DE2126417B2 - Use of a tantalum powder for the manufacture of sintered anodes for electrolytic capacitors - Google Patents

Use of a tantalum powder for the manufacture of sintered anodes for electrolytic capacitors

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DE2126417B2
DE2126417B2 DE19712126417 DE2126417A DE2126417B2 DE 2126417 B2 DE2126417 B2 DE 2126417B2 DE 19712126417 DE19712126417 DE 19712126417 DE 2126417 A DE2126417 A DE 2126417A DE 2126417 B2 DE2126417 B2 DE 2126417B2
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density
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/04Electrodes or formation of dielectric layers thereon
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    • H01G9/052Sintered electrodes

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Description

worin Rox den Äquivalentwiderstand durch den wendet.where Rox applies the equivalent resistance through the.

dielektrischen Verlust des Oxydfilms, Rc den Wider- CV {μΈ ■ V/g) bedeutet das Produkt aus der sta-dielectric loss of the oxide film, Rc denotes resist- CV {μΈ ■ V / g) means the product of the sta-

stand des Elektrolyten an der kathodischen Seite tischen Kapazität C pro Gewichtseinheit Tantal undstood the electrolyte on the cathodic side and capacity C per unit weight of tantalum

der Fonnierspannung V und wird als spezifische statische Kapazität bezeichnet. Dies ist ein Wert, der zur Berechnung der statischen Kapazität einer gesinterten Anode verwendet wird.the forming voltage V and is referred to as the specific static capacity. This is a value used to calculate the static capacity of a sintered anode.

F i g. 1 der Zeichnung zeigt die Beziehung zwischen der Formdichte, CR und CV; F i g. 1 of the drawing shows the relationship between shape density, CR and CV;

F i g. 2 der Zeichnung zeigt die Beziehung zwischen der Pulverdichte, der Formdichte, der Sintertemperatur, CR und CV. F i g. 2 of the drawing shows the relationship among powder density, shape density, sintering temperature, CR and CV.

Versuch 1Attempt 1

Es wurde ein üblicherweise verwendetes Tantalpulver von sechs Klassen mit einem variierenden durchschnittlichen Teilchendurchmesser verwendet, und es wurden zylindrische Formkörper mit jeweils einem Gewicht von 1,6 g und einem Durchmesser von 5 mm geformt. Die Formdichten der verschiedenen Formkörper sind in dor folgenden Tabelle I angegeben.It became a commonly used tantalum powder of six grades with one varying average particle diameter was used, and cylindrical moldings each having a weight of 1.6 g and a diameter of 5 mm. The shape densities of the various Moldings are listed in Table I below specified.

Tabelle ITable I.

Verwendetes
Ta-Pulver
Used
Ta powder
Formdichte Dg (g/cms)Form density Dg (g / cm s ) 7,5
6,25
7,5
8,0
7,5
8,5
7.5
6.25
7.5
8.0
7.5
8.5
7,0
5,94
6,25
7,5
6,5
7,5
7.0
5.94
6.25
7.5
6.5
7.5
5,94
6,25
6,25
6,75
5.94
6.25
6.25
6.75
5,79
6,5
5.79
6.5
(a)
(b)
(C)
(d)
(e)
(O
(a)
(b)
(C)
(d)
(e)
(O

3030th

Nach 30minutigem Sintern der obengenannten grünen Formkörper bei einer Temperatur von 2050° C unter Vakuum wurden sie bis zu 140 Volt in einer 0,01gewichtsprozentigen wäßrigen Phosphorsäurelösung bei einer Temperatur von 9O0C und einer Stromdichte von 30 mA/g. formiert. Die Werte CR (Ohm· μ F) und CV (μΡ-V/g) der so erhaltenen Tantalanoden wurden in einer lOgewichtsprozentigen wäßrigen Phosphorsäurelösung bei einer Temperatur von 20°C unter Verwendung eines Wechselstroms einer Frequenz von 120 Hz gemessen, wobei als Kathode ein Platinmohrrohr mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Länge von 30 mm verwendet wurde. Die verschiedenen Meßwerte wurden in Form eines Diagramms aufgetragen, wobei die in der F i g. 1 dargestellten Ergebnisse erhalten wurden. Die alphabetischen Bezeichnungen in der Figur entsprechen den in der Tabelle I verwendeten Tantalpulvern, und die Zahlen bedeuten die Formdichten Dg. After 30minutigem sintering the above-mentioned green shaped body at a temperature of 2050 ° C under vacuum, they were up to 140 volts in a 0,01gewichtsprozentigen aqueous phosphoric acid solution at a temperature of 9O 0 C and a current density of 30 mA / g. formed. The values CR (Ohm · μ F) and CV (μΡ-V / g) of the tantalum anodes obtained in this way were measured in a 10 percent strength by weight aqueous phosphoric acid solution at a temperature of 20 ° C. using an alternating current at a frequency of 120 Hz, with a cathode Platinum black pipe with a diameter of 30 mm and a length of 30 mm was used. The various measured values were plotted in the form of a diagram, the values shown in FIG. 1 were obtained. The alphabetical designations in the figure correspond to the tantalum powders used in Table I, and the numbers represent the shape densities Dg.

Aus diesem Versuch geht hervor, daß eine merkliche Abnahme des Wertes von CR irgendeines Tantalpulvers auftritt bei Herabsetzung der Formdichte des Pulvers. Andererseits zeigt sich im Falle des Wertes CV eine erwünschte Tendenz, da eher eine leichte Zunahme dieses Wertes auftritt als Folge einer Abnahme der Formdichte.From this experiment it appears that there is a marked decrease in the value of CR of any tantalum powder as the molding density of the powder is decreased. On the other hand, in the case of the value of CV, there is a desirable tendency that there is a slight increase in this value rather than a result of a decrease in the mold density.

Versuch 2Attempt 2

Es wurden drei Klassen von üblicherweise verwendeten Tantalpulvern mit verschiedenen durchschnittlichen Teilchendurchmessern, wie sie in der folgenden Tabelle 11 angegeben sind, d. h. mit verschiedenen Kapazitätswerten, verwendet, und es wurden in jedem Fall zylindrische Formkörper mit einem Gewicht von 1,6 g und einem Durchmesser von 5 mm hergestellt.There have been three classes of commonly used tantalum powders with different average Particle diameters as given in Table 11 below, i.e. H. with different Capacitance values, and in each case cylindrical shaped bodies with a weight of 1.6 g and a diameter of 5 mm.

Tabelle IITable II

Verwendetes
Ta-Pulver
Used
Ta powder

DurchschnittlicherAverage

Teilchendurchraesser*) (μ)Particle diameter *) (μ)

7,88
7,96
9,49
7.88
7.96
9.49

Formdichte Dg Form density Dg

(g/cma)(g / cm a )

8,0
8,0
8,5
8.0
8.0
8.5

*) Durchschnittlicher Teilchendurchmesser nach der Luftdurchlässigkeitsmethode. Dieser durchschnittliche Teilchendurchmesser F wurde auf die folgende Art und Weise erhalten: Es wurde eine Vorrichtung zur Messung der spezifischen Oberfläche (der Firma Shimadzu Seisakusho, Japan) verwendet, und es wurde die spezifische Oberfläche Sw gemessen. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser F wurde dann folgendermaßen errechnet:*) Average particle diameter according to the air permeability method. This average particle diameter F was obtained in the following manner: A specific surface area measuring device (made by Shimadzu Seisakusho, Japan) was used, and the specific surface area Sw was measured. The average particle diameter F was then calculated as follows:

t = t =

16,6 Sh·16.6 Sh

Die verschiedenen Formkörper wurden im Vakuum unter den drei Bedingungen 1650" C/30 Minuten, 1850° C, 30 Minuten und 2050°C/30 Minuten gesintert. Die so erhaltenen gesinterten Formkörper wurden wie im Versuch 1 auf ihre CR- und C V-Werte hin untersucht. Die verschiedenen gemessenen Werte wurden in Form eines Diagramms aufgetragen, wobei die in der F i g. 2 dargestellten Ergebnisse erhalten wurden Die alphabetischen Bezeichnungen in der F i g. 2 entsprechen dem jeweils verwendeten und in der Tabelle II angegeocuen Tantalpulver, die Zahlen bedeuten die Formdichte Dg. Die gestrichelte Kurve ist diejenige, die bei 30minutigem Sintern bei l(o0°C erhalten wurde, die durchgezogene Kurve ist diejenige, die bei 30minutigem Sintern bei 18500C erhalten wurde und die strichpunktierte Kurve ist die, die bei 30minutigem Sintern bei 20500C erhalten wurde. Aus dem Versuch 2 ist zu ersehen, daß die gleichen Schlußfolgerungen wie im Fall des Versuchs 1 gelten, ungeachtet der Sintertemperatur.The various shaped bodies were sintered in vacuo under the three conditions 1650 ° C./30 minutes, 1850 ° C., 30 minutes and 2050 ° C./30 minutes. The sintered shaped bodies obtained in this way were tested for their CR and C V The various measured values were plotted in the form of a diagram, the results shown in FIG. 2 being obtained. the numbers mean the molding density Dg. the dashed curve is the one that was obtained at 30minutigem sintering at l (o0 ° C, the solid curve is the one that was obtained at 30minutigem sintering at 1850 0 C and the dot-dashed curve is the one was obtained at 30minutigem sintering at 2050 0 C. from the experiment 2, it is seen that the same conclusions apply as in the case of the experiment 1, irrespective of the sintering temperature.

Auf diese Weise wurde bei den vorstehend beschriebenen Versuchen gefunden, daß zur Erzielung eines niedrigen Verlustfaktors ohne Verringerung des C V-Wertes es wichtig ist, die Formdichte so weit wie möglich herabzusetzen. Die Aufgabe der Erfindung kann jedoch auf Grund dieser Erkenntnis allein nicht vollständig gelöst werden, da noch das Problem bleibt, wie ein geformtes Produkt erhalten werden kann, das nicht nur eine zufriedenstellend niedrige Formdichte aufweist, sondern das auch eine vertretbare mechanische Festigkeit besitzt, d. h. das Problem, wie die minimale Formdichte herabgesetzt werden kann. Die Erfindung liefert auch eine Lösung für dieses technische Problem.In this way, it has been found in the above experiments that it is important to achieve a low loss factor without reducing the value V C, to reduce the molded density as much as possible. However, the object of the invention cannot be completely achieved on the basis of this knowledge alone, since the problem still remains of how a molded product can be obtained which not only has a satisfactorily low mold density, but which also has an acceptable mechanical strength, ie Problem of how the minimum shape density can be decreased. The invention also provides a solution to this technical problem.

Als Ergebnis der Beobachtung, daß die Schüttdichte des verwendeten Tantalpulvers ein wichtiger Faktor ist, der sich auf die Formdichte überträgt, wurde die Beziehung zwischen den drei Faktoren des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Pulvers, seiner Schüttdichte und der minimalen Formdichte gründlich untersucht. Dabei wurde gefunden, daß die minimale Formdichte von Tantalpulver proportional zur Verringerung des durchschnittlichen Durchmessers und gleichzeitig die Schüttdichte abnehmen. Der durch-As a result of the observation that the bulk density of the tantalum powder used is an important factor which is carried over to the shape density, the relationship between the three factors became the average Particle diameter of the powder, its bulk density and the minimum shape density thoroughly examined. It was found that the minimum mold density of tantalum powder is proportional to the reduction the average diameter and at the same time the bulk density decrease. The through-

schnittliche Teilchendurchmesser spiegelt die Höhe der Kapazität des Tantalpulvers wider, und der durchschnittliche Teilchendurchmesser des für den Kondensator zu verwendenden Tantalpulvers, die durch die Differenz in CV angegeben wird, wird durch die Art des verwendeten Tantalpulvers bestimmt. Infolgedessen wird zur Erzielung eines gegebenen CK-Wertes der Bereich des durchschnittlichen Teilchendurchmessers automatisch eingeschränkt. Deshalb ist es zur Herstellung von Formkörpern mit dem gleichen C V-Wert und darüber hinaus mit einem niedrigeren CR-Wert erforderlich, ein Pulver zu verwenden, dessen Schüttdichte innerhalb des genannten Bereichs des durchschnittlichen Teilchendurchmessers ein Minimum aufweist, um die Formkörper mit der niedrigstmögliehen Formdichte zu formen.The average particle diameter reflects the height of the capacitance of the tantalum powder, and the average particle diameter of the tantalum powder to be used for the capacitor, which is indicated by the difference in CV , is determined by the kind of the tantalum powder used. As a result, in order to obtain a given CK value, the range of the average particle diameter is automatically restricted. Therefore, in order to produce moldings with the same CV value and, moreover, with a lower CR value, it is necessary to use a powder whose bulk density is a minimum within the stated range of the average particle diameter in order to obtain the moldings with the lowest possible density to shape.

Die Beziehung zwischen dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser F (gemessen durch die Luftdurchdringungsmethode) und der Schüttdichte rf im Fall der bisher üblicherweise zur Herstellung der ao gesinterten Tantalanode verwendeten Tantalpulver ist in der folgenden Tabelle III dargestellt. In dem Verfahren zur Herstellung der in den USA.-Patentschriften 3 418 106 und 3 473 915 beschriebenen Tantalpulver liegen sowohl der durchschnittliche Teilchendurchmesser als auch die Schüttdichte der erhaltenen Pulver innerhalb dieser Bereiche. Die Schüttdichte wird mit Hilfe der Scottzahl-Meßvorrichtung der Fisher Scientific Company, USA., bestimmt.The relationship between the average particle diameter F (measured by the air permeation method) and the bulk density rf in the case of the tantalum powder conventionally used to manufacture the ao sintered tantalum anode is shown in Table III below. In the process for preparing the tantalum powders described in U.S. Patents 3,418,106 and 3,473,915, both the average particle diameter and the bulk density of the powders obtained are within these ranges. The bulk density is determined with the aid of the Scott number measuring device from Fisher Scientific Company, USA.

Tabelle IIITable III

DurchschnittlicherAverage

Teilchendurchmesser F (μ)Particle diameter F (μ)

12 bis 8,4
8,4 bis 7,8
7,8 bis 7,2
7,2 bis 2
12 to 8.4
8.4 to 7.8
7.8 to 7.2
7.2 to 2

Schüttdichte d (g/cm»)Bulk density d (g / cm »)

5,0 > rf > 3,8
4,5 > rf > 3,4
4,0 > rf > 3,2
3,8 > rf > 3,0
5.0>rf> 3.8
4.5>rf> 3.4
4.0>rf> 3.2
3.8>rf> 3.0

3535

4040

Es wurde gefunden, daß Tantalpulver, welche die ia der folgenden Tabelle IV angegebenen Beziehungen zwischen durchschnittlichem Teilchendurchmesser und Schüttdichte aufweisen, geformte Produkte mit einer kleineren Formdichte bei gleichem durchschnittlichem Teilchendurchmesser liefern als die in der obigen Tabelle angegebenen, üblicherweise verwendeten Tantalpulver und daß sie gesinterte Anoden mit einem kleinen Verlustfaktor und einer ausreichend hohen mechanischen Festigkeit liefern.It has been found that tantalum powder which generally has the relationships given in Table IV below having between average particle diameter and bulk density, molded products with a provide smaller mold density with the same average particle diameter than that in the above Table indicated, commonly used tantalum powder and that they are sintered anodes with a provide a small loss factor and a sufficiently high mechanical strength.

5555

6060

Es ist ersichtlich, daß die Beziehung zwischen dem £5 durchschnittlichenTeilchendtirchfflesser und der Schüttdichte der Tantalpulver, die in der Tabelle IV angegeben ist, in ein anderes Gebiet fällt, als es bei denIt can be seen that the relationship between the £ 5 average particles and bulk density the tantalum powder given in Table IV falls into a different territory than that of the

Tabelle IVTable IV dl
rf2
dl
rf =
dl
rf2
dl
rf =
Durchschnittlicher
Teflchen-
durchmesser F (μ)
Average
Surface
diameter F (μ)
I 2,8
I 2,3
: 1,8
S 1,5
I 2.8
I 2.3
: 1.8
S 1.5
12 bis 8,4
8,4 bis 7,8
7,8 bis 7,2
7,2 bis 2
12 to 8.4
8.4 to 7.8
7.8 to 7.2
7.2 to 2
Schüttdichte d (g/cm1)Bulk density d (g / cm 1 ) 3,6 £
3.4Ϊ
3,2 S
2,8 S
3.6 pounds
3.4Ϊ
3.2 p
2.8 p

üblicherweise verwendeten, in Tabelle III angegebenen Tantalpulvern vorhanden ist.commonly used, given in Table III Tantalum powder is present.

Wenn die obere Grenze der in der Tabelle IV angegebenen Schüttdichte überschritten wird, führen Versuche zur Herabsetzung des CÄ-Wertes durch Verringerung der Formdichte zu einem Zerfall der Formkörper. Andererseits ist es im Fall von Pulvern unterhalb der unteren Grenze nicht nur schwierig, die Herstellung praktisch durchzuführen, sondern sie auch zu handhaben. Wenn ein solches Pulver verwendet würde, treten Schwierigkeiten bei seiner Handhabung auf. Beispielsweise ist es schwierig, das Pulver in konstanten Mengen in die Formdüse einzuführen.If the upper limit of the bulk density given in Table IV is exceeded, lead Attempts to lower the CA value by reducing the density of the mold lead to a disintegration of the Moldings. On the other hand, in the case of powders below the lower limit, it is not only difficult to make the manufacture practical, but also to handle it. When using such a powder difficulties arise in handling it. For example, it is difficult to get the powder in to introduce constant amounts into the molding nozzle.

Der Grund dafür, warum ein geformtes Produkt mit einer ausreichenden mechanischen Festigkeit erhalten wird, obwohl die Formdichte niedriger ist, wenn die Schüttdichte innerhalb eines gegebenen Bereiches für einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser herabgesetzt wird, beruht vermutlich auf der Tatsache, daß das Kompressionsverhältnis beim Formen eines Pulvers bis zu einer gegebenen Dichte in dem Fall höher wird, wenn das Pulver eine kleinere Schüttdichte aufweist mit der Folge, daß die gegenseitige Verflechtung der Pulverteilchen intensiver wird.The reason why a molded product with sufficient mechanical strength is obtained although the shape density is lower when the bulk density is within a given Range for an average particle diameter is decreased is believed to be due to the fact that the compression ratio at Shaping a powder up to a given density becomes higher in the case when the powder is a smaller one Has bulk density with the result that the mutual interweaving of the powder particles becomes more intense.

Die Erfindung besteht demgemäß in der Verwendung eines Tantalpulvers, in dem das Verhältnis zwischen durchschnittlichem Teilchendurchmesser F (μ), gemessen nach der Luftdurchdringungsmethode, und der Schüttdichte rf (g/cm8) den folgenden Bedingungen genügt:The invention accordingly consists in the use of a tantalum powder in which the ratio between the average particle diameter F (μ), measured by the air permeation method, and the bulk density rf (g / cm 8 ) satisfies the following conditions:

wenn 12 Z F> 8,4, 3,6 > rf ä 2,8;if 12 Z F> 8.4, 3.6> rf 2.8;

wenn 8,4 δ F > 7,8, 3,4 ^ rf ä 2,3;if 8.4 δ F> 7.8, 3.4 ^ rf - 2.3;

wenn 7,8 ä F> 7,2, 3,2 ^ rf ä 1,8;if 7.8 - F> 7.2, 3.2 ^ rf - 1.8;

wenn 7,2 ä F > 2, 2,8 ^ rf 5 1,5,if 7.2 ä F > 2, 2.8 ^ rf 5 1.5,

zum Herstellen von gesinterten Anoden von Elektrolytkondensatoren. for the production of sintered anodes of electrolytic capacitors.

Ein Tantalpulver, das diese Bedingungen erfüllt, liefert in allen Fällen ein erwünschtes geformtes Produkt. Vorzugsweise wird ein solches Pulver so unter Druck geformt, daß es eine minimale Formdichte aufweist. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, daß die minimale Formdichte erzielt wird, da die Anwendung der Erfindung den Vorteil hat, daß die mechanische Festigkeit weit größer wird als diejenige, die bei Verwendung der bekannten Pulver die außerhalb des Bereichs der Erfindung liegen, erzielt wird.A tantalum powder which satisfies these conditions provides a desired shaped one in all cases Product. Preferably, such a powder is formed under pressure so that it has a minimum shape density having. However, it is not absolutely necessary that the minimum mold density be achieved, since the application of the invention has the advantage that the mechanical strength is far greater than those which, when using the known powders which are outside the scope of the invention, is achieved.

Die vorstehend beschriebene Verwendung eines Tantalpulvers mit einer Schüttdichte innerhalb eines Bereiches, der in Verbindung mit der durchschnittlichen Teilchengröße des Pulvers erfindungsgemäß angegeben worden ist, war bisher nicht bekannt. Der Grund liegt darin, daß noch keine Erkenntnisse bezüglich der Beziehung zwischen den drei Faktoren der Teilchengröße, der Schüttdichte und der minimalen Formdichte vorlagen und die Herstellung einer gesinterten Anode mit einem kleinen Verlustfaktor bisher nicht gelungen ist, obwohl iiie Teilchengröße und die Beziehung zwischen der Teilchengröße und der Schüttdichte bereits Gegenstand von Diskussionen war.The above-described use of a tantalum powder with a bulk density within one Range given in connection with the average particle size of the powder according to the invention was not previously known. The reason is that there is still no knowledge regarding the relationship between the three factors of particle size, bulk density and minimum Form density templates and the production of a sintered anode with a small loss factor has not yet succeeded, although the particle size and the relationship between particle size and bulk density has already been the subject of discussion was.

Ein Tantalpulver mit einer geringen Schüttdichte, wie es vorstehend beschrieben ist, kann unter speziell geregelten Bedingungen hergestellt werden. Ein geeignetes Tantalpulver wird beispielsweise auf die folgende Art und Weise hergestellt: Übliches Tantalpulver wird in Form einer Schicht einer Dicke vonA tantalum powder with a low bulk density, as described above, can under specifically regulated conditions are established. A suitable tantalum powder is, for example, on the Manufactured in the following way: Usual tantalum powder is in the form of a layer with a thickness of

weniger als 1 cm ausgebreitet und entweder unter Vakuum oder unter einer Inertgasatmosphäre unter Bildung von Aggregaten mit einer hohen Anzahl von Hohlräumen leicht gesintert. Diese Aggregate werden dann unter geregelten Bedingungen zerkleinert.Spread out less than 1 cm and either under vacuum or under an inert gas atmosphere Formation of aggregates with a large number of cavities easily sintered. These aggregates are then crushed under controlled conditions.

Beispielexample

Als Vergleichsproben wurden vier Klassen von üblicherweise verwendeten Tantalpulvern A1, B1, C1 und D1 mit verschiedenen durchschnittlichen Teilchendurchmessem verwendet. Diese Vergleichsproben wurden jeweils leicht in Form einer etwa 3 mm dicken Schicht ausgebreitet und durch 15minutige Wärmebehandlung im Vakuum bei 15700C leicht gesintert. Die so erhaltenen gesinterten Produkte wurden unter Verwendung einer Stempelmühle (Zerstampfer) zerstoßen, und dabei wurden Pulver mit einer Teilchengröße von weniger als 0,4 mm erhalten. Diese werden als Proben A2, B2, Ca und D2 bezeichnet.Four classes of commonly used tantalum powders A 1 , B 1 , C 1 and D 1 with different average particle diameters were used as comparison samples. These comparative samples were easily spread in the form of an approximately 3 mm thick layer, and easily sintered by 15minutige heat treatment in vacuum at 1570 0 C. The sintered products thus obtained were crushed using a punch mill (pounder) to obtain powders having a particle size of less than 0.4 mm. These are referred to as samples A 2 , B 2 , C a and D 2 .

Gesinterte Produkte, die nach dem gleichen Verfahren wie vorstehend beschrieben erhalten wurden, wurden unter Verwendung einer Stempelmühle ganz leicht zerstoßen, und es wurden Pulver mit einer Teilchengröße von weniger als 0,4 mm erhalten. Diese werden als Proben A51, B3, C3 und D3 bezeichnet.Sintered products obtained by the same procedure as described above were easily crushed using a punch mill, and powders having a particle size of less than 0.4 mm were obtained. These are referred to as samples A 51 , B 3 , C 3 and D 3 .

rerden als rrooen λ» d3, ^3 »»- ~» — - „, Die bei der Untersuchung dieser zwölf Klassenrerden as rrooen λ » d 3, ^ 3» »- ~» - - „, which in the investigation of these twelve classes

von Tantalpulvern auf ihre durchschnittlichen Teilchendurchmesser, Schüttdichten, minimalen Formdichten sowie CA- und C V-Werte und außerdem der R-Werte in Gleichung (I) hin erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V zusammengestellt. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser wurde nach der Luftdurchdringungsmethode bestimmt. Die minimale Formdichte wurde auf die folgende Art und Weise bestimmt: Die Tantalpulverprobe wurde mit 2% Kampfer als Bindemittel gemischt und zu zylindrischen Formkörpern mit einem Durchmesser von 5 mm und einem Gewicht von 1 g verformt. Den so erhaltenen Formkörper ließ man von einer Höhe von 8 cm auf eine Polyäthylenplatte fallen, und die minimale Dichte war der Wert, bei dem der Formkörper nicht zerbrach, wobei dieser Wert als minimale Formdichte bezeichnet wird.The results obtained from tantalum powders for their average particle diameter, bulk densities, minimum shape densities and CA and C V values and also the R values in equation (I) are compiled in Table V below. The average particle diameter was determined by the air permeation method. The minimum mold density was determined in the following way: The tantalum powder sample was mixed with 2% camphor as a binder and shaped into cylindrical moldings with a diameter of 5 mm and a weight of 1 g. The molded article thus obtained was dropped from a height of 8 cm on a polyethylene plate, and the minimum density was the value at which the molded article did not break, this value being referred to as the minimum molded density.

Die verschiedenen Pulver wurden nach dem gleichen Verfahren, wie es in dem obigen Versuch 1 beschrieben ist, zu Formkörpern mit der minimalen Formdichte verformt, danach wurden die erhaltenen grünen Formkörper jeweils 30 Minuten lang bei 19500C gesintert. Die CV- und die CR-Werte der gesinterten Formkörper wurden wie im Versuch 1 gemessen. Der Verlustfaktor tang δ und der .R-Wert wurden aus der Gleichung (I) errechnet.The various powders were prepared by the same procedure as described in the above experiment 1, molded into moldings at the minimum molding density, and then the resulting green moldings were sintered 30 minutes at 1950 0 C for. The CV and CR values of the sintered molded bodies were measured as in Experiment 1. The loss factor tang δ and the .R value were calculated from equation (I).

Verwendete
Ta-Pulverprobe
Used
Ta powder sample

VergleichsprobeComparative sample

A1 A 1

B1 B 1

C1 C 1

D1 D 1

Erfindungsgemäße
Probe
According to the invention
sample

A2 A 2

B2 B 2

C2 C 2

D2 D 2

Erfindungsgemäße
Probe
According to the invention
sample

A8 A 8

B3 B 3

C8 C 8

D8 D 8

Durchschnittlicher Teilchendurch messer (μ)Average particle diameter (μ)

11,0 7.9 7,3 6,511.0 7.9 7.3 6.5

11,3 8,1 7,6 7,011.3 8.1 7.6 7.0

11,5 8,2 7,7 7,111.5 8.2 7.7 7.1

Tabelle VTable V

Schüttdichte Bulk density

(g/cm3)(g / cm 3 )

4,5 3,7 3,5 3,24.5 3.7 3.5 3.2

3,6 3,4 3,2 2,83.6 3.4 3.2 2.8

3,4 3,2 3,0 2,53.4 3.2 3.0 2.5

7,5
6,8
6,5
6,0
7.5
6.8
6.5
6.0

6,5
6,5
6.0
5,5
6.5
6.5
6.0
5.5

6,4
6,2
5,8
5,3
6.4
6.2
5.8
5.3

2400
3100
3300
3650
2400
3100
3300
3650

2470
3170
3380
3720
2470
3170
3380
3720

2490
3170
3420
3750
2490
3170
3420
3750

115
145
152
165
115
145
152
165

100
125
130
140
100
125
130
140

98
123
125
135
98
123
125
135

8,66 10,98.66 10.9

11,5 12,411.5 12.4

7,54 9,42 9,80 10,57.54 9.42 9.80 10.5

7,39 9,26 9,42 10,27.39 9.26 9.42 10.2

4,19 4,09 4,03 3,964.19 4.09 4.03 3.96

3,54 3,45 3,36 3,293.54 3.45 3.36 3.29

3,44 3,39 3,20 3,153.44 3.39 3.20 3.15

erhalten werden, kleiner im Vergleich zu den Fallen, in denen Pulver innerhalb des gleichen Teilchengrößenbereichs verwendet werden, die jedoch außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegen. Auch in diesem Fall nimmt der CK-Wert nicht ab, sondern er nimmt eher leicht zu.are smaller compared to the cases in which powders are used within the same particle size range but which are outside the scope of the present invention. In this case , too, the CK value does not decrease, but rather increases slightly.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

309549/226309549/226

Claims (1)

und Ri den Koniaktwiderstand der Oxydfilm/Elek-and Ri is the contact resistance of the oxide film / elec- Patentanspruch: trolyt / Graphitschicht /Metallschicht /Metallgehäuse-Claim: trolyt / graphite layer / metal layer / metal housing Grenzflächen bedeuten.Mean interfaces. GrenzfläInterface Verwendung eines Tantalpulvers, in dem das In den obigen beiden Gleiäu t?f°Use of a tantalum powder in which the in the above two equations ä u t ? F ° Verhältnis zwischen durchschnittlichem Teilchen- 5 verwendeten Wechselstrom bestimm> ^Determine the ratio between the average particle 5 used alternating current ^ durchmesser F (μ), gemessen nach der Luftdurch- und Ri Eigenwerte sind, die vom Aufbau des Kondringungsmethode, und der Schüttdichte d (g/cm«) densators selbst abhängen, ^enaeoteioufl im den folgenden Bedingungen genügt: Falle von C je nach dem Verwendungszweck desdiameter F (μ), measured according to the air flow and Ri are eigenvalues that depend on the structure of the condensation method, and the bulk density d (g / cm «) capacitor itself, ^ enaeoteioufl in the following conditions is sufficient: Case of C depending on the Purpose of the Kondensators, d.h. je nach Kondensatortyp, einCapacitor, i.e. depending on the capacitor type wenn 12 ^ F > 8,4, 3,6 2: d g; 2,8; 10 vorner festgelegter hoher Wert gewählt werden. Daherif 12 ^ F> 8.4, 3.6 2: dg; 2.8; 10 previously determined high value can be selected. Therefore wenn S,4^F> 7,8, 3,4Si^ 2,3; hängt die Verringerung des Verlustfaktors des Elek-if S, 4 ^ F> 7.8, 3.4 Si ^ 2.3; the reduction depends on the loss factor of the electron wenn 7,8 S F>7,2, 3,2 > rf ^ 1,8; trolytkondensators davon ab, wie Re bei Aufrechtwenn 7,2 ^ F > 2, 2,8 ^ d £ 1,5, erhaltung von C auf dem obengenannten hohenif 7.8 S F> 7.2, 3.2> r f ^ 1.8; trolyte capacitor, like Re at upright if 7.2 ^ F > 2, 2.8 ^ d £ 1.5, keeping C on the above-mentioned high zum Herstellen von gesinterten Anoden von Elek- Wert herabgesetzt werden kann trolytkondensatoren *5 Nachdem festgestellt worden war daß der Verhxst-for making sintered anodes can be reduced from Elek value trolyte capacitors * 5 After it was established that the interlocking faktor möglicherweise von der Struktur der Foren der gesinterten Anode, die auf ihrer kathodischen Seitefactor possibly on the structure of the forums of the sintered anode, which are on its cathodic side mit einem Elektrolyten gefüllt wird, abhängt und daßis filled with an electrolyte, depends and that die poröse Struktur der Anode möglicherweise in Bih d F°™^f * d«^^5^the porous structure of the anode possibly in Bih d F ° ™ ^ f * d «^^ 5 ^ die poröse Strukturthe porous structure Die Erfindung betrifft Verbesserungen an gesinterten *o enger Beziehung zu derThe invention relates to improvements in sintered * o close relationship to that Tantalkörpern für gesinterte Elektroden von Elek- Ausgangsmatenals steht, wurde die^g trol··kondensatoren diesen Faktoren experimentell untersucht. Uer hierTantalum bodies for sintered electrodes from Elek starting materials, the ^ g trol capacitors investigated these factors experimentally. Uer here Der Tantal-Elektrolytkondensator weist bekanntlich verwendete Ausdruck »F?™«**1*1 Ϊ^Χ,,^!! eine Anode auf, die gewöhnlich durch Druckver- Dichte des durch DruckverformungdesTantaprivers formung eines Tantalpulvers mit einer Teilchengröße =5 erhaltenen grünen te. frischen PeUets Bei diesen von weniger als 0,4 mm und anschließende Sinterung Untersuchungen wurde Runden, daß _ eine Herabdes so erhaltenen geformten Produkts unter Vakuum Setzung des Verlustfaktors ohne Vemngerang Jr zur Erzielung einer porösen gesinterten Masse, deren Kapazität dadurch erzielt werden kan η da B ™na™ Oberfläche anschließend anodisch oxydiert wird unter grünen Formkörper sintert, wobei die Fachte Bildung eines dielektrischen Oxydfilms mit einer Dicke 30 des Tantalpulvers so klein wie Pj8^«XJ* von400bis4000Ä,wonachdieF>orenderkathodischen worden ist. D.e in der ^f^J^^f Seite der gesinterten Masse mit beispielsweise Mangan- verwendeten Symbole haben die folgenden Bedeudioxyd gefüllt werden, hergestellt wird. Der dielek- tungen: ... rv u. ,w ^rct^nH-nAs is well known, the tantalum electrolytic capacitor has the expression "F? ™" ** 1 * 1 Ϊ ^ Χ ,, ^ !! an anode, which is usually obtained by compressive density of the tantalum powder having a particle size = 5 obtained by compression deformation of the tantalum river. Fresh PeUets In these studies of less than 0.4 mm and subsequent sintering, it was found that lowering the molded product thus obtained under vacuum setting the loss factor without reducing Jr to obtain a porous sintered mass, the capacity of which can be achieved by B The surface is then anodically oxidized and sintered under green moldings, whereby the fold formation of a dielectric oxide film with a thickness of the tantalum powder as small as Pj8 ^ «XJ * from 400 to 4000 Å, after which the F> has become endcathodic. De symbols used in the ^ f ^ J ^^ f side of the sintered mass with, for example, manganese have the following meaning dioxide to be produced, is produced. The dielek- lings: ... rv u., W ^ rct ^ nH-n trische Oxydfilm dieser Anode ermöglicht die Her- Dg (g/cm») bedeutet die Dichte des vorstehendentric oxide film of this anode allows the her- Dg (g / cm ») means the density of the above stellung von kleinen Kondensatoren mit einer hohen 35 beschriebenen Formkörper Pf?PO™>n£ ZUJ 1JjJ" statischen Kapazität absetzung der Formdichte verringert sich die me-position of small capacitors with a high 35 described shaped body Pf? PO ™> n £ ZU J 1 JjJ "static capacitance deposition of the shape density reduces the me- SelrS^ten Eigenschaften, die ein Elek- chanische Festigkeit des erhaltenen geformtenProtrolytkondensator haben muß, ist die, daß sein Ver- dukts. Im Falle eines geformten Produkts dessen,Formlustfaktor klein ist. Hauptziel der vorliegenden Er- dichte ungewöhnlich niedrig ist treten nicht nur fmdung ist es daher, gesinterte Tantalpellets anzu- 40 Schwierigkeiten te.to-^^^™Jf^ geben, die für die Verwendung als Anode von Kon- tern auf, sondern das Produk zerfdlt auch häufig densatoren geeignet sind, in denen der Verlustfaktor während der Sinterstufe Deshalb besteht eine Grenze klein ist und d. ,tausche Kapazität auf einem hohen bezüglich des unteren Wertes der. Fliehte, d« Wert gehalten wird. noch angewendet werden kann. Die unterste Dichte The rarest properties that an electrical strength of the molded protrolytic capacitor obtained must have is that of its product. In the case of a molded product whose form factor is small. Main aim of the present ER dense unusually low is kick it, is not, therefore, only be applied fmdung sintered tantalum pellets te 40 difficulties. to - ^^^ ™ Jf ^ which are suitable for use as the anode of counters, but the product also often disintegrates capacitors in which the loss factor during the sintering stage is therefore a limit and d. , trade capacity on a high relative to the lower value of the. Fled, the value is held. can still be applied. The lowest density Es wurde nun gefunden, daß dieses Ziel dadurch 45 eines geformten Produktes, das noch eine fur die erreicht werden kann, daß man ein Tantalpulver praktische Verwendung ausreichende mechanische sintert, in dem das Verhältnis von durchschnittlicher Festigkeit aufweist, wird als »minimale Formdichte Teilchengröße zu Schüttdichte innerhalb eines be- bezeichnet. Ein Standardmaß, das angibt ^daß es stimmten Bereiches liegt. diese mechanische Festigkeit in ausreichendem MaßeIt has now been found that this objective can be achieved by a molded product which is yet another one for the can be achieved that a tantalum powder practical use sufficient mechanical sinters, in which the ratio of average strength has, is called the »minimum mold density Particle size denotes bulk density within a denoting. A standard measure that indicates ^ that it is correct area. this mechanical strength is sufficient Zum besseren Verständnis der Erfindung werden 50 besitzt, besteht darin, in ein Tantalpulver als Bindenachfolgend zuerst die durchgeführten vorbereitenden mittel 2 Gewichtsprozent Kampfer einzumischen dann Untersuchungen beschrieben. diese Mischung zu zylindrische* Formkörper mrtFor a better understanding of the invention, it consists of first mixing in a tantalum powder as a binding then the preparatory agent 2 percent by weight of camphor that has been carried out Investigations described. this mixture to cylindrical * shaped body mrt Der Verlustfaktor tango eines gesinterten Elek- einem Durchmesser von 5mm und einem Gewicht trolytkondensators wird durch die folgende Gleichung von 1 g unter Druck zu verformen und an^JieBend dargestellt- 55 das so erhaltene Pellet auf eine ha e KunatstoffplatteThe loss factor tango a sintered electron a diameter of 5mm and a weight trolytkondensators by the following equation of from 1 g to deform under pressure and at dargestellt- ^ JieBend 55, the thus-obtained pellet in a ha e Kun a tstoffplatte 8 von einer Höhe von 8 cm herabfallen zu lassen. Wenn 8 to be dropped from a height of 8 cm. if tang δ — infCR , (1) def pormkörper bei diesem Test nicht bricht, so weisttang δ - infCR, (1) def p orm body does not break in this test, so points worin / die Wechselstromfrequenz in Hz (Schwin- es eine für praktische Zwecke ausreichende mechagungen pro Sekunde), C die statische Kapazität nische Festigkeit auf.where / is the alternating current frequency in Hz (Schwin- it is sufficient for practical purposes per second), C is the static capacity niche strength. (hmF) und R den Äquivalent-Reihenwiderstand 60 CR (Ohm · μF), das in der obigen Gleichung I(hmF) and R is the equivalent series resistance 60 CR (Ohm · μF), which is given in the above equation I. (in Ohm) bedeuten. auftritt, bedeutet das Produkt aus Kapazität und(in ohms) mean. occurs, means the product of capacity and R wird in der obigen Gleichung (I) durch die Äquivalent-Reihenwiderstand je gesinterter Anode, In equation (I) above, R is given by the equivalent series resistance per sintered anode, folgende Gleichung (II) dargestellt: und es ist gleich dem Quotienten der durch Divisionthe following equation (II) is shown: and it is equal to the quotient of the division des Verlustfaktors durch 2π/ srhalten wird. Dieserof the loss factor is maintained by 2π / sr. This R = Rox + Re + Ri (II) 6s wert wird zur Berechnung des Verlustfaktors ver- R = Rox + Re + Ri (II) 6s value is used to calculate the loss factor
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