元素 | C | O | N | H | Fe | Mo | Nb | Ni | Si | Ti | W |
R05200 (%,Max) | 0.01 | 0.015 | 0.01 | 0.0015 | 0.01 | 0.02 | 0.1 | 0.01 | 0.005 | 0.01 | 0.05 |
R05400 (%,Max) | 0.01 | 0.03 | 0.01 | 0.0015 | 0.01 | 0.02 | 0.1 | 0.01 | 0.005 | 0.01 | 0.05 |
定义:钽箔是一种用钽金属制成的薄片材料,厚度通常在 0.005mm - 0.1mm 之间。它继承了钽的诸多优良特性,如高熔点、耐腐蚀性、良好的导电性和导热性等。
高熔点:钽的熔点高达 2996℃,钽箔同样具备这种高熔点特性,使其能够在高温环境下保持稳定,不易熔化。这使得钽箔在一些需要高温耐受性的应用场景中具有优势,例如在高温炉的隔热或加热元件的保护层等方面的应用。
良好的导电性和导热性:钽是优良的导电和导热材料,钽箔也不例外。其良好的导电性可用于电子设备中的小型导电部件或电路连接;导热性则可以在一些热交换或散热应用中发挥作用,如在微小空间内实现热量的快速传递。
密度高:钽的密度为 16.65g/cm³,钽箔相对较重。这种特性在某些需要质量较大的材料来提供稳定性或屏蔽性能的应用中比较有用,例如在对电磁屏蔽要求较高的小型电子设备中使用。
化学特性
优异的耐腐蚀性:钽箔在常温下对大多数化学物质都具有出色的耐腐蚀性,能抵抗酸、碱、盐溶液的腐蚀,甚至在王水等强腐蚀性试剂中也表现良好。这主要是因为钽表面会形成一层极薄但致密的氧化膜,阻止化学物质与钽基体的进一步接触。这种耐腐蚀性使得钽箔在化工、电子电镀等腐蚀性环境较强的行业有广泛应用,例如在化学传感器的敏感元件外层包裹钽箔,以保护其免受腐蚀。
熔炼与浇铸
原料准备:选用高纯度的钽矿石或钽废料作为原料,经过提炼得到纯度较高的钽金属。这些原料需要进行预处理,如破碎、研磨等操作,使其成为适合熔炼的颗粒状或粉状。
熔炼过程:采用电子束熔炼(EBM)或真空电弧熔炼(VAR)等方法将钽原料熔化成液态。电子束熔炼利用高速电子束的能量熔化钽,能精确控制熔炼过程并有效去除杂质;真空电弧熔炼则是在真空环境下,通过电弧产生的高温使钽原料熔化,在水冷铜坩埚中凝固成铸锭。
浇铸成型(坯料):将熔炼好的钽液倒入预先设计好的模具中,浇铸成板状坯料。坯料的厚度要比最终的钽箔厚很多,其尺寸根据后续加工设备和工艺的要求确定。浇铸过程需要控制好温度、速度和浇铸压力等参数,以确保坯料的质量和尺寸精度。
轧制加工
热轧阶段:将浇铸后的板状坯料加热到适当的温度范围(一般在 1200 - 1500℃之间)进行热轧。热轧可以减小坯料的厚度,并且改善钽箔坯料的组织结构,使其更加致密均匀。在热轧过程中,需要控制好轧制道次、轧制速度和压下量等参数,以避免出现裂纹等缺陷。
冷轧阶段:热轧后的钽箔坯料经过退火处理(一般在 1000 - 1200℃之间进行真空退火)以消除应力后,进行冷轧。冷轧是钽箔生产的关键步骤,可以将坯料轧制成更薄的厚度,达到所需的箔材规格。冷轧过程同样需要严格控制轧制参数,如轧制压力、速度等,同时还要注意防止箔材在轧制过程中出现撕裂或表面质量下降的情况。
酸洗:为了去除钽箔表面在加工过程中形成的氧化皮和杂质,通常采用酸洗的方法。酸洗溶液一般选用氢氟酸和硝酸的混合液,酸洗过程需要严格控制溶液的浓度、温度和酸洗时间,以防止过度酸洗对钽箔造成损害。
机械抛光和化学抛光(可选):根据应用需求,钽箔可能需要进行抛光处理。机械抛光是通过研磨材料(如砂纸、抛光轮等)对钽箔表面进行研磨,以获得光滑的表面;化学抛光则是利用化学溶液与钽箔表面的化学反应,使表面平整光亮。这两种抛光方法可以单独使用,也可以结合使用,以满足不同的表面质量要求。
电子工业
电容器制造:钽箔是钽电容器制造的关键材料之一。在钽电容器中,钽箔作为阳极,经过特殊的氧化处理后,形成一层极薄的氧化钽介质层,利用其高介电常数和良好的稳定性,制造出高性能的电容器。这种电容器具有体积小、容量大、高频特性好等优点,广泛应用于电子产品中,如手机、电脑、数码相机等。
电子元件的封装和防护:在一些对环境敏感的电子元件周围,钽箔可以作为封装材料或防护层。例如,对于一些容易受到湿气、腐蚀性气体或电磁干扰影响的芯片或传感器,使用钽箔进行包裹或封装,可以保护元件免受外界环境的损害,延长其使用寿命。
化工行业
化工传感器的保护膜:在化工传感器中,钽箔可以作为保护膜,覆盖在传感器的敏感元件表面。由于其耐腐蚀性,能够防止传感器在接触腐蚀性化学物质时被损坏,同时又不影响传感器对化学物质的检测性能,确保化工过程中的参数测量准确可靠。
化学反应的催化剂载体(部分应用):在某些化学反应中,钽箔可以作为催化剂载体。其较大的比表面积和化学稳定性为催化剂提供了良好的附着基础,并且能够在反应过程中保持稳定,有助于提高催化剂的活性和使用寿命。
航空航天领域
航天器的热控材料:在航天器的热控制方面,钽箔可以作为一种热反射或热辐射材料。由于其高熔点和良好的热性能,能够在太空环境的温度变化中有效地调节热量的吸收和散发,保护航天器内部的仪器设备免受极端温度的影响。
航空发动机的隔热材料(部分应用):在航空发动机的某些部位,钽箔可以作为隔热材料使用。其耐高温和低热导率的特性可以减少发动机内部热量的散失,提高发动机的热效率,同时也能保护发动机周围的部件免受高温影响。
医疗领域
医疗植入物的包覆材料(部分应用):在一些医疗植入物(如心脏起搏器电极、骨植入物等)的外层,钽箔可以作为包覆材料。利用其生物相容性和耐腐蚀性,减少人体对植入物的排异反应,并且能够防止植入物在体内受到腐蚀,延长植入物的使用寿命。
医疗设备的射线屏蔽材料(部分应用):在一些医疗设备(如 X 光机、CT 扫描仪等)中,钽箔可以作为射线屏蔽材料的一部分。其对射线的吸收和散射特性可以帮助控制射线的传播方向和强度,减少对医护人员和周围环境的辐射危害。