CN106158383A - 一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法 - Google Patents

一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法 Download PDF

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李康
曾金萍
王兴伟
吴疆
石洪富
肖毅
王成兴
黄小山
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Abstract

本发明提供了一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，包括以下步骤：(1)选择用于阳极钽块成型的钽粉；(2)设计阳极钽块的形成电压或下限压实密度，并设计其相应的规格参数；(3)使用步骤(1)所选择的钽粉，并按照步骤(2)中的相关参数压制形成阳极钽块；(4)将成型的阳极钽块进行真空烧结。本发明通过降低相应规格产品的实际密度或通过降低产品的烧结温度，增加钽粉颗粒之间的孔隙度，使得钽粉颗粒之间在高温下的相互作用降低，使得容量引出更好，从而有效降低了非固体钽电解电容器的损耗角正切值；增大了其耐纹波电流的能力，为市场对该类型产品高可靠性要求提供了生产制造保障。

Description

一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法
技术领域
本发明属于非固体电解质钽电容器制造技术领域，具体涉及一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法。
背景技术
非固体电解质钽电容器正大量的使用在航空、航天、船舶、火箭等军用领域，随着工业革命的发展和深入，对元器件的精度要求越来越严格，作为元器件中重要的一员，电容器的精度要求也越来越严，特别是针对非固体钽电解电容器，由于此类产品一般用作滤波电容，其承受的纹波电压或纹波电流会比较大，工作过程中会因无功功率作用而产生大量的热量，若发热过大，就会影响电容的正常使用，进一步会影响整个电路的正常运作。因此如何有效降低产品在工作过程中的发热量成了急需解决的技术问题。通过大量分析和研究，发现产品在工作过程中的发热量正比于产品的损耗角正切值，即Q∝Tgδ，故而减小其损耗角正切，可以大幅降低其发热量。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，该降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法通过降低阳极钽块的烧结温度、降低阳极钽块烧结后的压实密度或适当提高阳极钽块烧结后比容，可以有效的降低非固体电解质钽电容器的损耗角正切值，解决了钽电容器在工作过程中会因无功功率作用而产生大量的热量的问题。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，包括以下步骤：
(1)选择用于阳极钽块成型的钽粉；
(2)设计阳极钽块的形成电压或下限压实密度，并设计其相应的规格参数；
(3)使用步骤(1)所选择的钽粉，并按照步骤(2)中的相关参数压制形成阳极钽块；
(4)将成型的阳极钽块进行真空烧结。
所述步骤(1)中选用的钽粉比容为1000μF·V/g～200000μF·V/g。
所述步骤(2)中阳极钽块的形成电压为25V～300V。
所述步骤(2)阳极钽块的下限压实密度为5g/cm3～11g/cm3。
所述步骤(2)中阳极钽块为圆柱体，且所述阳极钽块的直径范围φ2.5～φ16mm，高度范围2.5～35mm，密度范围5g/cm3～11g/cm3。
所述步骤(4)的烧结温度为1300～2050℃，烧结时间为10min～60min，烧结炉内的真空度≤10-3Pa。
本发明的有益效果在于：本方法通过降低相应规格产品的实际密度，即增加钽粉颗粒之间的孔隙度，使得容量引出更好，从而有效降低了非固体钽电解电容器的损耗角正切值；或通过降低产品的烧结温度，使得钽粉颗粒之间在高温下的相互作用降低，增大钽粉颗粒之间的孔隙度，使得容量引出更好；有效降低了非固体电解质钽电容器的损耗角正切值，增大了其耐纹波电流的能力，为市场对该类型产品高可靠性要求提供了生产制造保障。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例一：
一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据非固体钽电容器生产原理，选择用于阳极钽块成型的钽粉，所述钽粉的比容为Fta40-42；
(2)由于比容为Fta40-42的钽粉的击穿电压为240±5V，因此将阳极钽块的形成电压设计为156V，外形尺寸为密度为7.8g/cm3；
(3)使用步骤(1)所选择的钽粉，并按照步骤(2)中的相关参数压制形成阳极钽块；
(4)将成型的阳极钽块进行真空烧结，烧结炉内的真空度为0.6×10-3Pa，烧结温度为1800℃，时间为30min；烧结后，产品的实际密度为8.5g/cm3，烧结后阳极钽块的比容为4160μF·V/g。
使用按照上述步骤生产出来的阳极钽块生产钽电容器，在生产制造过程中损耗角正切值的变化范围如表1所示，变化范围在7.2～7.8％之间。
表1 25℃下测量产品的损耗角正切值
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C0(μF) 223.2 221.5 221.3 219.6 224.3 218.6 221.3 220.3 223.3 221.6
Tgδ(％) 7.6 7.2 7.5 7.5 7.6 7.3 7.7 7.6 7.8 7.3
实施例二：
一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据非固体钽电容器生产原理，选择用于阳极钽块成型的 钽粉，所述钽粉的比容为Fta40-42；
(2)由于比容为Fta40-42的钽粉的击穿电压为240±5V，因此将阳极钽块的形成电压设计为156V，外形尺寸为密度为7.3g/cm3；
(3)使用步骤(1)所选择的钽粉，并按照步骤(2)中的相关参数压制形成阳极钽块；
(4)将成型的阳极钽块进行真空烧结，烧结炉内的真空度为0.8×10-3Pa，烧结温度为1800℃，时间为30min；烧结后，产品的实际密度为7.8g/cm3，烧结后阳极钽块的比容为4360μF·V/g。
使用按照上述步骤生产出来的阳极钽块生产钽电容器，在生产制造过程中损耗角正切值的变化范围如表2所示，变化范围在5.1～5.6％之间。
表2 25℃下测量产品的损耗角正切值
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C0(μF) 218.2 221.2 217.3 219.6 216.3 220.6 216.3 220.3 221..3 217.6
Tgδ(％) 5.2 5.1 5.5 5.4 5.3 5.4 5.3 5.6 5.2 5.3
实施例三：
一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据非固体钽电容器生产原理，选择用于阳极钽块成型的钽粉，所述钽粉的比容为Fta40-42；
(2)由于比容为Fta40-42的钽粉的击穿电压为240±5V，因此将阳极钽块的形成电压设计为120V，外形尺寸为密度为7.3g/cm3；
(3)使用步骤(1)所选择的钽粉，并按照步骤(2)中的相关参数压制形成阳极钽块；
(4)将成型的阳极钽块进行真空烧结，烧结炉内的真空度为0.7×10-3Pa，烧结温度为1700℃，时间为30min；烧结后，产品的实际密度为7.6g/cm3，烧结后阳极钽块的比容为4650μF·V/g。
使用按照上述步骤生产出来的阳极钽块生产钽电容器，在生产制 造过程中损耗角正切值的变化范围如表3所示，变化范围在4.5～4.9％之间。
表3 25℃下测量产品的损耗角正切值
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C0(μF) 226.2 228.7 225.3 229.6 227.3 228.6 226.3 227.3 227..3 227.6
Tgδ(％) 4.6 4.8 4.8 4.7 4.5 4.9 4.7 4.6 4.6 4.8
由上述的实施例可以看出，通过降低阳极钽块的烧结温度、降低阳极钽块烧结后的压实密度或适当提高阳极钽块烧结后比容(在范围内)，可以有效的降低非固体电解质钽电容器的损耗角正切值，解决了钽电容器在工作过程中会因无功功率作用而产生大量的热量，导致非固体电解质钽电容器的使用寿命降低及可靠性降低的问题。

Claims (6)

1.一种降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)选择用于阳极钽块成型的钽粉；
(2)设计阳极钽块的形成电压或下限压实密度，并设计其相应的规格参数；
(3)使用步骤(1)所选择的钽粉，并按照步骤(2)中的相关参数压制形成阳极钽块；
(4)将成型的阳极钽块进行真空烧结。
2.如权利要求1所述的降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中选用钽粉比容为1000μF·V/g～200000μF·V/g。
3.如权利要求1所述的降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中阳极钽块的形成电压为25V～300V。
4.如权利要求1所述的降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)阳极钽块的下限压实密度为5g/cm3～11g/cm3。
5.如权利要求1所述的降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中阳极钽块为圆柱体，且所述阳极钽块的直径范围φ2.5～φ16mm，高度范围2.5～35mm，密度范围5g/cm3～11g/cm3。
6.如权利要求1所述的降低钽电容器损耗角正切值的阳极钽块的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)的烧结温度为1300～2050℃，烧结时间为10min～60min，烧结炉内的真空度≤10- 3Pa。
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