

图6实施例4制备的钽丝在电子显微镜下的表面图

图7对比例2制备的钽丝在电子显微镜下的表面图

图8实施例5制备的钽丝在电子显微镜下的表面图

图9对比例3制备的钽丝在电子显微镜下的表面图

图式说明：

1移动电机 2旋转电机

3.防护连接吊盘 4.联轴器

5.盐浴反应釜 6.连接架

7.料架 8.盐浴炉

9钽条 10.控制柜

61连接杆 62第一连接臂

63第二连接臂 64固定杆

65U型连接件 651第一销口

652第二销口 653卡子

71隔离柱 72第三销口

73销柱

具体实施方式

以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案，具体实施例不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明理念所做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。

实施例1一种旋转盐浴设备

如图1所示的旋转盐浴设备，含有盐浴反应炉8，以及位于盐浴反应炉8的盐浴反应釜5。所述的盐浴反应釜5可装有熔融的熔盐。

所述的旋转盐浴设备还含有旋转料架(如图1和2所示)。所述的旋转料架含有旋转电机2，和料架7。旋转电机2和料架7之间，通过连接架6连接。

连接架6含有连接杆61，与连接杆连接的连接臂。连接臂含有第一连接臂62和第二连接臂63。连接杆61的一端和旋转电机2通过联轴器4相连，连接杆61的另一端，与第一连接臂62和第二连接臂63的一端共同相连。第一连接臂62和第二连接臂63与连接杆61所在的直线，呈轴对称。作为优选的实施方式，所述的第一连接臂62和第二连接臂63中间设置有固定杆64，使两个连接臂和固定杆64形成三角形结构，增强连接架6的稳定性。

第一连接臂62和第二连接臂63的另一端分别与料架7的两端可拆卸连接。更具体地，可拆卸连接的方式如图3所示(以一边为例)，第一连接臂62的另一端设置U型连接件65，用于固定料架7；U型连接件65的U型臂上设置有第一销口651和第二销口652，料架的端部设置有第三销口72，第一、三、二销口可贯穿销柱73，将料架7与第一连接臂62连接；所述的U型连接件65还有可旋转的卡子653，用于扣住销柱73，固定料架7与第一连接臂62。

料架7用于悬挂钽条9。料架7上，均匀的设置有多个隔离柱71，以使整个旋转料架旋转时，钽条9可以稳定的固定在料架7上，均匀的氧化。

所述的旋转盐浴设备还含有与旋转电机2相连的移动电机1，移动电机1用于带动旋转料架的上下左右移动。

所述旋转盐浴设备还旋转盐浴设备含有控制柜10，控制柜10用于控制移动电机1的运动，旋转电机2的转动以及盐浴炉8的温度调整。

旋转盐浴设备还含有防护连接吊盘3，所述的防护连接吊盘3用于固定和承载旋转电机2，并用于旋转电机2和移动电机1的相连。

操作该旋转盐浴设备时，调整控制柜10，将盐浴炉的反应釜5内的熔盐温度调整为500-530℃，备用。然后将旋转料架的卡子653取出，拔出销柱73，将钽条9通过隔离柱71均匀的盘绕在料架7上，安装好销柱73和卡子653，启动移动电机1，将带有钽条9的旋转料架通过移动电机1吊入盐浴反应釜5，至钽条9完全浸入熔盐内，调整控制柜10，启动固定在防护连接吊盘上的旋转电机2，按50-100m/min的速度转动，在熔盐内保温120-300sec。

实施例2一种旋转盐浴设备

重复实施例1，与实施例1有以下区别：

第一连接臂62的另一端与料架7的一端可拆卸连接(可拆卸连接的方式见实施例1和图3所示)，第二连接臂63的另一端与料架7的另一端固定连接。

实施例3一种钽条表面处理的方法

已轧制成型的边长为L＝7.05mm正六面体钽条，盘成直径300mm的卷，浸泡在装有除油剂的超声波水箱内，水温≥60℃后，漂洗120min；漂洗后的正六面体钽条浸泡在装有清水的超声波水箱内，水温≥60℃，清洗60min。清洗后的六面体钽条使用循环烘箱进行表面预处理，先将清洗后的正六面体钽条放入烘箱内，启动循环烘箱，通入经过过滤的空气，升温至135℃，保温30min，对钽条表面进行除水处理。

调整控制柜10，将盐浴炉的反应釜5内的熔盐温度调整为520℃，备用。然后将旋转料架的卡子653取出，拔出销柱73，将正六面体钽条9通过隔离柱71均匀的盘绕在料架7上，安装好销柱73和卡子653，启动移动电机1，将带有钽条9的旋转料架通过移动电机1吊入盐浴反应釜5，至正六面体钽条9完全浸入熔盐内，调整控制柜10，启动固定在防护连接吊盘3上的旋转电机2，按80m/min的速度转动，在复合熔盐内保温210sec。

在盐浴反应釜内旋转保温浸泡后210sec，迅速将正六面体钽条9吊出盐浴反应釜5，移动到指定位置，使用高压水枪对正六面体钽条9表面进行冲洗，水压0.8MPa，水温90℃，冲洗2分钟。将冲洗过的正六面体钽条9浸泡入沸腾清水中蒸煮，20分钟后取出。

经过上述处理过的正六面体钽条，经过二次轧制及细丝轧制等工序，轧制过程使用轧制白油进行润滑冷却，轧制成合格钽电容器阳极引线圆形钽丝，钽丝直径

实施例4一种钽条表面处理的方法

重复实施例3，有以下不同：

原料为正六面体钽条，边长L＝6.05m。

正六面体钽条旋转浸泡在盐浴反应釜内，旋转速度80m/min，熔盐温度为520℃，保温时间190sec。

经过上述处理过的正六面体钽条，经过二次轧制及细丝轧制等工序，轧制过程使用轧制白油进行润滑冷却，轧制成合格钽电容器阳极引线圆形钽丝，钽丝直径

实施例5一种钽条的表面处理方法

重复实施例3，有以下不同：

原料为正六面体钽条，边长L＝5.05mm。

工序6如下：正六面体钽条旋转浸泡在盐浴反应釜内，旋转速度80m/min，熔盐温度为520℃，保温时间170sec。

经过上述处理过的正六面体钽条，经过二次轧制及细丝轧制等工序，轧制过程使用轧制白油进行润滑冷却，轧制成合格钽电容器阳极引线圆形钽丝，钽丝直径

比较例1：

重复实施例3，有以下不同点：

钽条盐浴时不启动旋转电机，浸泡盐浴炉内，保温时间延长至240sec。由于不是搅拌模式，钽条在浸泡时是静止状态，时间不足的情况下钽条表面，尤其是钽条和料架接触的部位，以及钽条和钽条之间接触比较紧密的地方，会有局部氧化不完全或氧化层厚度不够，一旦出现局部不氧化，在后续拉拔过程中会直接断丝，无法拉拔，一旦出现连续断丝，整根丝会报废，只有保持足够的保温时间，才能保证整根钽条表面氧化完全。因此相比于实施例3增加了延长保温时间。

比较例2：

重复实施例4，有以下不同点：

钽条盐浴时不启动旋转电机。

比较例3：

重复实施例5，有以下不同点：

钽条盐浴不启动旋转电机。

实施例6钽条和钽丝氧含量的测定

对实施例3-5，比较例1-3中三个状态下钽材氧含量及表面光洁度进行测定，

分别是1.钽条盐浴处理前

2.钽条盐浴处理后

3.经拉拔后的钽丝

氧含量测定方法：按照中华人民共和国国家标准《GB3463-1995钽丝》规定的方法进行。

测定结果见下表1。

表1

光洁度测定设备：SEM电子显微镜X200下测量

光洁度的测试结果见说明书附图4-9。

实验结果：由表1可知，经本发明的旋转盐浴设备处理后的钽条表面氧含量远低于未经旋转处理的钽条表面氧含量。经拉拔后的钽丝，旋转处理过钽丝氧含量低于100ppm，能够满足当前钽电容器所用钽丝化学纯度要求，而对比例拉拔后的钽丝氧含量则高至200ppm以上。

经本发明的旋转盐浴设备处理后的钽丝表面光洁度好，没有明显的刮痕和毛刺，而对比例则刮痕多而明显。

Claims (5)

1.一种钽条表面处理的方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1.将钽条盘绕成卷；

S2.对钽条表面超声波清洗；

S3.对钽条表面做烘干预处理；

S4.将钽条放入熔融状态的盐浴炉内做旋转表面氧化处理；

其中，步骤S4中，盐浴的温度为500-530℃，盐浴的时间为120-300sec，旋转的钽条线速度为50-100m/min；

S5.对盐浴处理过的钽条做表面清理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，钽条的盘绕直径为Φ200mm～Φ300mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，烘干预处理时，烘箱的温度为120-150℃，风量为30-50m³/min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，表面清理的步骤为采用高温高压水冲洗，再沸水浸泡。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，水压为0.5-1.0MPa，水温为90℃-100℃，冲洗时间为出炉1-3min内；沸水浸泡时间为15-30min。