Tiefziehtechnologie für Tantalfolie: Tantal ist ein hochschmelzendes Metall, aber geglühtes Reintantal besitzt eine ausgezeichnete Duktilität bei Raumtemperatur (Bruchdehnung ≥ 20 % bis 30 %) und eine geringe Kaltverfestigung, ähnlich wie Kupfer oder kohlenstoffarmer Stahl. Dadurch eignet es sich sehr gut für das Kalttiefziehen.
Rohmaterialvorbereitung – Wichtige Anforderungen an Tantalfolie für das Tiefziehen: Sie muss sich in einem vollständig rekristallisierten, geglühten Zustand (geglüht/M-Zustand) befinden, um Eigenspannungen aus dem Kaltwalzen abzubauen und eine hohe Plastizität zu gewährleisten. Harte/halbharte Folie neigt beim Tiefziehen zu Rissen. Dickenbereich: Typischerweise werden für das Tiefziehen Tantalstreifen/-folien mit einer Dicke von 0,05 bis 0,5 mm verwendet. 0,03–0,08 mm dicke Folien eignen sich für Mikrokondensatorgehäuse; extrem dünne Folien (< 0,02 mm) werden üblicherweise nicht einzeln tiefgezogen, sondern hauptsächlich zum Polstern oder Spulenschweißen verwendet. Kornkontrolle: Feine und gleichmäßige rekristallisierte Körner sind erwünscht (pulvermetallurgisches R05400 weist eine bessere Isotropie auf als elektronenstrahlgeschmolzenes R05200). Zu grobe Körner führen zu Orangenhautdefekten und beeinträchtigen die Oberflächenqualität. Oberflächenqualität: Die Oberfläche muss frei von Kratzern, Eindellungen und Oxidflecken sein – Mikrodefekte können beim Tiefziehen und bei starker plastischer Verformung zu Spannungskonzentrationen und damit zu Rissen führen. Typischerweise wird eine Rauheit (Ra) von ≤ 0,2–0,5 μm gefordert.
Prozessparameter für das Tiefziehen: Verarbeitungsverfahren: Tiefziehen mit einem oder mehreren Folgeverbundwerkzeugen bei Raumtemperatur. Tantal verfestigt sich nicht so schnell wie Stahl. Die anfängliche Ziehtiefe kann 40–50 % des Rohlingsdurchmessers erreichen, und das Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser (H/D) kann 1:1 oder sogar höher sein (durch mehrmaliges Ziehen kann H/D > 4 erreicht werden, z. B. bei Gehäusen für Tantalkondensatoren).
Werkzeugkonstruktion: Der Stempel-Matrizen-Spalt beträgt in der Regel 6–8 % der Materialstärke pro Seite (etwas größer als bei Stahl), um Kratzer und übermäßige Materialausdünnung zu vermeiden. Der Rundungsradius der Matrize sollte groß sein (um Risse zu vermeiden), und die Niederhalterkraft muss präzise gesteuert werden, um Faltenbildung zu verhindern. Für den Stempel wird üblicherweise Werkzeugstahl verwendet, während für die Matrize eine Beschichtung aus Aluminiumbronze, Berylliumkupfer oder DLC (diamantähnlicher Kohlenstoff)/Siliziumnitrid empfohlen wird, um das Festfressen/Fressverschleißen von Tantal zu reduzieren – Tantal ist weich und haftet leicht an der Stahlmatrize und verschleißt daran.
Schmierung: Ein kritischer und anspruchsvoller Aspekt. Chloriertes Paraffinöl, schwefeliertes Talg, spezielles Tiefziehwachs, Polyethylenfolie oder DLC-Beschichtung werden häufig zur Isolierung und Schmierung eingesetzt, um Anhaften und Oberflächenkratzer zu verhindern. Zwischenglühen: Ist zwischen mehreren Tiefziehdurchgängen eine weitere Umformung erforderlich, kann eine Glühung bei 800–1100 °C unter Vakuum oder Schutzgasatmosphäre (hochreines Inertgas) durchgeführt werden, um die Plastizität wiederherzustellen (dabei ist darauf zu achten, dass keine Sauerstoffaufnahme erfolgt und es nicht zu Versprödung kommt).
