Способ изготовления анодовэлектролитических конденсаторов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц) 821065 союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53) УДК 621.762, ,4:621,762. .5 (088.8) Опубликовано 15.04.81. Бюллетень 14Дата опубликования описания 25.04.81 па делам нзобретеннй н аткрмтнй(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНОДОВЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления пористых изделий, применяемых в качестве анодов электролитических конденсаторов.Известен способ изготовления анодов б 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. 1Известен 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 Зт электрические характеристики анодов, изготовленных из конденсаторных порошков указанных в технических условиях на танталовые порошки 1 - 1 Ч 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 в 8 С, органической связки, прессование и спекание в вакууме чри 1900 С в течение 30 мин Щ . Аноды, изготовленные данным способом, обладают высокой открытой пористостью и повышенным удельным зарядом, сднако 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, которые являются отходами классификаций конденсаторных порошков,Цель изобретения - упрощение процесса и обеспечение возможности утилизациитонких 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 которомперед прессованием шихту подвергают гранулированию путем диспергирования намикросферы и последние термообрабатывают в вакууме при 1200 в 17 С в течение 0,3 - 3 ч, причем диспергирование осу.цествляют литьем шликера со скоростью0,5 - 7,0 см/мин см на вибрирующую поверхность при частоте и амплитуде колебаний последней 50 в 20 Гц и 0,1 - 1 мм,В качестве исходных материалов используют дисперсные порошки вентильных 20металлов 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 от0,5 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 в 17 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 в 19 С в течение 30 мин или спеканием до 1600 в -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 шли 30 Э 5 ло аз 50 5 Х 4кере. Термопластичная связка выбирается из таких органических веществ, которые,разлагаясь, удаляются в виде газообразных соединений без образования твердыхпродуктов и свободного углерода (содер-,жание углерода после термообработки неболее 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 вприемник. Изменяя частоту и амплитудуколебаний вибрирующей поверхности можно регулировать размер сфероидов.Хорошие результаты получены на шликерах, имеющих поверхностное натяжениеболее 50 дин/см, В процессе диспергирования основная часть растворителя испаряется, Заготовки микросфер, представляющиесобой конгломераты из окислов-диэлектриков и порошка вентильного металла, скрепленные термопластичной массой, загружаютв печь и нагревают в вакууме до 1200 -1700 С. Температура и продолжительностьтермообработки зависит от крупности исходных материалов и получения необходимой прочности объемнопористых микросфер.Пример 1, Порошки тантала 11 и 111класса крупности в количестве 90 вес.%и окиси кальция крупностью менее 200 мкмв количестве 10 вес.% смешивают с раствором парафина и полиэтилена в трихлорэтилене, полученный. шликер выливают соскоростью 4 смз/мин см на вибрирующуюповерхность (частота 1000 Гц, амплитуда0,1 мм) для диспергирования на микросферы с размером до 200 мкм,Сферы обрабатывают в вакууме при1700 в течение 1 ч. Для изготовленияанодов микросферы прессуют при давлении 1 т/см 2 и спекают в вакууме при 1800 Св течение 30 мин. Аноды оксидируют на рабочее напряжение 100 В. Оксидированные аноды имеют удельный заряд 2900 мкКул/г, (аноды из порошка 11 класса) и 3950 мкКул/г(аноды из порошка 111 класса).Пример 2. Порошок тантала крупностью10 мкм и прокаленной окиси кальция крупностью 10 мкм и 63 - 40 мкм смешиваютс раствором поливинилацетата в смеси ацетона и бутилацетате, полученный шликервыливают со скоростью 1 см/мин см навибрирующую поверхность с частотой 70 Гци амплитудой 1 мм. Полученные микросферы размером менее 100 мкм подвергаюттермообработке в вакууме при 1200 С втечение 1 ч. Изготовление и оксидированиеанодов из микросфер проводятся по стандартной методике. Удельный заряд анодовсоставляет 4300 мкКул/г,Преимущества предлагаемого способазаключаются в использовании стандартных конденсаторных ч тонкодисперсных пер.вичных порошков тантала и ниобия, утилизации порошков тантала и ниобия круп821065 костью менее 10 мкм (являющихся в настоящее время отходами процесса классификации конденсаторных порошков), упрощении процесса и аппаратурного оформления, при этом аноды, полученные этим способом 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 1665/1 9 Тираж 869 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 41. 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 6сохранении высоких рабочих характеристик анодов, перед прессованием, шихт подвер гают гранулированию путем диспергирования на микросферы и последние термообрабатывают в вакууме при 1200 - 1700 С в течение С,З - 3 ч.2. Способ по п. 1, отличавщииея тем, что диспергирование осуществляют литьем шликера со скоростью 0,5 - 7,0 см/мин см" на вибрирующую поверхность при частоте и амплитуде колебаний последней соответственно 50 - 200 Гц и 0,1 - 1 мм,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР236654, кл. Н 01 б 9/04, 1967.2. Авторское свидетельство СССР358086, кл. В 22 Г 3/12, 1970,3. Патент США3684929, кл. 307 - 240,1972.