CZ2002952A3 - Způsob výroby anody - Google Patents
Způsob výroby anody Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2002952A3 CZ2002952A3 CZ2002952A CZ2002952A CZ2002952A3 CZ 2002952 A3 CZ2002952 A3 CZ 2002952A3 CZ 2002952 A CZ2002952 A CZ 2002952A CZ 2002952 A CZ2002952 A CZ 2002952A CZ 2002952 A3 CZ2002952 A3 CZ 2002952A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- dimethylsulfone
- powder
- binder
- tantalum
- anode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 18
- HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N sulfonyldimethane Chemical compound CS(C)(=O)=O HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 117
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 71
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 53
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 7
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 6
- -1 polypropylene carbonate Polymers 0.000 description 6
- 229920000379 polypropylene carbonate Polymers 0.000 description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PRKQVKDSMLBJBJ-UHFFFAOYSA-N ammonium carbonate Chemical class N.N.OC(O)=O PRKQVKDSMLBJBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000011162 ammonium carbonates Nutrition 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000344 non-irritating Toxicity 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000004260 weight control Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
- H01G9/052—Sintered electrodes
- H01G9/0525—Powder therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
Způsob výroby anody
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby výlisků práškové metalurgie, neobsahujících příměs (kontaminaci) pojivá, slisováním kovového prášku a dimethylsuifonového pojivá.
Dosavadní stav techniky
Po mnoho let nacházela těla, získaná práškovou metalurgií a vyrobená z kovů, použití v průmyslu. Výlisky práškové metalurgie, slisované z tantalového prášku na přibližně 1/4 až 3/4 teoretické hustoty, byly spékány (sintrovány) k vytvoření tantalových těl kondenzátorových anod, používaných pro výrobu tantalových elektrolytických kondenzátorů. K usnadnění hromadné výroby anod tantalových kondenzátorů, jichž se denně vyrábějí miliony, se pojivo nebo mazivo obvykle smísí s tantalovým práškem před krokem lisování. Toto míšení tantalového prášku a pojivá může být prováděno jedním ze dvou základních způsobů: lze použít pojivo ve formě jemného prášku a mísit ho s tantalovým práškem suchým míšením, za fyzického protřepávání nebo převracení obou prášků společně, nebo lze pojivo rozpustit ve vhodném rozpouštědle a roztok rozprašovat na tantalový prášek nebo ho s ním převracet (což se nazývá míšením za vlhka), čímž po odpaření rozpouštědla vznikne pojivém potažený tantal.
Poté se kombinace tantalového prášku a pojivá slisuje do formy anodového výlisku a pojivo se před krokem spékání při vysoké teplotě, používaným k výrobě anodových těl konečného kondenzátorů tradičně odstraní v kroku vakuové destilace při teplotě 200 °C až 600 °C. Krok odstranění pojivá vakuovou destilací může také zahrnovat použití • · · · • 0 · ·
- 2 inertního pročišťovacího plynu, pomáhajícího odstranit pojivo z blízkosti anod, neboť se stalo těkavým.
Průmyslový požadavek stále menších kondenzátorů o zvýšené CV hustotě a snižující se ceně vedl k vývoji tantalových kondenzátorových prášků, majících stále se zvětšující plochu povrchu na gram a menší průměrnou velikost částic. V šedesátých letech měl tantalový prášek o kondenzátorové čistotě běžně plochu povrchu 0,05 m2 na gram a CV produkt 5 000 mikrofarad-voltů či mikrocoulombů na gram. V osmdesátých letech byly dostupné tantalové prášky o kondenzátorové čistotě s plochou povrchu 0,2 m2 na gram a CV produktem 20 000 mikrocoulombů na gram. Současně dostupné tantalové prášky o kondenzátorové čistotě mohou mít dokonce plochu povrchu 0,5 až 1,0 m2 a 50 000 až 100 000 microcoulombů na gram. Průměrná velikost částic tantalového prášku o kondenzátorové čistotě byla v šedesátých letech vyšší než 5 mikrometrů. Průměrná velikost částic nejjemnějších současných tantalových prášků o kondenzátorové čistotě je menší než 0,2 mikrometru a připravují se tantalové prášky o velikosti částic řádově menší.
Zvýšení plochy povrchu a snížení průměrné velikosti částic tantalových prášků o kondenzátorové čistotě umožnilo jak zmenšení, tak i zlevnění tantalových kondenzátorů, žádaných v průmyslu. Bohužel, zmenšení velikosti pórů tantalových anod, vyrobených práškovou metalurgií za použití těchto jemných tantalových kondenzátorových prášků, učinilo odstraňováni pojivá či maziva se snižující se velikostí částic postupně stále obtížnější. Odstranění pojivá dále znesnadňuje zvýšená povrchová energie a výsledná reaktivita tantalového prášku při snížení velikosti částic. Anody, lisované z tantalových prášků o velké ploše povrchu, mají tedy velmi malé póry, jimiž musí difundovat výpary pojivá a skládají se z částic, které se při teplotách pro tradiční • ···· · · ··· 0 ··
0 0 · · · ·
0 0 0 0 · 0 ·· · ·0·· 0 · 0 0 0
000 000 0 0 ·0 0· 0000
- 3 odstraňování pojivá stávají velmi reaktivními díky vysoké povrchové energii, spojené s malými poloměry zakřivení těchto jemných částic.
Výsledkem je, že stále větší podíl pojivá reaguje s materiálem tantalové elektrody během kroku odstraňování pojivá a lze ho detegovat testy standardní uhlíkové analýzy, používanými u reaktivních kovů.
Zkušenost ukazuje, že uhlíkové zbytky, vytvářené reakcí pojiv s obsahem uhlíku a tantalových anodových výlisků, obsahujících tantalový prášek, působí vznik trhlin v dielektriku anodového oxidového filmu, formovaného různými anodizačními postupy. Trhliny v anodovém oxidu působí zvýšené ubývání běžných hladin jak kapalných elektrolytových roztoků (používaných k testování anod a k plnění kondenzátorů s vlhkým granulátem, wet-slug), tak i konečných pevných tantalových kondenzátorů.
Ke snížení obsahu zbytkového uhlíku v anodových tělech pro kondenzátory, vytvořených práškovou metalurgií lisováním z tantalového prášku o velké ploše povrchu (a ke snížení rostoucího výskytu běžných problémů a problémů zkratu, spojených s tímto zbytkovým uhlíkem), používali výrobci kondenzátorů různé přístupy, zvyšující odstraňování pojivá. Anody mohou být vyráběny v poměrně malých sériích a být rozloženy do poměrně tenkých vrstev k minimalizaci difusní dráhy, kterou musí projít výpary pojivá k opuštění celého objemu anodových těl. Jak bylo zmíněno výše, použit může být inertní pročišťovací plyn, který napomáhá odstranit výpary pojivá z blízkosti anod.
Patent US 4 664 883 popisuje způsob použití směsných pojiv, v nichž jedna složka vykazuje poměrně dobré pojivové vlastnosti, jako polyetylenoxid, a druhá složka, která nemá zvláště dobré pojivové vlastnosti jako taková, se při teplotách pro odstranění pojivá rozkládá a • · · · poskytuje velké množství plynů, které slouží k usnadněnému pročištění (vyfouknutí) první pojivové složky z pórů anodových těl. Nevýhodou tohoto způsobu je to, že popsaná těkavá pojivá, jimiž jsou uhličitany amonné, jsou hygroskopická a mají sklon absorbovat vodu během zpracování ve vlhkých prostředích, z čehož v toku prášku vznikají potíže.
Jiným poměrně nedávno představeným pojivovým materiálem je polypropylenkarbonát, prodávaný firmou PAC Polymers pod názvem Q-PAC. Tento materiál se tepelně rozpadá ve vakuu při teplotě přibližně 250 °C za vzniku propylenkarbonátu, propylenoxidu a oxidu uhličitého. Bylo zjištěno, že tento materiál zanechává zbytek s mnohem menším obsahem uhlíku ve vakuově spékaných (slinutých) kondenzátorových anodách, vyráběných práškovou metalurgií lisováním z tantalového prášku o velké ploše povrchu, než jaký se nalézá po použití tradičních pojiv, jako je kyselina stearová, CARBOWAX 8 000 nebo ACRAWAX C. Bohužel, polypropylenkarbonát se, vzhledem ke své přechodové teplotě sklovatění, rovnající se přibližně 40 °C, velmi obtížně mele pro použití k míšení za sucha (kryogenně mletý prášek má sklon k aglomeraci na pevnou hmotu, pokud není skladován a dopravován za chlazení). Vzhledem k obtížím, které nastávají při míšení polypropylenkarbonátu za sucha, se tento materiál obvykle mísí s tantalovým práškem za vlhka. Rozpustnost polypropylenkarbonátu je poměrně vyšší pouze v chlorovaných rozpouštědlech a v acetonu. Míšení polypropylenkarbonátu za vlhka ve výrobním měřítku vyžaduje velmi pečlivé uspořádání výrobního zařízení a opatrné provádění jeho obsluhy k prevenci vznícení nebo vystavení pracovníků výparům rozpouštědla. Nadto, i když propylenkarbonát představuje určité zlepšení, pokud se týká snadnosti jeho odstranění ve srovnání s tradičními pojivovými materiály, jako je kyselina stearová nebo ACRAWAX C, zůstává odstranění posledních stop • · · 9 · ·
- 5 • ΦΦΦ Φ
ΦΦΦ
Φ ·
Φ • « Φ Φ polypropylenkarbonátu z tantalových anodových výlisků, vyrobených práškovou metalurgií, velmi obtížné.
Jednoduchý a přímočarý přístup k odstranění pojiv/maziv z tantalových anodových výlisků vyrobených práškovou metalurgií, je. popsán v patentu US 5 470 525. Vynálezci používají pojivá, která jsou dosti rozpustná ve vodě a po kroku lisování anody odstraňují pojivo promytím teplou vodou. Tento způsob se vyhýbá reakci tantalu s pojivém o obsahu uhlíku při tradičních teplotách, používaných pro odstranění pojiv tím, že se teplotám tak vysokým, že by při nich docházelo k rozkladu pojivá, vyhne. Za použití této metodiky může být vlastně veškeré pojivo odstraněno s malým nebo nulovým poškozením produktu. Jednou nevýhodou tohoto způsobu je to, že výrobní zařízení musí být doplněno vybavením k promývýní vodou a pojivo musí být rozpustné ve vodě a mít nezbytnou klouzavost a schopnost aglomerovat jemné ťantalové prášky do malých shluků (aglomerátů) tantalu a pojivá, vykazujících lepší tok a sníženou prašnost ve srovnání se samotným tantalovým práškem.
Nadto, v zařízeních, v nichž se provádějí oba tyto postupy, vakuové/tepelné odstranění pojivá a odstranění pojivá promytím vodou, musí být dbáno na to, aby lisované tantalové anody s obsahem pojivá, které se hodí pro jednen způsob odstranění, nebyly neúmyslně podrobeny jiným postupům. Například těla tantalových anod, obsahující za vlhka míšený polypropylenkarbonát, který se odstraňuje tepelně, budou po zpracování postupem promývání vodou, navrženého pro odstraňování polyethylenglykolu 8 000, obsahovat celkově větší množství uhlíku a těla kondenzátorových anod, lisovaných z tantalového prášku o velké ploše povrchu, obsahujícího polyethylenglykol 8 000, budou vážně znečištěna uhlíkem, pokud budou podrobena vakuovému/tepelnému postupu k odstranění pojivá.
• Β Β· Β • · Β Β
ΒΒΒΒ ·
Β β Β Β
- 6 •Β BBB* ·· ·· • · Β » · • · · · • Β · · ·
Β · « Β · ·· ·♦ ΒΒΒΒ
Uhličitan nebo hydrogenuhiičitan amonný lze použít jako jediné pojivo a obě látky mohou být zcela odstraněny z těl kondenzátorových anod, lisovaných z tantalového prášku o velké ploše povrchu, kterýmkoli postupem pro odstranění pojivá. Tyto materiály však mají několik nevýhod. Vzhledem k vysokému tlaku par musejí být míšeny postupem za sucha. Amonné uhličitany jsou mechanicky křehké látky a poskytují malou nebo nulovou hodnotu maziva. Tantalový prášek, míšený s amonnými uhličitany jako jediným pojivém, vykazuje značnou prašnost a působí nadměrné opotřebení (vydření) anodových lisů, vyvolané usazováním jemného, abrazivního tantalového prachu na kluzné a otočné části zařízení. Amonné uhličitany se také odpařují z otevřených zásobníků tantalového kondenzátorového prášku, s nímž jsou míšeny. Výsledný proměnlivý obsah pojivá, způsobený odpařováním, komplikuje kontrolu hmotnosti vyrobených anod.
Podstata vynálezu
Vynález se týká způsobu výroby výlisků práškové metalurgie s dimethylsulfonovým pojivém a odstranění pojivá z výlisků.
Vynález poskytuje způsob výroby výlisku práškové metalurgie, zahrnující kroky, v nichž se:
- spojuje kovový prášek a dimethylsulfon v takovém množství, aby byl účinný jako pojivo,
- prášek a dimethylsulfon lisuje k vytvoření výlisku práškové metalurgie, jako je anodové tělo, a
- odstraňuje dimethylsulfon.
Vynález rovněž poskytuje způsob výroby výlisků práškové metalurgie, při němž se dimethylsulfon odstraňuje destilací ve vakuu, nebo promytím vodným roztokem.
«
99· ♦ · · • 4» 9 9
*9 99
9 9 9
9 9 · 9
9 9
9999
-7 Množství dalších rysů, předmětů a výhod vynálezu bude zřejmé z následujícího podrobného popisu.
Bylo zjištěno, že dimethylsulfon je účinné pojivo pro výrobu výlisků s kovovým práškem. Takové kovové prášky mají typicky velkou plochu povrchu. Kovový prášek se za přidání menšího množství dimethylsulfonového pojivá mnohem snadněji lisuje do výlisků.
Dimethylsulfon se s kovovým práškem spojuje jakýmkoli vhodným způsobem. Práškoyá. forma dimethylsulfonu může být například za sucha míšena s kovovým práškem prostřednictím míšení, nebo lze dimethylsulfon za vlhka mísit tak, že se dimethylsulfon nejprve rozpustí ve vhodném rozpouštědle, pak se roztok přidá k jemnému reaktivnímu kovovému prášku a na konec se rozpouštědlo odpaří. Vhodná rozpouštědla zahrnují, nikoli však výlučně, aceton a vodu.
Kovovým práškem může být jakýkoli vhodný kov, používaný k výrobě výlisků. Příklady kovových prášků zahrnují tantal, niob, titan, zirkon, hafnium, nikl, měď, zinek, hliníky, bronz a podobně pro výrobu kondenzátorových anod. Kovovým práškem je s výhodou tantalový prášek.
Dimethylsulfon se spojuje s kovovým práškem v množství, které je účinné jako pojivo, typicky přibližně v množství 1 % hmotnostní až 6 % hmotnostních vzhledem k celkové hmotnosti pojivá a prášku a s výhodou přibližně 2 % hmotnostních až 4 % hmotnostních.
Kombinace prášku a pojivá se lisuje k vytvoření výlisku, například za použití běžné nebo tradiční techniky lisování.
Pojivo se poté odstraňuje jakýmkoli vhodným postupem, jako je vakuová destilace nebo promytí výlisku vodou či jiným vodným roztokem
• A ♦ ·
AA ♦ ·
A A A A
A A A
AAA AAA
A A AAAA (vyluhování). Dimethylsulfon je téměř nebo vlastně úplně odstraněn z výlisků k ponechání těchto výlisků neznečištěných (nekontaminovaných) pojivém a/nebo vzniklými uhlíkovými zbytky a tedy připravených pro další zpracování do kondenzátorových anod a podobně.
Vakuová destilace zahrnuje zahřívání výlisku pod vakuem. Výlisek se zahřívá na alespoň 200 °C a lépe přibližně na 250 °C až 350 °C po dobu, která dostačuje k odstranění dimethylsulfonu; typicky, ne však výhradně, 0,5 až 1,5 hodiny.
Promývání vodou zahrnuje propláchnutí výlisku vodou alespoň jedenkrát a mnohem výhodněji alespoň dvakrát, nejvýhodněji pak přibližně třikrát. Proplachování se s výhodou provádí při zvýšených teplotách, přibližně od 50 °C do 95 °C, lépe od 60 °C do 90 °C a nejlépe přibližně při 80 °C, po dobu, která dostačuje k odstranění dimethylsulfonu.
Výlisky se s výhodou používají jako anody elektrolytických kondenzátorů. Jiná použití zahrnují porézní kovové filtry, plynová difusní média a povrchy pro katalytické reakce.
Dimethylsulfon je nehygroskopická, bílá pevná látka, mající jen slabý nebo nemající žádný zápach, snadno dostupná a nikoli drahá. Materiál je trochu kluzný a je dostatečně mechanicky pevný k vytváření aglomerátů (shluků) tantalového prášku a pojivá pro zlepšený tok prášku a značné snížení prašnosti. Dimethylsulfon je značně rozpustný ve vodě při teplotě místnosti (až do přibližně 40 % hmotnostních) a je nekonečně mísitelný s vodou při teplotě 80 °C. Dimethylsulfon se taví přibližně při 110 °C a teplota varu je při atmosferickém tlaku od 238 °C do 240 °C. Obsah popela je typicky nižší než 0, 1%.
• ···· ·· »»·· ·· 0· 99 4 9 9 9 4 9 9 9
9 44 49 4 49 * • · 4 4 4 4 9 4 9 4 • · · · 4 9 4 9 4
944 444 44 44 49 9444
- 9 Údaje od Gaylord Chemical, v Bulletinu č. 301, udávají, že dimethylsulfon je charakterizován neobvyklou inertností (netečností), dokonce i při zvýšených teplotách. Zahřívání dimethylsulfonu na teplotu 275 °C po dobu jedné hodiny má za následek samovolný rozpad 0,3 molárního procenta. Je popsáno, že je stálý při 238 °C v přítomnosti vodného roztoku hydroxidu sodného a při 130 °C v nitrační směsi (dýmavá kyselina dusičná a kyselina sírová). Výjimečná stálost tohoto materiálu umožňuje jeho odtranění z anodových výlisků, lisovaných z reaktivních kovů o velké ploše povrchu, postupem tepelného ovlivnění/vakuové destilace. Teplota vzplanutí dimethylsulfonu je 143 °C, v otevřené misce.
Dimethylsulfon má nadto velmi nízkou úroveň toxicity (firma Gaylord Chemical Company udává LD50 při orálním podání u potkanů albínů 17 000 mg/kg). Je považován za nedráždivý vůči pokožce a je snadno biologicky odbouratelný.
Dimethylsulfon je slučitelný s tantalem i s jinými reaktivními kovovými prášky. Je dostupný v práškovém stavu k usnadnění míšení za sucha s tantalovýmí prášky. Tlak par je dostatečně nízký, takže se nevypařuje z otevřených zásobníků směsí tantalu s pojivém, ani se nevypařuje během odstraňování rozpouštědla v průběhu míšení za vlhka.
Aniž by si autoři přáli vázat se teorií, předpokládají, že dimethylsulfonové pojivo může být úplně odstraněno tepelnou úpravou/vakuovou destilací, neboť je výjimečně stálé s ohledem na samovolné rozpadávání a nereaguje s tantalem při teplotách, které jsou nezbytné k vypařování materiálu pod vakuem. Rovněž se předpokládá, že dimethylsulfonové pojivo může být zcela odstraněno i promýváním vodou, neboť je vysoce a rychle rozpustné vodou a roztoky, vytvořené pojivém v horké vodě, nepostihují tantal. Dimethylsulfon má poměrně ·· ····
- 10 ···· • · · malou molekulovou hmotnost, která se zdá minimalizovat difúzi v průběhu odstraňování. Jakmile byl tedy kondenzátorový výlisek jednou vylisován, je dimethylsulfon možné odstranit buď vakuově/tepelnou destilací, nebo promytím vodou. Omyl, týkající se použitého způsobu odstranění pojivá, by měl v případě obou použitých způsobů pro přístrojové vybavení minimální záporné následky.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
K dokreslení nízké úrovně zbytkové kontaminace uhlíkem, která je dosažitelná u válisků vyráběných práškovou metalurgií lisováním z tantalového prášku, obsahujícího jako pojivo dimethylsulfon, bylo množství tantalového prášku Showa-Denko S705 rozděleno do tří skupin. Skupiny byly smíseny s 2 % hmotnostními pojivá a slisovány do tantalových anod o hmotnosti 0,26 g a o následujících rozměrech: tloušťce 0,31 cm (0,125 palce), šířce 0,32 cm (0,128 palce) a délce 0,47 cm (0,185 palce). Skupiny pyk byly zpracovány tak, jak je uvedeno v Tabulce 1.
Z údajů, uvedených v Tabulce 1, je zřejmé, že dimethylsulfon může být z anodových výlisků úplně odstraněn buď destilací ve vakuu, nebo promytím vodou při 80 °C. Hodnoty, týkající se uhlíku a kyslíku, byly získány před spékáním a po spékání při teplotě 1375 °C až 1385 °C a době trvání 15 minut.
9» · · 9 ·
- 11 • 999 • 9 9 • · 99
9· 99
9 9 » · 9 • 9 9
9 9
9999
Tabulka 1
| skupina | pojivo | odstranění pojivá | uhlík v částech z milionu (ppm) | kyslík v částech z milionu (ppm) |
| Virgin S705 | žádné | žádné | 24 | 3079 |
| 1, před spékáním | dimethyl- sulfon | vakuum, 350°C, 90 min. | 26 | 3662 |
| 1, po spékání | dimethyl- sulfon | 22 | 6485 | |
| 2, před spékáním | dimethyl- sulfon | 1 promytí* 2 promytí* 3 promytí* | 78 34 30 | 3733 3812 3787 |
| 2, po spékání | dimethyl- sulfon | 20 | 6168 | |
| 3, po spékání | polypropy- lenkarbonát | vakuum, 350°C, 90 min | 124 | 6667 |
* každé promytí sestávalo z potopení anod do deionizované vody o teplotě 80°C po dobu 1 hodiny; na 1 000 anod byly používány 2 I vody
Odborníkovi v oboru bude zřejmé, že v prostředcích a způsobech podle předkládaného vynálezu mohou být učiněny různé změny bez vybočení z rozsahu nebo vyznění tohoto vynálezu. Tento vynález má tedy pokrývat modifikace a varianty předkládaného vynálezu za předpokladu, že spadají do rozsahu připojených patentových nároků a jejich ekvivalentů.
Zastupuje:
- 12 /V - ¢££.
• ······ ·· fcfc • fc fc fcfcfcfc • fcfc fcfc fc fcfcfcfc fcfcfcfc · • fcfcfcfc ··· fcfcfcfc fcfc fcfcfcfc
Claims (19)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby anody pro elektrolytický kondenzátor, vyznačující se t í m, že zahrnuje kroky, v nichž:se spojí kovový prášek a účinné množství dimethylsulfonu jako pojivo;se prášek a dimethylsulfon slisují k vytvoření anodového těla; a odstraní se dimethylsulfon.
- 2. Způsob výroby anody podle nároku 1, vyznačující se t í m, že dále zahrnuje krok, v němž se dimethylsulfon odstraní destilací pod vakuem.
- 3. Způsob výroby anody podle nároku 2, vyznačující se t í m, že vakuová destilace se provádí při teplotě přibližně mezi 200 °C a 400 °C.
- 4. Způsob výroby anody podle nároku 2, vyznačující se t í m, že vakuová destilace se provádí při teplotě přibližně mezi 250 °C a 350 °C
- 5. Způsob výroby anody podle nároku 1, vyznačující se t í m, že dále zahrnuje krok, v němž se dimethylsulfon odstraní promytím vodným roztokem.
- 6. Způsob výroby anody podle nároku 5, vyznačující se t í m, že jako vodný roztok se používá voda.
- 7. Způsob výroby anody podle nároku 5, vyznačující se t í m, že dále zahrnuje krok, v němž se dimethylsulfon odstraní promytím vodným roztokem při teplotě přibližně mezi 60 °C a 95 °C.9» 9 9 9 99 ···· • # ·- 13 9 9 ·9 9 9 • 9 9 • 9 9 99« 9999 999 9 9 99 9 ·9 9 9 99 9 999 9999
- 8. Způsob výroby anody podle nároku 1, vyznačující se t í m, že množství dimethylsulfonu se pohybuje přibližně mezi 1 % hmotnostním a 6 % hmotnostními vzhledem k celkové hmotnosti dimethylsulfonu a prášku.
- 9. Způsob výroby anody podle nároku 8, v y z n a č u j í c i se t í m, že množství dimethylsulfonu se pohybuje přibližně mezi 2 % hmotnostními a 4 % hmotnostními vzhledem k celkové hmotnosti dimethylsulfonu a prášku.
- 10. Způsob výroby anody podle nároku 9, vyznačující se t í m, že se používá množství dimethylsulfonu přibližně 2 % hmotnostní.
- 11. Způsob výroby anody podle nároku 1, vyznačující se t í m, že jako kovový prášek se používá tantal.
- 12. Materiál pro použití k formování anod pro elektrolytický kondenzátor, vyznačující se t í m, že obsahuje kovový prášek a dimethylsulfon.
- 13. Materiál podle nároku 12, vyznačující se t í m, že množství dimethylsulfonu představuje přibližně 1 % hmotnostní až 6 % hmotnostních vzhledem k celkové hmotnosti dimethylsulfonu a prášku.
- 14. Materiál podle nároku 13, vyznačující se t í m, že množství dimethylsulfonu představuje přibližně 2 % hmotnostní až 4 % hmotnostní vzhledem k celkové hmotnosti dimethylsulfonu a prášku.
- 15. Materiál podle nároku 12, vyznačující se t í m, že kovovým práškem je tantal.• MM *W 4« ·· ··· · · · · · « · « ··♦ · · · · « « • · » · · · · · · · • · © » · » a · · • •a ··« «· 4# «· ··*·- 14
- 16. Anody, vyznačující se tím, že zahrnují slisovaný kovový prášek, který byl připraven tak, že kovový prášek byl spojen s účinným množstvím dimethylsulfonu jako pojivém; kovový prášek a dimethylsulfon byly slisovány k vytvoření těla anody; a dimethylsulfon byl odstraněn.
- 17. Anoda podle nároku 16, vyznačující se tím, že množství dimethylsulfonu představuje přibližně 1 % hmotnostní až 6 % hmotnostních vzhledem k celkové hmotnosti dimethylsulfonu a prášku.
- 18. Anoda podle nároku 17, v y z n a č u j í c í se t í m , že množství dimethylsulfonu představuje přibližně 2 % hmotnostní až 4 % hmotnostní vzhledem k celkové hmotnosti dimethylsulfonu a prášku.
- 19. Anoda podle nároku 16, v y z n a č u j í c í s e t í m , že kovovým práškem je tantal.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/397,032 US6315808B1 (en) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Process for producing powder metallurgy compacts free from binder contamination and compacts produced thereby |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2002952A3 true CZ2002952A3 (cs) | 2002-09-11 |
Family
ID=23569605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2002952A CZ2002952A3 (cs) | 1999-09-16 | 2000-09-12 | Způsob výroby anody |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6315808B1 (cs) |
| JP (1) | JP2003509583A (cs) |
| AU (1) | AU7370200A (cs) |
| CZ (1) | CZ2002952A3 (cs) |
| DE (1) | DE10084940T1 (cs) |
| GB (1) | GB2368850A (cs) |
| IL (1) | IL148136A0 (cs) |
| MX (1) | MXPA02002573A (cs) |
| WO (1) | WO2001019555A1 (cs) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7052241B2 (en) * | 2003-08-12 | 2006-05-30 | Borgwarner Inc. | Metal injection molded turbine rotor and metal shaft connection attachment thereto |
| GB0613491D0 (en) | 2006-07-06 | 2006-08-16 | Avx Ltd | Binder removal particulate bodies |
| US7820328B1 (en) | 2006-07-27 | 2010-10-26 | Greatbatch Ltd. | Electrochemical cell electrode with improved particle-to-particle contact and method of manufacturing |
| GB0622463D0 (en) * | 2006-11-10 | 2006-12-20 | Avx Ltd | Powder modification in the manufacture of solid state capacitor anodes |
| US8734715B2 (en) | 2011-01-13 | 2014-05-27 | Ut-Battelle, Llc | Method for the preparation of ferrous low carbon porous material |
| CN102513538B (zh) * | 2011-12-23 | 2014-04-09 | 泰克科技(苏州)有限公司 | 一种钽电容阳极块的烧结方法 |
| US9583271B1 (en) | 2012-06-29 | 2017-02-28 | Greatbach Ltd. | Cryogenic grinding of tantalum for use in capacitor manufacture |
| CN103730258A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-04-16 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 用于制备固体电解电容器阳极的阳极混粉 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3897221A (en) * | 1970-07-13 | 1975-07-29 | Atomic Energy Commission | Porous metal structure |
| JPS57138050A (en) | 1981-02-20 | 1982-08-26 | Hitachi Maxell Ltd | Magnetic recording medium |
| JPS58108032A (ja) | 1981-12-22 | 1983-06-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | 磁気記録媒体 |
| US4664883A (en) | 1986-06-17 | 1987-05-12 | Emhart Industries, Inc. | Method of making electrolytic capacitor anodes |
| US4920090A (en) * | 1987-05-15 | 1990-04-24 | Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien | Process for the formation of shaped agglomerates from particulate solids |
| DE3881283T2 (de) | 1987-06-25 | 1993-11-18 | Idemitsu Petrochemical Co | Metallbinder und Zusammensetzung für die Guss-Formung. |
| US5470525A (en) | 1994-07-01 | 1995-11-28 | H. C. Starck, Inc. | Removal of binder from Ta products |
| US5922403A (en) | 1996-03-12 | 1999-07-13 | Tecle; Berhan | Method for isolating ultrafine and fine particles |
| GB9700566D0 (en) | 1997-01-13 | 1997-03-05 | Avx Ltd | Binder removal |
-
1999
- 1999-09-16 US US09/397,032 patent/US6315808B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-09-12 WO PCT/US2000/024912 patent/WO2001019555A1/en not_active Ceased
- 2000-09-12 AU AU73702/00A patent/AU7370200A/en not_active Abandoned
- 2000-09-12 DE DE10084940T patent/DE10084940T1/de not_active Withdrawn
- 2000-09-12 CZ CZ2002952A patent/CZ2002952A3/cs unknown
- 2000-09-12 GB GB0203922A patent/GB2368850A/en not_active Withdrawn
- 2000-09-12 MX MXPA02002573A patent/MXPA02002573A/es not_active Application Discontinuation
- 2000-09-12 JP JP2001523165A patent/JP2003509583A/ja active Pending
- 2000-09-12 IL IL14813600A patent/IL148136A0/xx unknown
- 2000-12-21 US US09/740,973 patent/US6375710B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB0203922D0 (en) | 2002-04-03 |
| WO2001019555A1 (en) | 2001-03-22 |
| GB2368850A (en) | 2002-05-15 |
| DE10084940T1 (de) | 2002-08-14 |
| IL148136A0 (en) | 2002-09-12 |
| AU7370200A (en) | 2001-04-17 |
| US6315808B1 (en) | 2001-11-13 |
| JP2003509583A (ja) | 2003-03-11 |
| US6375710B2 (en) | 2002-04-23 |
| MXPA02002573A (es) | 2002-10-23 |
| US20010004854A1 (en) | 2001-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101460426A (zh) | 从颗粒体除去粘合剂的方法 | |
| Hennings et al. | Defect chemistry and microstructure of hydrothermal barium titanate | |
| CN1106898C (zh) | 一种形成用于生产固态电容器的阳极体的方法 | |
| EP0456541B1 (fr) | Corps céramique fritté et ses procédés d'obtention | |
| RU2253919C2 (ru) | Порошок для конденсатора | |
| CZ2002952A3 (cs) | Způsob výroby anody | |
| AU2022437514A1 (en) | Titanium porous body, and titanium porous body manufacturing method | |
| EP0625965B1 (en) | Process of preparing an acqueous slip containing a moisture-resistant aluminum nitride powder | |
| JP6281507B2 (ja) | 希土類元素オキシフッ化物粉末溶射材料及び希土類元素オキシフッ化物溶射部材の製造方法 | |
| US6224990B1 (en) | Binder systems for powder metallurgy compacts | |
| JP4670653B2 (ja) | ニッケル微粒子の製造方法 | |
| JP2003512521A (ja) | 粉末冶金成形体からの有機酸ベースの結合剤の除去 | |
| WO2016038959A1 (ja) | タングステンコンデンサ素子及びその製造方法 | |
| JP2014189835A (ja) | ニッケル粉末とその製造方法 | |
| JP5798279B1 (ja) | タングステン系コンデンサ素子の製造方法 | |
| JP6625650B2 (ja) | 新規な焼成リン酸カルシウム成形体及びその製造方法 | |
| JP5724822B2 (ja) | 含硫黄ニッケル微粒子の製造方法 | |
| KR101593748B1 (ko) | 니켈 입자의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 니켈 입자 | |
| JPH0784343B2 (ja) | 炭化珪素焼結体及びその製造方法 | |
| WO2015166670A1 (ja) | タングステン系コンデンサ素子の製造方法 | |
| JP2023045936A (ja) | ニッケル粉末 | |
| EP4570775A1 (fr) | Liant polymérique et formulation à base de poudre de céramique et de liant polymérique pour la fabrication de pièces en céramique par un procédé d'impression 3d, procédé d'obtention d'une telle formulation et procédé d'obtention d'une pièce en céramique | |
| JP2825691B2 (ja) | 窒化アルミニウム質セラミックのバインダー除去方法 | |
| JP2025008845A (ja) | 電解コンデンサの陽極体に含まれる多孔質体の製造に用いられる複合粉末、当該複合粉末の製造方法、および電解コンデンサ用陽極体の製造方法 | |
| JP2994071B2 (ja) | 粉末の射出成形体からバインダを除去する方法 |