CN119057056A - 一种钽粉及其制备方法 - Google Patents
一种钽粉及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN119057056A CN119057056A CN202411186700.4A CN202411186700A CN119057056A CN 119057056 A CN119057056 A CN 119057056A CN 202411186700 A CN202411186700 A CN 202411186700A CN 119057056 A CN119057056 A CN 119057056A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tantalum
- powder
- temperature
- equal
- hydride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
- B22F1/052—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/023—Hydrogen absorption
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B6/00—Hydrides of metals including fully or partially hydrided metals, alloys or intermetallic compounds ; Compounds containing at least one metal-hydrogen bond, e.g. (GeH3)2S, SiH GeH; Monoborane or diborane; Addition complexes thereof
- C01B6/02—Hydrides of transition elements; Addition complexes thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
本申请提供了一种钽粉及其制备方法，该钽粉包括纯钽粉末或钽合金粉末，且钽粉的粒径分布具有以下特征：(1)Dv90<5μm，优选Dv90<4.7μm；(2)Dv10>0.5μm，优选Dv10>0.9μm。钽粉的粒度分布窄且不含纳米级超细颗粒，具有较高的稳定性和利用率，该钽粉的制备方法包括：将钽金属原料氢化，得到钽金属氢化物TaHx，其中99％以上的钽金属原料被氢化为钽金属氢化物TaHx；将金属钽氢化物TaHx进行破碎制粉；其中，钽金属氢化物TaHx中的x为0.9～1.0，优选为0.9～0.97。以上制备方法可以在提高钽粉利用率基础上得到窄粒度分布的超细钽粉。
Description
技术领域
本申请涉及稀有金属技术领域，具体涉及一种钽粉及其制备方法。
背景技术
超细钽粉凭借其高强度、高比表面积、高分散性、优良的电绝缘性和耐液态金属和酸碱腐蚀性等优异物理化学性质，已经成为溅射靶材的主要原料之一。低氧、高纯、超细钽粉在集成电路、介电材料、光学元器件等制造领域具有极大的需求量。目前，以钽硅合金靶材为例，该靶材主要由钽粉通过粉末冶金方法制成，靶材中的晶粒越均匀细小，越有利于获得均匀致密的薄膜。然而，粉末冶金工艺的热烧结不会使晶粒细化，因此要求一开始就得到期望的晶粒尺寸，这对钽粉的品质提出了较高要求。
通常，采用粒度分布、颗粒形貌、杂质含量等性质参数来衡量冶金级钽金属粉末的品质。以钠还原钽粉为代表的化学法制备的钽粉，是许多一次粒子结合而成的珊瑚状多孔团聚体，很难将其分散为单一的颗粒，因此粒度分布范围很宽并且呈现多分散分布。采用物理方法将高纯钽原料氢化后球磨粉碎，经过后处理可得到高纯的实心颗粒粉末，该方法所得钽粉的粒度分布较宽，需要进一步分级，使粒度分布更为集中才能满足要求，因此粉末利用率较低且成本偏高。
公开号为CN103447544A的中国专利申请提供了一种粒度分布集中可控的高纯钽粉制备方法，所得钽粉的氧含量为620ppm，但粒度较粗，在10-100μm之间。公开号为CN1223695A的中国专利申请公开的技术方案可将钽粉的尺寸控制在一定限度内，得到尺寸为0.01～20μm被粉碎的团块，其中粒度不足100nm的“超细颗粒”的表面能和氧含量均处于较高水平，因此处理过程中容易发生钽粉起火，存在较大的安全隐患。
发明内容
本申请提供了一种钽粉及其制备方法，以在提高钽粉利用率基础上得到窄粒度分布的超细钽粉。
本申请的第一方面提供了一种钽粉，该钽粉包括纯钽粉末或钽合金粉末，且钽粉的粒径分布具有以下特征：(1)Dv90<5μm，优选Dv90<4.7μm；(2)Dv10>0.5μm，优选Dv10>0.9μm。
在第一方面的任意实施方式中，钽粉的Dv50粒径在1.5μm～3μm之间。
在第一方面的任意实施方式中，钽粉的氧质量含量小于或等于5000ppm，优选小于或等于4000ppm。
在第一方面的任意实施方式中，钽粉的BET比表面积小于或等于1.5m2/g。
本申请的第二方面提供了一种钽粉的制备方法，包括：将钽金属原料氢化，得到钽金属氢化物TaHx，其中99％以上的钽金属原料被氢化为钽金属氢化物TaHx；将金属钽氢化物TaHx进行破碎制粉；其中，钽金属氢化物TaHx中的x为0.9～1.0，优选为0.9～0.97。
在第二方面的任意实施方式中，上述将钽金属原料氢化的过程包括：步骤S1，将钽金属原料置于氢化容器中，将氢化容器升温至温度T0并保温t0时间，得到热钽金属，300℃≤T0≤500℃，0.5h≤t0≤5h；步骤S2，向氢化容器中通入氢气并将氢化容器由温度T0升温至温度T1，并在温度T1保温t1时间，得到初始氢化块料，700℃≤T1≤1000℃，0.5h≤t1≤10h；步骤S3，保持氢气通入的条件下将氢化容器进行阶梯式降温，阶梯式降温中第一阶梯温度为T’，最后一个阶梯温度为T”,200℃≤T’≤400℃，60℃≤T”≤200℃，优选地，60℃≤T”≤100℃；步骤S4，保持氢气通入的条件下将氢化容器降温至破空温度Tend后，停止通入氢气，得到钽金属氢化物TaHx，Tend≤60℃。
在第二方面的任意实施方式中，上述钽金属原料为已去除表面氧化膜的纯钽或钽合金。
在第二方面的任意实施方式中，步骤S2至S4中氢化容器内氢气压强为0.05～0.2MPa。
在第二方面的任意实施方式中，将钽金属原料氢化的步骤S3包括：步骤S31，保持氢气通入的条件下将氢化容器降温至第一阶梯温度T’，并在第一阶梯温度T’保温t’时间，得到中间氢化块料，0.5h≤t’≤10h；可选的步骤S32，保持氢气通入的条件下将氢化容器降温至温度T2，在温度T2保温t2时间，100℃≤T2≤300℃，0.5h≤t2≤10h；步骤S33，保持氢气通入的条件下将氢化容器降温至最后一个阶梯温度T”并在最后一个阶梯温度T’保温t”时间，得到钽金属氢化物TaHx前体，0.5h≤t”≤10h。
优选地，步骤S31至S33的降温速率为40℃/h～80℃/h。
在第二方面的任意实施方式中，破碎制粉包括：对钽金属氢化物TaHx进行破碎、筛分得到氢化钽粉，氢化钽粉的质量为钽金属氢化物TaHx质量的95％～99.9％；将氢化钽粉进行酸洗除杂，得到除杂氢化钽粉；将除杂氢化钽粉进行脱氢降氧，得到钽粉产品。
在第二方面的任意实施方式中，钽金属氢化物TaHx进行破碎、筛分得到氢化钽粉的过程包括对钽金属氢化物TaHx进行机械破碎、一次过筛、二次破碎。
在第二方面的任意实施方式中，上述二次破碎的方式包括湿式搅拌球磨或气流粉碎。
在第二方面的任意实施方式中，湿式搅拌球磨满足以下一种或多种条件：(1)湿式搅拌球磨的磨介球采用钽球，优选地，采用直径为0.3～3mm的钽球，进一步优选直径为0.5～2mm的钽球；(2)湿式搅拌球磨采用的分散介质包括乙醇；(3)球磨时长为6～9小时；(4)助磨剂包括油酸、环己醇、聚乙二醇中的一种或多种。
在第二方面的任意实施方式中，将除杂氢化钽粉进行脱氢降氧的过程包括：步骤A1，将包括除杂氢化钽粉与镁屑的混合物在惰性气体气氛下加热至降氧温度TA，并在降氧温度TA下保温，保温时长为tA；步骤A2，在真空条件下将上述混合物继续保温，进行抽空排镁，抽空排镁时长为tB；步骤A3，将上述混合物降温至钝化温度TC，向反应容器中充入空气，充气持续时间为tC，得到脱氢降氧的钽粉。
在第二方面的任意实施方式中，将除杂氢化钽粉进行脱氢降氧的过程满足以下条件中的一种或多种：(1)降氧温度TA为700℃～900℃；(2)保温时长tA为1.5～5小时；(3)抽空排镁时长tB为2.5～4小时；(4)钝化温度TC≤30℃；(5)充气持续时间tC为8～20小时；(6)按重量百分比计，镁屑的用量为1.5～5％。
在第二方面的任意实施方式中，酸洗除杂使用的酸包括硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸中的一种或多种。
本申请第一方面的任意一种钽粉，可通过本申请第二方面提供的制备方法制得。
本申请提供的钽粉不包括纳米级超细颗粒，钽粉颗粒之间不易发生团聚，稳定性高，且体积粒径分布集中，后续应用中不需要进行粒径筛选，也可以获得晶粒大小均匀的金属薄膜，具有较高的粉末利用率。具有上述特性的钽粉产品是通过钽金属原料及制备工艺的精细调控和整体改进实现的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例1得到的钽金属氢化物TaH0.93的XRD谱图。
图2示出了本申请对比例1得到的钽金属氢化物TaH0.5的XRD谱图。
图3示出了本申请实施例1得到的钽粉样品的体积粒径分布曲线。
图4示出了本申请实施例2得到的钽粉样品的体积粒径分布曲线。
图5示出了本申请实施例3得到的钽粉样品的体积粒径分布曲线。
图6示出了本申请对比例1得到的钽粉样品的体积粒径分布曲线。
图7示出了本申请对比例2得到的钽粉样品的体积粒径分布曲线。
图8示出了本申请对比例3得到的钽粉样品的体积粒径分布曲线。
图9示出了本申请对比例4得到的钽粉样品的体积粒径分布曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如本申请背景技术所分析的，制备超细钽粉的钽粉利用率有待进一步提升，同时要求超细钽粉具有尽可能窄的粒度分布。同时，钽粉的粒度不宜过于细小，纳米级的超细粉末表面自由能高，往往容易氧化甚至自燃，也会引起粉末之间的粘附和团聚。为了在提高钽粉利用率基础上得到窄粒度分布的超细钽粉，本申请提供了一种钽粉及其制备方法。
在本申请的第一实施方式中，提供了一种钽粉，该钽粉包括纯钽粉末或钽合金粉末，且钽粉的粒径分布具有以下特征：(1)Dv90<5μm，优选Dv90<4.7μm；(2)Dv10>0.5μm，优选Dv10>0.9μm。
具有上述体积粒径分布的钽粉，属于粒度分布极窄的超细钽粉，且不包括极易氧化、自燃的纳米级超细颗粒，因此，钽粉颗粒之间不易发生团聚，稳定性较高。后续应用中不需要进行粒径筛选，也可以获得晶粒大小均匀的金属薄膜，因此，粉末利用率高。
在一些实施方式中，为了进一步提高钽粉中超细粉的比例，钽粉的Dv50粒径在1.5μm-3μm之间。
本申请中若无特别说明，Dv90为体系的体积累积分布占比达到90％所对应的粒度，Dv10为体系的体积累积分布占比达到10％所对应的粒度，Dv50则体系的体积累积分布占比达到50％所对应的粒度。
粒度分布的集中程度可以用跨度S＝(Dv90-Dv10)/Dv50表示，跨度S的数值越小，表示体系粒度分布越均匀、尺寸一致性越高。在一些实施方式中，S在0.7～3.0之间。
如背景技术中所述，制备靶材用钽粉的粒度分布越窄、粒度越小，靶材中的晶粒越均匀细小，有利于获得均匀致密的薄膜。通过原料及工艺的整体改进，本申请一些实施方式所提供的钽粉纯度高、粒度分布跨度可低至0.7，这种具有窄粒度分布的超细钽粉更适合作为包括集成电路用靶材在内的多项应用的钽粉原料。
氧作为钽粉中难以避免的成分，主要以钽的氧化物形式存在，对钽粉的使用性能会产生影响，因此可以通过对氧含量进行控制以优化钽粉的使用性能。一些实施方式中，钽粉的氧质量含量小于或等于5000ppm，优选小于或等于4000ppm。在制备条件一致的前提下，钽粉粒度越小，比表面积越大，表面与氧反应的活性越高，氧含量越大。
BET比表面积的定义是本领域技术人员所熟知的，其测定方法可参考标准GB/T19587-2004《气体吸附BET法测定固态物质比表面积》。在一些实施方式中，钽粉的BET比表面积小于或等于1.5m2/g。避免了钽粉的比表面积过大导致出现的颗粒团聚现象，且具有上述BET比表面积的钽粉的表面能得到了有效控制，因此有效控制了钽粉在高温下发生氧化或与其他气体的反应，从而提高了钽粉在高温条件下使用的稳定性。
本申请的第二实施方式提供了一种钽粉的制备方法，该制备方法包括：将钽金属原料氢化，得到钽金属氢化物TaHx，其中99％以上的钽金属原料被氢化为钽金属氢化物TaHx；将金属钽氢化物TaHx进行破碎制粉；其中，钽金属氢化物TaHx中的x为0.9～1.0，优选为0.9～0.97。
本申请通过控制钽金属原料的氢化程度，尤其是氢化的均匀度，使99％以上的钽金属原料被氢化为钽金属氢化物TaHx，然后进行破碎制粉。原理是钽在氢化发生晶格膨胀，形成多孔状的钽金属氢化物，吸氢量越高，体积膨胀程度越大，钽金属氢化物的脆性越高。精确控制钽金属氢化物TaHx中x在0.9～1.0范围内，99％以上的钽金属原料被氢化为钽金属氢化物TaHx，可以使钽金属氢化物全部保持优良均匀的脆性，从而有利于制备窄粒度分布的钽粉。在一些实施方式中，钽金属氢化物TaHx中x在0.9～0.97范围内，可以进一步提高粒度分布集中度。
上述钽金属原料可以为纯钽或钽合金。按照本领域的常规氢化工艺，上述钽金属原料是已去除表面氧化膜的纯钽或钽合金。
本申请第一实施方式中的钽粉可以通过第二实施方式提供的制备方法获得。
在一些实施方式中，该制备方法中将钽金属原料氢化的过程包括以下步骤：
步骤S1，将钽金属原料置于氢化容器中，将氢化容器升温至温度T0并保温t0时间，得到热钽金属，300℃≤T0≤500℃，0.5h≤t0≤5h；
步骤S2，向氢化容器中通入氢气并将氢化容器由温度T0升温至温度T1，并在温度T1保温t1时间，得到初始氢化块料，700℃≤T1≤1000℃，0.5h≤t1≤10h；
步骤S3，保持氢气通入的条件下将氢化容器进行阶梯式降温，阶梯式降温中第一阶梯温度为T’，最后一个阶梯温度为T”,200℃≤T’≤400℃，60℃≤T”≤200℃，优选地，60℃≤T”≤100℃；
步骤S4，保持氢气通入的条件下将氢化容器降温至破空温度Tend后，停止通入氢气，得到钽金属氢化物TaHx，Tend≤60℃。
利用上述氢化过程，尽可能地提升氢化的均匀度和全面性。
在上述钽金属原料氢化过程中，钽金属原料从步骤S2处于还原性氢气气氛中即开始吸氢，同时，步骤S2的高温氢气气氛可以增强钽金属表面活性，有利于提高钽金属原料与氢气反应的速率和效率。
在一些实施方式中，步骤S3中，保持氢气通入的条件降温至最后一个阶梯温度T”，由于金属钽的最高吸氢量随停止通氢温度降低而增加，在氢化处理过程中，可以通过调整最后一个阶梯温度来控制钽锭中的氢含量，发明人经研究发现，最后一个阶梯温度优选不高于200℃，更优选不高于100℃。阶梯式降温通过设置和调整多级温度、保温时间及降温速率，可以更有效地控制钽金属吸附氢气的氢化进程，有效避免出现未氢化彻底的钽芯。阶梯式降温完成后，已氢化的金属钽在步骤S4中降温至破空温度期间，仍可以少量吸氢，从而进一步改善吸氢的充分程度和均匀性。在一些实施方式中，步骤S3具体包括下列步骤：
步骤S31，保持氢气通入的条件下将氢化容器降温至第一阶梯温度T’，并在第一阶梯温度T’保温t’时间，得到中间氢化块料，0.5h≤t’≤10h；
可选的步骤S32，保持氢气通入的条件下将氢化容器降温至温度T2，在温度T2保温t2时间，100℃≤T2≤300℃，0.5h≤t2≤10h；
步骤S33，保持氢气通入的条件下，将氢化容器降温至最后一个阶梯温度T”，并在最后一个阶梯温度T’保温t”时间，得到钽金属氢化物TaHx前体，0.5h≤t”≤10h。
采用上述的阶梯式降温方式，钽金属氢化以较为平缓的条件下持续进行，经高温活化后，充分吸氢的钽锭外层膨胀脆化、逐层剥落，在本发明所述的阶梯温度范围可使内部新鲜表面与氢气在一定时间内充分接触吸氢继续剥落，如此反复直至钽金属彻底氢化，有效避免出现未氢化彻底的钽芯，从而得到吸氢充分均匀的氢化钽。
温度降至T”后继续通氢保温t”时间，该保温时长在上述范围内可以依据装入氢化容器的钽金属原料大小而适当调整。在一些实施方式中，步骤S31至S33的降温速率为40℃/h～80℃/h，通过控制降温速率，一方面有利于氢化反应充分进行，另一方面避免因降温速率太慢影响生产效率、增加生产周期和成本。
在一些实施方式中，钽金属原料氢化过程的步骤S2至S4中，氢化容器内氢气压强为0.05～0.2MPa。上述压强可以使氢化反应速率维持在较高的水平。另外，根据常规吸氢设备的负载能力，上述压强范围可以使氢气压强太大使设备中胶管崩裂的风险显著降低，进而减小了氢气泄露的几率。
在一些实施方式中，该制备方法中的破碎制粉包括：对钽金属氢化物TaHx进行破碎、筛分得到氢化钽粉，氢化钽粉的质量为钽金属氢化物TaHx质量的95％～99.9％；将氢化钽粉进行酸洗除杂，得到除杂氢化钽粉；再将除杂氢化钽粉进行脱氢降氧，即可获得钽粉产品。通过脱氢降氧处理，可以有效降低钽粉中的氧含量，经对比试验及测试发现，未经本申请中脱氢降氧工序处理的同样粒度大小的氧含量一般在10000ppm以上。
在一些实施方式中，对钽金属氢化物TaHx进行破碎、筛分得到氢化钽粉的过程包括：对钽金属氢化物TaHx进行机械破碎、一次过筛、二次破碎；其中，二次破碎的方式包括湿式搅拌球磨或气流粉碎。机械破碎有多种可选方式且是本领域技术人员熟知的技术手段，本申请对其具体操作方式方法不做特殊限定，机械破碎可以进行多次，每次机械破碎后进行一次过筛将筛上粉末继续破碎，至机械破碎后的粉末全部能够通过400目或更高筛目的筛网，比如500目、600目。通过一次过筛，可以高效地使破碎后的粉末达到预期粒度的要求，可将筛上粉末继续破碎，直至所有粉末均能通过预先选定的筛网。虽然希望通过机械破碎使机械破碎的粉末全部通过400目或更高筛目的筛网，但是为了避免反复破碎造成金属杂质及超细粉末的增加，可选对最后一次机械破碎、一次过筛后的筛上粉末进行单独的回收处理，按质量百分含量计，筛上粉末约占一次过筛粉末总体的0.1％～5％。
采用湿式搅拌球磨方式进行二次破碎时，选择直径小的研磨介质有助于微细化粉碎，尺寸较小的磨介球在研磨腔中的充填量大，冲击作用和摩擦作用得以增加，同时增大了与待磨材料的接触面积。为了提高最终产品的纯度，本申请中优选使用钽球作为研磨介质。湿式搅拌球磨加入的分散介质优选是无水有机溶剂，充分分散粉料、减轻粉料团聚、提高研磨效率的同时，避免钽粉与分散介质中的氧气接触而发生氧化。在一些实施方式中，湿式搅拌球磨满足以下一种或多种条件：(1)湿式搅拌球磨的磨介球采用钽球，优选直径为0.3～3mm的钽球，进一步优选直径为0.5～2mm的钽球；(2)湿式搅拌球磨采用的分散介质包括乙醇；(3)湿式搅拌球磨的球磨时长为6～9小时；(4)助磨剂包括油酸、环己醇、聚乙二醇、丁酮、苯甲酸或其组合。
在二次破碎后对所得产物进行酸洗可以大幅减少破碎过程中引入的杂质，脱氢降氧后，钽粉的酸洗可以进一步去除镁屑或氧化镁屑。在一些实施方式中，酸洗除杂使用的酸包括硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸中的一种或多种。例如：可以选用单一的硝酸、盐酸，也可以选择硝酸与氢氟酸的混合酸。酸洗除杂后的纯水滤洗、干燥均按常规技术手段操作即可，此处不再赘述。
除杂氢化钽粉的脱氢降氧优选在惰性气体的保护下进行，通常，脱氢处理和降氧处理可以连续进行，也可以先进行其中一项作其他处理后进行另一项。在一些实施方式中，脱氢降氧的过程包括：
步骤A1，将包括除杂氢化钽粉与镁屑的混合物在惰性气体气氛下加热至降氧温度TA，并在温度TA下保温，保温时长为tA；
步骤A2，在真空条件下将混合物继续保温，进行抽空排镁，抽空排镁时长为tB；
步骤A3，将混合物降温至钝化温度TC进行钝化，向反应容器中充入空气，充气持续时间为tC。
其中，步骤A1，在惰性气体气氛下，将包括上述除杂氢化钽粉与镁屑的混合物置于密闭的炉中加热至降氧温度TA，并在温度TA下保温tA时间，使镁与钽粉中的氧充分反应；步骤A2，随后进行抽真空，在真空条件下将混合物继续保温，进行时长为tB的抽空排镁，亦即，将降氧处理的反应产物氧化镁以及氢化钽中的氢气抽出；步骤A3，将混合物降温至钝化温度TC，在低温下向反应容器中以少量多次的方式充入空气，充气持续时间为tC，进行钽粉的钝化处理使其表面形成致密的氧化物薄膜，有利于增加钽粉出炉后的稳定性，避免出炉后钽粉大面积接触大量的空气而发生氧化、温升甚至自燃。
在一些实施方式中，脱氢降氧满足以下条件中的一种或多种：(1)降氧温度TA为700℃～900℃；(2)保温时长tA为1.5～5小时；(3)抽空排镁时长tB为2.5～4小时；(4)钝化温度TC≤30℃；(5)充气持续时间tC为8～20小时；(6)镁屑的用量按重量百分比计为1.5～5％。
在保持较高生产效率的基础上，选择尽可能低的降氧温度和较长的保温时间，既可以促进各反应充分进行，也有利于超细钽粉保持较好的分散性。
在一些实施方式中，破碎制粉还包括脱氢降氧后的分级处理，将粒度极小的超细粉末分离出来，使粒度分布更加集中；可选地，分级处理的方式包括水流溢流分级或气流分级。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果，但本发明范围不限于这些实施例。
实施例1
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一、选用纯度为99.99％的高纯钽锭，将钽锭表面通过酸洗去除氧化层后，放置于氢化容器中升温至400℃进行预热，保温1小时后开始通入氢气；
步骤二、继续升高温度至900℃并保温4小时，进行活化处理；
步骤三、活化过程结束后，将温度降至200℃，保温3小时，继续降温至100℃，保温4小时，降温过程中的降温速率为55℃/小时；
步骤四、温度降至30℃，破空出炉前停止通氢，出炉，得到钽金属氢化物TaHx，钽锭的氢化比例为100％，以上氢化处理过程中炉内氢气压强为0.1MPa左右；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行3次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的2.02％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、采用湿式搅拌球磨对一次氢化钽粉进行二次破碎，球磨介质为钽球，直径为2mm，分散介质为乙醇，连续球磨8小时，得到氢化钽粉；
步骤七、将氢化钽粉用HNO3和HF的混合酸进行酸洗除杂(HNO3、HF和水的体积比是4:1:20，钽粉与酸液的固液质量比为1:2)，搅拌60分钟后过滤以去除废酸液，烘干后过200目筛，得到除杂氢化钽粉；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至850℃，保温2小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温3小时；保温结束后，将温度降至25℃进行15小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九、对脱氢降氧的钽粉进行酸洗除杂，将其与质量浓度为10％的HNO3混合，钽粉与酸液的固液质量比为1:1，搅拌60分钟充分溶解钽粉中的镁和氧化镁，然后过滤以去除废酸液，烘干、过500目筛，得到钽粉样品。
实施例2
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一、选用纯度为99.99％的高纯钽锭，将钽锭表面通过酸洗去除氧化层后，放置于氢化容器中升温至400℃进行预热，保温1小时后开始通入氢气；
步骤二、继续升高温度至900℃并保温4小时，进行活化处理；
步骤三、活化过程结束后，将温度降至300℃，保温1小时，继续降温至200℃，保温2小时，继续降温至100℃，保温6小时，降温过程中的降温速率为55℃/小时；
步骤四、温度降至30℃，破空出炉前停止通氢，出炉，得到钽金属氢化物TaHx，钽锭的氢化比例为100％，以上氢化处理过程中炉内氢气压强为0.1MPa左右；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行2次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的1.05％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、采用湿式搅拌球磨对一次氢化钽粉进行二次破碎，球磨介质为钽球，直径为2mm，分散介质为乙醇，连续球磨8小时，得到氢化钽粉；
步骤七、将氢化钽粉用HNO3和HF的混合酸进行酸洗除杂(HNO3、HF和水的体积比是4:1:20，钽粉与酸液的固液质量比为1:2)，搅拌60分钟后过滤以去除废酸液，烘干后过200目筛，得到除杂氢化钽粉；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至850℃，保温2小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温3小时；保温结束后，将温度降至30℃进行12小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九、对脱氢降氧的钽粉进行酸洗除杂，将其与质量浓度为10％的HNO3混合，钽粉与酸液的固液质量比为1:1，搅拌60分钟充分溶解钽粉中的镁和氧化镁，然后过滤以去除废酸液，烘干、过500目筛，得到钽粉样品。
实施例3
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一、选用纯度为99.99％的高纯钽锭，将钽锭表面通过酸洗去除氧化层后，放置于氢化容器中升温至400℃进行预热，保温1小时后开始通入氢气；
步骤二、继续升高温度至900℃并保温4小时，进行活化处理；
步骤三、活化过程结束后，将温度降至200℃，保温3小时，继续降温至100℃，保温4小时，降温过程中的降温速率为70℃/小时；
步骤四、温度降至60℃，破空出炉前停止通氢，出炉，得到钽金属氢化物TaHx，钽锭的氢化比例为99.58％，以上氢化处理过程中炉内氢气压强为0.1MPa左右；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行5次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的3.12％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、采用湿式搅拌球磨对一次氢化钽粉进行二次破碎，球磨介质为钽球，直径为2mm，分散介质为乙醇，连续球磨8小时，得到氢化钽粉；
步骤七、将氢化钽粉用HNO3和HF的混合酸进行酸洗除杂(HNO3、HF和水的体积比是4:1:20，钽粉与酸液的固液质量比为1:2)，搅拌60分钟后过滤以去除废酸液，烘干后过200目筛，得到除杂氢化钽粉；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至850℃，保温2小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温3小时；保温结束后，将温度降至30℃进行18小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九、对脱氢降氧的钽粉进行酸洗除杂，将其与质量浓度为10％的HNO3混合，钽粉与酸液的固液质量比为1:1，搅拌60分钟充分溶解钽粉中的镁和氧化镁，然后过滤以去除废酸液，烘干、过500目筛，得到钽粉样品。
实施例4
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一、步骤二与实施例1相同；
步骤三、活化过程结束后，将温度降至400℃，保温2小时，继续降温至300℃，保温2小时，继续降温至200℃，保温10小时，降温过程中的降温速率为55℃/小时；
步骤四与实施例1相同，钽锭的氢化比例为100％；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行2次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的0.92％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六至步骤九与实施例1相同。
实施例5
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一、步骤二与实施例1相同；；
步骤三、活化过程结束后，将温度降至200℃，保温3小时，继续降温至100℃，保温1小时，继续降温至60℃，保温5小时，降温过程中的降温速率为55℃/小时；
步骤四、温度降至25℃，破空出炉前停止通氢，出炉，得到钽金属氢化物TaHx，钽锭的氢化比例为99.23％，以上氢化处理过程中炉内氢气压强为0.1MPa左右；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行4次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的2.18％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六至步骤九与实施例1相同。
实施例6
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一与实施例1相同；
步骤二、继续升高温度至700℃并保温4小时，进行活化处理；
步骤三、活化过程结束后，将温度降至300℃，保温10小时，继续降温至200℃，保温5小时，继续降温至100℃，保温0.5小时，降温过程中的降温速率为55℃/小时；
步骤四、温度降至30℃，破空出炉前停止通氢，出炉，得到钽金属氢化物TaHx，钽锭的氢化比例为99.16％，以上氢化处理过程中炉内氢气压强为0.1MPa左右；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行4次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的2.35％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六至步骤九与实施例1相同。
实施例7
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一与实施例1相同；
步骤二、继续升高温度至1000℃并保温4小时，进行活化处理；
步骤三、活化过程结束后，将温度降至300℃，保温0.5小时，继续降温至200℃，保温2小时，继续降温至100℃，保温4小时，降温过程中的降温速率为55℃/小时；
步骤四、温度降至30℃，破空出炉前停止通氢，出炉，得到钽金属氢化物TaHx，钽锭的氢化比例为100％，以上氢化处理过程中炉内氢气压强为0.1MPa左右；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行2次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的1.02％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六至步骤九与实施例1相同。
实施例8
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一至步骤四与实施例3相同，钽锭的氢化比例为99.53％；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行5次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的3.75％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、步骤七与实施例3相同；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至700℃，保温5小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温3小时；保温结束后，将温度降至25℃进行15小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九与实施例3相同。
实施例9
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一至步骤四的工序与实施例1相同，钽锭的氢化比例为100％；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行3次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的2.22％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、采用湿式搅拌球磨对一次氢化钽粉进行二次破碎，球磨介质为钽球，直径为3mm，分散介质为乙醇，连续球磨6小时，得到氢化钽粉；
步骤七与实施例1相同；
步骤八、与1.5％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至900℃，保温1.5小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温2.5小时；保温结束后，将温度降至30℃进行18小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九与实施例1相同。
实施例10
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一至步骤四与实施例3相同，钽锭的氢化比例为99.65％；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行4次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的4.38％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、步骤七与实施例3相同；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至850℃，保温2小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温2.5小时；保温结束后，将温度降至30℃进行18小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九与实施例3相同。
实施例11
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一至步骤四与实施例2相同，钽锭的氢化比例为100％；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行2次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的1.26％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、采用湿式搅拌球磨对一次氢化钽粉进行二次破碎，球磨介质为钽球，直径为0.5mm，分散介质为乙醇，连续球磨9小时，得到氢化钽粉；
步骤七与实施例2相同；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至850℃，保温2小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温3小时；保温结束后，将温度降至25℃进行8小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九与实施例2相同。
实施例12
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一至步骤四与实施例2相同，钽锭的氢化比例为100％；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行2次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的1.38％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、采用湿式搅拌球磨对一次氢化钽粉进行二次破碎，球磨介质为钽球，直径为1mm，分散介质为乙醇，连续球磨8小时，得到氢化钽粉；
步骤七与实施例2相同；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至850℃，保温2小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温4小时；保温结束后，将温度降至30℃进行20小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九与实施例2相同。
对比例1
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一、选用纯度为99.99％的高纯钽锭，将钽锭表面通过酸洗去除氧化层后，放置于氢化容器中升温至400℃进行预热，保温1小时后开始通入氢气；
步骤二、继续升高温度至900℃并保温4小时，进行活化处理；
步骤三、活化过程结束后，将温度降至300℃，停止通氢，降温过程中的降温速率为70℃/小时；
步骤四、温度降至30℃，破空、出炉，得到钽金属氢化物TaHx，钽锭的氢化比例为98.7％，以上氢化处理过程中炉内氢气压强为0.1MPa左右；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行5次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的8.5％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、采用湿式搅拌球磨对一次氢化钽粉进行二次破碎，球磨介质为钽球，直径为2mm，分散介质为乙醇，连续球磨8小时，得到氢化钽粉；
步骤七、将氢化钽粉用HNO3和HF的混合酸进行酸洗除杂(HNO3、HF和水的体积比是4:1:20，钽粉与酸液的固液质量比为1:2)，搅拌60分钟后过滤以去除废酸液，烘干后过200目筛，得到除杂氢化钽粉；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至850℃，保温2小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温3小时；保温结束后，将温度降至30℃进行10小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九、对脱氢降氧的钽粉进行酸洗除杂，将其与质量浓度为10％的HNO3混合，钽粉与酸液的固液质量比为1:1，搅拌60分钟充分溶解钽粉中的镁和氧化镁，然后过滤以去除废酸液，烘干、过500目筛，得到钽粉样品。
对比例2
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一至步骤四与对比例1相同，钽锭的氢化比例为98.64％；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行5次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的8.5％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、采用湿式搅拌球磨对一次氢化钽粉进行二次破碎，球磨介质为钽球，直径为2mm，分散介质为乙醇，连续球磨12小时，得到氢化钽粉；
步骤七与对比例1相同；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至850℃，保温2小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温3小时；保温结束后，将温度降至40℃进行10小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九与对比例1相同。
对比例3
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一、选用纯度为99.99％的高纯钽锭，将钽锭表面通过酸洗去除氧化层后，放置于氢化容器中升温至400℃进行预热，保温1小时后开始通入氢气；
步骤二、继续升高温度至900℃并保温4小时，进行活化处理；
步骤三、活化过程结束后，将温度降至200℃，停止通氢，降温过程中的降温速率为70℃/小时；
步骤四、温度降至30℃，破空出炉前停止通氢，出炉，得到钽金属氢化物TaHx，钽锭的氢化比例为99.1％，以上氢化处理过程中炉内氢气压强为0.1MPa左右；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行5次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的6.8％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、采用湿式搅拌球磨对一次氢化钽粉进行二次破碎，球磨介质为钽球，直径为2mm，分散介质为乙醇，连续球磨8小时，得到氢化钽粉；
步骤七、将氢化钽粉用HNO3和HF的混合酸进行酸洗除杂(HNO3、HF和水的体积比是4:1:20，钽粉与酸液的固液质量比为1:2)，搅拌60分钟后过滤以去除废酸液，烘干后过200目筛，得到除杂氢化钽粉；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至850℃，保温2小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温3小时；保温结束后，将温度降至35℃进行10小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九、对脱氢降氧的钽粉进行酸洗除杂，将其与质量浓度为10％的HNO3混合，钽粉与酸液的固液质量比为1:1，搅拌60分钟充分溶解钽粉中的镁和氧化镁，然后过滤以去除废酸液，烘干、过500目筛，得到钽粉样品。
对比例4
本实施例的制备过程可简单分为钽金属氢化处理和钽金属氢化物破碎制粉两个部分，具体工序如下：
步骤一至步骤四与对比例3相同，钽锭的氢化比例为99.42％；
步骤五、采用机械破碎方法将钽金属氢化物破碎并进行一次过筛(过500目筛)，上述机械破碎和一次过筛反复进行4次后，对最后一次过筛的筛上粉进行单独回收，按质量百分含量计，筛上粉占进行过筛处理的粉末总体的6.8％，筛下粉末混合即为一次氢化钽粉；
步骤六、采用湿式搅拌球磨对一次氢化钽粉进行二次破碎，球磨介质为钽球，直径为2mm，分散介质为乙醇，连续球磨15小时，得到氢化钽粉；
步骤七与对比例3相同；
步骤八、与2％的镁屑混合后置于密闭炉中，在氩气气氛下加热至850℃，保温2小时，随后抽真空排镁，在真空条件下继续保温3小时；保温结束后，将温度降至35℃进行10小时的钝化处理，出炉，得到脱氢降氧的钽粉；
步骤九与对比例3相同。
在上述实施例及对比例的步骤四后，出炉得到的钽金属氢化物TaHx通过X射线衍射进行物相分析，实施例1得到的TaH0.93的XRD谱图记录在图1，对比例1得到的TaH0.5的XRD谱图记录在图2。
对上述实施例及对比例的钽粉样品的氧含量、BET比表面积、粒度参数进行测定分析，实施例1至3、对比例1至4的钽粉样品的体积粒径分布曲线依次记录在图3至图9。
测定各参数的设备及型号如表1所示。
表1
对实施例1～12和对比例1～4的钽金属氢化物组成以及钽粉样品的氧含量、BET比表面积和粒度及分布跨度S如表2所示。
表2
用钽氢化物TaHx的x取值来表示钽锭的氢化程度，上述各实施例中的钽氢化物的氢化程度较高，处于本申请所限定的x＝0.9～1.0范围内；对比例1～4中的钽氢化物的氢化程度相对较低，x取值为0.5或0.8。比较实施例与对比例的体积粒径Dv10、Dv50、Dv90以及粒径分布曲线的跨度S数据可以发现，实施例中的钽粉整体上的粉体粒径更细，且粒径分布更为集中，无需复杂的分离筛选后处理，更适用于制备晶粒大小均一的薄膜，提高了粉末的利用率。
接下来，从各实施例的制备方法来进一步分析。
实施例3与实施例1的区别在于：(a)氢化时的破空温度、降温速率；(b)脱氢降氧时的钝化温度和充气持续时长。其中，实施例3氢化处理的破空温度及降温速率均高于实施例1，在一定程度上降低了氢化的均匀性和充分性，导致实施例3的氢化程度低于实施例1，这一点可以从钽氢化物x的取值和钽锭的氢化比例得知。相应地，实施例3的Dv10、Dv50、Dv90粒径以及粒径分布跨度S均大于实施例1。
将实施例2的氢化处理作为基准，相较而言实施例4提高了阶梯式降温过程中各阶段的温度(及保温时长)，获得了比实施例2更细小的粒径，而粒径分布跨度S与实施例2相近。将实施例6、7的钽粉制备过程进行比较，球磨处理、酸洗、过筛和脱氢降氧的过程(步骤六至九)相同，氢化处理阶段包括预热温度、阶梯式降温的各阶段温度在内的参数相同，主要差异在于温度T1和阶梯式降温时长的选取，实施例6采用了较低的温度T1，相应地钽锭的活化程度较低，即使阶梯式降温过程增加了保温用时，氢化程度仍低于实施例7，从而粒径的数值更大且粒径分布更宽；反之，实施例7采用了较高的温度T1，提升了钽锭的活化程度，稍降低阶梯式降温过程的保温用时，也可以获得较窄的粒径分布。
从而可以发现活化温度、阶梯式降温的单个阶段温度和保温时长、降温速率、破空温度等氢化处理参数均会影响钽锭的氢化程度，通过对各个氢化处理参数的选取，可以对钽粉产品的粒径大小和粒径分布进行精细调控。
实施例8和实施例10的制备方法的区别仅在于脱氢降氧过程，两者氢化处理和破碎球磨的操作相同。经测定，两者的Dv10、Dv50、Dv90粒径均比较接近，表示粒度分布程度的跨度S也相近，可以得知：氢化处理和球磨过程对在调整粒径大小和分布方面占主导，脱氢降氧处理对钽粉粒径及粒径分布的影响较低。
实施例2与实施例11的区别仅在于步骤六与步骤八，其中球磨时长与磨球直径会对所得钽粉的粒度大小及分布有影响，实施例11的球磨时间更长且磨球直径更小，有利于获得更细的钽粉，比较两者的Dv10、Dv50、Dv90粒径，符合上述规律，另外，实施例2与11的氢化处理过程相同，粒径分布跨度S接近。类似地，相较于实施例1，实施例9的球磨时长短、磨球直径大，两实施例的氢化处理过程一致，实施例9的Dv10、Dv50、Dv90粒径明显大于实施例1，跨度S的数值相同。由此可以得知：(1)氢化程度越高、球磨时间越长、磨球直径越小，越有利于获得粒径细小的钽粉；(2)钽粉的粒径分布情况则主要取决于钽锭的氢化程度，球磨处理的影响较小。
另外，相较于实施例2的钽粉制备过程，实施例12的磨球直径较小，因此Dv10、Dv50、Dv90粒径略小于实施例2，同时实施例12利用更长时间的排镁、钝化处理，在控制钽粉粒径细小且分布较窄的同时，使钽粉的氧含量得到有效的控制。
总的来说，通过制备工艺的调控，实施例1至12的钽金属氢化物TaHx满足x为0.9～1.0的条件，充分且均匀吸氢，显著改善了钽金属氢化制粉的产品性能，一方面有效控制了钽粉的氧含量和BET比表面积，钽粉中氧含量可以控制在4000ppm以下，BET比表面积控制在1.5m2/g以下，与对比例1～4中按常规方法制备的低氢化钽粉(氢化程度x≤0.8)可以达到相当的水平，提高了超细钽粉在存放和使用过程中的稳定性，另一方面获得的超细钽粉粒度分布极窄，在后续应用中不需要粒径筛选，也可以满足制备晶粒大小均匀的金属薄膜的要求，大幅提高了粉末的利用率。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。
Claims (15)
1.一种钽粉，其特征在于，所述钽粉包括纯钽粉末或钽合金粉末，且所述钽粉的粒径分布具有以下特征：
(1)Dv90<5μm，优选Dv90<4.7μm；
(2)Dv10>0.5μm，优选Dv10>0.9μm。
2.根据权利要求1所述的钽粉，其特征在于，所述钽粉的Dv50粒径在1.5μm～3μm之间。
3.根据权利要求1或2所述的钽粉，其特征在于，所述钽粉的氧质量含量小于或等于5000ppm，优选小于或等于4000ppm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的钽粉，其特征在于，所述钽粉的BET比表面积小于或等于1.5m2/g。
5.一种钽粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将钽金属原料氢化，得到钽金属氢化物TaHx，其中99％以上的所述钽金属原料被氢化为钽金属氢化物TaHx；
将金属钽氢化物TaHx进行破碎制粉；
其中，所述钽金属氢化物TaHx中的x为0.9～1.0，优选为0.9～0.97。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将钽金属原料氢化的过程包括：
步骤S1，将所述钽金属原料置于氢化容器中，将所述氢化容器升温至温度T0并保温t0时间，得到热钽金属，300℃≤T0≤500℃，0.5h≤t0≤5h；
步骤S2，向所述氢化容器中通入氢气并将所述氢化容器由温度T0升温至温度T1，并在温度T1保温t1时间，得到初始氢化块料，700℃≤T1≤1000℃，0.5h≤t1≤10h；
步骤S3，保持氢气通入的条件下将所述氢化容器进行阶梯式降温，所述阶梯式降温中第一阶梯温度为T’，最后一个阶梯温度为T”,200℃≤T’≤400℃，60℃≤T”≤200℃，优选地，60℃≤T”≤100℃；
步骤S4，保持氢气通入的条件下将所述氢化容器降温至破空温度Tend后，停止通入氢气，得到钽金属氢化物TaHx，Tend≤60℃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31，保持氢气通入的条件下将所述氢化容器降温至第一阶梯温度T’，并在所述第一阶梯温度T’保温t’时间，得到中间氢化块料，0.5h≤t’≤10h；
可选的步骤S32，保持氢气通入的条件下将所述氢化容器降温至温度T2，在所述温度T2保温t2时间，100℃≤T2≤300℃，0.5h≤t2≤10h；
步骤S33，保持氢气通入的条件下将所述氢化容器降温至最后一个阶梯温度T”并在最后一个阶梯温度T’保温t”时间，得到钽金属氢化物TaHx前体，0.5h≤t”≤10h；
可选地，步骤S31至S33的降温速率为40℃/h～80℃/h。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，钽金属原料氢化的所述步骤S2至S4中，所述氢化容器内氢气压强为0.05～0.2MPa。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述破碎制粉包括：
对所述钽金属氢化物TaHx进行破碎、筛分得到氢化钽粉，所述氢化钽粉的质量为所述钽金属氢化物TaHx质量的95％～99.9％；
将所述氢化钽粉进行酸洗除杂，得到除杂氢化钽粉；
将所述除杂氢化钽粉进行脱氢降氧，得到钽粉产品。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述脱氢降氧的过程包括：
步骤A1，将包括所述除杂氢化钽粉与镁屑的混合物在惰性气体气氛下加热至降氧温度TA，并在所述降氧温度TA下保温，保温时长为tA；
步骤A2，在真空条件下将所述混合物继续保温，进行抽空排镁，抽空排镁时长为tB；
步骤A3，将所述混合物降温至钝化温度TC，向反应容器中充入空气，充气持续时间为tC，得到脱氢降氧的钽粉。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述脱氢降氧满足以下条件中的一种或多种：
(1)所述降氧温度TA为700℃～900℃；
(2)所述保温时长tA为1.5～5小时；
(3)所述抽空排镁时长tB为2.5～4小时；
(4)所述钝化温度TC≤30℃；
(5)所述充气持续时间tC为8～20小时；
(6)所述镁屑的用量按重量百分比计为1.5～5％。
12.根据权利要求5至11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述钽金属原料为已去除表面氧化膜的纯钽或钽合金。
13.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，对所述钽金属氢化物TaHx进行破碎、筛分得到氢化钽粉的过程包括对所述钽金属氢化物TaHx进行机械破碎、一次过筛、二次破碎；
所述二次破碎的方式包括湿式搅拌球磨或气流粉碎。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述湿式搅拌球磨满足以下一种或多种条件：
(1)所述湿式搅拌球磨的磨介球采用钽球，优选地，采用直径为0.3～3mm的钽球，进一步优选直径为0.5～2mm的钽球；
(2)所述湿式搅拌球磨采用的分散介质包括乙醇；
(3)所述湿式搅拌球磨的球磨时长为6～9小时；
(4)助磨剂包括油酸、环己醇、聚乙二醇中的一种或多种。
15.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗除杂使用的酸包括硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸中的一种或多种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202411186700.4A CN119057056A (zh) | 2024-08-27 | 2024-08-27 | 一种钽粉及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202411186700.4A CN119057056A (zh) | 2024-08-27 | 2024-08-27 | 一种钽粉及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN119057056A true CN119057056A (zh) | 2024-12-03 |
Family
ID=93640162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202411186700.4A Pending CN119057056A (zh) | 2024-08-27 | 2024-08-27 | 一种钽粉及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN119057056A (zh) |
-
2024
- 2024-08-27 CN CN202411186700.4A patent/CN119057056A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101629816B1 (ko) | 커패시터용 탄탈륨 분말의 제조방법 | |
| JP3655317B2 (ja) | バルブ金属材中の酸素含有率を下げる方法 | |
| CN107585768B (zh) | 一种氧化-还原法制备超细碳化钨粉末的方法 | |
| TWI596215B (zh) | A fine tantalum powder and its preparation method | |
| US10737320B2 (en) | High-purity tantalum powder and preparation method thereof | |
| CN104841929B (zh) | 一种微细铌粉及其制造方法 | |
| WO1997003213A1 (en) | Rare earth metal-nickel-base hydrogen absorbing alloy, process for preparing the same, and negative electrode for nickel-hydrogen secondary battery | |
| CN113427008B (zh) | 钽钨合金粉末及其制备方法 | |
| WO2016026092A1 (zh) | 一种复合钽粉及其制备方法及该钽粉制备的电容器阳极 | |
| WO2015124094A1 (zh) | 高可靠高比容电解电容器用钽粉的制备方法 | |
| CN119057056A (zh) | 一种钽粉及其制备方法 | |
| CN109622941A (zh) | 一种低氧铌粉及其制造方法 | |
| CN1952194B (zh) | 一种电极用钨合金条的生产方法 | |
| CN114192788A (zh) | 一种氧化铝弥散强化铜锡合金粉及其制备方法 | |
| CN115156542B (zh) | 一种低氧铌粉的制备方法 | |
| JPH0673466A (ja) | 電極寿命に優れたＮｉ−水素電池用水素吸蔵合金とその製法 | |
| CN112809013B (zh) | 一种Ti-6Al-4V合金粉的制备方法 | |
| WO2025036039A1 (zh) | 一种高压钽粉、其制备方法以及电容器阳极 | |
| RU2657257C1 (ru) | Способ получения агломерированного танталового порошка | |
| CN119368721A (zh) | 低氧超细钽粉及其制备方法 | |
| JP6649430B2 (ja) | 高純度タンタル粉末及びその調製方法 | |
| CN119118067B (zh) | 一种低氧非化学计量比的氢化钛粉及其连续制备方法 | |
| CN118814003B (zh) | 一种粉末冶金沉淀强化钴基高温合金及其制备方法 | |
| CN117026033A (zh) | 一种基于原位活化法的多相结构Mg-Ni-Nd储氢合金及其制备方法 | |
| CN117655337A (zh) | 一种电容器用高压高比容钽粉的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |