Способ изготовления анода электролитического конденсатора

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3Ш Н 01С, 9/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 3395662/18-21 (22). 08. 02.82 (46) 35.08.83. Бюл.. В 30 (72) A.Ä.Aôaíàñüåâ, -P.A.Áóÿíîâ, И.С.Аничкин, М.И.Хлопин, 10.Д.Силин и В.Ф. Иванский., ? (53) 621.319 .45(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

9 951726 кл. Н 1 М, бпублик. 1968.

2. Патент ФРГ Р 1198936, кл 21 д 10/03, .опублик, 1965. (54)(И) 1е СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

МНУ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРАф включающий таблетирование шихты, SU„„ 1035:A порошка вентильного металла с углеродсодержащим материалом, термовакуумные сушку и спекание и анодирование, отличающийся тем,что,с целью повышения выхода. годных изделий за счет улучшения механической прочности выводов и упрощения процесса, термовакуумные сушку и спекание проводят в присутствии гамма-.оксида алюминия, зауглероженного до содержания углерода 30-40 вес. Ф.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что сушку шихты ведут под вакуумом 0,013332-1,3332 Па, спекание - под вакуумом 0,0133320,13332 IIa.

1035654

Изобретение относится к спосббам изготовления анодов электролитическнх конденсаторов и может быть использовано в радиопромышленности.

Известен способ изготовления анодов электролитических конденсаторов, заключающийся в том, что к кислородсодержащему поф ошку тантала добавляют углеродсодержащий порошкообраэный материал, который реагирует с кислородом, присутствующим в тантале, 10 с образованием оксида угле1 ода (l4).

Добавляемый углеродсодержащий мате,риал берут в таком количестве, чтобы обеспечивалось как можно более полное удаление углерода и кислорода. Полу- 15 ченную шихту таблетируют, таблетки;. подвергают нагреву и спеканию. Образующийся Оксид углерода ((() откач ивают вакуумными насосами. После спекания аноды подвергают анодированию (формов ке) (1 ) .

Недостатком данного способа явля.ется трудность, подбора сООтношения между вводным углеродсодержащим мате риалОм и к ислородом вак уумной п е» чи и танталового порошка в связи с тем, что используемый углеродсодержащий материал сам, как правило, содержит кислород, а также примеси других нежелательных элементов. Содержание кислорода зависит от удельной поверхности материала и его природы. Кроме того, углеродсодержащий материал содержит влагу, содержание которой. зависит от пористой структуры и природы материала. За счет присут- 35 ствня примесей в порошке вентильного металла и в газовой среде печи (в виде масел и кислорода) при спекании заготовок анодов интенсивно протекают процессы кристаллизации. Механическая40 .прочность металла прн этом понижается и может появиться хрупкость вывода, приводящая к Окончательному браку спеченной заготовки анода. Наличие многих изменяющихся параметров, кото-45 рые необходимо учитывать при термовакуумном спекании заготовок анодов, делает практически невозможным использование способов.в промышленности.

Поэтому в настоящее вРемя в прсж4ыаленных условиях изготовления объемнопористых анодов используют легко летучие углеродсодержащие вещества в качестве связующего для прессования заготовок анодов. Обработку аноуда ляют связующее, затем при более высокой температуре спекают. В качестве

,углеродсодержащий связки используютi например, камфорно-скипидарную или кам. Форно-спиртовую смесь, смесь камфоры с 60 нитроцеллюлозным лаком или нафталином.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления анода электрожитического кон- 5 денсатора, включающий таблетирование шихты порошка вентильного металла с углеродсодержащим материалом, термовакуумные сушку и спекание и анодирование. (2 g. углеродсодержащее связующее при нагревании испаряется и расщепляется на более простые молекулы углерода и водорода. При этом углерод диффундирует в поверхностный слой тантала, цементирует его, что привадит к хрупкости (неудовлетворительной механической прочности) анода, его окончательному браку из-за потери анодного вывода. Окончательный брак так называемые остеклованные™, составляет до 10% всех анодов.

Пель изобретения -.повышение выхода годных изделий за счет улучшения механической прочности выводоа и упрощение процесса.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления анода электролитического конденсатора, включающему таблетирование шихты порошка вентильйого металла с угле"Родсодержащнм материалам, термовакуумные сушку и спекание и анодирова» ние, термовакуумные сушку и спекание проводят в присутствии гамма-оксида алюминия, зауглероженного до содержания углерода 30-40 вес. В.

Сушку шихты ведут под вакУумоМ

0,013332-1,3332 Па, а спеканиепод вакуумом 0,613332-0,13332 Па.

Зауглероженный гамма-оксид алкщиния используют в виде гранулированной твердой насадки.

Количество вводимого в печь зауглероженного оксида алюминия, имеющего большую внутреннюю поверхность, должно обеспечивать поддержание вакуума прй сушке на уровне 0,0133321,3332 Па, а при спекании 0,0133320,13332 Па. В реальных условиях производства на печах. М-2 количество загружаемого в.печь зауглероженного оксида g - АР 03 составляет 0,5-2,0 вес,Ф по отношению к весу загружаемых анодов. ПОДДЕРжание вахуума при нагревании и спекании выше 0,013332 Па приводит к понижению механической прочности выводов анодов, а при пониженном вакууме - к повышенньм токам утечки.

Способ заключается в следующем.

Танталовый порошок смешивают с камфорно-спиртовым связующим, сушат, формуют таблетки с танталовым проволочным выводом и помещают их на нанизанные на держателе друг над другом тарелки. Одйовременно на тарелки помещают зауглероженный оксид

Я-- А620 ° КОнтакт ф -А0.рб g с анОдами нежелателен, так как в этом случае происходит спекание оксида с анодом, сопровождающееся твердофазным взаиМадействием. Для облеииения раздель1035654 ного размещения зауглероженный г= АВ203 желательно брать в виде гранул размером 4-5;5-10 мм, что удобно для промышленного изготовления и использования при термовакуумном спекании. . Аноды и насадку нагревают до

1400-1500 С, выцерживают 20-30 мин, вакуум 0,013332-1,3332 Па. Затем охлаждают аноды до комнатной температуры анодируют и выполняют после- 10 дующие технологические операции изготовления конденсаторов известными методами.

Применение зауглероженного оксида алкминия при спекании анодов. не. )5 ухудшает электропараметров готовых изделий, позволяет полностью устра.нить брак спеченных заготовок по хрупкости выводов, упростить технологию изготовления анодов вследствие снижения вакуума и исключения необходимости постоянного подбора и выдерживания стехиометрического соотношения между вводимым в шихту углеродом и кислородом газовой печи и танталового порошка. Это объясняется тем, что снижается доля реагирующих с поверхностью анодов нежелательных компонентов газовой среды печи. Нары масла при взаимодействии с поверхностью зауглероженного оксида алюминия повергаются крекированию и атомы углерода связываются Поверхностью. Оксид алюминия как катализатор ускоряет распад углеводородов до углерода и водоро- 35 да-, но и является хорошим катализатором окислении. Перенос кислорода оксидом алюминия из газовой фазы к углероду, расположенному на его поверхности, приводит к образованию 40 оксида углерода (0) и очистке среды от кислорода.

Выбранные содержания Углерода (30-40 вес. Ъ) в зауглероженном оксиде алюминия оптимальны. При содер- 45 жанйи углерода, равном - или меньше стехиометрического (26,1 вес. Ъ), в реакции М2О +3C = 2At + 3СО про,исходит исчеэйовение знуглероженного

;гамма-оксида алюминия из тарелок. При этом, как и при слекании без 50 эауглероженного г-А8>О» снижается механическая прочность выводов, При содержании углерода более 40 вес. В остаток содержит преимущественно углерод и появляются завышенные по 55 сравнению с нормой токи утечки.

Высокая термоустойчивость структуры зауглероженного оксида алюминия с большой внутренней поверхностью приводит к идеалъняк условиям постепен- 60 ного восстановления М203 до металлического алюминия с.одневременным выделением паров алюминия при температурах спекания анодов. Кроме того, пары алюминия сорбируются частично на поверхности тантала, при этом повышаются резистивные свойства системы.

Пример l . Заготовки анодов конденсаторов К-53-1А (30 В 33 мкФ, размером 5,4 10 мм, 234 шт), получение путем прессования из порошка. тантала одной партии (размер частиц

5-40 мкм) с камфорно-спиртовым связующим, разделяют на 2 части. Одну часть (117 шт.) равномерно размещают-на трех тарелках. Еще на трех тарелках равномерно размещают зауглероженный (33 вес.Ъ углерода) гамма-оксид алюминия в количестве

5 г (1,1Ъ от веса анодов) . Тарелки нанизывают на держатель поочередно тарелка с анодами, тарелка с гранулами эауглероженного — М ОЗ и помещают в вакуумную печь М-2. В течение 1 ч ведут нагрев до 1450 С, о поддерживая вакуум 0,13332 Па, и выдерживают 30 мин при 1450ОС и под вакуумом 0,013332 Па. Затем 1,5 ч продолжают нагрев до 1930 С, поддерживая вакуум Or013332-0,13332 Па и выдерживают аноды при этих температурах 30 мин. Затем отключают нагрев, охлаждают аноды под вакуумом до температуры несколько выл комнатной и выгружают. Выводы всех анодов при испытании на механическую прочность выдерживают.от 9 до 12 перегибов (при норме 3) .

Другую часть анодов, такое же количество (117 шт.) подвергают термообработке в печи, но без зауглероженного гамма-оксида алюминия.

У 20 анодов механическая прочность вывода после спекания неудовлетворительна: число перегибов под углом

90 меньше трех.

П р и.иие,р 2. Получение заготовок анодов и дальнейшую их термова1куумную обработку проводят.еналогично примеру 1.

Зауглероженный (33 вес. Ъ углерода) г АР О используют в количестве

3,5 r (0,75 от веса анодов), температура спекания 1800 С, вакуум при спекании в присутствии зауглероженного у-АВ ОЗ 0,013332-0,13332 Па.

Выводы анодов, полученных по предлагаемому способу при испытании на изгиб, выдерживают 9-17 перегибов. В контрольной партии г-- Ag>0> отсутствовал. У 27 анодов этой партии механическая прочность неудовлетворительна: число перегибов меньше 3%.

Пример 3; (на исправление хрупкого вывода).

Таблетки анодов номиналои

6 В 47 мкФ (размер 5,4 7,5 мм, 196 шт.) после спекаяия в условиях производства имеют хрункий вывод.

Проверку на хрупкость проводят вы1035654

Составитель М,щербакова

Редактор K. Волощук Техред M. Надь корРектоР А.дэятко

Заказ 5843f52 ... Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, З-35r Раушская наб. д,4/5 филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 борочно. У 36 шт. проверенных анодов число перегибов равно нулю.

Оставшиеся 150 анодов загружают в печь М-2 вместе с зауглероженным р - АУ О (3 r), нагревают 2 ч до

1800ОС, выдерживают при такой температуре в вакууме О, 013332-0, 13332 Па

30 мин. Механическая прочность выводов у анодов после спекания составляет 12-%6 перегибов Электропараметры готовых конденсаторов: емкость

51 мкф, ток утечки 2,2 мкА, тангенс угла диэлектрических потерь 4,0%.

Предлагаемый способ позволяет полностью устранить брак по механической прочности выводов,он технологически прост. Использование способа снижает себестоимость конденсаторов за счет повышения выхода годных, сокращения расхода дефицитного танталового порошка, уменьшения энергозатрат и рабочей силы.