Способ изготовления анодовэлектролитических конденсаторов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ »821065 с. оюз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.07.79 (21) 2793708/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М К

В 22 F 3/10

Н 01 G 9/05

Гасударственный камнтет

СССР (53) УДК 621.762. .4:621.762. .5 (088.8) Опубликовано 15.04.81. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 25.04.81 па делам нзоаретеннй н аткрмтнй (72) Автори изобретения

Л. Б. Невеженко, Б. Д. Рогозкии, Б. Д. Гуревич, А. Г. Савенкова, А. А. Дулевский и А. П. Гудович (71 ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНОДОВ

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления пористых изделий, применяемых в качестве анодов электролитических конденсаторов.

Известен способ изготовления анодов электролитических, конденсаторов из порошка вентильного металла, включающий нанесение на частицы порошка ниобия, покрытия из тантала, прессование и спекание (1).

Этот способ позволяет заменить часть более дорогого тантала ниобием, но не исключает полностью необходимость использования высокого процента дефицитных металлов.

16

Известен также способ изготовления танталовых анодов электролитических конденсаторов, включающий прессование .заготовок из порошка тантала, их двухстадийное спекание в вакууме и оксидирование (21.

Однако способ не позволяет повысить электрические характеристики анодов, изготовленных из конденсаторных порошков указанных в технических условиях на танталовые порошки 1 — IV классов ввиду малой величины открытой поверхности (пористости).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ изготовления анодов электролитических конденсаторов, который включает введение в шихту из поролка вентильного металла с тугоплавким окислом, получаемую путем покрытия частиц порошка тугоплавкого окисла (диэлектрика) вентильным металлом в процессе восстановления газообразного хлорида вентильного металла водородом в кипящем слое при, 700 — 800 С, органической связки, прессование и спекание в вакууме чри

1900 С в течение 30 мин (8).

Аноды, изготовленные данным способом, обладают высокой открытой пористостью и повышенным удельным зарядом, однако не устранена высокая трудоемкость процесса, требующего специального оборудования при работе с хлоридами, сложность регулирования толщины покрытия частиц окислов вентильным металлом, невозможность использования в данном процессе тон; ких порошков вентильных металлов, кото821065 рые являются отходами классификаций конденсаторных порошков.

Цель изобретения — упрощение процесса и обеспечение возможности утилизации тонких фракций порошка вентильного металла при сохранении высоких рабочих характеристик анодов.

Поставленная цель достигается согласно способу, включающему введение в шихту на основе вентильного металла с тугоплавким окислом органической связки, прессование заготовок и спекание, в котором перед прессованием шихту подвергают гранулированию путем диспергирования на микросферы и последние термообрабатывают в вакууме при 1200 — 1700 С в течение 0,3 — 3 ч, причем диспергирование осу- 5 .цествляют литьем шликера со скоростью

0,5 — 7,0 см /мин см на вибрирующую поверхность при частоте и амплитуде колебаний последней 50 †20 Гц и 0,1 — 1 мм.

В качестве исходных материалов используют дисперсные порошки вентильных 2О металлов крупностью менее 63 мкм (стандартных конденсаторных порошков), фракций менее 10 мкм, а также первичные порошки, например натриетермические и порошки окислов магния или кальция (носители-диэлектрики) с размером частиц от

0,5 до 100 мкм.

Смешивают порошки вентильных металлов и окислов диэлектриков (носителей) со связкой до получения жидкотекучей шликерной массы, порошок носителя вводится в шликер в количестве 5 — 20% от веса вентильного металла; диспергируют жидкотекучий шликер с вязкостью до 2 — 3 Пуаз и поверхностным натяжением не менее

50 дин/см ультразвуковым или вибрационным методом для образования микросфер или сферидов размером 30 — 250 мкм; в термообработке в вакууме полученных микросфер при 1200 — 1700 С для удаления связующей массы и обеспечения содержания остаточного углерода не более 0,003%, после чего микросферы представляют собой объемнопористые конгломераты, состоящие из сварившихся частиц диэлектрика и вентильного металла, имеющих между собой практически точечные контакты; прессуют заготовки анодов из микросфер под давлением 0 5 — 2,0 т/см и спекании их в вакууме при 1600 — 1900 С в течение 30 мин или спеканием до 1600 †-1700 в вакууме с выдержкой при этой температуре в течение 1 — 1,5 ч и окончательным спеканием при 1900 С в атмосфере химически чистого аргона в течение 1 — 2 ч.

При необходимости удаления окислов диэлектриков после спекания анодов производится путем кислотной обработки. Весовое соотношение между частицами вентильного металла и диэлектрика определяется размером их частиц, заданной пористостью анода и концентрацией их в шли30

4О

55 л кере. Термопластичная связка выбирается из таких органических веществ, которые, разлагаясь, удаляются в виде газообразных соединений без образования твердых продуктов и свободного углерода (содер-, жание углерода после термообработки не более 0,003%) . Шликер подается на вибрирующую поверхность (частота колебаний 50 — 2000 Гц, амплитуда 0,1 — 1,0 мм), в результате чего струя шликера разбивается на микросферы, которые собираются в приемник. Изменяя частоту и амплитуду колебаний вибрирующей поверхности можно регулировать размер сфероидов.

Хорошие результаты получены на шликерах, имеющих поверхностное натяжение более 50 дин/см. В процессе диспергирования основная часть растворителя испаряется. Заготовки микросфер, представляющие собой конгломераты из окислов-диэлектриков и порошка вентильного металла, скрепленные термопластичной массой, загружают в печь и нагревают в вакууме до 1200—

1700 С. Температура и продолжительность термообработки зависит от крупности исходных материалов и получения необходимой прочности объемнопористых микросфер.

Пример 1. Порошки тантала 11 и П1 класса крупности в количестве 90 вес.% и окиси кальция крупностью менее 200 мкм в количестве 10 вес.% смешивают с раствором парафина и полиэтилена в трихлорэтилене, полученный. шликер выливают со скоростью 4 смз/MHHсм на вибрирующую поверхность (частота 1000 Гц, амплитуда

0,1 мм) для диспергирования на микросферы с размером до 200 мкм.

Сферы обрабатывают в вакууме при

1700 в течение 1 ч. Для изготовления анодов микросферы прессуют при давлении 1 т/см2 и спекают в вакууме при 1800 С в течение 30 мин. Аноды оксидируют на рабочее напряжение 100 В. Оксидированные аноды имеют удельный заряд 2900 мкКул/г, (аноды из порошка II класса) и 3950 мкКул/г (аноды из порошка ГП класса).

Пример 2. Порошок тантала крупностью

10 мкм и прокаленной окиси кальция крупностью 10 мкм и 63 — 40 мкм смешивают с раствором поливинилацетата в смеси ацетона и бутилацетате, полученный шликер выливают со скоростью 1 см /мин см на вибрирующую поверхность с частотой 70 Гц и амплитудой 1 мм. Полученные микросферы размером менее 100 мкм подвергают термообработке в вакууме при 1200 С в течение 1 ч. Изготовление и оксидирование анодов из микросфер проводятся по стандартной методике. Удельный заряд анодов составляет 4300 мкКул/г.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в использовании стандартных конденсаторных ч тонкодисперсных первичных порошков тантала и ниобия, утилизации порошков тантала и ниобия круп 821065 костью менее 10 мкм (являющихся в настоящее время отходами процесса классификации конденсаторных порошков), упрощении процесса и аппаратурного оформления, при этом аноды, полученные этим спосо5оМ не уступают по своим рабочим характеригтикам анодам, изготавливаемым известной технологией.

Формула изобретения

Составитель Л. Гамаюнова

Редактор Н. Ромжа Техред А. Бойкас Корректор Г. Назарсва

Заказ 1665/19 Тираж 869 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ изготовления анодов электролитических конденсаторов, включающий введение в шихту на основе вентильного металла с- тугоплавким окислом органической связки, прессованне заготовок и их спекание в защитной среде, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и обеспечения возможности утилизации тонких фракций порошка вентильного металла при

6 сохранении высоких рабочих характеристик анодов, перед прессованием, шихт подвер гают гранулированию путем диспергирования на микросферы и последние термообрабатывают в вакууме при 1200 — l 700 C в течение G,Ç вЂ” 3 ч.

2. Способ по п. 1, отличающииея тем, что диспергирование осуществляют литьем шликера со скоростью 0,5 — 7,0 см /мин см - на вибрирующую поверхность гри частоте и амплитуде колебаний последней соответственно 50 — 200 Гц и O,i — 1 мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 236654, кл. Н 01 G 99//0044, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 358086, кл. В 22 F 3/12, 1970.

3. Патент США № 3684929, кл. 307 — 240, 1972.