DE1589786B2 - Verfahren zum herstellen von ventilmetall-sinteranoden fuer elektrolyt- kondensatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Ventilmetall-Sinteranoden für Elektrolyt-Kondensatoren, bei dem Ventilmetall-Pulver, etwa Tantalpulver, in einer Matrize verpreßt und der Preßling in einem Vakuum-Ofen gesintert wird, wobei anschließend an das Sintern der Sinterkörper mit einem Anschlußdraht aus Ventilmetall verschweißt wird.

Bei der Herstellung von Sinteranoden für Elektrolyt-Kondensatoren wird bisher im allgemeinen in folgender Weise vorgegangen. Zunächst wird ein sinterfähiges Ventilmetall in Pulverform, etwa Tantalpulver, in einer Matrize zu einem stabförmigen oder plattenförmigen Körper verpreßt. Dabei wird gemäß US-PS 32 41 008 ein Anschlußdraht aus Ventilmetall, etwa ein Tantaldraht, mit seinem Fußende mit in den Elektrodenkörper eingepreßt, derart, daß er im wesentlichen zentral von einer Stirnfläche des Körpers absteht; der Preßling wird dann in einen Vakuumofen eingebracht, auf die Sintertemperatur des verwendeten Ventilmetalls erhitzt und nach der Sinterung wieder aus dem Ofen entnommen.

Dieses bekannte Verfahren weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So hat sich insbesondere gezeigt, daß der eingepreßte, aus massivem Material bestehende Anschlußdraht nur mangelhaft an dem ihn umgebenden Metallpulver ansintert, was zu unbefriedigenden elektrischen Werten des Kondensators führt. Zwar wird das Ansintern durch Verwendung von Anschlußdrähten mit besonders rauher Oberfläche verbessert, doch führen derart rauhe Anschlußdrähte dazu, daß beim späteren Imprägnierprozeß mit Mangannitratlösung diese am Draht aufsteigt, was dann beim Anschweißen des Zuleitungsdrahtes erhebliche Schwierigkeiten und die Gefahr von Ausschuß ergibt. Auch ist es bei dem bekannten Verfahren erforderlich, relativ dicke, in das Preßpuiver eindringende Anschlußdrähte zu verwenden, was bei den fraglichen Materialien, etwa Tantal, zu beträchtlichen Kosten Anlaß gibt, wobei. darauf hinzuweisen ist, daß insbesondere bei kleinen Sinterkörpern der Gewichts- und damit Kostenanteil des Tantaldrahtes relativ hoch ist. Weiterhin ist es aber auch aus der US-PS 32 41 008 bekannt, den Anschlußdrahi nachträglich an den Sinterkörper anzuschweißen. Irr; nachträglichen Anschweißen des Anschlußdrahtes an den Sinterkörper stand jedoch bisher entgegen, daß beim Schweißvorgang unerwünschte Oxidationen an der Oberfläche des Sinterkörpers auftreten, welche die elektrischen Eigenschaften wesentlich verschlechtern. Aus diesem Grund ist auch bisher in der Praxis dieses Verfahren nicht angewendet worden.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Ventilmetall-Sinteranoden, das einerseits zu Anoden mit wesentlich verbesserten elektrischen Eigenschaften führt und darüber hinaus eine rationelle und kostensparende Herstellung gewährleistet. Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren, bei dem das Ventilmetallpulver, etwa Tantalpulver, in einer Matrize verpreßt, der Preßling in einem Vakuumofer gesintert und anschließend an das Sintern dei Sinterkörper mit einem Anschlußdraht aus Ventilmetal verschweißt wird, nach der Erfindung dadurch gelöst daß der Sinterkörper nach dem Anschweißen de: Anschlußdrahtes einer nochmaligen Erhitzung au Sintertemperatur unterworfen wird.

Dadurch, daß der Sinterkörper nach dem Anschwei Ben nochmals auf Sintertemperatur erhitzt wird, erfolg eine einwandfreie Reinigung des Elektrodenkörpen das heißt es werden alle vom Anschweißvorgan herrührenden Oxidationsprodukte wieder entfern Wenn nun auch ein zusätzlicher Sinterprozeß erfordei lieh ist, so übertrifft es das bisherige Verfahren trotzder bei weitem. So erhält der Sinterkörper über seine

• gesamten Querschnitt eine völlig gleichmäßige Dichte sogar bei plättchenförmigen Anoden, und ist mit der Anschlußdraht einwandfrei kontaktiert. Durch dz nachträgliche Anschweißen des Anschlußdrahtes kan dessen Dicke wesentlich schwächer gewählt werdei wobei lediglich die erforderlichen elektrischen Leitwe; te zu berücksichtigen sind, nicht aber Stabilitätsprobk me. Außerdem können Anschlußdrähte mit voll glatter Oberfläche verwendet werden, so daß auch de nachteilige Hochsteigen von Imprägnierflüssigkeit b den nachfolgenden Behandlungsstufen vermieden wir In der Praxis hat sich ferner gezeigt, daß d erfindungsgemäß hergestellten Sinteranoden völlig fr von Verunreinigungen sind, was auf die Aufteilung einer Vor- und eine Nachsinterung zurückzuführen is wobei die Hauptverunreinigungen bereits beim erste Sinterprozeß abdampfen. Schließlich hat sich ε weiterer Vorteil erwiesen, daß die Preßlinge ε Schüttgut gesintert werden können, wobei das Zusar menbacken der Sinterkörper auf einfachste Wei:

dadurch vermieden wird, daß das Sintergut vor d; zweiten Sinterung umgeschichtet wird.

In der Zeichnung sind die einzelnen Verfahrensschr te beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen Fig. la und 1 b den Preßvorgang und F i g. 2a und 2b Sinterkörper mit angeschweißte Anschlußdraht. ■

Beim Verfahren wird zunächst aus Ventilmetall-P' ver ein Preßling hergestellt. Für diesen Vorgang eigi sich die auf F i g. 1 a im Schnitt dargestellte Presse. DU Presse weist einen Pressentisch 10 auf, in welchem e: Matrize 11 schwimmend gelagert ist. Als Preßwerkz!

ge dienen ein Oberstempel 12 und ein Unterstempel 13. Befinden sich die beiden Stempel in der in Fig. la dargestellten Lage, so kann in die entsprechend geformte Öffnung der Matrize 11 Ventilmetall-Pulver 14, beispielsweise Tantalpulver, zusammen mit Binde- und Gleitmittel, eingefüllt werden. Daraufhin wird der Oberstempel 12 nach unten abgesenkt und das Metallpulver somit verpreßt (Fig. Ib). Nach dem Preßvorgang wird der Preßling nach oben oder nach unten aus der Matrize ausgestoßen. Der Preßling 15 weist eine völlig gleichmäßige Dichte auf, wozu insbesondere die schwimmende Lagerung der Matrize beiträgt. Die Form des Preßlings kann beliebig gewählt werden, im allgemeinen ist eine stabförmige oder eine plättchenförmige Gestalt am zweckmäßigsten. Es hat sich gezeigt, daß für den Preßvorgang normale Tablettenpressen mit Vielfachwerkzeug herangezogen werden können.

Der Preßling wird nun in einen Vakuum-Ofen eingebracht und dort gesintert. Bei Preßlingen aus Tantalpulver beträgt die Sintertemperatur etwa 2000° C, die Sinterzeit etwa 15 Minuten bis zu einer Stunde. Der aus dem Preßling entstandene Sinterkörper wird dann aus dem Ofen entnommen und mit einem Anschlußdraht aus Ventilmetall verschweißt. Im allgemeinen soll der Anschlußdraht aus dem gleichen Material bestehen wie der Sinterkörper, beispielsweise also ebenfalls aus Tantal. Für die Wahl der Stärke des Anschlußdrahtes sind ausschließlich die elektrischen Leitwerte maßgebend, er kann also relativ dünn sein. Vorzugsweise wird aus später zu erläuternden Gründen ein Draht mit äußerst glatter Oberfläche verwendet. Der Anschweißvorgang erfolgt zweckmäßigerweise durch Widerstandsschweißung.

In den F i g. 2a und 2b sind Beispiele von Sinterkörpern mit angeschweißtem Anschlußdraht dargestellt. Dabei weist der Sinterkörper 16 in F i g. 2a zylindrische Gestalt auf, und der Anschlußdraht 17 ist parallel zur Zylinderachse am Zylindermantel angeschweißt Der Sinterkörper 16 in F i g. 2b weist eine plättchenförmige Gestalt auf, wobei der Anschlußdraht 17 an eine Schmalseite des Plättchens angeschweißt ist. Diejenige Kante dieser Plättchenschmalseite, von welcher der Anschlußdraht 17 absteht, ist abgefast, so daß der Draht 17 nicht in direkter Berührung mit der Oberseite des Plättchens steht. Die Abfasung dieser Karte wird zweckmäßigerweise durch entsprechende Gestaltung des das Plättchen formenden Preßwerkzeugs erreicht. Der Vorteil dieser Abfasung, die selbstverständlich auch bei dem zylindrischen Sinterkörper nach F i g. 2a vorgesehen sein kann, ergibt sich aus der späteren Erläuterung beim Imprägniervorgang.

Der mit dem Anschlußdraht 17 versehene Sinterkörper 16 wird nunmehr nochmals in einenVakuum-Ofen eingebracht und auf Sintertemperatur erhitzt. Damit wird der Sinterkörper vollständig von durch den Schweißvorgang verursachten Verunreinigungen befreit, insbesondere von Oxydationsschichten. Daneben werden auch etwa nach dem ersten Sintervorgang noch verbliebene Verunreinigungen abgedampft. Die Sinterzeit kann gegenüber dem ersten Sintervorgang herabgesetzt sein.

Es ist möglich und zweckmäßig, die Preßlinge als Schüttgut zu sintern. Ein Zusammenbacken und damit Ansintern und Beschädigen der Sinterkörper ist dabei

μ nicht zu befürchten, da vor der zweiten Sinterung als Folge der Schweißvorgänge eine Umschichtung des Sintergutes stattfindet.

Die Sinterkörper können nun in der üblichen Weise den bekannten Behandlungsvorgängen, insbesondere den Formierungen, den Imprägnierungen, den Pyrolysen und der Aufbringung der Kontaktschichten unterworfen werden. Dabei muß, wie erwähnt, beim Imprägniervorgang verhindert werden, daß während des Eintauchens der Sinterkörper 16 in das Imprägnierbad die Badflüssigkeit an den Anschlußdrähten 17 hochsteigt Im Gegensatz zu den bekannten Preßverfahren ist es aber bei der Erfindung möglich, Anschlußdrähte 17 mit extrem glatter Oberfläche zu verwenden, die keinen Kriechweg für Flüssigkeiten bilden. Das

35· nachträgliche Anschweißen der Anschlußdrähte führt also auch in dieser Beziehung zu einem wesentlichen Vorteil. Zusätzlich zu der Verwendung glatter Anschlußdrähte kann auch noch darauf geachtet werden, daß die Drähte möglichst wenig Flächenberührung mit dem Sinterkörper haben. Um dies zu erreichen, weist der Sinterkörper 16 von F i g. 2b die oben beschriebene abgef aste Kante auf.

Das Erfindungsverfahren führt also nicht nur zu Anoden mit wesentlich verbesserten elektrischen Eigenschaften sondern ermöglicht es auch, deren Herstellung zu vereinfachen und zu verbilligen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Ventilmetall-Sinteranoden für Elektrolyt-Kondensatoren, bei dem Ventilmetall-Pulver, etwa Tantalpulver, in einer Matrize verpreßt und der Preßling in einem Vakuum-Ofen gesintert wird, wobei anschließend an das Sintern der Sinterkörper mit einem Anschlußdraht aus Ventilmetall verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper nach dem Anschweißen des Anschlußdrahtes einer nochmaligen Erhitzung auf Sintertemperatur unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünner Anschlußdraht mit äußerst glatter Oberfläche angeschweißt wird, dessen Durchmesser im wesentlichen nur nach Maßgabe der elektrischen Leitwerte bemessen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht bei plättchenförmigem Preßling an einer Schmalseite mit abgefaster Stirnkante, bei stabförmigem Preßling an dessen Mantelfläche mit entsprechender Abfasung angeschweißt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmetallpulver in einer schwimmend gelagerten Matrize verpreßt wird.