CN113077989B - 一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法 - Google Patents

一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于固体电解质钽电容器制造技术领域，具体涉及一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法；在阳极钽芯满足有效去除粘合剂的条件下，通过改变阳极钽块预烧温度，降低预烧后阳极钽块氧含量加以实现，通过该方法制造的阳极钽块可降低固体电解质钽电容器形成后漏电流值,进一步提高固体电解质钽电容器的精密度和质量。

Description

一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法
技术领域
本发明属于固体电解质钽电容器制造技术领域，具体涉及一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法。
背景技术
固体钽电容器是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品，由于具备体积小、容量大、漏电流小、低损耗、寿命长等诸多优异性能，不仅在军事通讯、航天等领域广泛使用，并且还在工业控制、影视设备、通讯仪表等领域中得以使用。钽电解电容器主要有烧结型固体、箔形卷绕固体、烧结型液体等三种，其中烧结型固体约占生产总量的95％以上，而又以非金属密封型的树脂封装式为主体。由于广泛的应用范围，对元器件的精度要求也更加严格，主要朝着小型化，轻型化，高压，大容量的方向发展，这为钽电容器的技术突破提出了更大的挑战。而阳极钽块是钽电容器的心脏，高质量的阳极钽块是钽电容器寿命和可靠性的保障。在钽电容器的生产过程中，阳极钽块形成后的参数大小往往直接关系到产品的质量，尤其是漏电流值的大小，将直接关系到形成后氧化膜的质量。因此，对电容器厂家而言，如何制造高质量的阳极钽块是目前亟待解决的问题。
申请号为CN201510149497.8的专利文件公开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，其是通过增加钽粉颗粒之间的孔隙度，或降低烧结温度，使钽粉颗粒之间在高温下的相互作用降低，增大孔隙度，使得容量引出更好，从而降低了非固体钽电解电容器的损耗角正切值。
申请号为CN201510180662.6的专利文件公开了一种可降低钽电容器变化率的阳极钽块的制备方法，其是通过增加阳极钽块烧结后的实际密度，或提高烧结温度，或降低比容，从而解决了非固体钽电解电容器的高温时容量变化大的问题。
而本专利是通过在阳极钽块烧结之前的预处理，通过远低于烧结温度的预烧温度，有效去除阳极钽块内非金属杂质。同时让烧结的阳极钽块中的氧接近或等于饱和溶解度，氧主要以固溶体状态溶解在金属钽块中，生成的表面氧化物和亚氧化层较少，在高温条件下，饱和溶解度的氧与阳极钽块中的C、Si等杂质发生反应，对阳极钽块有提纯作用。形成过程是在钽阳极表面生成氧化膜，而阳极钽块杂质附近会形成氧化膜表面缺陷，容易产生氧化膜疵点，甚至形成晶化，导致漏电流增加。本专利通过阳极钽块烧结之前的预烧结，能有效降低阳极钽块的氧化量以及提纯钽块，从而降低了固体电解质钽电解电容器的漏电流,进一步提高固体电解质钽电容器的精密度和质量。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法。
具体是通过以下技术方案来实现的：
一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法，包括以下步骤：
(1)压制：选择用于阳极钽块成型的钽粉，与粘合剂混合后压制成型；
(2)第一段预烧：将成型后的阳极钽块置于预烧炉中进行第一段预烧，预烧温度为120±30℃，烧结时间为30±10min～120±10min；
(3)第二段预烧：将经过第一段预烧的阳极钽块继续进行第二段预烧，预烧温度为300±30℃，烧结时间为30±10min～120±10min；
(4)本烧：将预烧后的阳极钽块采用1600～2050±20℃的温度进行本烧，烧结时间为20～60±10min。
进一步，所述的钽粉，其比容为1000～10000μF·V/g。
进一步，所述的粘合剂，是樟脑、硬脂酸和丙烯碳酸酯的其中一种，其用量为钽粉的0.5-5％。
进一步，所述的钽粉和粘合剂的用量比例为
进一步，所述的低氧含量的阳极钽块，适用于固体电解质钽电容器的制备。
综上所述，本发明的有益效果在于：本发明通过降低预烧温度，降低预烧后阳极钽块氧含量增加量加以实现，通过该方法制造的阳极钽块可降低固体电解质钽电容器形成后漏电流值。
钽金属表面和氧化膜中存在的缺陷、杂质、在高电场的作用下很快构成成核中心，并迅速生长，成为一个结晶点。应减少钽金属表面的杂质含量，杂质含量越高，成核率越高，晶化现象越严重。从而漏电流值越高。
本发明通过降低预烧温度让阳极钽块中的氧接近或等于饱和溶解度，氧主要以固溶体状态溶解在金属钽中，生成的表面氧化物和亚氧化层较少，在高温条件下，饱和溶解度的氧与阳极钽块中的C、Si等杂质发生反应，对阳极钽块有提纯作用。形成过程是在钽阳极表面生成氧化膜，而阳极钽块杂质附近会形成氧化膜表面缺陷，容易产生氧化膜疵点，甚至形成晶化，导致漏电流增加。本专利通过阳极钽块烧结之前的预烧结，能有效降低阳极钽块的氧化量以及提纯钽块，从而降低了固体电解质钽电解电容器的漏电流，进一步提高固体电解质钽电容器的精密度和质量。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法，包括以下步骤：
(1)压制：选择用于阳极钽块成型的钽粉，与樟脑混合后压制成型，樟脑的用量为钽粉的2％；
(2)第一段预烧：将成型后的阳极钽块置于预烧炉中进行第一段预烧，预烧温度为140℃，烧结时间为60min；
(3)第二段预烧：将经过第一段预烧的阳极钽块继续进行第二段预烧，预烧温度为300℃，烧结时间为60min；
(4)本烧：将预烧后的阳极钽块采用2050℃的温度进行本烧，烧结时间为30min。
进一步，所述的钽粉，其比容为2000μF·V/g。
进一步，所述的低氧含量的阳极钽块，适用于固体电解质钽电容器的制备。
实施例2
一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法，包括以下步骤：
(1)压制：选择用于阳极钽块成型的钽粉，与硬脂酸混合后压制成型，硬脂酸的用量为钽粉的0.5％；
(2)第一段预烧：将成型后的阳极钽块置于预烧炉中进行第一段预烧，预烧温度为90℃，烧结时间为120min；
(3)第二段预烧：将经过第一段预烧的阳极钽块继续进行第二段预烧，预烧温度为270℃，烧结时间为100min；
(4)本烧：将预烧后的阳极钽块采用1600℃的温度进行本烧，烧结时间为30min。
进一步，所述的钽粉，其比容为10000μF·V/g。
进一步，所述的低氧含量的阳极钽块，适用于固体电解质钽电容器的制备。
实施例3
一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法，包括以下步骤：
(1)压制：选择用于阳极钽块成型的钽粉，与丙烯碳酸酯混合后压制成型，丙烯碳酸酯的用量为钽粉的5％；
(2)第一段预烧：将成型后的阳极钽块置于预烧炉中进行第一段预烧，预烧温度为150℃，烧结时间为30min；
(3)第二段预烧：将经过第一段预烧的阳极钽块继续进行第二段预烧，预烧温度为330℃，烧结时间为30min；
(4)本烧：将预烧后的阳极钽块采用1800℃的温度进行本烧，烧结时间为30min。
进一步，所述的钽粉，其比容为5000μF·V/g。
进一步，所述的低氧含量的阳极钽块，适用于固体电解质钽电容器的制备。
一、预烧温度筛选实验
1.1实验材料
实验1：采用实施例1的方法所制备的阳极钽块；
实验2：与实施例1的同等条件下制备阳极钽块，使用不同的预烧条件后进行2050℃，恒温30min烧结后，具体预烧结条件如下：
将预烧温度更改为140℃，预烧时间60min，在与实施例1的同等条件下制备阳极钽块。
实验3：与实施例1的同等条件下制备阳极钽块，使用不同的预烧条件后进行2050℃，恒温30min烧结后，具体预烧结条件如下：
将预烧温度更改为300℃，预烧时间60min，在与实施例1的同等条件下制备阳极钽块。
实验4：与实施例1的同等条件下制备阳极钽块，使用不同的预烧条件后进行2050℃，恒温30min烧结后，具体预烧结条件如下：
第一段预烧：将成型后的阳极钽块置于预烧炉中进行第一段预烧，预烧温度为140℃，烧结时间为60min；第二段预烧：将经过第一段预烧的阳极钽块继续进行第二段预烧，预烧温度为300℃，烧结时间为60min；
实验5：与实施例1的同等条件下制备阳极钽块，使用不同的预烧条件后进行2050℃，恒温30min烧结后，具体预烧结条件如下：
第一段预烧：将成型后的阳极钽块置于预烧炉中进行第一段预烧，预烧温度为200℃，烧结时间为60min；第二段预烧：将经过第一段预烧的阳极钽块继续进行第二段预烧，预烧温度为400℃，烧结时间为60min；
实验6：与实施例1的同等条件下制备阳极钽块，使用不同的预烧条件后进行2050℃，恒温30min烧结后，具体预烧结条件如下：
将预烧温度更改为500℃(此为行业内生产普遍预烧温度)，预烧时间60min。
1.2实验方法
以XX型号产品63V10μF进行试验，在采用实验1和实验2的方法所制备的阳极钽块中随机抽取10个进行氧含量和漏电流值的检测，氧含量结果如表1所示，漏电流值结果如表2所示。
1.3实验结果
表1阳极钽块氧含量
Figure BDA0003001367260000051
Figure BDA0003001367260000061
表2在25℃条件下阳极钽块的漏电流值
Figure BDA0003001367260000062
结果表明：针对实例1最佳的预烧结条件为实验1，即：第一段预烧：将成型后的阳极钽块置于预烧炉中进行第一段预烧，预烧温度为140℃，烧结时间为60min；第二段预烧：将经过第一段预烧的阳极钽块继续进行第二段预烧，预烧温度为300℃，烧结时间为60min；
由实验结果可知，可以通过改变阳极钽块预烧温度，降低预烧后阳极钽块氧含量加以实现，该方法制造的阳极钽块可降低固体电解质钽电容器形成后漏电流，进一步提高固体电解质钽电容器的精密度和质量。

Claims (6)

1.一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法，包括压制、预烧、本烧，其特征在于，所述的预烧是分为第一段预烧和第二段预烧；
所述的第一段预烧，温度为120±30℃，烧结时间为30±10min～120±10min；
所述的第二段预烧，温度为300±30℃，烧结时间为30±10min～120±10min。
2.如权利要求1所述的一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)压制：选择用于阳极钽块成型的钽粉，与粘合剂混合后压制成型；
(2)预烧：将成型后的阳极钽块置于预烧炉中进行第一段预烧和第二段预烧；
(3)本烧：将预烧后的阳极钽块采用1600～2050±20℃的温度进行本烧，烧结时间为1600～2050±20℃。
3.如权利要求2所述的一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法，其特征在于，所述的钽粉，其比容为1000～10000μF·V/g。
4.如权利要求2所述的一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法，其特征在于，所述的粘合剂，其用量为钽粉的0.5-5％。
5.如权利要求2所述的一种低氧含量固体电解质钽电容器阳极钽块的制备方法，其特征在于，所述的粘合剂为樟脑、硬脂酸和丙烯碳酸酯的其中一种。
6.一种低氧含量阳极钽块的应用，其特征在于，其是用于固体电解质钽电容器的制备。
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