RU2267182C2 - Niobium powder, sintered niobium material and capacitor made from this sintered material - Google Patents
Niobium powder, sintered niobium material and capacitor made from this sintered material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267182C2 RU2267182C2 RU2003105884/09A RU2003105884A RU2267182C2 RU 2267182 C2 RU2267182 C2 RU 2267182C2 RU 2003105884/09 A RU2003105884/09 A RU 2003105884/09A RU 2003105884 A RU2003105884 A RU 2003105884A RU 2267182 C2 RU2267182 C2 RU 2267182C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- niobium
- group
- niobium powder
- capacitor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к ниобиевому порошку, обладающему большой емкостью на единицу массы и хорошими характеристиками тока утечки, к спеченному материалу, полученному с использованием вышеуказанного ниобиевого порошка, и к конденсатору, изготовленному с использованием вышеуказанного спеченного материала.The present invention relates to a niobium powder having a large capacity per unit mass and good leakage current characteristics, to sintered material obtained using the above niobium powder, and to a capacitor made using the above sintered material.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Необходимо, чтобы конденсаторы для использования в электронных устройствах, таких как портативный телефон и персональный компьютер, обладали небольшим размером и значительной емкостью. Среди таких конденсаторов предпочтительно используют танталовый конденсатор, вследствие значительной емкости при небольшом размере и хороших рабочих характеристиках. В танталовом конденсаторе обычно используют в качестве анода спеченный материал, полученный из танталового порошка. Для того, чтобы повысить емкость танталового конденсатора, необходимо увеличить массу спеченного материала или использовать спеченный материал с увеличенной площадью поверхности, образующейся в результате измельчения порошка тантала.Capacitors for use in electronic devices such as a portable telephone and personal computer must be small in size and have a large capacity. Among these capacitors, a tantalum capacitor is preferably used, due to its considerable capacitance with small size and good performance. In a tantalum capacitor, sintered material obtained from tantalum powder is usually used as an anode. In order to increase the capacity of the tantalum capacitor, it is necessary to increase the mass of the sintered material or use sintered material with an increased surface area resulting from the grinding of tantalum powder.
Увеличение массы спеченного материала неизбежно приводит к увеличению размера конденсатора, что не удовлетворяет требованию снижения размеров конденсатора. С другой стороны, при тонкодисперсном измельчении порошка тантала для увеличения удельной площади поверхности диаметр пор в спеченном материале на основе тантала снижается, и на стадии спекания увеличивается количество закрытых пор. В результате этого пропитка катодным агентом на последующей стадии становится затруднительной.An increase in the mass of sintered material inevitably leads to an increase in the size of the capacitor, which does not satisfy the requirement of reducing the size of the capacitor. On the other hand, with fine grinding of tantalum powder to increase the specific surface area, the pore diameter in the sintered material based on tantalum decreases, and the number of closed pores increases at the sintering stage. As a result of this, impregnation with a cathode agent in a subsequent step becomes difficult.
В качестве одного из подходов к решению этих проблем может быть рассмотрен конденсатор, в котором используется спеченный материал из порошкового материала, который обладает большей диэлектрической проницаемостью, чем диэлектрическая проницаемость танталового порошка. Одним из порошкообразных материалов, который обладает такой большей диэлектрической проницаемостью, является ниобиевый порошок.As one of the approaches to solving these problems, a capacitor can be considered that uses sintered material from a powder material, which has a higher dielectric constant than the dielectric constant of tantalum powder. One of the powder materials that has such a higher dielectric constant is niobium powder.
В выложенной патентной заявке JP 55-157226 раскрыт способ получения спеченного элемента для конденсатора. Этот способ включает следующие стадии: ниобиевый порошок, содержащий различные частицы, от агломератов до тонкодисперсных частиц с размером 2,0 мкм и менее, формуют под давлением и затем спекают, тонко измельчают сформованный спеченный материал, смешивают полученные тонко измельченные частицы с порцией свинца и после этого спекают полученную смесь. Однако в вышеуказанной заявке характеристики полученного конденсатора подробно не описаны.JP 55-157226 discloses a method for producing a sintered element for a capacitor. This method includes the following stages: a niobium powder containing various particles, from agglomerates to fine particles with a size of 2.0 μm or less, is molded under pressure and then sintered, the molded sintered material is ground finely, the resulting finely ground particles are mixed with a portion of lead and after this sinter the resulting mixture. However, in the above application, the characteristics of the obtained capacitor are not described in detail.
В патенте US 4084965 раскрыт конденсатор, изготовленный с использованием спеченного материала из ниобиевого порошка, имеющего размер частиц 5,1 мкм, указанный порошок получен из ниобиевого слитка посредством гидрирования и измельчения в порошок. Однако такой конденсатор обладает высоким значением тока утечки (здесь и далее обозначается как величина LC) и представляет небольшой практический интерес.US Pat. No. 4,084,965 discloses a capacitor made using sintered material of niobium powder having a particle size of 5.1 μm, said powder obtained from a niobium ingot by hydrogenation and pulverization. However, such a capacitor has a high leakage current (hereinafter referred to as the LC value) and is of little practical interest.
Как показано в выложенной патентной заявке JP 10-242004, величина LC улучшается при частичном азотировании ниобиевого порошка. Однако в том случае, когда конденсатор, обладающий большой емкостью, изготавливают из ниобиевого порошка с небольшим диаметром частиц, величина LC изготовленного конденсатора может стать исключительно высокой.As shown in JP 10-242004, Patent Application Laid-Open, the LC value improves with partial nitriding of the niobium powder. However, in the case where a capacitor having a large capacity is made of niobium powder with a small particle diameter, the LC value of the manufactured capacitor can become extremely high.
В патенте US 6051044 раскрыт ниобиевый порошок, который имеет определенную удельную поверхность, определяемую по изотермам адсорбции методом Браунауэра-Эмета-Теллера (БЭТ-поверхность), и который содержит азот в определенном количестве. Также раскрыт способ снижения тока утечки. Однако не раскрывается и не приводятся какие-либо предположения относительно ниобиевого порошка, содержащего другие элементы, которые могут образовывать сплав с ниобием. Кроме того, в этом патенте не раскрыты и не высказываются предположения, касающиеся того, какая теплостойкость необходима для припаивания конденсаторов и тому подобных операций, и каким образом стабилизировать величину LC в том случае, если конденсатор подвергается тепловой обработке.US Pat. No. 6,051,044 discloses a niobium powder that has a specific specific surface area, determined by adsorption isotherms by the Braunauer-Emet-Teller method (BET surface), and which contains a certain amount of nitrogen. A method for reducing leakage current is also disclosed. However, no suggestions are made regarding the niobium powder containing other elements that can form an alloy with niobium. In addition, this patent does not disclose or suggest what kind of heat resistance is needed to solder capacitors and the like, and how to stabilize the LC value if the capacitor is subjected to heat treatment.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Целью настоящего изобретения является получение ниобиевого порошка, пригодного для конденсаторов, имеющего хорошую теплостойкость наряду с большой емкостью на единицу массы и характеризующегося невысоким током утечки; целью изобретения также является получение спеченного материала, получаемого с использованием вышеуказанного ниобиевого порошка, и получение конденсатора с использованием вышеуказанного спеченного материала.The aim of the present invention is to obtain a niobium powder suitable for capacitors having good heat resistance along with a large capacity per unit mass and characterized by a low leakage current; The aim of the invention is also to obtain sintered material obtained using the above niobium powder, and to obtain a capacitor using the above sintered material.
В результате обширных исследований, направленных на решение вышеуказанных проблем, авторы настоящего изобретения обнаружили, что низкое значение LC и хорошая теплостойкость могут быть достигнуты даже при получении конденсатора, обладающего большой емкостью, посредством снижения диаметра частиц ниобиевого порошка в том случае, когда к ниобию добавляют по меньшей мере один элемент, выбранный из различных элементов, которые могут образовывать сплав с ниобием. В этом и заключается смысл настоящего изобретения. А именно, настоящее изобретение по существу предоставляет возможность получения ниобиевого порошка согласно приведенным ниже пунктам от (1) до (29), спеченного материала согласно пунктам (30) и (31), полученного спеканием ниобиевых порошков, конденсатора согласно пунктам от (32) до (42), а также предоставляет способ получения ниобиевых порошков согласно пунктам от (43) до (46), электронной схемы согласно пункту (47) и электронного устройства согласно пункту (48). Термин «сплав» в описании настоящей заявки включает твердый раствор с другими компонентами сплава. Термины «мас.ч. на млн.» и % в описании настоящей заявки означают «массовые части на миллион» и «% по массе», соответственно, если не указано иное.As a result of extensive research aimed at solving the above problems, the inventors of the present invention have found that a low LC value and good heat resistance can be achieved even when a capacitor having a large capacity is obtained by reducing the particle diameter of the niobium powder when added to niobium at least one element selected from various elements that can form an alloy with niobium. This is the meaning of the present invention. Namely, the present invention essentially provides the ability to obtain niobium powder according to the following items (1) to (29), sintered material according to items (30) and (31), obtained by sintering niobium powders, a capacitor according to items (32) to (42), and also provides a method for producing niobium powders according to paragraphs (43) to (46), an electronic circuit according to paragraph (47), and an electronic device according to paragraph (48). The term "alloy" in the description of this application includes a solid solution with other components of the alloy. The terms "parts by weight" per million "and% in the description of this application mean" mass parts per million "and"% by weight ", respectively, unless otherwise indicated.
(1) Ниобиевый порошок для конденсаторов, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена, вольфрама, бора, алюминия, галлия, индия, таллия, церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка, висмута, рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура.(1) Niobium powder for capacitors comprising at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum, tungsten, boron, aluminum, gallium, indium, thallium, cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic, bismuth, rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium , ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and bodies lura.
(2) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (1), приведенному выше, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена и вольфрама.(2) The niobium powder for capacitors according to (1) above, comprising at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum and tungsten.
(3) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (2), приведенному выше, в котором указанный по меньшей мере один элемент представляет собой вольфрам.(3) The niobium powder for capacitors according to (2) above, wherein said at least one element is tungsten.
(4) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (2), приведенному выше, в котором указанный по меньшей мере один элемент представляет собой хром и вольфрам.(4) The niobium powder for capacitors according to (2) above, wherein said at least one element is chromium and tungsten.
(5) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (1), приведенному выше, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из бора, алюминия, галлия, индия и таллия.(5) The niobium powder for capacitors according to (1) above, comprising at least one element selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium and thallium.
(6) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (5), приведенному выше, в котором указанный по меньшей мере один элемент представляет собой бор.(6) The niobium powder for capacitors according to (5) above, wherein said at least one element is boron.
(7) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (5), приведенному выше, в котором указанный по меньшей мере один элемент представляет собой алюминий.(7) The niobium powder for capacitors according to (5) above, wherein said at least one element is aluminum.
(8) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (1), приведенному выше, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута.(8) The niobium powder for capacitors according to (1) above, comprising at least one element selected from the group consisting of cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium , tin, phosphorus, arsenic and bismuth.
(9) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (8), приведенному выше, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из рения, цинка, мышьяка, фосфора, германия, олова и неодима.(9) The niobium powder for capacitors according to (8) above, comprising at least one element selected from the group consisting of rhenium, zinc, arsenic, phosphorus, germanium, tin and neodymium.
(10) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (9), приведенному выше, в котором указанный по меньшей мере один элемент представляет собой рений.(10) The niobium powder for capacitors according to (9) above, wherein said at least one element is rhenium.
(11) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (9), приведенному выше, согласно в котором указанный по меньшей мере один элемент представляет собой неодим.(11) The niobium powder for capacitors according to (9) above, wherein said at least one element is neodymium.
(12) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (9), приведенному выше, в котором указанный по меньшей мере один элемент представляет собой цинк.(12) The niobium powder for capacitors according to (9) above, wherein said at least one element is zinc.
(13) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (1), приведенному выше, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура.(13) The niobium powder for capacitors according to (1) above, comprising at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium , gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium.
(14) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (13), приведенному выше, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из лантана, иттрия, эрбия, иттербия и лютеция.(14) The niobium powder for capacitors according to (13) above, comprising at least one element selected from the group consisting of lanthanum, yttrium, erbium, ytterbium and lutetium.
(15) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (14), приведенному выше, в котором указанный по меньшей мере один элемент представляет собой лантан.(15) The niobium powder for capacitors according to (14) above, wherein said at least one element is lanthanum.
(16) Ниобиевый порошок для конденсаторов по пункту (14), приведенному выше, в котором указанный по меньшей мере один элемент представляет собой иттрий.(16) The niobium powder for capacitors according to (14) above, wherein said at least one element is yttrium.
(17) Ниобиевый порошок по любому из пунктов от 1 до 16, приведенному выше, согласно которому указанный по меньшей мере один элемент содержится в ниобиевом порошке в количестве 10 мол.% или менее.(17) The niobium powder according to any one of paragraphs 1 to 16 above, wherein said at least one element is contained in the niobium powder in an amount of 10 mol% or less.
(18) Ниобиевый порошок по пункту (17), приведенному выше, в котором указанный по меньшей мере один элемент содержится в указанном ниобиевом порошке в количестве от 0,01 до 10 мол.%.(18) The niobium powder according to (17) above, wherein said at least one element is contained in said niobium powder in an amount of from 0.01 to 10 mol%.
(19) Ниобиевый порошок по пункту (18), приведенному выше, в котором указанный по меньшей мере один элемент содержится в указанном ниобиевом порошке в количестве от 0,1 до 7 мол.%.(19) The niobium powder according to (18) above, wherein said at least one element is contained in said niobium powder in an amount of from 0.1 to 7 mol%.
(20) Ниобиевый порошок по любому из пунктов от 1 до 16, приведенному выше, средний размер частиц которого составляет от 0,05 до 5 мкм.(20) The niobium powder according to any one of 1 to 16 above, the average particle size of which is from 0.05 to 5 μm.
(21) Ниобиевый порошок по пункту (20), приведенному выше, средний размер частиц которого составляет от 0,2 до 4 мкм.(21) The niobium powder according to (20) above, the average particle size of which is from 0.2 to 4 microns.
(22) Ниобиевый порошок по любому из пунктов от 1 до 16, приведенному выше, удельная поверхность которого, определяемая по изотермам адсорбции методом Браунауэра-Эмета-Теллера (БЭТ-поверхность), составляет от 0,5 до 40 м2/г.(22) The niobium powder according to any one of items 1 to 16 above, the specific surface of which, determined by the adsorption isotherms by the Braunauer-Emet-Teller method (BET surface), is from 0.5 to 40 m 2 / g.
(23) Ниобиевый порошок по пункту 22, приведенному выше, удельная БЭТ-поверхность которого составляет от 1 до 20 м /г.(23) The niobium powder according to paragraph 22 above, the specific BET surface of which is from 1 to 20 m / g.
(24) Ниобиевый порошок по любому из пунктов 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и 16, приведенному выше, дополнительно включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из азота, углерода, бора и серы.(24) The niobium powder according to any one of paragraphs 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, and 16 above, further comprising at least one element selected from the group consisting of nitrogen, carbon, boron and sulfur.
(25) Ниобиевый порошок по пункту 5 или 6, приведенному выше, дополнительно включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из азота, углерода и серы.(25) The niobium powder according to paragraph 5 or 6 above, further comprising at least one element selected from the group consisting of nitrogen, carbon and sulfur.
(26) Ниобиевый порошок по пункту 24 или 25, приведенному выше, в котором по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей азот, углерод, бор и серу, содержится в количестве 200000 мас.ч. на млн. или менее.(26) The niobium powder according to paragraph 24 or 25 above, wherein at least one element selected from the group consisting of nitrogen, carbon, boron and sulfur is contained in an amount of 200,000 parts by weight. per million or less.
(27) Ниобиевый порошок по пункту 26, приведенному выше, в котором по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей азот, углерод, бор и серу, содержится в количестве от 50 мас.ч. на млн. до 200000 мас.ч. на млн.(27) The niobium powder according to paragraph 26 above, wherein at least one element selected from the group consisting of nitrogen, carbon, boron and sulfur is contained in an amount of from 50 parts by weight. per million up to 200,000 parts by weight per million
(28) Гранулированный ниобиевый продукт, полученный гранулированием указанного порошка ниобия по любому из пунктов от 1 до 27, приведенному выше, средний размер частиц которого составляет от 10 мкм до 500 мкм.(28) A granular niobium product obtained by granulating said niobium powder according to any one of 1 to 27 above, the average particle size of which is from 10 μm to 500 μm.
(29) Гранулированный ниобиевый продукт по пункту 28, приведенному выше, средний размер частиц которого составляет от 30 мкм до 250 мкм.(29) The granular niobium product according to paragraph 28 above, the average particle size of which is from 30 μm to 250 μm.
(30) Спеченный материал, изготовленный с использованием ниобиевого порошка по любому из пунктов от 1 до 27, приведенному выше.(30) Sintered material made using niobium powder according to any one of items 1 to 27 above.
(31) Спеченный материал, изготовленный с использованием указанного гранулированного ниобиевого продукта по пункту 28 или 29, приведенному выше.(31) Sintered material made using the specified granular niobium product according to paragraph 28 or 29 above.
(32) Конденсатор, включающий электрод, выполненный с использованием указанного спеченного ниобиевого материала по пункту 30 или 31, приведенному выше, причем на поверхности указанного электрода сформирован диэлектрический материал, а на указанном диэлектрическом материале сформирован противоэлектрод.(32) A capacitor including an electrode made using said sintered niobium material according to paragraph 30 or 31 above, wherein a dielectric material is formed on the surface of said electrode and a counter electrode is formed on said dielectric material.
(33) Конденсатор по пункту 32, приведенному выше, в котором указанный диэлектрический материал включает в качестве основного компонента оксид ниобия.(33) The capacitor according to paragraph 32 above, wherein said dielectric material includes niobium oxide as a main component.
(34) Конденсатор по пункту 33, приведенному выше, в котором указанный оксид ниобия получают электролитическим окислением.(34) The capacitor according to paragraph 33 above, wherein said niobium oxide is obtained by electrolytic oxidation.
(35) Конденсатор по пункту 32, приведенному выше, в котором указанный противоэлектрод включает по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из раствора электролита, органического полупроводника и неорганического полупроводника.(35) The capacitor according to paragraph 32 above, wherein said counter electrode comprises at least one material selected from the group consisting of an electrolyte solution, an organic semiconductor, and an inorganic semiconductor.
(36) Конденсатор по пункту 32, приведенному выше, в котором указанный противоэлектрод включает органический полупроводник, который включает по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из органического полупроводника, включающего тетрамер бензопирролина и хлоранил, органического полупроводника, включающего в качестве основного компонента тетратиотетрацен, органического полупроводника, включающего в качестве основного компонента тетрацианохинодиметан, и электропроводящего полимера.(36) The capacitor according to paragraph 32 above, wherein said counter electrode includes an organic semiconductor, which includes at least one material selected from the group consisting of an organic semiconductor including a tetramer of benzopyrroline and chloranil, an organic semiconductor including, as a main component tetratiotetracene, an organic semiconductor comprising tetracyanoquinodimethane as the main component, and an electrically conductive polymer.
(37) Конденсатор по пункту 36, приведенному выше, в котором указанный электропроводящий полимер представляет собой по меньшей мере один полимер, выбранный из группы, состоящей из полипиррола, политиофена, полианилина и их замещенных производных.(37) The capacitor according to paragraph 36 above, wherein said electrically conductive polymer is at least one polymer selected from the group consisting of polypyrrole, polythiophene, polyaniline and substituted derivatives thereof.
(38) Конденсатор по пункту 36, приведенному выше, в котором указанный электропроводящий полимер получают посредством введения допанта в полимер, содержащий повторяющееся звено, представленное общей формулой (1) или (2):(38) The capacitor according to paragraph 36 above, wherein said electrically conductive polymer is obtained by introducing a dopant into a polymer containing a repeating unit represented by the general formula (1) or (2):
в которой радикалы от R1 до R4 каждый могут быть одинаковыми или различными, и каждый независимо представляет собой моновалентную группу, выбранную из группы, состоящей из атома водорода, линейной или разветвленной алкильной, алкоксильной группы или алкилзамещенной группы сложного эфира, содержащей от 1 до 10 атомов углерода, которая может быть насыщенной или ненасыщенной, атома галогена, нитрогруппы, цианогруппы, первичной, вторичной или третичной аминогруппы, группы CF3, и замещенной или незамещенной фенильной группы, каждая из пар R1 и R2, R3 и R4 могут независимо составлять в сочетании бивалентную цепь, образуя насыщенную или ненасыщенную циклическую углеводородную структуру, содержащую по меньшей мере одну 3-7-членную кольцевую систему, вместе с атомами углерода, замещенными при сочетании в произвольном положении углеводородных цепей, представленных радикалами R1 и R2 или радикалами R3 и R4, причем указанная полученная при сочетании циклическая цепь может содержать связь с карбонилом, простой эфирной группой, сложноэфирной группой, амидной группой, сульфидной группой, сульфинилом, сульфонилом или имино в произвольном положении; Х представляет собой атом кислорода, атом серы или атом азота; R5, который присутствует только в том случае, когда Х представляет собой атом азота, независимо представляет собой атом водорода или линейную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 1 до 10 атомов углерода, причем указанная группа может быть насыщенной или ненасыщенной.in which the radicals from R 1 to R 4 each may be the same or different, and each independently represents a monovalent group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a linear or branched alkyl, alkoxyl group or an alkyl substituted ester group containing from 1 to 10 carbon atoms, which may be saturated or unsaturated, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a primary, secondary or tertiary amino group, a CF 3 group, and a substituted or unsubstituted phenyl group, each of the pairs R 1 and R 2 , R 3 and R 4 can independently form a bivalent chain in combination, forming a saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon structure containing at least one 3-7-membered ring system, together with carbon atoms, substituted when combined in an arbitrary position of the hydrocarbon chains represented by radicals R 1 and R 2 radicals, or R 3 and R 4, said cyclic obtained when combined chain may contain a bond of carbonyl, ether, ester, amide, sulfide group, sous finilom, sulfonyl or imino at an arbitrary position; X represents an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom; R 5 , which is present only when X represents a nitrogen atom, independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group containing from 1 to 10 carbon atoms, wherein said group may be saturated or unsaturated.
(39) Конденсатор по пункту 38, приведенному выше, в котором указанный электропроводящий полимер включает повторяющееся звено, представленное общей формулой (3):(39) The capacitor according to paragraph 38 above, wherein said electrically conductive polymer includes a repeating unit represented by the general formula (3):
в которой R6 и R7, которые могут быть одинаковыми или различными, каждый независимо представляет собой атом водорода, линейную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, которая может быть насыщенной или ненасыщенной, или группу-заместитель, образующую по меньшей мере одну 5-, 6- или 7-членную насыщенную циклическую углеводородную структуру, содержащую два атома кислорода, получаемую при объединении алкильных групп, представленных радикалами R6 и R7, в произвольном положении, где циклическая структура может включать замещенную или незамещенную виниленовую связь или замещенную или незамещенную фениленовую структуру.in which R 6 and R 7 , which may be the same or different, each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group containing from 1 to 6 carbon atoms, which may be saturated or unsaturated, or a substituent group forming at at least one 5-, 6- or 7-membered saturated hydrocarbon cyclic structure containing two oxygen atoms, obtained by combining the alkyl groups represented by the radicals R 6 and R 7 at an arbitrary position, where the cyclic structure may incl chat substituted or unsubstituted vinylene linkage or a substituted or unsubstituted phenylene structure.
(40) Конденсатор по пункту 39, приведенному выше, в котором электропроводящий полимер, содержащий указанное повторяющееся звено, представленное формулой (3), представляет собой(40) The capacitor according to paragraph 39 above, in which the electrically conductive polymer containing said recurring unit represented by formula (3) is
поли(3,4-этилендиокситиофен).poly (3,4-ethylenedioxythiophene).
(41) Конденсатор по пункту 36, приведенному выше, в котором противоэлектрод включает органический полупроводник, имеющий слоистую структуру.(41) The capacitor according to paragraph 36 above, wherein the counter electrode includes an organic semiconductor having a layered structure.
(42) Конденсатор по пункту 36, приведенному выше, в котором указанный противоэлектрод представляет собой органический полупроводниковый материал, который содержит в качестве допанта органический анион сульфоновой кислоты.(42) The capacitor according to paragraph 36 above, wherein said counter electrode is an organic semiconductor material that contains an organic sulfonic acid anion as a dopant.
(43) Способ получения азотсодержащего ниобиевого порошка по пункту 24 или 25, приведенному выше, согласно которому ниобиевый порошок подвергают поверхностной обработке с использованием по меньшей мере одного способа, выбранного из группы, состоящей из жидкофазного азотирования, ионного азотирования и газофазного азотирования.(43) The method for producing the nitrogen-containing niobium powder according to paragraph 24 or 25 above, wherein the niobium powder is surface-treated using at least one method selected from the group consisting of liquid-phase nitriding, ion nitriding and gas-phase nitriding.
(44) Способ получения углеродсодержащего ниобиевого порошка по пункту 24 или 25, приведенному выше, согласно которому ниобиевый порошок подвергают поверхностной обработке с использованием по меньшей мере одного способа, выбранного из группы, состоящей из газофазной карбонизации, твердофазной карбонизации и жидкофазной карбонизации.(44) The method for producing a carbon-containing niobium powder according to paragraph 24 or 25 above, wherein the niobium powder is surface-treated using at least one method selected from the group consisting of gas-phase carbonization, solid-phase carbonization, and liquid phase carbonization.
(45) Способ получения борсодержащего ниобиевого порошка по пункту 24, приведенному выше, согласно которому ниобиевый порошок подвергают поверхностной обработке с использованием по меньшей мере одного способа, выбранного из группы, состоящей из газофазного борирования и твердофазного борирования.(45) The method for producing a boron-containing niobium powder according to paragraph 24 above, wherein the niobium powder is surface-treated using at least one method selected from the group consisting of gas-phase boronization and solid-phase boronation.
(46) Способ получения ниобиевого порошка, содержащего серу, по пункту 24 или 25, приведенному выше, согласно которому ниобиевый порошок подвергают поверхностной обработке с использованием по меньшей мере одного способа, выбранного из группы, состоящей из газофазного сульфидирования, ионного сульфидирования и твердофазного сульфидирования.(46) The method for producing a niobium powder containing sulfur according to paragraph 24 or 25 above, wherein the niobium powder is surface-treated using at least one method selected from the group consisting of gas phase sulfidation, ionic sulfidation and solid phase sulfidation.
(47) Электронная схема, изготовленная с использованием конденсатора согласно любому из приведенных выше пунктов от 32 до 42.(47) An electronic circuit made using a capacitor according to any one of the above 32 to 42.
(48) Электронное устройство, изготовленное с использованием конденсатора согласно любому из приведенных выше пунктов от 32 до 42.(48) An electronic device made using a capacitor according to any one of the above 32 to 42.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Конденсатор, являющийся предметом настоящего изобретения, имеющий большую емкость и хорошие характеристики тока утечки, ниобиевый порошок и спеченный материал для его изготовления, которые обеспечивают указанные хорошие характеристики, будут описаны более подробно, с разделением на следующие четыре группы ((1)~(4)):The capacitor, which is the subject of the present invention, having a large capacity and good characteristics of the leakage current, niobium powder and sintered material for its manufacture, which provide these good characteristics, will be described in more detail, divided into the following four groups ((1) ~ (4) ):
(1) Ниобиевый порошок для изготовления конденсаторов, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена и вольфрама, и спеченный материал, полученный из такого порошка (Первая группа согласно настоящему изобретению);(1) Niobium powder for the manufacture of capacitors, comprising at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum and tungsten, and sintered material obtained from such a powder (First group according to the present invention);
(2) Ниобиевый порошок для изготовления конденсаторов, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из бора, алюминия, галлия, индия и таллия, и спеченный материал, полученный из указанного порошка (Вторая группа согласно настоящему изобретению);(2) Niobium powder for the manufacture of capacitors, comprising at least one element selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium and thallium, and sintered material obtained from the specified powder (Second group according to the present invention);
(3) Ниобиевый порошок для изготовления конденсаторов, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута, и спеченный материал, полученный из этого порошка (Третья группа изобретений);(3) Niobium powder for the manufacture of capacitors, comprising at least one element selected from the group consisting of cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth, and sintered material obtained from this powder (Third group of inventions);
(4) Ниобиевый порошок для изготовления конденсаторов, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура, и спеченный материал, полученный из указанного порошка (Четвертая группа изобретений).(4) Niobium powder for the manufacture of capacitors, comprising at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium, and sintered material obtained from the specified powder (Fourth group of inventions).
Первая группа (ниобиевый порошок и спеченный материал)The first group (niobium powder and sintered material)
Первая группа, входящая в состав настоящего изобретения, относится к ниобиевому порошку и изготовленному из него спеченному материалу, содержащему по меньшей мере, один элемент, выбранный из переходных элементов шестой группы Периодической системы, то есть из хрома, молибдена и вольфрама.The first group that is part of the present invention relates to niobium powder and sintered material made from it, containing at least one element selected from transition elements of the sixth group of the Periodic system, that is, from chromium, molybdenum and tungsten.
Хром, молибден и вольфрам представляют собой элементы, которые могут образовывать сплав с ниобием. Наиболее эффективным для снижения тока утечки является вольфрам, в то время как эффективность молибдена и хрома уменьшается в указанном порядке. Поэтому наиболее предпочтительно, чтобы ниобиевый порошок, относящийся к первой группе, входящей в состав настоящего изобретения, содержал вольфрам. Такой вольфрамсодержащий ниобиевый порошок может дополнительно содержать молибден и/или хром, предпочтительно хром. Суммарное количество этих элементов в ниобиевом порошке может составлять 10 мол.% или менее, предпочтительно находится в интервале от 0,01 мол.% до 10 мол.%, более предпочтительно в интервале от 0,1 мол.% до 7 мол.%.Chromium, molybdenum and tungsten are elements that can form an alloy with niobium. Tungsten is most effective at reducing leakage current, while the efficiency of molybdenum and chromium decreases in that order. Therefore, it is most preferred that the niobium powder belonging to the first group included in the present invention contains tungsten. Such a tungsten-containing niobium powder may further comprise molybdenum and / or chromium, preferably chromium. The total amount of these elements in the niobium powder may be 10 mol% or less, preferably in the range of 0.01 mol% to 10 mol%, more preferably in the range of 0.1 mol% to 7 mol%.
Согласно настоящему изобретению для конденсаторов предпочтительно применять спеченный материал из ниобиевого порошка, и использовать при этом ниобиевый порошок, содержащий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена и вольфрама, в количестве 10 мол.% или менее, предпочтительно в интервале от 0,01 мол.% до 10 мол.% от количества ниобиевого порошка.According to the present invention, it is preferable to use sintered material from niobium powder for capacitors, and use niobium powder containing at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum and tungsten in an amount of 10 mol% or less, preferably in the range from 0.01 mol.% to 10 mol.% of the amount of niobium powder.
Если содержание вышеуказанного элемента составляет менее 0,01 мол.%, то невозможно воспрепятствовать тенденции, приводящей к тому, что кислород в диэлектрической пленке, образующейся при электролитическом окислении, которое будет описано ниже, будет склонен к диффузии в сторону металлического ниобия. Следовательно, стабильность пленки, образующейся при электролитическом окислении, т.е. диэлектрической пленки, не сможет сохраниться, вследствие чего величина LC не может быть эффективно снижена. Если содержание вышеуказанного элемента составляет более 10 мол.%, то количество самого ниобия в ниобиевом порошке снижается. В результате этого понижается емкость конденсатора.If the content of the above cell is less than 0.01 mol%, it is not possible to impede the tendency for oxygen in the dielectric film formed during electrolytic oxidation, which will be described below, to be prone to diffusion towards niobium metal. Therefore, the stability of the film formed during electrolytic oxidation, i.e. the dielectric film cannot be preserved, as a result of which the LC value cannot be effectively reduced. If the content of the above element is more than 10 mol%, then the amount of niobium itself in the niobium powder is reduced. As a result, the capacitance of the capacitor decreases.
В свете изложенного выше наиболее предпочтительное количество по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из хрома, молибдена и вольфрама, находится в интервале от 0,01 мол.% до 10 мол.%. Для того, чтобы дополнительно снизить величину тока утечки, предпочтительно, чтобы вышеуказанный элемент содержался в ниобиевом порошке количестве 3 мол.% или менее, и более предпочтительно в интервале от 0,05 до 3 мол.%.In light of the foregoing, the most preferred amount of at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum and tungsten is in the range from 0.01 mol.% To 10 mol.%. In order to further reduce the leakage current, it is preferable that the above element is contained in a niobium powder in an amount of 3 mol% or less, and more preferably in the range from 0.05 to 3 mol%.
Для того чтобы увеличить удельную поверхность порошка, является предпочтительным, чтобы средний размер частиц ниобиевого порошка (средний диаметр частиц) составлял 5 мкм и менее, более предпочтительно 4 мкм и менее. Наиболее предпочтительно, чтобы средний размер частиц ниобиевого порошка, являющегося предметом настоящего изобретения, составлял 0,2 мкм и более и 5 мкм и менее. Причины этого указаны ниже.In order to increase the specific surface area of the powder, it is preferable that the average particle size of the niobium powder (average particle diameter) is 5 μm or less, more preferably 4 μm or less. Most preferably, the average particle size of the niobium powder of the present invention is 0.2 μm or more and 5 μm or less. The reasons for this are listed below.
Емкость С конденсатора обычно выражают следующим уравнением:The capacitance C of the capacitor is usually expressed by the following equation:
С=ε×(S/d),C = ε × (S / d),
в котором С означает емкость, ε означает диэлектрическую проницаемость, S означает удельную площадь поверхности, a d означает расстояние между электродами.in which C means capacitance, ε means dielectric constant, S means specific surface area, and d means the distance between the electrodes.
Поскольку d=k×V, где k является постоянной, а V означает приложенное напряжение, С=ε×(S/(k×V)); откуда следует, что С×V=(ε/k)×S.Since d = k × V, where k is constant and V means applied voltage, C = ε × (S / (k × V)); whence it follows that C × V = (ε / k) × S.
Согласно уравнению емкость конденсатора будет только возрастать при увеличении удельной поверхности. Предполагая, что частицы порошка ниобия имеют сферическую форму, можно сделать вывод, что чем меньше диаметр частиц ниобиевого порошка, тем больше емкость получаемого конденсатора. Однако в действительности все частицы порошка не имеют идеально сферическую форму, и иногда в порошке содержатся хлопьевидные частицы.According to the equation, the capacitance of the capacitor will only increase with increasing specific surface area. Assuming that the particles of the niobium powder have a spherical shape, we can conclude that the smaller the particle diameter of the niobium powder, the greater the capacitance of the resulting capacitor. However, in reality, all powder particles do not have a perfectly spherical shape, and sometimes flocculent particles are contained in the powder.
Как описано выше, конденсатор, являющийся предметом настоящего изобретения, должен обладать не только большой емкостью, но и хорошими характеристиками тока утечки. Этого нельзя достичь только посредством увеличения удельной поверхности порошка.As described above, the capacitor, which is the subject of the present invention, must have not only a large capacity, but also good characteristics of the leakage current. This cannot be achieved only by increasing the specific surface of the powder.
Согласно настоящему изобретению при использовании в качестве сырья для изготовления спеченного материала ниобиевого порошка, который содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена и вольфрама, становится возможным изготовить конденсатор, обладающий большинством вышеуказанных характеристик, и получить ниобиевый спеченный материал, который обеспечивает такие характеристики конденсатора.According to the present invention, when used as a raw material for the manufacture of a sintered material of niobium powder, which contains at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum and tungsten, it becomes possible to manufacture a capacitor having most of the above characteristics and obtain a niobium sintered material which provides such capacitor characteristics.
В таблице 1 приведены диаметр частиц и удельная поверхность соответствующих вольфрамсодержащих ниобиевых порошков, приготовленных авторами настоящего изобретения посредством измельчения и являющихся одним из воплощений изобретения.Table 1 shows the particle diameter and specific surface area of the corresponding tungsten-containing niobium powders prepared by the authors of the present invention by grinding and which are one embodiment of the invention.
Средний размер частиц указан как величина D50, которая соответствует диаметру частицы, определенному при измерении размера частицы с использованием устройства «Microtrac» (торговое наименование), изготовленного фирмой Microtrac Corporation, в том случае, когда массовый процент достигает 50% кумулятивного распределения масс. Удельная поверхность представляет собой величину, измеренную методом БЭТ (методом Браунауэра-Эмета-Теллера).The average particle size is indicated as a D 50 value that corresponds to the particle diameter determined by measuring the particle size using a Microtrac device (trade name) manufactured by Microtrac Corporation when the weight percent reaches 50% of the cumulative mass distribution. The specific surface is a value measured by the BET method (Braunauer-Emet-Teller method).
В том случае, когда средний размер частиц ниобиевого порошка, содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена и вольфрама, является менее 0,05 мкм, спеченный материал, изготовленный из такого ниобиевого порошка, имеет небольшой размер пор и содержит много закрытых пор. Поэтому могут возникнуть затруднения при импрегнировании агентом, используемым для получения катода, как описано ниже. Это приводит к тому, что емкость изготавливаемого конденсатора не может быть увеличена и, следовательно, вышеуказанный спеченный материал не подойдет для изготовления конденсаторов. В том случае, когда средний размер частиц превышает 5 мкм, не может быть получена большая емкость.In the case where the average particle size of the niobium powder containing at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum and tungsten is less than 0.05 μm, the sintered material made from such niobium powder has a small pore size and contains many closed pores. Therefore, it may be difficult to impregnate with the agent used to obtain the cathode, as described below. This leads to the fact that the capacitance of the manufactured capacitor cannot be increased and, therefore, the above sintered material is not suitable for the manufacture of capacitors. In the case where the average particle size exceeds 5 μm, a large capacity cannot be obtained.
В свете изложенного выше, согласно настоящему изобретению большая емкость может быть получена при использовании ниобиевого порошка, средний размер частиц которого предпочтительно составляет 0,05 мкм или более и 5 мкм или менее.In light of the foregoing, according to the present invention, a large capacity can be obtained using niobium powder, the average particle size of which is preferably 0.05 μm or more and 5 μm or less.
Предпочтительно, чтобы удельная БЭТ-поверхность ниобиевого порошка о согласно настоящему изобретению составляла по меньшей мере 0,5 м2/г, более предпочтительно по меньшей мере 1,0 м2/т, и еще более предпочтительно 2,0 м2/г. Дополнительно является предпочтительным, чтобы ниобиевый порошок согласно настоящему изобретению обладал удельной БЭТ-поверхностью, которая составляет от 0,5 до 40 м2/г, более предпочтительно от 1 до 20 м2/г и особенно предпочтительно от 1 до 10 м2/г.Preferably, the specific BET surface of the niobium powder o according to the present invention is at least 0.5 m 2 / g, more preferably at least 1.0 m 2 / t, and even more preferably 2.0 m 2 / g. It is further preferred that the niobium powder according to the present invention has a specific BET surface that is from 0.5 to 40 m 2 / g, more preferably from 1 to 20 m 2 / g, and particularly preferably from 1 to 10 m 2 / g .
Известно, что диэлектрическая проницаемость (ε) ниобия приблизительно в два раза выше, чем диэлектрическая проницаемость тантала. Однако известно, что и хром, и молибден, и вольфрам являются металлами клапанного действия, что является одной из характеристик конденсатора. Таким образом, не было известно, что диэлектрическая проницаемость ε ниобиевого порошка, содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена и вольфрама, возрастет.It is known that the dielectric constant (ε) of niobium is approximately two times higher than the dielectric constant of tantalum. However, it is known that chromium, molybdenum, and tungsten are valve-acting metals, which is one of the characteristics of a capacitor. Thus, it was not known that the dielectric constant ε of niobium powder containing at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum and tungsten will increase.
Согласно настоящему изобретению в том случае, когда средний размер частиц ниобиевого порошка, содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена и вольфрама, регулируют таким образом, чтобы размер частиц был небольшим, и изготавливают из этого порошка спеченный материал с большой емкостью, величина LC особенно не возрастает.According to the present invention, when the average particle size of a niobium powder containing at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum and tungsten is controlled so that the particle size is small, and a sintered material is made from this powder with large capacity, the LC value does not especially increase.
Предполагается, что такое воздействие заключается в следующем. Прочность связи ниобия с кислородом выше, чем прочность связи тантала с кислородом. Следовательно, кислород в пленке, полученной электролитическим окислением, т.е. в диэлектрической пленке, имеет склонность к диффузии в сторону металлического ниобия. Однако поскольку часть ниобия и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена и вольфрама, связаны вместе в спеченном материале, кислород имеет меньше возможностей для связывания с ниобием в пленке, полученной электролитическим окислением, что предотвращает диффузию кислорода в металл.It is assumed that this effect is as follows. The bond strength of niobium with oxygen is higher than the bond strength of tantalum with oxygen. Therefore, oxygen in the film obtained by electrolytic oxidation, i.e. in a dielectric film, has a tendency to diffusion towards metallic niobium. However, since part of the niobium and at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum and tungsten are bonded together in the sintered material, oxygen has fewer possibilities for binding to niobium in the film obtained by electrolytic oxidation, which prevents the diffusion of oxygen into the metal .
В результате этого возможно сохранить стабильность пленки, полученной электролитическим окислением, и таким образом, считают, что в случае конденсатора большой емкости, полученного из ниобиевого порошка с небольшим диаметром частиц, может быть достигнут эффект снижения величины LC и минимизация дисперсии величины LC.As a result of this, it is possible to maintain the stability of the film obtained by electrolytic oxidation, and thus, it is believed that in the case of a large capacitor obtained from niobium powder with a small particle diameter, the effect of reducing the LC value and minimizing the dispersion of the LC value can be achieved.
Далее настоящее изобретение будет описано для случая использования вольфрама в качестве примера переходного металла 6-ой группы Периодической системы. Настоящее изобретение не ограничивается этим примером, и также распространяется на использование хрома и молибдена.The present invention will now be described for the case of using tungsten as an example of a transition metal of the 6th group of the Periodic System. The present invention is not limited to this example, and also extends to the use of chromium and molybdenum.
Особенно предпочтительно, чтобы вольфрамсодержащий ниобиевый порошок, используемый для получения спеченного материала, имел средний размер частиц 0,2 мкм или более и 5 мкм или менее, как указывалось выше.It is particularly preferred that the tungsten-containing niobium powder used to produce the sintered material has an average particle size of 0.2 μm or more and 5 μm or less, as mentioned above.
Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок, имеющий такой средний размер частиц, может быть получен, например, из гидрида сплава ниобий - вольфрам в форме слитка, гранул или порошка посредством измельчения и дегидрирования. В качестве альтернативы, ниобиевый порошок, полученный в результате измельчения и дегидрирования слитка, гранул или порошка гидрида ниобия, или полученный посредством измельчения в порошок восстановленной натрием формы, представляющей собой фторниобат калия, смешивают с карбидом вольфрама, оксидом вольфрама или порошком вольфрама. Или смесь оксида ниобия и оксида вольфрама может быть подвергнута восстановлению углеродом.A tungsten-containing niobium powder having such an average particle size can be obtained, for example, from a niobium-tungsten alloy hydride in the form of an ingot, granules or powder by grinding and dehydrogenation. Alternatively, the niobium powder obtained by grinding and dehydrogenating an ingot, granules or powder of niobium hydride, or obtained by grinding into a powder a sodium-reduced form, which is potassium fluorobiobate, is mixed with tungsten carbide, tungsten oxide or tungsten powder. Or a mixture of niobium oxide and tungsten oxide can be subjected to carbon reduction.
Например, в том случае, когда вольфрамсодержащий ниобиевый порошок получают посредством измельчения и дегидрирования из гидрида сплава ниобий - вольфрам в форме слитка, то посредством регулирования содержания гидрида в сплаве ниобий-вольфрам и времени измельчения, а также путем подбора типа измельчителя может быть получен вольфрамсодержащий ниобиевый порошок с необходимым средним размером частиц.For example, in the case when a tungsten-containing niobium powder is obtained by grinding and dehydrogenation from a niobium-tungsten alloy hydride in the form of an ingot, then by controlling the hydride content in the niobium-tungsten alloy and the grinding time, as well as by selecting the type of grinder, tungsten-containing niobium can be obtained powder with the required average particle size.
Кроме того, к полученному таким образом вольфрамсодержащему ниобиевому порошку может быть добавлен ниобиевый порошок со средним размером частиц от 0,2 мкм или более до 5 мкм или менее. Используемый для добавления ниобиевый порошок может быть получен, например, измельчением в порошок восстановленной натрием формы фторниобата калия или посредством измельчения в порошок и дегидрирования продукта гидрирования ниобиевого слитка, или посредством восстановления углеродом оксида ниобия.In addition, niobium powder with an average particle size of 0.2 μm or more to 5 μm or less can be added to the tungsten-containing niobium powder thus obtained. The niobium powder used for the addition can be obtained, for example, by grinding into a powder the sodium reduced form of potassium fluorobiobate or by grinding and dehydrogenating the hydrogenation product of a niobium ingot, or by reducing carbon with niobium oxide.
Для того чтобы дополнительно улучшить характеристики тока утечки спеченного материала, получаемого из вольфрамсодержащего ниобиевого порошка, к вольфрамсодержащему ниобиевому порошку может быть частично присоединен по меньшей мере, один из следующих элементов, выбранных из азота, углерода, бора или серы. Любой из продуктов, таких как вольфрамсодержащий нитрид ниобия, вольфрамсодержащий карбид ниобия, вольфрамсодержащий борид ниобия, вольфрамсодержащий сульфид ниобия, полученных в результате взаимодействия с азотом, углеродом, бором и серой, соответственно, может быть добавлен по отдельности, либо по выбору могут быть добавлены от двух до четырех видов указанных продуктов.In order to further improve the leakage current characteristics of the sintered material obtained from the tungsten-containing niobium powder, at least one of the following elements selected from nitrogen, carbon, boron or sulfur can be partially attached to the tungsten-containing niobium powder. Any of the products, such as tungsten-containing niobium nitride, tungsten-containing niobium carbide, tungsten-containing niobium boride, tungsten-containing niobium sulfide, obtained by reacting with nitrogen, carbon, boron and sulfur, respectively, can be added separately, or can optionally be added from two to four kinds of specified products.
Количество связанного элемента, то есть суммарное содержание углерода, азота, бора или серы, которое зависит от формы вольфрамсодержащего ниобиевого порошка, может составлять более 0 мас.ч. на млн., не более 200000 мас.ч. на млн., предпочтительно, указанное количество должно находиться в интервале от 50 мас.ч. на млн. до 100000 мас.ч. на млн., более предпочтительно от 200 мас. ч. на млн. до 20000 мас.ч. на млн., в том случае, когда вольфрамсодержащий ниобиевый порошок имеет средний размер частиц от 0,05 мкм до 5 мкм. Если суммарное количество превышает 200 мас.ч. на млн., то характеристики емкости ухудшаются до такой степени, что такой ниобиевый порошок становится непригодным для конденсаторов.The amount of the bound element, i.e. the total content of carbon, nitrogen, boron or sulfur, which depends on the shape of the tungsten-containing niobium powder, can be more than 0 parts by weight per million, not more than 200,000 parts by weight per million, preferably, the specified amount should be in the range from 50 parts by weight per million to 100,000 parts by weight per million, more preferably from 200 wt. hours per million up to 20,000 parts by weight million, in the case when the tungsten-containing niobium powder has an average particle size of from 0.05 microns to 5 microns. If the total amount exceeds 200 parts by weight million, the characteristics of the capacitance deteriorate to such an extent that such a niobium powder becomes unsuitable for capacitors.
Азотирование вольфрамсодержащего ниобиевого порошка может быть осуществлено посредством любого из следующих методов: жидкофазного азотирования, ионного азотирования и газофазного азотирования, или при комбинировании этих способов. Газофазное азотирование в атмосфере газообразного азота является предпочтительным, поскольку аппаратура для этого может быть довольно простой, и способ легко осуществим.Nitrogenation of a tungsten-containing niobium powder can be carried out by any of the following methods: liquid-phase nitriding, ion nitriding and gas-phase nitriding, or by combining these methods. Gas phase nitriding in an atmosphere of gaseous nitrogen is preferred since the apparatus for this can be quite simple, and the method is easy to implement.
Например, при осуществлении газофазного азотирования в атмосфере газообразного азота вольфрамсодержащий ниобиевый порошок выдерживают в атмосфере газообразного азота. Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок, частично азотированный до необходимой степени, может быть получен при температуре азотирующей газообразной среды, составляющей 2000°С или менее, при выдержке в течение ста часов. Повышение температуры обработки может позволить сократить продолжительность обработки.For example, when performing gas-phase nitriding in an atmosphere of gaseous nitrogen, a tungsten-containing niobium powder is kept in an atmosphere of gaseous nitrogen. A tungsten-containing niobium powder, partially nitrided to the required degree, can be obtained at a temperature of a nitriding gaseous medium of 2000 ° C or less, with holding for one hundred hours. Raising the processing temperature can reduce the processing time.
Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок может быть подвергнут карбонизации посредством любого из следующих методов: газофазной карбонизации, твердофазной карбонизации или жидкофазной карбонизации. Например, вольфрамсодержащий ниобиевый порошок может быть подвергнут выдержке вместе с источником углерода - углеродсодержащим органическим материалом, таким как углеродный материал или метан при 2000°С или менее при пониженном давлении в течение от одной минуты до ста часов.The tungsten-containing niobium powder may be carbonized by any of the following methods: gas phase carbonization, solid phase carbonization, or liquid phase carbonization. For example, a tungsten-containing niobium powder can be exposed together with a carbon source — a carbon-containing organic material such as carbon material or methane at 2000 ° C. or less under reduced pressure for one minute to one hundred hours.
Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок может быть подвергнут борированию посредством газофазного борирования или посредством твердофазного борирования. Например, вольфрамсодержащий ниобиевый порошок может быть подвергнут выдержке вместе с источником бора, таким гранулы бора или галогенид бора, например, таким как трифторид бора, при пониженном давлении при температуре 2000°С или менее в течение от одной минуты до ста часов.Tungsten-containing niobium powder can be subjected to boronation by gas-phase boronization or by solid-phase boronation. For example, a tungsten-containing niobium powder may be subjected to exposure together with a boron source, such as boron granules or boron halide, such as boron trifluoride, under reduced pressure at a temperature of 2000 ° C or less for one minute to one hundred hours.
Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок может быть подвергнут сульфидированию посредством любого из следующих методов: газофазного сульфидирования, ионного сульфидирования или твердофазного сульфидирования. Например, при проведении газофазного сульфидирования в атмосфере серного газа вольфрамсодержащий ниобиевый порошок выдерживают в атмосфере для сульфидирования. Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок с необходимой степенью сульфидирования может быть получен при температуре, равной 2000°С или менее, и времени выдержки от ста часов и менее. Чем выше температура обработки, тем меньше продолжительность проведения обработки.The tungsten-containing niobium powder may be subjected to sulfidation by any of the following methods: gas phase sulfidation, ionic sulfidation or solid phase sulfidation. For example, when conducting gas-phase sulfidation in an atmosphere of sulfur gas, a tungsten-containing niobium powder is kept in the atmosphere for sulfidation. A tungsten-containing niobium powder with a necessary degree of sulfidation can be obtained at a temperature of 2000 ° C or less, and a holding time of one hundred hours or less. The higher the processing temperature, the shorter the processing time.
В соответствии с настоящим изобретением вольфрамсодержащий ниобиевый порошок может быть использован для конденсаторов после гранулирования, позволяющего достичь необходимую конфигурацию. В качестве альтернативы, гранулированный порошок после гранулирования может быть смешан с подходящим количеством негранулированного ниобиевого порошка.In accordance with the present invention, a tungsten-containing niobium powder can be used for capacitors after granulation to achieve the desired configuration. Alternatively, the granular powder after granulation can be mixed with a suitable amount of non-granulated niobium powder.
Что касается способов гранулирования, то вольфрамсодержащий ниобиевый порошок, не подвергнутый гранулированию, выдерживают в высоком вакууме, нагревают до подходящей температуры и затем подвергают дроблению. В качестве альтернативы, вольфрамсодержащий ниобиевый порошок, не подвергнутый гранулированию, смешивают с подходящим связующим, таким как камфора, полиакриловая кислота, полиметилметакрилат или поливиниловый спирт, и растворителем, таким как ацетон, спирт, эфир уксусной кислоты или вода, и после этого полученную смесь подвергают дроблению.With regard to granulation methods, the tungsten-containing niobium powder, not subjected to granulation, is kept in high vacuum, heated to a suitable temperature and then crushed. Alternatively, the non-granulated tungsten-containing niobium powder is mixed with a suitable binder such as camphor, polyacrylic acid, polymethyl methacrylate or polyvinyl alcohol, and a solvent such as acetone, alcohol, acetic acid ester or water, and then the resulting mixture is subjected crushing.
Использование вольфрамсодержащего ниобиевого порошка, гранулированного таким образом, как указанным выше, может улучшить формуемость при прессовании, осуществляемом при изготовлении спеченного материала. В этом случае предпочтительно, чтобы гранулированный порошок имел средний размер частиц от 10 мкм до 500 мкм. В том случае, когда гранулированный порошок имеет средний размер частиц 10 мкм или менее, происходит частичное слипание, которое снижает текучесть при заполнении пресс-формы. В том случае, когда гранулированный порошок имеет средний размер частиц 500 мкм или более, после формования, осуществляемого посредством прессования, заостренные части сформованного изделия легко отщепляются. Предпочтительно гранулированные порошки имеют средний размер частиц от 30 мкм до 250 мкм и особенно предпочтительно от 60 мкм до 250 мкм, поскольку в этом случае при изготовлении конденсатора спеченный материал легко пропитывается веществом противоэлектрода после формования ниобиевого порошка под давлением.The use of a tungsten-containing niobium powder granulated in the same manner as described above can improve the formability during pressing carried out in the manufacture of the sintered material. In this case, it is preferable that the granular powder have an average particle size of from 10 μm to 500 μm. In the case where the granular powder has an average particle size of 10 μm or less, partial adhesion occurs, which reduces fluidity when filling the mold. In the case where the granular powder has an average particle size of 500 μm or more, after molding by pressing, the pointed parts of the molded product are easily split off. Preferably, the granular powders have an average particle size of from 30 μm to 250 μm, and particularly preferably from 60 μm to 250 μm, since in this case the sintered material is easily impregnated with the counter electrode material after forming the niobium powder under pressure.
Указанные выше азотирование, карбонизация, борирование или сульфидирование могут проводиться не только в случае ниобиевого порошка, но также и в случае гранулированного ниобиевого порошка, а также ниобиевого спеченного материала.The above nitriding, carbonization, boronation or sulfidation can be carried out not only in the case of niobium powder, but also in the case of granular niobium powder, as well as niobium sintered material.
Вольфрамсодержащий ниобиевый спеченный материал для изготовления конденсаторов согласно настоящему изобретению получают посредством спекания указанного выше вольфрамсодержащего ниобиевого порошка или гранулированного вольфрамсодержащего ниобиевого порошка. Пример, иллюстрирующий способ изготовления спеченного материала, будет приведен ниже, но этот пример не ограничивает изобретение. Например, вольфрамсодержащий ниобиевый порошок подвергают формованию под давлением для того, чтобы придать предварительно определенную форму, и сформованный материал нагревают при температуре от 500°С до 2000°С, предпочтительно от 900°С до 1500°С, более предпочтительно от 900°С до 1300°С, прикладывая давление от 10-5 до 102 Па (Паскаль) в течение от одной минуты до десяти часов.A tungsten-containing niobium sintered material for manufacturing capacitors according to the present invention is obtained by sintering the aforementioned tungsten-containing niobium powder or granular tungsten-containing niobium powder. An example illustrating a method for manufacturing sintered material will be given below, but this example does not limit the invention. For example, a tungsten-containing niobium powder is subjected to injection molding to give a predetermined shape, and the molded material is heated at a temperature of from 500 ° C to 2000 ° C, preferably from 900 ° C to 1500 ° C, more preferably from 900 ° C to 1300 ° C, applying pressure from 10 -5 to 10 2 Pa (Pascal) for one minute to ten hours.
(2) Вторая группа (ниобиевый порошок и спеченный материал)(2) The second group (niobium powder and sintered material)
Вторая группа, входящая в состав настоящего изобретения, относится к ниобиевому порошку, содержащему по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из бора, алюминия, галлия, индия и таллия, указанный порошок используется в качестве исходного материала.The second group included in the composition of the present invention relates to a niobium powder containing at least one element selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium and thallium, said powder being used as a starting material.
Бор, алюминий, галлий, индий и таллий, используемые в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой элементы, которые могут образовывать сплав с ниобием. Среди этих элементов наиболее эффективными для снижения тока утечки являются бор и алюминий, следующими по эффективности являются галлий, индий и таллий, эффективность уменьшается в указанном порядке. В соответствии с этим согласно настоящему изобретению особенно предпочтительно вводить в состав ниобиевого порошка бор и алюминий. Борсодержащий ниобиевый порошок может дополнительно содержать алюминий, галлий, индий и таллий. Суммарное количество этих элементов в ниобиевом порошке может составлять 10 мол.% или менее, предпочтительно находится в интервале от 0,01 мол.% до 10 мол.%, более предпочтительно в интервале от 0,1 мол.% до 7 мол.%. Другими словами, ниобиевый порошок, который подвергают формованию с получением спеченного материала и который используют для изготовления конденсаторов согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из бора, алюминия, галлия, индия и таллия, в количестве 10 мол.% или менее, более предпочтительно в интервале от 0,01 мол.% до 10 мол.%, особенно предпочтительно в интервале от 0,1 мол.% до 7 мол.%.Boron, aluminum, gallium, indium and thallium used in accordance with the present invention are elements that can form an alloy with niobium. Among these elements, boron and aluminum are the most effective in reducing the leakage current, gallium, indium, and thallium are the next most effective, and the efficiency decreases in this order. Accordingly, according to the present invention, it is particularly preferable to introduce boron and aluminum into the composition of the niobium powder. Boron-containing niobium powder may additionally contain aluminum, gallium, indium and thallium. The total amount of these elements in the niobium powder may be 10 mol% or less, preferably in the range of 0.01 mol% to 10 mol%, more preferably in the range of 0.1 mol% to 7 mol%. In other words, the niobium powder, which is subjected to molding to obtain a sintered material and which is used to make the capacitors according to the present invention, preferably contains at least one element selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium and thallium, in an amount of 10 mol% or less, more preferably in the range from 0.01 mol% to 10 mol%, particularly preferably in the range from 0.1 mol% to 7 mol%.
Если содержание элемента составляет менее, чем 0,01 мол.%, то сложно предотвратить диффузию кислорода в диэлектрической пленке, образованной посредством электролитического окисления, которое будет описано ниже, в направлении вглубь, в массу металлического ниобия, в результате чего стабильность оксидной пленки, образующейся при электролитическом окислении (диэлектрической пленки), не сохраняется, и эффект снижения величины LC вряд ли будет достигнут. С другой стороны, если содержание элемента превышает 10 мол.%, то количество собственно ниобия в ниобиевом порошке снижается, и в результате этого понижается емкость конденсатора.If the cell content is less than 0.01 mol%, it is difficult to prevent the diffusion of oxygen in the dielectric film formed by electrolytic oxidation, which will be described below, in the depth direction, into the mass of niobium metal, as a result of which the stability of the oxide film formed during electrolytic oxidation (dielectric film), it does not persist, and the effect of lowering the LC value is unlikely to be achieved. On the other hand, if the element content exceeds 10 mol%, then the amount of niobium proper in the niobium powder decreases, and as a result, the capacitance of the capacitor decreases.
В соответствии с этим наиболее предпочтительное количество по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из бора, алюминия, галлия, индия и таллия, находится в интервале от 0,01 мол.% до 10 мол.%. Для того, чтобы еще снизить величину тока утечки, предпочтительно, чтобы содержание вышеуказанного элемента в ниобиевом порошке составляло 7 мол.% или менее, более предпочтительно от 0,10 до 7 мол.%.Accordingly, the most preferred amount of at least one element selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium and thallium is in the range from 0.01 mol.% To 10 mol.%. In order to further reduce the leakage current, it is preferable that the content of the above element in the niobium powder is 7 mol% or less, more preferably from 0.10 to 7 mol%.
Для того чтобы уменьшить удельную поверхность порошка, является предпочтительным, чтобы средний размер частиц ниобиевого порошка составлял 5 мкм и менее, более предпочтительно 4 мкм и менее. Таким образом, предпочтительно, чтобы средний размер частиц ниобиевого порошка, являющегося предметом настоящего изобретения, составлял от 0,05 до 4 мкм. Причины этого указаны выше при описании ниобиевого порошка, входящего в первую группу.In order to reduce the specific surface area of the powder, it is preferred that the average particle size of the niobium powder is 5 μm or less, more preferably 4 μm or less. Thus, it is preferable that the average particle size of the niobium powder of the invention be from 0.05 to 4 μm. The reasons for this are described above in the description of niobium powder included in the first group.
В соответствии с настоящим изобретением исходный материал - ниобиевый порошок, используемый для изготовления спеченного материала, представляет собой ниобиевый порошок, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из бора, алюминия, галлия, индия и таллия, при этом могут быть получены как конденсатор, удовлетворяющий описанным выше требованиям, так и ниобиевый спеченный материал, способный обеспечить такие свойства конденсатора.According to the present invention, the niobium powder starting material used to make the sintered material is a niobium powder comprising at least one element selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium and thallium, whereby both a capacitor that meets the requirements described above, and a niobium sintered material capable of providing such properties of a capacitor.
Средний размер частиц (D50; мкм) и удельная поверхность (S, м2/г) борсодержащего ниобиевого порошка, изготовленного в качестве одного из примеров авторами настоящего изобретения (получен методом измельчения в порошок) приведены ниже в таблице 2.The average particle size (D 50 ; μm) and the specific surface (S, m 2 / g) of boron-containing niobium powder, made as one example by the authors of the present invention (obtained by grinding into powder) are shown below in table 2.
Средний размер частиц (D50, мкм), приведенный выше в таблице 2, представляет собой величину, которая определена в соответствии с распределением размеров частиц, измеренным с использованием устройства «Microtrac» (торговое наименование, изготовлено фирмой Microtrac Company), (величина D50 означает размер частиц в том случае, когда кумулятивный массовый % соответствует 50% массы). Удельная поверхность представляет собой величину, измеренную методом БЭТ.The average particle size (D 50 , μm) shown in Table 2 above is a value that is determined according to the particle size distribution measured using the Microtrac device (trade name manufactured by Microtrac Company), (D 50 value means the particle size in the case when the cumulative mass% corresponds to 50% of the mass). The specific surface is a value measured by the BET method.
В том случае, когда средний размер частиц ниобиевого порошка, содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из бора, алюминия, галлия, индия и таллия, превышает 5 мкм, не может быть изготовлен конденсатор с большой емкостью, в то время как если средний размер частиц является менее 0,05 мкм, спеченный материал, изготовленный из такого ниобиевого порошка, имеет небольшой размер пор и содержит много закрытых пор, поэтому материал катода, который описан ниже, будет сложно импрегнировать, и в результате этого из ниобиевого порошка нельзя изготовить конденсатор, характеризующийся высокой емкостью, а спеченный материал, изготовленный из такого порошка, не подойдет для конденсаторов.In the case when the average particle size of the niobium powder containing at least one element selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium and thallium exceeds 5 μm, a capacitor with a large capacity cannot be manufactured, while as if the average particle size is less than 0.05 μm, the sintered material made from such a niobium powder has a small pore size and contains many closed pores, therefore, the cathode material described below will be difficult to impregnate, and as a result of the niobium powder can not be made capacitor, characterized by high capacity, and sintered material made from such a powder, is not suitable for capacitors.
По этим причинам ниобиевый порошок, предназначенный для использования в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно имеет средний размер частиц, составляющий от 0,05 мкм до 4 мкм, при этом может быть изготовлен конденсатор с большой емкостью.For these reasons, the niobium powder intended for use in accordance with the present invention preferably has an average particle size of 0.05 μm to 4 μm, and a large capacitor can be manufactured.
Ниобиевый порошок, являющийся предметом настоящего изобретения, предпочтительно представляет собой порошок, удельная БЭТ-поверхность которого составляет по меньшей мере 0,5 м2/г, более предпочтительно по меньшей мере 1 м2/г, еще более предпочтительно 2 м2/г. Также ниобиевый порошок, являющийся предметом настоящего изобретения, предпочтительно обладает удельной БЭТ-поверхностью, которая составляет от 0,5 до 40 м2/г, более предпочтительно от 1 до 20 м2/г и, особенно предпочтительно от 1 до 10 м2/г.The niobium powder of the present invention is preferably a powder with a specific BET surface area of at least 0.5 m 2 / g, more preferably at least 1 m 2 / g, even more preferably 2 m 2 / g. Also, the niobium powder of the present invention preferably has a specific BET surface that is from 0.5 to 40 m 2 / g, more preferably from 1 to 20 m 2 / g, and particularly preferably from 1 to 10 m 2 / g.
Что касается диэлектрической проницаемости (ε), то известно, что ниобий имеет диэлектрическую проницаемость приблизительно в два раза выше, чем диэлектрическая проницаемость тантала, однако в любом случае не известно, являются ли бор, галлий, индий и таллий металлами клапанного действия, обладающими необходимыми для конденсатора свойствами. Алюминий является металлом клапанного действия, но известно, что его диэлектрическая проницаемость меньше, чем диэлектрическая проницаемость ниобия. Таким образом, даже если в ниобиевый порошок вводят по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из бора, алюминия, галлия, индия и таллия, то неизвестно, будет ли увеличиваться ε ниобиевого порошка, содержащего по меньшей мере один из указанных элементов.As for the dielectric constant (ε), it is known that niobium has a dielectric constant of about two times higher than the dielectric constant of tantalum, but in any case it is not known whether boron, gallium, indium and thallium are valve-valued metals that are necessary for capacitor properties. Aluminum is a metal valve action, but it is known that its dielectric constant is less than the dielectric constant of niobium. Thus, even if at least one element selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium and thallium is introduced into the niobium powder, it is not known whether ε of niobium powder containing at least one of these elements will increase .
В соответствии с исследованиями, проведенными авторами настоящего изобретения, даже в том случае, когда снижают средний размер частиц ниобиевого порошка и изготавливают из него спеченный материал с большой емкостью, величина LC особенно не возрастает, поскольку содержится по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из бора, алюминия, галлия, индия и таллия.In accordance with the studies carried out by the inventors of the present invention, even when the average particle size of the niobium powder is reduced and a sintered material with a large capacity is made from it, the LC value does not especially increase, since at least one element selected from the group is contained consisting of boron, aluminum, gallium, indium and thallium.
Причины этого, как предполагается, заключаются в следующем.The reasons for this are supposed to be as follows.
Ниобий характеризуется, по сравнению с танталом, более высокой прочностью связи с кислородом, и следовательно, кислород в оксидной пленке, полученной электролитическим окислением (пленка диэлектрического материала) имеет склонность к диффузии в направлении металлического ниобия, внутрь материала, однако в спеченном материале согласно настоящему изобретению часть ниобия связана с по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из бора, алюминия, галлия, индия и таллия, и следовательно, связывание кислорода с расположенным во внутренней части ниобием затруднено, и таким образом, ингибируется диффузия кислорода в сторону металла, в результате этого может сохраниться стабильность оксидной пленки, полученной электролитическим окислением, и возможно достижение эффекта снижения величины LC и ее дисперсии даже в случае конденсатора значительной емкости, полученного из ниобиевого порошка с небольшим диаметром частиц.Compared to tantalum, niobium has a higher bond strength with oxygen, and therefore, oxygen in an oxide film obtained by electrolytic oxidation (a film of dielectric material) tends to diffuse in the direction of niobium metal, into the material, however, in the sintered material according to the present invention part of niobium is associated with at least one element selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium and thallium, and therefore, the binding of oxygen to m in the inner part, it is difficult for niobium, and thus, oxygen diffusion to the metal side is inhibited, as a result of which the stability of the oxide film obtained by electrolytic oxidation can be preserved, and the effect of reducing the LC value and its dispersion can be achieved even in the case of a capacitor of significant capacity niobium powder with a small particle diameter.
Далее настоящее изобретение будет описано для случая использования в качестве примера бора, однако настоящее изобретение не ограничивается этим примером, и изложенное ниже также распространяется на случаи использования алюминия, галлия, индия или таллия.Hereinafter, the present invention will be described for the case of using boron as an example, however, the present invention is not limited to this example, and the following also applies to the use of aluminum, gallium, indium or thallium.
Борсодержащий ниобиевый порошок, используемый для получения спеченного материала, предпочтительно имеет средний размер частиц от 0,05 мкм до 4 мкм, как указывалось выше.The boron-containing niobium powder used to obtain the sintered material preferably has an average particle size of from 0.05 μm to 4 μm, as mentioned above.
Борсодержащий ниобиевый порошок, имеющий такой средний размер частиц, может быть получен, например, при использовании способа измельчения в порошок и дегидрирования гидрида сплава ниобий-бор в форме слитка, гранул или порошка.A boron-containing niobium powder having such an average particle size can be obtained, for example, by using the method of grinding into powder and dehydrogenation of a niobium-boron alloy hydride in the form of an ingot, granules or powder.
Борсодержащий ниобиевый порошок также может быть получен смешением борной кислоты, оксида бора и порошка бора с ниобиевым порошком, полученным в результате измельчения и дегидрирования слитка, гранул или порошка гидрида ниобия или посредством измельчения в порошок продукта восстановления натрием фторниобата калия или посредством измельчения в порошок продукта, полученного при восстановлении оксида ниобия, с использованием по меньшей мере одного вещества, выбранного из водорода, углерода, магния, алюминия, или при использовании способа восстановления углеродом смеси оксида ниобия и оксида бора.Boron-containing niobium powder can also be obtained by mixing boric acid, boron oxide and boron powder with niobium powder obtained by grinding and dehydrogenating an ingot, granules or powder of niobium hydride or by grinding the product of sodium potassium fluorobiobate with reduction or by grinding the product into powder, obtained by the reduction of niobium oxide using at least one substance selected from hydrogen, carbon, magnesium, aluminum, or using and carbon recovery mixture of niobium oxide and boron oxide.
Например, в том случае, когда ниобиевый порошок получают из продукта гидрирования слитка сплава ниобий-бор посредством измельчения и дегидрирования, может быть получен борсодержащий ниобиевый порошок с необходимым средним размером частиц, путем регулирования степени гидрирования сплава ниобий-бор, времени измельчения в порошок, а также посредством подбора оборудования для измельчения и т.п. Полученный таким образом борсодержащий ниобиевый порошок может быть смешан с ниобиевым порошком, имеющим средний размером частиц 5 мкм или менее, для того, чтобы регулировать содержание бора. Используемый для добавления ниобиевый порошок может быть получен, например, измельчением в порошок продукта восстановления натрием фторниобата калия или способом измельчения в порошок и дегидрирования гидроксида ниобиевого слитка, или способом восстановления оксида ниобия с использованием по меньшей мере одного вещества, выбранного из водорода, углерода, магния, алюминия, или при использовании способа восстановления галогенида ниобия водородом.For example, in the case when the niobium powder is obtained from the hydrogenation product of an ingot of niobium-boron alloy by grinding and dehydrogenation, a boron-containing niobium powder with the required average particle size can be obtained by controlling the degree of hydrogenation of the niobium-boron alloy, grinding time into powder, and also through the selection of equipment for grinding, etc. The boron-containing niobium powder thus obtained can be mixed with niobium powder having an average particle size of 5 μm or less, in order to control the boron content. The niobium powder used for the addition can be obtained, for example, by grinding into a powder the product of sodium potassium fluorobiobate reduction or by grinding into a powder and dehydrogenating a niobium ingot hydroxide, or by reducing a niobium oxide using at least one substance selected from hydrogen, carbon, magnesium , aluminum, or using a method for reducing niobium halide with hydrogen.
Для того чтобы дополнительно улучшить характеристики тока утечки полученного таким образом борсодержащего ниобиевого порошка, часть борсодержащего ниобиевого порошка может быть подвергнута обработке поверхности посредством азотирования, карбонизации, сульфидирования и дополнительно борирования. Порошок может включать любой из этих продуктов, полученных при обработке поверхности посредством азотирования, карбонизации, сульфидирования или борирования, более конкретно, порошок может включать любой из таких продуктов, как борсодержащий нитрид ниобия, борсодержащий карбид ниобия, борсодержащий сульфид ниобия и борсодержащий борид ниобия. Порошок также может включать два, три или четыре таких продукта в сочетании.In order to further improve the leakage current characteristics of the thus obtained boron-containing niobium powder, a part of the boron-containing niobium powder can be subjected to surface treatment by nitriding, carbonization, sulfidation and further boronation. The powder may include any of these products obtained by surface treatment by nitriding, carbonization, sulfidation or boronation, more specifically, the powder may include any of such products as niobium boron nitride, niobium boron carbide, niobium boron sulfide and niobium boron boride. The powder may also include two, three or four such products in combination.
Суммарное количество связанных элементов, т.е. суммарное содержание азота, углерода, бора или серы, варьируется в зависимости от формы борсодержащего ниобиевого порошка, однако в случае порошка со средним размером частиц приблизительно от 0,05 мкм до 5 мкм суммарное содержание составляет более 0 мас.ч. на млн. и не более 200000 мас.ч. на млн., предпочтительно от 50 мас.ч. на млн. до 200000 мас.ч. на млн. и более предпочтительно от 200 мас.ч. на млн. до 20000 мас.ч. на млн. Если суммарное содержание превышает 200000 мас.ч. на млн, характеристики емкости ухудшаются, и полученный продукт непригоден для конденсаторов.The total number of related items, i.e. the total content of nitrogen, carbon, boron or sulfur varies depending on the shape of the boron-containing niobium powder, however, in the case of a powder with an average particle size of from about 0.05 μm to 5 μm, the total content is more than 0 wt.h. per million and not more than 200,000 parts by weight per million, preferably from 50 parts by weight per million up to 200,000 parts by weight per million and more preferably from 200 parts by weight per million up to 20,000 parts by weight per million. If the total content exceeds 200,000 parts by weight. ppm, capacitance deteriorates and the resulting product is unsuitable for capacitors.
Азотирование борсодержащего ниобиевого порошка может быть осуществлено посредством любого из следующих методов: жидкофазного азотирования, ионного азотирования и газофазного азотирования или при комбинировании этих способов. Среди этих способов газофазное азотирование в атмосфере газообразного азота является предпочтительным, поскольку аппаратура для этого довольно проста, и способ легко осуществим. Например, газофазное азотирование в атмосфере газообразного азота может быть осуществлено посредством выдержки вышеуказанного борсодержащего ниобиевого порошка в атмосфере газообразного азота. Борсодержащий ниобиевый порошок, азотированный в необходимой степени, может быть получен при температуре газообразной среды, составляющей 2000°С или менее, и выдержке в течение ста часов и менее. Продолжительность обработки может быть сокращена при проведении такой обработки при более высокой температуре.Nitriding of boron-containing niobium powder can be carried out by any of the following methods: liquid-phase nitriding, ion nitriding and gas-phase nitriding, or by combining these methods. Among these methods, gas phase nitriding in an atmosphere of gaseous nitrogen is preferable since the apparatus for this is quite simple and the method is easy to implement. For example, gas-phase nitriding in an atmosphere of gaseous nitrogen can be carried out by exposure of the above boron-containing niobium powder in an atmosphere of gaseous nitrogen. A boron-containing niobium powder, nitrided to the necessary degree, can be obtained at a temperature of a gaseous medium of 2000 ° C or less, and exposure for one hundred hours or less. The processing time can be reduced when carrying out such processing at a higher temperature.
Карбонизация борсодержащего ниобиевого порошка может быть осуществлена любым из таких методов, как газофазная карбонизация, твердофазная карбонизация или жидкофазная карбонизация. Например, борсодержащий ниобиевый порошок может быть подвергнут карбонизации посредством выдержки вместе с углеродным материалом или с источником углерода, таким как органический материал, содержащий углерод (например, метан) при 2000°С или менее при пониженном давлении в течение от одной минуты до ста часов.Carbonization of boron-containing niobium powder can be carried out by any of such methods as gas phase carbonization, solid phase carbonization or liquid phase carbonization. For example, a boron-containing niobium powder can be carbonized by exposure together with a carbon material or with a carbon source, such as an organic material containing carbon (e.g. methane) at 2000 ° C or less under reduced pressure for one minute to one hundred hours.
Сульфидирование борсодержащего ниобиевого порошка может быть осуществлено посредством любого из следующих методов: газофазного сульфидирования, ионного сульфидирования или твердофазного сульфидирования. Например, газофазное сульфидирование в атмосфере серного газа может быть осуществлено посредством выдержки борсодержащего ниобиевого порошка в атмосфере для сульфидирования. Борсодержащий ниобиевый порошок с необходимой степенью сульфидирования может быть получен при температуре, равной 2000°С или менее, и времени выдержки сто часов и менее. Продолжительность обработки может быть снижена при проведении обработки при более высокой температуре.Sulphidation of boron-containing niobium powder can be carried out by any of the following methods: gas-phase sulfidation, ionic sulfidation or solid-phase sulfidation. For example, gas-phase sulfidation in an atmosphere of sulfur gas can be carried out by exposure to boron-containing niobium powder in a sulfidation atmosphere. A boron-containing niobium powder with the necessary degree of sulfidation can be obtained at a temperature of 2000 ° C or less, and a holding time of one hundred hours or less. The processing time can be reduced when processing at a higher temperature.
Борирование борсодержащего ниобиевого порошка может быть осуществлено или посредством газофазного борирования или посредством твердофазного борирования. Например, борсодержащий ниобиевый порошок может быть подвергнут борированию посредством выдержки вместе с источником бора, таким гранулы бора или галогенид бора (например, трифторид бора) при пониженном давлении при температуре 2000°С или менее в течение от одной минуты до ста часов.Boronation of boron-containing niobium powder can be carried out either by gas-phase boronation or by solid-phase boronation. For example, a boron-containing niobium powder can be boronated by exposure together with a boron source such as boron granules or boron halide (e.g. boron trifluoride) under reduced pressure at a temperature of 2000 ° C or less for one minute to one hundred hours.
Борсодержащий ниобиевый порошок для изготовления конденсаторов, являющийся предметом настоящего изобретения, может быть использован после гранулирования борсодержащего ниобиевого порошка с получением необходимой формы, или может быть использован посредством смешения с подходящим количеством негранулированного ниобиевого порошка после описанного выше гранулирования.The boron-containing niobium powder for the manufacture of capacitors, which is the subject of the present invention, can be used after granulation of the boron-containing niobium powder to obtain the desired shape, or can be used by mixing with a suitable amount of non-granulated niobium powder after the granulation described above.
Примеры способов гранулирования включают способ, в соответствии с которым борсодержащий ниобиевый порошок, не подвергнутый гранулированию, выдерживают в высоком вакууме, нагревают до подходящей температуры и затем подвергают дроблению, а также включают способ, в соответствии с которым борсодержащий ниобиевый порошок, не подвергнутый гранулированию, смешивают с подходящим связующим, таким как камфора, полиакриловая кислота, полиметилметакрилат или поливиниловый спирт, и растворителем, таким как ацетон, спирты, сложный эфир уксусной кислоты или вода, и после этого подвергают дроблению.Examples of granulation methods include a method in which non-granulated boron-containing niobium powder is kept in high vacuum, heated to a suitable temperature and then crushed, and also include a method in which non-granulated boron-containing niobium powder is mixed with a suitable binder such as camphor, polyacrylic acid, polymethyl methacrylate or polyvinyl alcohol, and a solvent such as acetone, alcohols, acetic ester slots or water, and then subjected to crushing.
Использование борсодержащего ниобиевого порошка, гранулированного таким образом, как указанный выше, улучшает характеристики, необходимые для формования под давлением, осуществляемого при изготовлении спеченного материала. Средний размер частиц гранулированного порошка предпочтительно составляет от 10 до 500 мкм. Если гранулированный порошок имеет средний размер частиц от 10 мкм или менее, происходит частичное слипание, которое ухудшает текучесть порошка при насыпании его в металлическую пресс-форму, в то время как если средний размер частиц превышает 500 мкм, то сформованное изделие после формования при прессовании легко разламывается по краям. Более предпочтительно, чтобы средний размер частиц гранулированного порошка составлял от 30 мкм до 250 мкм, поскольку в этом случае при изготовлении конденсатора после спекания сформованного под давлением ниобиевого порошка спеченный материал может быть легко импрегнирован катодным агентом.The use of boron-containing niobium powder, granulated in the manner described above, improves the characteristics necessary for injection molding carried out in the manufacture of sintered material. The average particle size of the granular powder is preferably from 10 to 500 microns. If the granular powder has an average particle size of 10 μm or less, partial adhesion occurs, which impairs the fluidity of the powder when it is poured into a metal mold, while if the average particle size exceeds 500 μm, the molded product after molding during compression is easy breaks around the edges. More preferably, the average particle size of the granular powder is from 30 μm to 250 μm, since in this case, when the capacitor is manufactured after sintering the pressure-molded niobium powder, the sintered material can be easily impregnated with a cathode agent.
Борсодержащий ниобиевый спеченный материал для изготовления конденсаторов согласно настоящему изобретению получают посредством спекания указанного выше борсодержащего ниобиевого порошка или гранулированного борсодержащего ниобиевого порошка. Способ получения спеченного материала особенно не ограничен, однако спеченный материал может быть получен посредством формования под давлением для придания предварительно определенной формы и последующего нагревания при температуре от 500°С до 2000°С, предпочтительно от 900°С до 1300°С, более предпочтительно от 900°С до 1300°С, в течение от одной минуты до десяти часов при давлении от 10-5 до 102 Па.Sodium boron-containing niobium material for the manufacture of capacitors according to the present invention is obtained by sintering the aforementioned boron-containing niobium powder or granular boron-containing niobium powder. The method for producing the sintered material is not particularly limited, however, the sintered material can be obtained by injection molding to give a predetermined shape and subsequent heating at a temperature of from 500 ° C to 2000 ° C, preferably from 900 ° C to 1300 ° C, more preferably from 900 ° C to 1300 ° C, for from one minute to ten hours at a pressure of 10 -5 to 10 2 Pa.
(3) Третья группа (ниобиевый порошок и спеченный материал) (3) Third group (niobium powder and sintered material)
В третью группу, входящую в состав настоящего изобретения, входит ниобиевый порошок, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута, указанный порошок может быть использован в качестве ниобиевого порошка - исходного материала.The third group included in the composition of the present invention includes niobium powder comprising at least one element selected from the group consisting of cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin , phosphorus, arsenic and bismuth, the specified powder can be used as niobium powder - the starting material.
Церий, неодим, титан, рений, рутений, родий, палладий, серебро, цинк, кремний, германий, олово, фосфор, мышьяк и висмут, используемые в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой элементы, которые могут образовывать сплав с ниобием. В частности, предпочтительным является ниобиевый порошок, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из рения, неодима, цинка, мышьяка, фосфора, германия и олова, и более предпочтительным является ниобиевый порошок, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из рения, неодима и цинка.Cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth, used in accordance with the present invention, are elements that can form an alloy with niobium. In particular, niobium powder comprising at least one element selected from the group consisting of rhenium, neodymium, zinc, arsenic, phosphorus, germanium and tin is preferred, and niobium powder comprising at least one element selected is more preferred. from the group consisting of rhenium, neodymium and zinc.
В соответствии с одним из воплощений, ниобиевый порошок представляет собой ренийсодержащий ниобиевый порошок, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из церия, неодима, титана, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута. В соответствии с настоящим изобретением суммарное количество этих элементов в ниобиевом порошке составляет 10 мол.% или менее предпочтительно от 0,01 мол.% до 10 мол.%, более предпочтительно от 0,1 мол.% до 7 мол.%.According to one embodiment, the niobium powder is a rhenium-containing niobium powder comprising at least one element selected from the group consisting of cerium, neodymium, titanium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth. In accordance with the present invention, the total amount of these elements in the niobium powder is 10 mol% or less, preferably from 0.01 mol% to 10 mol%, more preferably from 0.1 mol% to 7 mol%.
Если суммарное содержание элемента составляет менее 0,01 мол.%, то невозможно ингибировать диффузию кислорода в диэлектрической пленке, образованной при электролитическом окислении, которое будет описано ниже, в направлении к металлическому ниобию, следовательно, не может быть сохранена стабильность оксидной пленки (диэлектрической пленки), образованной при электролитическом окислении, и эффект снижения величины LC вряд ли будет достигнут. С другой стороны, если суммарное содержание вышеуказанного элемента превышает 10 мол.%, то количество собственно ниобия в ниобиевом порошке снижается, и в результате этого понижается емкость конденсатора.If the total content of the element is less than 0.01 mol%, it is impossible to inhibit the diffusion of oxygen in the dielectric film formed by electrolytic oxidation, which will be described below, in the direction of niobium metal, therefore, the stability of the oxide film (dielectric film) cannot be maintained. ) formed during electrolytic oxidation, and the effect of lowering the LC value is unlikely to be achieved. On the other hand, if the total content of the above element exceeds 10 mol%, then the amount of niobium proper in the niobium powder decreases, and as a result, the capacitance of the capacitor decreases.
В соответствии с этим суммарное содержание по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута предпочтительно составляет от 0,01 до 10 мол.%.Accordingly, the total content of at least one element selected from the group consisting of cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth is preferably from 0.01 to 10 mol.%.
Для того чтобы дополнительно снизить ток утечки, содержание элемента составляет предпочтительно 7 мол.% или менее, более предпочтительно от 0,1 до 7 мол.%.In order to further reduce the leakage current, the cell content is preferably 7 mol% or less, more preferably 0.1 to 7 mol%.
Для того чтобы увеличить удельную поверхность порошка, является предпочтительным, чтобы средний размер частиц ниобиевого порошка составлял 5 мкм и менее, более предпочтительно 4 мкм и менее. Также средний размер частиц ниобиевого порошка предпочтительно составляет от 0,05 мкм до 4 мкм.In order to increase the specific surface area of the powder, it is preferred that the average particle size of the niobium powder is 5 μm or less, more preferably 4 μm or less. Also, the average particle size of the niobium powder is preferably from 0.05 μm to 4 μm.
Причины этого указаны выше при описании ниобиевого порошка, входящего в первую группу.The reasons for this are described above in the description of niobium powder included in the first group.
Согласно настоящему изобретению исходное сырье - ниобиевый порошок, используемый для изготовления спеченного материала, представляет собой ниобиевый порошок, который содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута, при этом становится возможным изготовить конденсатор, обладающий большинством вышеуказанных характеристик или получить ниобиевый спеченный материал, который обеспечивает такие характеристики конденсатора.According to the present invention, the raw material niobium powder used for the manufacture of sintered material is niobium powder, which contains at least one element selected from the group consisting of cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth, it becomes possible to manufacture a capacitor having most of the above characteristics or to obtain a niobium sintered material that provides such Characteristics of the capacitor.
Средний размер частиц (D50, мкм) и удельная поверхность (S, м2/г) ренийсодержащего ниобиевого порошка, приготовленного в качестве примера авторами настоящего изобретения (получен методом измельчения), приведены ниже в таблице 3.The average particle size (D 50 , μm) and the specific surface (S, m 2 / g) of rhenium-containing niobium powder prepared as an example by the authors of the present invention (obtained by grinding) are shown in table 3 below.
Средний размер частиц (D50; мкм), приведенный в таблице 3, представляет собой величину, которая определена в соответствии с распределением размеров частиц, измеренным с использованием устройства «Microtrac» (торговая наименование, изготовлено фирмой Microtrac Company), (величина d50 означает размер частиц в том случае, когда кумулятивный массовый% соответствует 50% массы). Удельная поверхность представляет собой величину, измеренную БЭТ-методом.The average particle size (D 50 ; μm) shown in Table 3 is a value that is determined according to the particle size distribution measured using the Microtrac device (trade name manufactured by Microtrac Company), (d50 means size particles in the case when the cumulative mass% corresponds to 50% of the mass). The specific surface is the value measured by the BET method.
В том случае, когда средний размер частиц ниобиевого порошка, содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута, превышает 5 мкм, не может быть изготовлен конденсатор с большой емкостью, в то время как если средний размер частиц является менее 0,05 мкм, спеченный материал, полученный из порошка, имеет небольшой размер пор и содержит много закрытых пор, вследствие этого затрудняется импрегнирование катодным материалом, который будет описан позже, и в результате этого из ниобиевого порошка нельзя изготовить конденсатор, характеризующийся высокой емкостью, а спеченный материал, изготовленный из такого порошка, не подойдет для конденсаторов.In the case where the average particle size of the niobium powder containing at least one element selected from the group consisting of cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth, exceeds 5 microns, a capacitor with a large capacity cannot be manufactured, while if the average particle size is less than 0.05 microns, the sintered material obtained from the powder has a small pore size and contains many closed pores, due to this makes impregnation difficult cathode material, which will be described later, and as a result, a capacitor with a high capacity cannot be made from niobium powder, and sintered material made from such a powder is not suitable for capacitors.
По этим причинам ниобиевый порошок, предназначенный для использования согласно настоящему изобретению, имеет средний размер частиц от 0,05 до 5 мкм, в этом случае может быть получен конденсатор большой емкости.For these reasons, the niobium powder intended for use in accordance with the present invention has an average particle size of 0.05 to 5 μm, in which case a large capacitor can be obtained.
Ниобиевый порошок, являющийся предметом настоящего изобретения, предпочтительно представляет собой порошок, удельная БЭТ-поверхность которого составляет по меньшей мере, 0,5 м2/г, более предпочтительно по меньшей мере 1 м2/г, еще более предпочтительно 2 м2/г. Также ниобиевый порошок, являющийся предметом настоящего изобретения, предпочтительно обладает удельной БЭТ-поверхностью, которая составляет от 0,5 до 40 м2/г, более предпочтительно от 1 до 20 м2/г и особенно предпочтительно от 1 до 10 м2/г.The niobium powder of the present invention is preferably a powder whose specific BET surface is at least 0.5 m 2 / g, more preferably at least 1 m 2 / g, even more preferably 2 m 2 / g . Also, the niobium powder of the present invention preferably has a specific BET surface that is from 0.5 to 40 m 2 / g, more preferably from 1 to 20 m 2 / g, and particularly preferably from 1 to 10 m 2 / g .
Что касается диэлектрической проницаемости (ε), то известно, что ниобий имеет диэлектрическую проницаемость приблизительно в два раза выше, чем диэлектрическая проницаемость тантала, однако в любом случае не известно, что церий, неодим, титан, рений, рутений, родий, палладий, серебро, цинк, кремний, германий, олово, фосфор, мышьяк и висмут являются металлами клапанного действия, обладающими необходимыми для конденсатора свойствами. Таким образом, если в ниобиевый порошок вводят по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута, то неизвестно, будет ли увеличиваться ε ниобиевого порошка, содержащего такой элемент.As for the dielectric constant (ε), it is known that niobium has a dielectric constant of about two times higher than the dielectric constant of tantalum, but in any case it is not known that cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver , zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth are valvular metals with the properties necessary for a capacitor. Thus, if at least one element selected from the group consisting of cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth is introduced into niobium powder, it is not known whether ε of niobium powder containing such an element will increase.
В соответствии с исследованиями, проведенными авторами настоящего изобретения, даже в том случае, когда снижают средний размер частиц ниобиевого порошка и изготавливают из него спеченный материал с большой емкостью, величина LC особенно не возрастает, если содержится по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута.According to the studies of the present inventors, even when the average particle size of the niobium powder is reduced and a sintered material with a high capacity is made from it, the LC value does not especially increase if at least one element selected from the group is contained, consisting of cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth.
Причины этого, как предполагается, заключаются в следующем.The reasons for this are supposed to be as follows.
Ниобий характеризуется более высокой прочностью связи с кислородом, по сравнению с танталом, и, следовательно, кислород в оксидной пленке, полученной электрохимически (пленка диэлектрического материала), имеет склонность к диффузии в направлении металлического ниобия, внутрь материала, однако в спеченном материале согласно настоящему изобретению часть ниобия связана с по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута, следовательно, связывание кислорода с расположенным во внутренней части ниобием затруднено и таким образом предотвращается диффузия кислорода в сторону металла, в результате чего может сохраниться стабильность оксидной пленки, полученной электрохимически, и возможно достижение эффекта снижения величины LC и ее дисперсии даже в случае конденсатора большой емкости, полученного из тонкодисперсного порошка.Niobium is characterized by a higher bond strength with oxygen compared with tantalum, and therefore, oxygen in an oxide film obtained electrochemically (film of a dielectric material) tends to diffuse in the direction of niobium metal, into the material, however, in the sintered material according to the present invention part of niobium is associated with at least one element selected from the group consisting of cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth, therefore, the binding of oxygen to the niobium located in the inner part is difficult and thus diffusion of oxygen towards the metal is prevented, as a result of which the stability of the oxide film obtained electrochemically can be maintained and the effect of reducing the LC value and its dispersion can be achieved even in the case of a large capacitor obtained from a fine powder.
Далее настоящее изобретение будет описано для случая использования в качестве примера рения, однако настоящее изобретение не ограничивается этим примером, и изложенное далее также распространяется на случаи использования церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка и висмута.Hereinafter, the present invention will be described for the case of using rhenium as an example, but the present invention is not limited to this example, and the following also applies to cases of using cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium , tin, phosphorus, arsenic and bismuth.
Ренийсодержащий ниобиевый порошок, используемый для получения спеченного материала предпочтительно имеет средний размер частиц от 0,05 мкм до 4 мкм, как указывалось выше.The rhenium-containing niobium powder used to produce the sintered material preferably has an average particle size of from 0.05 μm to 4 μm, as mentioned above.
Ренийсодержащий ниобиевый порошок, имеющий такой средний размер частиц, может быть получен, например, при использовании способа измельчения и дегидрирования гидрида сплава ниобий - рений в форме слитка, гранул или порошка. Ренийсодержащий ниобиевый порошок также может быть получен смешением порошка рения или оксида, сульфида, сульфата, соли - галогенида, нитрата, соли органической кислоты или комплекса соли рения с ниобиевым порошком, полученным в результате измельчения и дегидрирования слитка, гранул или порошка гидрида ниобия или посредством измельчения в порошок продукта восстановления натрием фторниобата калия, или посредством измельчения в порошок продукта, полученного при восстановлении оксида ниобия с использованием по меньшей мере одного вещества, выбранного из водорода, углерода, магния, алюминия или подобного им вещества; или при использовании способа восстановления магнием смеси оксида ниобия и оксида рения.A rhenium-containing niobium powder having such an average particle size can be obtained, for example, using the method of grinding and dehydrogenation of a niobium-rhenium alloy hydride in the form of an ingot, granules or powder. Rhenium-containing niobium powder can also be obtained by mixing rhenium or oxide powder, sulfide, sulfate, halide salt, nitrate, organic acid salt or a complex of rhenium salt with niobium powder obtained by grinding and dehydrogenation of an ingot, granules or powder of niobium hydride or by grinding potassium fluorobiobate reduction product into a powder, or by grinding into a powder the product obtained from the reduction of niobium oxide using at least one substance va selected from hydrogen, carbon, magnesium, aluminum or the like; or when using the method of magnesium reduction of a mixture of niobium oxide and rhenium oxide.
Ниобиевый порошок, содержащий рений, цинк и германий, может быть получен, например, посредством измельчения в порошок и дегидрирования продукта гидрирования сплава ниобий-рений-цинк-германий в форме слитка, гранул или порошка. Указанный ниобиевый порошок также может быть получен смешением порошка рения, порошка цинка и порошка германия, или оксидов, сульфидов, сульфатов, солей-галогенидов, нитратов или солей органической кислоты рения, цинка, германия с ниобиевым порошком, полученным посредством измельчения и дегидрирования продукта гидрирования ниобиевого слитка, гранул или порошка ниобия, посредством измельчения в порошок продукта восстановления натрием фторниобата калия или посредством измельчения продукта, полученного при восстановлении оксида ниобия с использованием по меньшей мере одного вещества, выбранного из водорода, углерода, магния, алюминия или подобного им вещества; или при использовании способа восстановления магнием смеси оксида ниобия, оксида рения, оксида цинка и оксида германия.Niobium powder containing rhenium, zinc and germanium can be obtained, for example, by grinding into a powder and dehydrogenating a hydrogenation product of a niobium-rhenium-zinc-germanium alloy in the form of an ingot, granules or powder. The specified niobium powder can also be obtained by mixing rhenium powder, zinc powder and germanium powder, or oxides, sulfides, sulfates, halide salts, nitrates or organic acid salts of rhenium, zinc, germanium with niobium powder obtained by grinding and dehydrogenation of the niobium hydrogenation product an ingot, granules or powder of niobium, by grinding into a powder the product of sodium potassium fluorobiobate reduction or by grinding the product obtained from the reduction of niobium oxide using at least one substance selected from hydrogen, carbon, magnesium, aluminum, or a similar substance; or when using the method of magnesium reduction of a mixture of niobium oxide, rhenium oxide, zinc oxide and germanium oxide.
Например, в случае получения ренийсодержащего ниобиевого порошка посредством измельчения и дегидрирования продукта гидрирования сплава ниобий-рений в виде слитка может быть получен ренийсодержащий ниобиевый порошок с необходимым средним размером частиц, посредством регулирования содержания продукта гидрирования в сплаве ниобий-рений и времени измельчения, а также посредством подбора типа измельчителя или подобного устройства.For example, in the case of obtaining a rhenium-containing niobium powder by grinding and dehydrogenating the hydrogenation product of the niobium-rhenium alloy in the form of an ingot, rhenium-containing niobium powder with the required average particle size can be obtained by controlling the content of the hydrogenation product in the niobium-rhenium alloy and grinding time, as well as selecting the type of chopper or similar device.
Полученный таким образом ренийсодержащий ниобиевый порошок может быть смешан с ниобиевым порошком, имеющим средний размер частиц 5 мкм или менее, для того, чтобы регулировать содержание рения. Используемый для добавления ниобиевый порошок может быть получен, например, измельчением в порошок продукта восстановления натрием фторниобата калия или способом измельчения в порошок и дегидрирования продукта гидрирования ниобиевого слитка, или способом восстановления оксида ниобия с использованием по меньшей мере одного вещества, выбранного из группы, включающей водород, углерод, магний, алюминий, или способом восстановления водородом галогенида ниобия. Для того, чтобы дополнительно улучшить характеристики тока утечки полученного таким образом ренийсодержащего ниобиевого порошка, часть ренийсодержащего ниобиевого порошка может быть подвергнута обработке поверхности посредством азотирования, борирования, карбонизации или сульфидирования. Порошок может включать любой из таких продуктов, как ренийсодержащий нитрид ниобия, ренийсодержащий борид ниобия, ренийсодержащий карбид ниобия и ренийсодержащий сульфид ниобия, полученных в результате обработки поверхности посредством азотирования, борирования, карбонизации или сульфидирования, порошок также может включать два, три или четыре таких продукта в сочетании.The rhenium-containing niobium powder thus obtained can be mixed with niobium powder having an average particle size of 5 μm or less, in order to control the rhenium content. The niobium powder used for the addition can be obtained, for example, by grinding into a powder the product of sodium potassium fluorobiobate reduction or by grinding into a powder and dehydrogenating a hydrogenation product of a niobium ingot, or by reducing a niobium oxide using at least one substance selected from the group consisting of hydrogen , carbon, magnesium, aluminum, or a method for hydrogen reduction of niobium halide. In order to further improve the leakage current characteristics of the rhenium-containing niobium powder thus obtained, a part of the rhenium-containing niobium powder can be subjected to surface treatment by nitriding, boronation, carbonization or sulfidation. The powder may include any of such products as rhenium-containing niobium nitride, rhenium-containing niobium boride, rhenium-containing niobium carbide and rhenium-containing niobium sulfide obtained by surface treatment by nitriding, boronation, carbonization or sulfidation, the powder may also include two, three or four such products in combination.
Количество связанных элементов, т.е. суммарное содержание азота, углерода, бора или серы, варьируется в зависимости от формы ренийсодержащего ниобиевого порошка, однако в случае порошка со средним размером частиц, приблизительно равным от 0,05 мкм до 5 мкм, суммарное содержание составляет более 0 мас.ч. на млн., и не более 200000 мас.ч. на млн., предпочтительно от 50 до 100000 мас.ч. на млн., особенно предпочтительно от 200 до 20000 мас.ч. на млн. Если суммарное содержание превышает 200000 мас.ч. на млн, характеристики емкости ухудшаются, и полученный продукт непригоден для конденсаторов.The number of related items, i.e. the total content of nitrogen, carbon, boron or sulfur varies depending on the form of the rhenium-containing niobium powder, however, in the case of a powder with an average particle size of approximately 0.05 μm to 5 μm, the total content is more than 0 parts by weight. per million, and not more than 200,000 parts by weight per million, preferably from 50 to 100,000 parts by weight per million, particularly preferably from 200 to 20,000 parts by weight per million. If the total content exceeds 200,000 parts by weight. ppm, capacitance deteriorates and the resulting product is unsuitable for capacitors.
Азотирование ренийсодержащего ниобиевого порошка может быть осуществлено посредством любого из следующих методов: жидкофазного азотирования, ионного азотирования и газофазного азотирования, или при комбинировании этих способов. Среди этих способов газофазное азотирование в атмосфере газообразного азота является предпочтительным, поскольку аппаратура для этого довольно проста, и способ легко осуществим. Например, газофазное азотирование в атмосфере газообразного азота может быть осуществлено посредством выдержки вышеуказанного ренийсодержащего ниобиевого порошка в атмосфере газообразного азота. Ренийсодержащий ниобиевый порошок, азотированный в необходимой степени, может быть получен при температуре газообразной среды, составляющей 2000°С или менее, и выдержке в течение ста часов и менее. Продолжительность обработки может быть сокращена при проведении такой обработки при более высокой температуре.Nitrogenation of rhenium-containing niobium powder can be accomplished by any of the following methods: liquid-phase nitriding, ion nitriding and gas-phase nitriding, or by combining these methods. Among these methods, gas phase nitriding in an atmosphere of gaseous nitrogen is preferable since the apparatus for this is quite simple and the method is easy to implement. For example, gas phase nitriding in an atmosphere of gaseous nitrogen can be carried out by exposure of the above rhenium-containing niobium powder in an atmosphere of gaseous nitrogen. The rhenium-containing niobium powder, nitrided to the necessary degree, can be obtained at a temperature of a gaseous medium of 2000 ° C or less, and exposure for one hundred hours or less. The processing time can be reduced when carrying out such processing at a higher temperature.
Борирование ренийсодержащего ниобиевого порошка может быть осуществлено или посредством газофазного борирования, или посредством твердофазного борирования. Например, ренийсодержащий ниобиевый порошок может быть подвергнут борированию посредством выдержки ренийсодержащего ниобиевого порошка вместе с источником бора, таким гранулы бора или галогенид бора (например, трифторид бора) при пониженном давлении при температуре 2000°С или менее в течение от одной минуты до ста часов.Boronation of rhenium-containing niobium powder can be carried out either by gas-phase boronation or by solid-phase boronation. For example, a rhenium-containing niobium powder can be borated by holding the rhenium-containing niobium powder together with a boron source such as boron granules or boron halide (e.g. boron trifluoride) under reduced pressure at a temperature of 2000 ° C or less for one minute to one hundred hours.
Карбонизация ренийсодержащего ниобиевого порошка может быть осуществлена любым из таких методов, как газофазная карбонизация, твердофазная карбонизация или жидкофазная карбонизация. Например, ренийсодержащий ниобиевый порошок может быть подвергнут карбонизации посредством выдержки вместе с источником углерода, таким как углеродный материал или органический материал, содержащий углерод (например, метан) при 2000°С или менее при пониженном давлении в течение от одной минуты до ста часов.Carbonization of a rhenium-containing niobium powder can be carried out by any of such methods as gas phase carbonization, solid phase carbonization or liquid phase carbonization. For example, a rhenium-containing niobium powder can be carbonized by exposure together with a carbon source, such as a carbon material or organic material containing carbon (e.g. methane) at 2000 ° C or less under reduced pressure for one minute to one hundred hours.
Сульфидирование ренийсодержащего ниобиевого порошка может быть осуществлено посредством любого из следующих методов: газофазного сульфидирования, ионного сульфидирования или твердофазного сульфидирования. Например, газофазное сульфидирование в атмосфере серного газа может быть осуществлено посредством выдержки ренийсодержащего ниобиевого порошка в атмосфере для сульфидирования. Ренийсодержащий ниобиевый порошок с необходимой степенью сульфидирования может быть получен при температуре газовой среды, равной 2000°С, и времени выдержки от ста часов и менее. Время обработки может быть снижено при проведении обработки при более высокой температуре.Sulphidation of rhenium-containing niobium powder can be carried out by any of the following methods: gas-phase sulfidation, ionic sulfidation or solid-phase sulfidation. For example, gas phase sulphidation in an atmosphere of sulfur gas can be carried out by holding rhenium-containing niobium powder in a sulphidation atmosphere. Rhenium-containing niobium powder with the required degree of sulfidation can be obtained at a gas temperature of 2000 ° C and a holding time of one hundred hours or less. Processing time can be reduced when processing at a higher temperature.
Ренийсодержащий ниобиевый порошок для изготовления конденсаторов, являющийся предметом настоящего изобретения, может быть использован после гранулирования ренийсодержащего ниобиевого порошка с получением необходимой формы, или может быть использован посредством смешения с подходящим количеством негранулированного ниобиевого порошка после проведения описанного выше гранулирования.The rhenium-containing niobium powder for the manufacture of capacitors, which is the subject of the present invention, can be used after granulation of the rhenium-containing niobium powder to obtain the desired shape, or can be used by mixing with a suitable amount of non-granulated niobium powder after carrying out the granulation described above.
Примеры способов гранулирования включают способ, в соответствии с которым негранулированный ренийсодержащий ниобиевый порошок выдерживают в высоком вакууме, нагревают до подходящей температуры и затем смесь подвергают дроблению, а также включают способ, в соответствии с которым негранулированный или гранулированный ренийсодержащий ниобиевый порошок смешивают с подходящим связующим, таким как камфора, полиакриловая кислота, полиметилметакрилат или поливиниловый спирт, и растворителем, таким как ацетон, спирты, сложные эфиры уксусной кислоты или вода, и после этого подвергают дроблению.Examples of granulation methods include a method in which the granular rhenium-containing niobium powder is kept under high vacuum, heated to a suitable temperature and then crushed, and also include a method in which the granular or granular rhenium-containing niobium powder is mixed with a suitable binder, such like camphor, polyacrylic acid, polymethyl methacrylate or polyvinyl alcohol, and a solvent such as acetone, alcohols, esters, acetic th acid or water, and then subjected to crushing.
Использование ренийсодержащего ниобиевого порошка, гранулированного таким образом, как указано выше, улучшает характеристики, необходимые для формования под давлением, осуществляемого при изготовлении спеченного материала. Средний размер частиц гранулированного порошка предпочтительно составляет от 10 до 500 мкм. Если гранулированный порошок имеет средний размер частиц 10 мкм или менее, происходит частичное слипание и ухудшается текучесть порошка при насыпании его в металлическую пресс-форму, в то время как если средний размер частиц превышает 500 мкм, то сформованное изделие после формования под давлением легко разламывается по краям. Средний размер частиц гранулированного порошка более предпочтительно составляет от 30 мкм до 250 мкм, поскольку в этом случае после спекания сформованного под давлением изделия при изготовлении конденсатора спеченный материал легко импрегнируется катодным агентом.The use of rhenium-containing niobium powder, granulated in the manner described above, improves the characteristics necessary for injection molding carried out in the manufacture of sintered material. The average particle size of the granular powder is preferably from 10 to 500 microns. If the granular powder has an average particle size of 10 μm or less, partial adhesion occurs and the fluidity of the powder worsens when it is poured into a metal mold, while if the average particle size exceeds 500 μm, then the molded product is easily broken after molding to the edges. The average particle size of the granular powder is more preferably from 30 μm to 250 μm, since in this case, after sintering the pressure-molded article in the manufacture of the capacitor, the sintered material is easily impregnated with a cathode agent.
Ренийсодержащий ниобиевый спеченный материал для изготовления конденсаторов согласно настоящему изобретению получают посредством спекания указанного выше ренийсодержащего ниобиевого порошка или гранулированного ренийсодержащего ниобиевого порошка. Выбор способа получения спеченного материала особенно не ограничен, однако спеченный материал может быть получен, например, посредством формования под давлением ренийсодержащего ниобиевого порошка для придания ему заранее заданной формы и последующего нагревания при температуре от 500°С до 2000°С, предпочтительно от 900°С до 1500°, более предпочтительно от 900°С до 1300°С, в течение от одной минуты до ста часов при давлении от 10-5 до 102 Па (Паскаль).Rhenium-containing niobium sintered material for the manufacture of capacitors according to the present invention is obtained by sintering the above rhenium-containing niobium powder or granular rhenium-containing niobium powder. The choice of the method for producing the sintered material is not particularly limited, however, the sintered material can be obtained, for example, by molding under pressure a rhenium-containing niobium powder to give it a predetermined shape and subsequent heating at a temperature of from 500 ° C to 2000 ° C, preferably from 900 ° C up to 1500 °, more preferably from 900 ° C to 1300 ° C, for from one minute to one hundred hours at a pressure of from 10 -5 to 10 2 Pa (Pascal).
(4) Четвертая группа (ниобиевый порошок и спеченный материал)(4) Fourth group (niobium powder and sintered material)
В четвертую группу согласно настоящему изобретению входит ниобиевый порошок, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура, указанный порошок используется в качестве ниобиевого порошка - исходного материала, обладающего подходящими для конденсаторов свойствами.The fourth group of the present invention includes niobium powder comprising at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium , holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium, this powder is used as niobium powder - the starting material with properties suitable for capacitors.
Рубидий, цезий, магний, стронций, барий, скандий, иттрий, лантан, празеодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, гафний, ванадий, осмий, иридий, платина, золото, кадмий, ртуть, свинец, селен и теллур представляют собой элементы, которые могут образовывать сплав с ниобием. В частности, предпочтительным является ниобиевый порошок, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из лантана, иттрия, эрбия, иттербия и лютеция, и более предпочтительным является ниобиевый порошок, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из лантана и иттрия.Rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, gold, platinum Cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium are elements that can form an alloy with niobium. In particular, a niobium powder comprising at least one element selected from the group consisting of lanthanum, yttrium, erbium, ytterbium and lutetium is preferred, and niobium powder comprising at least one element selected from the group consisting of from lanthanum and yttrium.
В соответствии с одним из воплощений изобретения, ниобиевый порошок представляет собой, например, лантансодержащий ниобиевый порошок, включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура. В соответствии с настоящим изобретением суммарное содержание этих элементов в ниобиевом порошке составляет 10 мол.% или менее, предпочтительно от 0,01 до 10 мол.%, более предпочтительно от 0,1 до 7 мол.%.In accordance with one embodiment of the invention, the niobium powder is, for example, a lanthanum-containing niobium powder comprising at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium. In accordance with the present invention, the total content of these elements in the niobium powder is 10 mol% or less, preferably from 0.01 to 10 mol%, more preferably from 0.1 to 7 mol%.
Если суммарное содержание элемента составляет менее 0,01 мол.%, то нельзя предотвратить диффузию кислорода в диэлектрической пленке, образованной при электролитическом окислении, которое будет описано ниже, в направлении к металлическому ниобию, вглубь, и следовательно, не может сохраняться стабильность оксидной пленки, образующейся при электролитическом окислении (диэлектрической пленки), и вряд ли будет достигнут эффект снижения величины LC. С другой стороны, если суммарное содержание элемента превышает 10 мол.%, то количество собственно ниобия в ниобиевом порошке снижается, и в результате этого понижается емкость конденсатора.If the total element content is less than 0.01 mol%, then oxygen diffusion cannot be prevented in the dielectric film formed during electrolytic oxidation, which will be described later, in the direction toward the metal niobium, and therefore, the stability of the oxide film cannot be maintained. formed during electrolytic oxidation (dielectric film), and it is unlikely that the effect of reducing the value of LC will be achieved. On the other hand, if the total element content exceeds 10 mol%, then the amount of niobium per se in the niobium powder decreases, and as a result, the capacitance of the capacitor decreases.
В соответствии с этим суммарное содержание по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура предпочтительно составляет от 0,01 до 10 мол.%.Accordingly, the total content of at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium is preferably from 0.01 to 10 mol%.
Для того чтобы дополнительно снизить ток утечки, содержание элемента в ниобиевом порошке составляет предпочтительно 7 мол.% или менее, более предпочтительно от 0,1 до 7 мол.%.In order to further reduce the leakage current, the element content in the niobium powder is preferably 7 mol% or less, more preferably from 0.1 to 7 mol%.
Для того чтобы увеличить удельную поверхность порошка, является предпочтительным, чтобы средний размер частиц ниобиевого порошка составлял 5 мкм и менее, более предпочтительно 4 мкм и менее. Также средний размер частиц ниобиевого порошка предпочтительно составляет 0,05 мкм до 4 мкм. Причины этого указаны выше при описании ниобиевого порошка, входящего в первую группу.In order to increase the specific surface area of the powder, it is preferred that the average particle size of the niobium powder is 5 μm or less, more preferably 4 μm or less. Also, the average particle size of the niobium powder is preferably 0.05 μm to 4 μm. The reasons for this are described above in the description of niobium powder included in the first group.
Согласно настоящему изобретению исходное сырье - ниобиевый порошок, используемый для изготовления спеченного материала, представляет собой ниобиевый порошок, который содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура, при этом становится возможным изготовить конденсатор, удовлетворяющий большинству вышеуказанных требований, или получить ниобиевый спеченный материал, который обеспечивает такие характеристики конденсатора.According to the present invention, the niobium powder feedstock used to make the sintered material is niobium powder, which contains at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium, while it becomes possible to manufacture a capacitor satisfying most of the above requirements, or obtain a niobium sintered material that provides such characteristics of a capacitor.
Средний размер частиц (D50, мкм) и удельная поверхность (S, м2/г) лантансодержащего ниобиевого порошка (получен методом измельчения в порошок), приготовленного в качестве примера авторами настоящего изобретения, приведены ниже в таблице 4.The average particle size (D 50 , μm) and specific surface area (S, m 2 / g) of a lanthanum-containing niobium powder (obtained by grinding into powder), prepared as an example by the authors of the present invention, are shown below in table 4.
Средний размер частиц (D50; мкм), приведенный в таблице 4, представляет собой величину, которая определена в соответствии с распределением размеров частиц, измеренным с использованием устройства «Microtrac» (торговая наименование, изготовлено фирмой Microtrac Company) (величина D50 означает размер частиц в том случае, когда кумулятивный массовый% соответствует 50% массы). Удельная поверхность представляет собой величину, измеренную БЭТ-методом.The average particle size (D 50 ; μm) shown in Table 4 is a value that is determined according to the particle size distribution measured using the Microtrac device (trade name manufactured by Microtrac Company) (D 50 means size particles in the case when the cumulative mass% corresponds to 50% of the mass). The specific surface is the value measured by the BET method.
Если средний размер частиц ниобиевого порошка, содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура, превышает 5 мкм, нельзя изготовить конденсатор с большой емкостью, а если средний размер частиц является менее 0,05 мкм, спеченный материал, полученный из такого порошка, имеет небольшой размер пор и содержит много закрытых пор, вследствие этого затрудняется импрегнирование катодным материалом, который будет описан позже, и в результате этого из ниобиевого порошка нельзя изготовить конденсатор, характеризующийся высокой емкостью, а спеченный материал, изготовленный из такого порошка, не подойдет для конденсаторов.If the average particle size of a niobium powder containing at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium, exceeds 5 μm, a capacitor with a large capacity cannot be manufactured, and if the average particle size is less than 0, 05 microns, sintered material obtained from such a powder has t is a small pore size and contains many closed pores, as a result of which it is difficult to impregnate the cathode material, which will be described later, and as a result, a capacitor with a high capacity cannot be made from niobium powder, and sintered material made from such a powder is not suitable for capacitors .
По этим причинам, ниобиевый порошок, предназначенный для использования в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно имеет средний размер частиц от 0,05 мкм до 5 мкм, в этом случае может быть получен конденсатор, обладающий большой емкостью.For these reasons, the niobium powder intended for use in accordance with the present invention preferably has an average particle size of from 0.05 μm to 5 μm, in which case a capacitor having a large capacity can be obtained.
Ниобиевый порошок, являющийся предметом настоящего изобретения, предпочтительно представляет собой порошок, удельная БЭТ-поверхность которого составляет по меньшей мере, 0,5 м2/г, более предпочтительно по меньшей мере 1 м2/г, еще более предпочтительно по меньшей мере 2 м2/г. Также ниобиевый порошок, являющийся предметом настоящего изобретения, предпочтительно обладает удельной БЭТ-поверхностью, которая составляет от 0,5 до 40 м2/г, более предпочтительно от 1 до 20 м2/г, особенно предпочтительно от 1 до 10 м2/г.The niobium powder of the present invention is preferably a powder with a specific BET surface area of at least 0.5 m 2 / g, more preferably at least 1 m 2 / g, even more preferably at least 2 m 2 / g Also, the niobium powder of the present invention preferably has a specific BET surface that is from 0.5 to 40 m 2 / g, more preferably from 1 to 20 m 2 / g, particularly preferably from 1 to 10 m 2 / g .
Что касается диэлектрической проницаемости (ε), то известно, что ниобий имеет диэлектрическую проницаемость приблизительно в два раза выше, чем диэлектрическая проницаемость тантала, однако в любом случае не известно, что рубидий, цезий, магний, стронций, барий, скандий, иттрий, лантан, празеодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, гафний, ванадий, осмий, иридий, платина, золото, кадмий, ртуть, свинец, селен и теллур являются металлами клапанного действия, обладающими необходимыми для конденсатора свойствами. Таким образом, если в ниобиевый порошок вводят по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура, то неизвестно, будет ли увеличиваться ε ниобиевого порошка, содержащего такой элемент.As for the dielectric constant (ε), it is known that niobium has a dielectric constant of about two times higher than the dielectric constant of tantalum, but in any case it is not known that rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum , praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium are valve-valued metals necessary for conden sator properties. Thus, if at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium is introduced into niobium powder Since erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium, it is not known whether ε of niobium powder containing such an element will increase.
В соответствии с исследованиями, проведенными авторами настоящего изобретения, даже в том случае, когда снижают средний размер частиц ниобиевого порошка и изготавливают из него спеченный материал с большой емкостью, величина LC особенно не возрастает, если содержится по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура.In accordance with the studies conducted by the inventors of the present invention, even when the average particle size of the niobium powder is reduced and a sintered material with a large capacity is made from it, the LC value does not especially increase if at least one element selected from the group is contained consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samaria, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum gold to dmiya, mercury, lead, selenium and tellurium.
Причины этого, как предполагается, заключаются в следующем.The reasons for this are supposed to be as follows.
Ниобий характеризуется более высокой прочностью связи с элементом кислородом, по сравнению с танталом, и следовательно, кислород в оксидной пленке, полученной электролитическим окислением (пленка диэлектрического материала) имеет склонность к диффузии в направлении к металлическому ниобию, внутрь материала, однако в спеченном материале согласно настоящему изобретению часть ниобия связана с по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура, следовательно, взаимодействие кислорода с расположенным во внутренней части ниобием затруднено, и таким образом ингибируется диффузия кислорода в направлении металла, в результате чего может сохраниться стабильность оксидной пленки, полученной электролитическим окислением, и возможно получить эффект снижения величины LC и ее дисперсии даже в случае конденсатора большой емкости, полученного из порошка с небольшим диаметром частиц.Niobium is characterized by a higher bond strength with the element oxygen, compared with tantalum, and therefore, the oxygen in the oxide film obtained by electrolytic oxidation (film of a dielectric material) has a tendency to diffusion towards metallic niobium, inside the material, however, in the sintered material according to this the invention, a part of niobium is associated with at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, itself Riya, Europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium, therefore, the interaction of oxygen with that located in the inner parts of it is hindered by niobium, and thus the diffusion of oxygen in the direction of the metal is inhibited, as a result of which the stability of the oxide film obtained by electrolytic oxidation can be preserved, and it is possible to obtain the effect of decreasing the LC value and its dispersion even in the case of a capacitor th capacity obtained from a powder with a small particle diameter.
Далее настоящее изобретение будет описано для случая использования в качестве примера в основном лантана, однако настоящее изобретение не ограничивается этим примером, и изложенное далее также распространяется на случаи использования рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура.Hereinafter, the present invention will be described for the case of using mainly lanthanum as an example, however, the present invention is not limited to this example, and the following also applies to the use of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium , europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium.
Лантансодержащий ниобиевый порошок, используемый для получения спеченного материала предпочтительно имеет средний размер частиц от 0,05 мкм до 4 мкм, как указывалось выше.The lanthanum-containing niobium powder used to obtain the sintered material preferably has an average particle size of from 0.05 μm to 4 μm, as mentioned above.
Лантансодержащий ниобиевый порошок, имеющий такой средний размер частиц, может быть получен, например, при использовании способа измельчения и дегидрирования гидрида сплава ниобий - лантан в форме слитка, гранул или порошка. Лантансодержащий ниобиевый порошок также может быть получен смешением порошка лантана или гидрида, оксида, сульфида, сульфата, соли - галогенида, нитрата, соли органической кислоты или комплекса соли лантана с ниобиевым порошком, полученным в результате измельчения в порошок и дегидрирования слитка, гранул или порошка гидрида ниобия, или посредством измельчения в порошок продукта восстановления натрием фторниобата калия, или посредством измельчения в порошок продукта, полученного при восстановлении оксида ниобия с использованием по меньшей мере одного вещества, выбранного из водорода, углерода, магния, алюминия или подобного им вещества, или при использовании способа восстановления магнием смеси оксида ниобия и оксида лантана.Lanthanum-containing niobium powder having such an average particle size can be obtained, for example, by using the method of grinding and dehydrogenation of a hydride of a niobium-lanthanum alloy in the form of an ingot, granules or powder. Lanthanum-containing niobium powder can also be obtained by mixing lanthanum or hydride powder, oxide, sulfide, sulfate, halide, nitrate, organic acid salts or a complex of lanthanum salts with niobium powder obtained by grinding into a powder and dehydrogenation of an ingot, granules or hydride powder niobium, or by grinding into a powder the product of sodium potassium fluorobiobate reduction, or by grinding into a powder the product obtained by reducing niobium oxide using m nshey least one substance selected from hydrogen, carbon, magnesium, aluminum or the like material, or when using a method of recovering magnesium mixture of niobium oxide and lanthanum oxide.
Ниобиевый порошок, содержащий лантан, гафний и иридий, может быть получен, например, посредством измельчения в порошок и дегидрирования продукта гидрирования сплава ниобий-лантан-гафний-иридий в форме слитка, гранул или порошка. Указанный ниобиевый порошок также может быть получен смешением порошка лантана, порошка гафния и порошка иридия, или гидридов, оксидов, сульфидов, сульфатов, солей-галогенидов, нитратов или солей органической кислоты лантана, гафния и иридия с ниобиевым порошком, полученным посредством измельчения в порошок и дегидрирования продукта гидрирования ниобиевого слитка, гранул или порошка ниобия, посредством измельчения в порошок продукта восстановления натрием фторниобата калия или посредством измельчения в порошок продукта, полученного при восстановлении оксида ниобия с использованием по меньшей мере одного вещества, выбранного из водорода, углерода, магния, алюминия или подобного им вещества; или при использовании способа восстановления магнием смеси оксида ниобия и оксида лантана, оксида гафния и оксида иридия.Niobium powder containing lanthanum, hafnium and iridium can be obtained, for example, by pulverizing and dehydrogenating the hydrogenation product of a niobium-lanthanum-hafnium-iridium alloy in the form of an ingot, granules or powder. Said niobium powder can also be obtained by mixing lanthanum powder, hafnium powder and iridium powder, or hydrides, oxides, sulfides, sulfates, halide salts, nitrates or organic acid salts of lanthanum, hafnium and iridium with niobium powder obtained by grinding into a powder and dehydrogenation of the hydrogenation product of a niobium ingot, granules or niobium powder, by grinding into a powder the product of sodium reduction of potassium fluorobiobate or by grinding into a powder the product obtained When restoring a niobium oxide using at least one substance selected from hydrogen, carbon, magnesium, aluminum or the like; or when using the method of magnesium reduction of a mixture of niobium oxide and lanthanum oxide, hafnium oxide and iridium oxide.
Например, в случае получения лантансодержащего ниобиевого порошка посредством измельчения в порошок и дегидрирования продукта гидрирования сплава ниобий-лантан в виде слитка, может быть получен лантансодержащий ниобиевый порошок с необходимым средним размером частиц, путем регулирования содержания продукта гидрирования в сплаве ниобий-лантан и времени измельчения, а также посредством подбора типа измельчителя и т.п.For example, in the case of obtaining a lanthanum-containing niobium powder by grinding into powder and dehydrogenating the product of hydrogenation of the niobium-lanthanum alloy in the form of an ingot, a lanthanum-containing niobium powder with the required average particle size can be obtained by controlling the content of the hydrogenation product in the niobium-lanthanum alloy and the grinding time, as well as by selecting the type of grinder, etc.
В ниобиевом слитке, обычно используемом в качестве исходного сырья для получаемого таким образом лантансодержащего ниобиевого порошка, содержание тантала и каждого элемента-металла, иного чем элемент, описанный выше (а именно, такого как рубидий, цезий, магний, стронций, барий, скандий, иттрий, лантан, празеодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, гафний, ванадий, осмий, иридий, платина, золото, кадмий, ртуть, свинец, селен и теллур) составляет 1000 мас.ч. на млн. или менее, а содержание кислорода составляет от 3000 до 60000 мас.ч. на млн.In a niobium ingot, usually used as a feedstock for the lanthanum-containing niobium powder thus obtained, the content of tantalum and each metal element other than the element described above (namely, rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium) is 1000 parts by weight per million or less, and the oxygen content is from 3000 to 60,000 wt.h. per million
Эти величины имеют такие же значения, как и для ниобиевого порошка, содержащего элемент, описанный выше (а именно, содержащего по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура).These values have the same values as for the niobium powder containing the element described above (namely, containing at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium).
Полученный таким образом лантансодержащий ниобиевый порошок может быть смешан с ниобиевым порошком, имеющим средний размер частиц 5 мкм или менее, для того, чтобы регулировать содержание лантана. Используемый для добавления ниобиевый порошок может быть получен, например, измельчением в порошок продукта восстановления натрием фторниобата калия или измельчением в порошок и дегидрированием продукта гидрирования ниобиевого слитка, или восстановлением оксида ниобия с использованием по меньшей мере одного вещества, выбранного из группы, включающей водород, углерод, магний, алюминий, или при использовании способа восстановления галогенида ниобия водородом.The lanthanum-containing niobium powder thus obtained can be mixed with niobium powder having an average particle size of 5 μm or less, in order to control the lanthanum content. The niobium powder used for the addition can be obtained, for example, by grinding into a powder the product of sodium potassium fluorobiobate reduction or by grinding into a powder and dehydrogenating the hydrogenation product of a niobium ingot, or by reducing niobium oxide using at least one substance selected from the group consisting of hydrogen, carbon , magnesium, aluminum, or using a method for reducing niobium halide with hydrogen.
Лантансодержащий ниобиевый порошок для изготовления конденсаторов, являющийся предметом настоящего изобретения, может быть использован после гранулирования лантансодержащего ниобиевого порошка, позволяющего придать необходимую форму, или может быть использован для смешения с подходящим количеством негранулированного ниобиевого порошка после описанного выше гранулирования.The lanthanum-containing niobium powder for the manufacture of capacitors, which is the subject of the present invention, can be used after granulation of the lanthanum-containing niobium powder, which allows to give the necessary shape, or can be used for mixing with a suitable amount of non-granulated niobium powder after the granulation described above.
Примеры способов гранулирования включают способ, в соответствии с которым негранулированный лантансодержащий ниобиевый порошок выдерживают в высоком вакууме, нагревают до подходящей температуры и затем смесь подвергают дроблению, а также включают способ, в соответствии с которым негранулированный или гранулированный лантансодержащий ниобиевый порошок смешивают с подходящим связующим, таким как камфора, полиакриловая кислота, полиметилметакрилат или поливиниловый спирт, и растворителем, таким как ацетон, спирты, сложные эфиры уксусной кислоты или вода, и после этого подвергают дроблению; способ, в соответствии с которым негранулированный или гранулированный лантансодержащий ниобиевый порошок смешивают с подходящим связующим, таким как камфора, полиакриловая кислота, полиметилметакрилат или поливиниловый спирт, и растворителем, таким как ацетон, спирты, сложные эфиры уксусной кислоты или вода, полученную смесь спекают при значительно пониженном давлении до образования паровой фазы и таким образом удаляют добавленное связующее и растворитель посредством выпаривания, сублимации или термического разложения, и затем спеченную лантансодержащую ниобиевую массу дробят; способ, в соответствии с которым негранулированный или гранулированный лантансодержащий ниобиевый порошок смешивают с оксидом бария, оксидом магния или подобным веществом и растворителем, таким как ацетон, спирты, сложные эфиры уксусной кислоты или вода, полученную смесь спекают при значительно пониженном давлении, спеченную массу дробят, а затем растворяют в растворе кислоты, например, такой как азотная кислота или хлороводородная кислота, или в растворе, содержащем комплексообразующий агент.Examples of granulation methods include a method in which a non-granulated lanthanum-containing niobium powder is kept under high vacuum, heated to a suitable temperature and then crushed, and also include a method in which a non-granulated or granular lanthanum-containing niobium powder is mixed with a suitable binder, such like camphor, polyacrylic acid, polymethyl methacrylate or polyvinyl alcohol, and a solvent such as acetone, alcohols, vinegar esters acid or water, and then subjected to crushing; a method in which a non-granulated or granular lanthanum-containing niobium powder is mixed with a suitable binder, such as camphor, polyacrylic acid, polymethyl methacrylate or polyvinyl alcohol, and a solvent, such as acetone, alcohols, esters of acetic acid or water, the resulting mixture is sintered at significantly reduced pressure until a vapor phase forms and thus the added binder and solvent are removed by evaporation, sublimation or thermal decomposition, and then the canted lanthanum-containing niobium mass is crushed; a method in which a non-granulated or granular lanthanum-containing niobium powder is mixed with barium oxide, magnesium oxide or a similar substance and solvent such as acetone, alcohols, esters of acetic acid or water, the resulting mixture is sintered under significantly reduced pressure, the sintered mass is crushed, and then dissolved in an acid solution, for example, such as nitric acid or hydrochloric acid, or in a solution containing a complexing agent.
Использование лантансодержащего ниобиевого порошка, подвергнутого гранулированию таким образом, как указано выше, улучшает характеристики, необходимые для формования под давлением, осуществляемого при изготовлении спеченного материала. Средний размер частиц гранулированного порошка предпочтительно составляет от 10 до 500 мкм. Если гранулированный порошок имеет средний размер частиц менее 10 мкм, происходит частичное слипание и ухудшается текучесть порошка при насыпании его в металлическую пресс-форму, в то время как если средний размер частиц превышает 500 мкм, то сформованное изделие после формования под давлением легко разламывается по краям. Более предпочтительно средний размер частиц гранулированного порошка составляет от 30 мкм до 250 мкм, поскольку в этом случае при изготовлении конденсатора после спекания сформованного под давлением ниобиевого порошка спеченный материал легко импрегнируется катодным агентом.The use of lanthanum-containing niobium powder subjected to granulation in the manner described above improves the characteristics necessary for pressure molding carried out in the manufacture of sintered material. The average particle size of the granular powder is preferably from 10 to 500 microns. If the granular powder has an average particle size of less than 10 microns, partial adhesion occurs and the fluidity of the powder deteriorates when it is poured into a metal mold, while if the average particle size exceeds 500 microns, then the molded product is easily broken along the edges after molding under pressure . More preferably, the average particle size of the granular powder is from 30 μm to 250 μm, since in this case, when the capacitor is manufactured after sintering the pressure-molded niobium powder, the sintered material is easily impregnated with a cathode agent.
Лантансодержащий ниобиевый спеченный материал для изготовления конденсаторов согласно настоящему изобретению получают посредством спекания указанного выше лантансодержащего ниобиевого порошка или гранулированного лантансодержащего ниобиевого порошка. Способ получения спеченного материала особенно не ограничен, и спеченный материал может быть получен, например, посредством формования под давлением лантансодержащего ниобиевого порошка для придания ему заранее заданной формы, и последующего нагревания его при температуре от 500 до 2000°С, предпочтительно от 900 до 1500°, более предпочтительно от 900°С до 1300°С, в течение от одной минуты до десяти часов при давлении от 10-5 до 102 Па (Паскаль).The lanthanum-containing niobium sintered material for the manufacture of capacitors according to the present invention is obtained by sintering the aforementioned lanthanum-containing niobium powder or granular lanthanum-containing niobium powder. The method for producing sintered material is not particularly limited, and sintered material can be obtained, for example, by molding under pressure a lanthanum-containing niobium powder to give it a predetermined shape, and then heating it at a temperature of from 500 to 2000 ° C, preferably from 900 to 1500 ° , more preferably from 900 ° C. to 1300 ° C., for from one minute to ten hours at a pressure of from 10 −5 to 10 2 Pa (Pascal).
Для того чтобы дополнительно улучшить характеристики тока утечки полученного таким образом лантансодержащего ниобиевого порошка, часть лантансодержащего ниобиевого порошка может быть подвергнута обработке поверхности посредством азотирования, борирования, карбонизации или сульфидирования или посредством множества таких обработок.In order to further improve the leakage current characteristics of the thus obtained lanthanum-containing niobium powder, a part of the lanthanum-containing niobium powder can be subjected to surface treatment by nitriding, boronation, carbonization or sulfidation, or by many such treatments.
Порошок может включать любой из таких продуктов, как лантансодержащий нитрид ниобия, лантансодержащий борид ниобия, лантансодержащий карбид ниобия и лантансодержащий сульфид ниобия, полученных или также два или более таких продукта могут содержаться в сочетании.The powder may include any of such products as lanthanum-containing niobium nitride, lanthanum-containing niobium boride, lanthanum-containing niobium carbide and lanthanum-containing niobium sulfide obtained, or also two or more such products may be contained in combination.
Количество связанных элементов, т.е. суммарное содержание азота, бора, углерода, или серы, варьируется в зависимости от формы лантансодержащего ниобиевого порошка, однако суммарное содержание может составлять более 0 мас.ч. на млн. и не более 200000 мас.ч. на млн., предпочтительно от 50 до 100000 мас.ч. на млн., особенно предпочтительно от 200 до 20000 мас.ч. на млн. Если суммарное содержание превышает 200000 мас.ч. на млн., емкостные характеристики ухудшаются и полученный продукт непригоден для конденсаторов.The number of related items, i.e. the total content of nitrogen, boron, carbon, or sulfur, varies depending on the form of the lanthanum-containing niobium powder, however, the total content may be more than 0 parts by weight per million and not more than 200,000 parts by weight per million, preferably from 50 to 100,000 parts by weight per million, particularly preferably from 200 to 20,000 parts by weight per million. If the total content exceeds 200,000 parts by weight. million, capacitive characteristics deteriorate and the resulting product is unsuitable for capacitors.
Азотирование лантансодержащего ниобиевого порошка, гранулированного порошка или спеченного материала может быть осуществлено посредством любого из следующих методов: жидкофазного азотирования, ионного азотирования и газофазного азотирования или при комбинировании этих способов. Среди этих способов газофазное азотирование в атмосфере газообразного азота является предпочтительным, поскольку аппаратура для этого довольно проста, и способ легко осуществим. Например, газофазное азотирование в атмосфере газообразного азота может быть осуществлено посредством выдержки вышеуказанного лантансодержащего ниобиевого порошка, гранулированного порошка или спеченного материала в атмосфере газообразного азота. Лантансодержащий ниобиевый порошок, гранулированный порошок или спеченный материал, азотированные в необходимой степени, могут быть получены при температуре газообразной среды, составляющей 2000°С или менее, и продолжительности выдержки, равной 100 часам и менее. Продолжительность обработки может быть сокращена при проведении такой обработки при более высокой температуре.Nitriding of a lanthanum-containing niobium powder, granular powder or sintered material can be carried out by any of the following methods: liquid-phase nitriding, ion nitriding and gas-phase nitriding, or by combining these methods. Among these methods, gas phase nitriding in an atmosphere of gaseous nitrogen is preferable since the apparatus for this is quite simple and the method is easy to implement. For example, gas phase nitriding in an atmosphere of gaseous nitrogen can be carried out by holding the above lanthanum-containing niobium powder, granular powder or sintered material in an atmosphere of gaseous nitrogen. Lanthanum-containing niobium powder, granular powder, or sintered material, nitrided to the necessary extent, can be obtained at a gaseous temperature of 2000 ° C or less and a holding time of 100 hours or less. The processing time can be reduced when carrying out such processing at a higher temperature.
Борирование лантансодержащего ниобиевого порошка, гранулированного порошка или спеченного материала может быть осуществлено или посредством газофазного борирования, или посредством твердофазного борирования. Например, лантансодержащий ниобиевый порошок, гранулированный порошок или спеченный материал могут быть подвергнуты борированию посредством выдержки вместе с источником бора, таким гранулы бора или галогенид бора (например, трифторид бора) при пониженном давлении при температуре 2000°С или менее в течение приблизительно от 1 минуты до 100 часов.Boronation of lanthanum-containing niobium powder, granular powder or sintered material can be carried out either by gas-phase boronation or by solid-phase boronation. For example, a lanthanum-containing niobium powder, granular powder or sintered material can be boronated by exposure together with a boron source such as boron granules or boron halide (e.g. boron trifluoride) under reduced pressure at a temperature of 2000 ° C or less for about 1 minute up to 100 hours.
Карбонизация лантансодержащего ниобиевого порошка, гранулированного порошка или спеченного материала может быть осуществлена любым из таких методов, как газофазная карбонизация, твердофазная карбонизация или жидкофазная карбонизация. Например, лантансодержащий ниобиевый порошок, гранулированный порошок или спеченный материал могут быть подвергнуты карбонизации посредством выдержки вместе с углеродным материалом или с источником углерода, таким как органическое вещество, содержащее углерод (например, метан) при 2000°С или менее при пониженном давлении в течение приблизительно от 1 минуты до 100 часов.Carbonization of a lanthanum-containing niobium powder, granular powder or sintered material can be carried out by any of such methods as gas phase carbonization, solid phase carbonization or liquid phase carbonization. For example, lanthanum-containing niobium powder, granular powder or sintered material can be carbonized by exposure together with a carbon material or with a carbon source, such as an organic substance containing carbon (e.g. methane) at 2000 ° C or less under reduced pressure for approximately from 1 minute to 100 hours.
Сульфидирование лантансодержащего ниобиевого порошка, гранулированного порошка или спеченного материала может быть осуществлено посредством любого из следующих методов: газофазного сульфидирования, ионного сульфидирования или твердофазного сульфидирования. Например, газофазное сульфидирование в атмосфере серного газа может быть осуществлено посредством выдержки лантансодержащего ниобиевого порошка в атмосфере для сульфидирования. Ниобиевый порошок, гранулированный порошок или спеченный материал с необходимой степенью сульфидирования могут быть получены при температуре газовой среды, равной 2000°С или менее, и продолжительности выдержки от 100 часов и менее. Продолжительность обработки может быть снижена при проведении обработки при более высокой температуре.Sulphidation of a lanthanum-containing niobium powder, granular powder or sintered material can be carried out by any of the following methods: gas-phase sulfidation, ionic sulfidation or solid-phase sulfidation. For example, gas phase sulphidation in an atmosphere of sulfur gas can be carried out by exposing the lanthanum-containing niobium powder in a sulphidation atmosphere. Niobium powder, granular powder or sintered material with the required degree of sulfidation can be obtained at a gas temperature of 2000 ° C or less, and a holding time of 100 hours or less. The processing time can be reduced when processing at a higher temperature.
(5) Устройство-конденсатор(5) Capacitor device
Изготовление устройства-конденсатора описано ниже.The manufacture of a capacitor device is described below.
Например, подготавливают свинцовую проволоку, включающую металл клапанного действия, такой как ниобий или тантал, и имеющую соответствующий объем и длину, и эту свинцовую проволоку как единое целое запрессовывают при прессовании под давлением ниобиевого порошка, таким образом, что часть свинцовой проволоки находится внутри сформованного изделия, причем свинцовая проволока выходит из основной части спеченного материала.For example, a lead wire is prepared comprising a valve metal such as niobium or tantalum, and having an appropriate volume and length, and this lead wire is pressed together as a unit when pressed under pressure of niobium powder, so that part of the lead wire is inside the molded product moreover, the lead wire leaves the main part of the sintered material.
При использовании такого спеченного материала в качестве одного из электродов, посредством размещения диэлектрического вещества между этим электродом и другим электродом (противоэлектродом) может быть изготовлен конденсатор. Диэлектрический материал, используемый в этом случае для конденсаторов, представляет собой предпочтительно диэлектрический материал, в основном, состоящий из оксида ниобия. Диэлектрический материал, в основном включающий оксид ниобия, может быть получен, например, посредством химической обработки лантансодержащего ниобиевого спеченного материала как одного из электродов в растворе электролита. Для химической обработки лантансодержащего ниобиевого электрода в растворе электролита обычно используют раствор водной протонной кислоты, такой как водный 0,1%-ный раствор фосфорной кислоты или водный раствор серной кислоты, или 1%-ный раствор уксусной кислоты, или водный раствор адипиновой кислоты. В случае химической обработки лантансодержащего ниобиевого электрода в растворе электролита для получения диэлектрического материала - оксида ниобия, конденсатор, являющийся предметом настоящего изобретения, представляет собой конденсатор с электролитом, и ниобиевый электрод служит анодом.When using such a sintered material as one of the electrodes, a capacitor can be made by placing a dielectric substance between this electrode and another electrode (counter electrode). The dielectric material used in this case for capacitors is preferably a dielectric material, mainly consisting of niobium oxide. A dielectric material, mainly including niobium oxide, can be obtained, for example, by chemical treatment of a lanthanum-containing niobium sintered material as one of the electrodes in an electrolyte solution. For the chemical treatment of a lanthanum-containing niobium electrode in an electrolyte solution, an aqueous protic acid solution, such as an aqueous 0.1% phosphoric acid solution or an aqueous solution of sulfuric acid, or a 1% acetic acid solution, or an adipic acid aqueous solution, is usually used. In the case of a chemical treatment of a lanthanum-containing niobium electrode in an electrolyte solution to produce a dielectric material, niobium oxide, the capacitor of the present invention is an electrolyte capacitor, and the niobium electrode serves as an anode.
В конденсаторе, являющемся предметом настоящего изобретения, выбор другого электрода (противоэлектрода) по отношению к спеченному ниобиевому материалу особенно не ограничен и, например, может быть использован по меньшей мере один материал (соединение), выбранный из растворов электролита, органических полупроводников и неорганических полупроводников, известных из предшествующего уровня техники для алюминиевых конденсаторов с электролитом.In the capacitor that is the subject of the present invention, the choice of another electrode (counter electrode) with respect to the sintered niobium material is not particularly limited and, for example, at least one material (compound) selected from solutions of electrolyte, organic semiconductors and inorganic semiconductors can be used, known from the prior art for aluminum electrolyte capacitors.
Конкретные примеры раствора электролита включают раствор в смеси диметилформамид-этиленгликоль, в которой растворено 5 мас.% электролита - изобутилтрипропиламмонийтетрафторида бора, раствор в смеси пропиленкарбонат-этиленгликоль, в которой растворено 7 мас.% электролита - тетраэтиламмонийтетрафторида бора.Specific examples of an electrolyte solution include a solution in a mixture of dimethylformamide-ethylene glycol in which 5 wt.% Of an electrolyte, isobutyltropropylammonium tetrafluoride, is dissolved in a solution in a mixture of propylene carbonate-ethylene glycol in which 7 wt.% Of an electrolyte, boron tetraethylammonium tetrafluoride, is dissolved.
Конкретные примеры органического полупроводника включают органический полупроводник, содержащий тетрамер бензопирролина и хлоранил, органический полупроводник, в основном включающий тетратиотетрацен, органический полупроводник, в основном включающий тетрацианохинодиметан, и электропроводящий полимер, содержащий повторяющееся звено, представленное следующими формулами (1) или (2):Specific examples of an organic semiconductor include an organic semiconductor containing a benzopyrroline tetramer and chloranil, an organic semiconductor mainly comprising tetratiotetracene, an organic semiconductor mainly comprising tetracyanoquinodimethane, and an electrically conductive polymer containing a repeating unit represented by the following formulas (1) or (2):
в которых радикалы от R1 до R4 каждый независимо представляют собой моновалентную группу, выбранную из группы, состоящей из атома водорода, линейной или разветвленной, насыщенной или ненасыщенной алкильной, алкокси или алкилз вмещенной группы сложного эфира, содержащей от 1 до 10 атомов углерода, атома галогена, нитрогруппы, цианогруппы, первичной, вторичной или третичной аминогруппы, группы CF3, фенильной группы или замещенной фенильной группы; каждая из пар R1 и R2, R3 и R4 может сочетаться произвольным образом с образованием бивалентной цепи для получения по меньшей мере одной 3-, 4-, 5-, 6- или 7-членной насыщенной или ненасыщенной циклической углеводородной структуры вместе с атомами углерода, замещенными радикалами R1 и R2 или радикалами R3 и R4; объединенная циклическая цепь может содержать связь с карбонилом, простой эфирной группой, сложноэфирной группой, амидной группой, сульфидной группой, сульфинилом, сульфонилом или имино в произвольном положении; Х представляет собой атом кислорода, атом серы или атом азота; R5 присутствует только в том случае, когда Х представляет собой атом азота, и независимо представляет собой атом водорода или линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную алкильную группу, содержащую от 1 до 10 атомов углерода.in which the radicals R 1 to R 4 each independently represent a monovalent group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl, alkoxy or alkyl-containing ester group containing from 1 to 10 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a primary, secondary or tertiary amino group, a CF 3 group, a phenyl group or a substituted phenyl group; each of the pairs R 1 and R 2 , R 3 and R 4 can be combined arbitrarily with the formation of a bivalent chain to obtain at least one 3-, 4-, 5-, 6- or 7-membered saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon structure together with carbon atoms substituted by radicals R 1 and R 2 or radicals R 3 and R 4 ; the combined cyclic chain may contain a bond with a carbonyl, ether group, ester group, amide group, sulfide group, sulfinyl, sulfonyl or imino in an arbitrary position; X represents an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom; R 5 is present only when X represents a nitrogen atom, and independently represents a hydrogen atom or a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl group containing from 1 to 10 carbon atoms.
В соответствии с настоящим изобретением в формуле (1) или (2) радикалы от R1 до R4 каждый независимо предпочтительно представляют водород, линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную алкильную или алкоксигруппу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, и каждая из пар R1 и R2, R3 и R4 может сочетаться друг с другом с образованием кольца.In accordance with the present invention, in the formula (1) or (2), the radicals R 1 to R 4 each independently preferably represent hydrogen, a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl or alkoxy group containing from 1 to 6 carbon atoms, and each of the pairs R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be combined with each other to form a ring.
В соответствии с настоящим изобретением электропроводящий полимер, содержащий повторяющееся звено, представленное указанной выше формулой (1), предпочтительно представляет собой электропроводящий полимер, включающий в качестве повторяющегося звена структурную единицу, представленную следующей формулой (3):In accordance with the present invention, an electrically conductive polymer containing a repeating unit represented by the above formula (1) is preferably an electrically conductive polymer comprising, as a repeating unit, a structural unit represented by the following formula (3):
в которой R6 и R7 каждый независимо представляет собой атом водорода, линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную алкильную группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, или заместитель, позволяющий образовать по меньшей мере одну 5-, 6- или 7-членную насыщенную циклическую углеводородную структуру, содержащую два кислородных фрагмента, получаемую из алкильных групп, которые сочетаются друг с другом в произвольном положении; циклическая структура включает структуру, содержащую виниленовую связь, которая может быть замещенной, и фениленовую структуру, которая может быть замещенной.in which R 6 and R 7 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl group containing from 1 to 6 carbon atoms, or a substituent allowing to form at least one 5-, 6- or 7-membered a saturated cyclic hydrocarbon structure containing two oxygen moieties derived from alkyl groups that combine with each other in an arbitrary position; the cyclic structure includes a structure containing a vinylene bond, which may be substituted, and a phenylene structure, which may be substituted.
Электропроводящий полимер, имеющий указанную химическую структуру, является электрически заряженным, и в него вводят допант. В качестве допанта без ограничений могут быть использованы известные допанты.An electrically conductive polymer having the indicated chemical structure is electrically charged and a dopant is introduced into it. As a dopant, without limitation, known dopants can be used.
Конкретные примеры неорганического полупроводника включают неорганический полупроводник, содержащий в основном, диоксид свинца или диоксид марганца, и неорганический полупроводник, включающий тетраоксид трехвалентного железа. Указанные полупроводники могут быть использованы по отдельности или при сочетании двух из них или более.Specific examples of an inorganic semiconductor include an inorganic semiconductor containing mainly lead dioxide or manganese dioxide, and an inorganic semiconductor comprising ferric tetraoxide. These semiconductors can be used individually or in combination of two of them or more.
Примеры полимера, содержащего повторяющееся звено, которое представлено формулой (1) или (2), включают полианилин, полиоксифенилен, полифениленсульфид, политиофен, полифуран, полипиррол, полиметилпиррол и их замещенные производные и сополимеры. Среди указанных соединений предпочтительными являются полипиррол, политиофен и их замещенные производные (например, поли(3,4-этилендиокситиофен)).Examples of a polymer containing a repeating unit that is represented by formula (1) or (2) include polyaniline, polyoxyphenylene, polyphenylene sulfide, polythiophene, polyfuran, polypyrrole, polymethylpyrrole and their substituted derivatives and copolymers. Among these compounds, polypyrrole, polythiophene and their substituted derivatives (e.g. poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) are preferred.
В том случае, когда используемые органические или неорганические полупроводники имеют электрическое сопротивление от 10 до 10 См·см-1, изготовленный конденсатор имеет меньший импеданс, и его емкость при высоких частотах может быть увеличена.In the case when the used organic or inorganic semiconductors have an electrical resistance of 10 to 10 cm · cm -1 , the manufactured capacitor has a lower impedance, and its capacitance at high frequencies can be increased.
Слой электропроводящего полимера формируют, например, методом полимеризации способного полимеризоваться соединения, такого как анилин, тиофен, фуран, пиррол, метилпиррол или их замещенных производных, при воздействии окисляющего агента, способного обеспечить протекание реакции окисления - дегидрирующего двухэлектронного окисления. Примеры осуществления реакции полимеризации способного полимеризоваться соединения (мономера) включают полимеризацию в парообразном состоянии и полимеризацию в растворе. Слой электропроводящего полимера формируют на поверхности спеченного ниобиевого материала, на которой имеется диэлектрический материал. В том случае, когда электропроводящий полимер представляет собой растворимый в органическом растворителе полимер, пригодный для нанесения покрытия из раствора, для того чтобы сформировать слой электропроводящего полимера, используют способ получения полимерного покрытия на поверхности спеченного материала.A layer of an electrically conductive polymer is formed, for example, by polymerization of a polymerizable compound, such as aniline, thiophene, furan, pyrrole, methylpyrrole or their substituted derivatives, when exposed to an oxidizing agent capable of providing an oxidation reaction - dehydrogenating two-electron oxidation. Examples of the polymerization reaction of the polymerizable compound (monomer) include vapor polymerization and solution polymerization. A layer of conductive polymer is formed on the surface of the sintered niobium material on which there is a dielectric material. In the case where the electrically conductive polymer is an organic solvent soluble polymer suitable for coating from a solution in order to form a layer of an electrically conductive polymer, a method for producing a polymer coating on the surface of a sintered material is used.
Одним из предпочтительных примеров способа изготовления с использованием полимеризации в растворе является способ погружения спеченного ниобиевого материала, на котором имеется слой диэлектрического материала, в раствор, содержащий окисляющий агент (раствор 1), и последующего погружения спеченного материала в раствор, содержащий мономер и допант (раствор 2), с формированием при этом электропроводящего полимера на поверхности спеченного материала. Также спеченный материал может быть погружен в раствор 1 после того, как он был погружен в раствор 2. В качестве раствора 2, используемого в соответствии с описанным выше способом, может быть использован раствор мономера, не содержащий допанта. В случае использования допанта в растворе, содержащем окисляющий агент, может вместе с окисляющим агентом находиться допант.One preferred example of a manufacturing process using solution polymerization is a method of immersing a sintered niobium material on which there is a layer of dielectric material in a solution containing an oxidizing agent (solution 1), and then immersing the sintered material in a solution containing monomer and dopant (solution 2), with the formation of an electrically conductive polymer on the surface of the sintered material. Also, the sintered material can be immersed in solution 1 after it has been immersed in solution 2. As a solution 2 used in accordance with the method described above, a dopant-free monomer solution can be used. In the case of using a dopant in a solution containing an oxidizing agent, a dopant may be present together with the oxidizing agent.
Такую операцию на стадии проведения полимеризации повторяют один раз или более, предпочтительно от 3 до 20 раз, для одного спеченного ниобиевого материала, на котором располагается диэлектрический материал, при этом легко может быть сформирован плотный и сформированный наслоением слой электропроводящего полимера.Such an operation at the polymerization stage is repeated once or more, preferably from 3 to 20 times, for one sintered niobium material on which the dielectric material is located, and a dense and layered layer of an electrically conductive polymer can easily be formed.
Согласно настоящему изобретению в соответствии со способом изготовления конденсатора может быть использован любой окисляющий агент, при условии, что он не оказывает неблагоприятного воздействия на рабочие характеристики конденсатора, восстановитель окисляющего агента может истощать допант и приводить к повышению электропроводности электропроводящего полимера. Предпочтительным для использования является недорогое промышленно производимое соединение, с которым легко работать.According to the present invention, in accordance with the method of manufacturing a capacitor, any oxidizing agent can be used, provided that it does not adversely affect the performance of the capacitor, the reducing agent of the oxidizing agent can deplete the dopant and increase the conductivity of the electrically conductive polymer. Preferred for use is an inexpensive commercially available compound that is easy to work with.
Конкретные примеры окисляющих агентов включают соединения трехвалентного железа Fe (III), такие как FeCl3, FeCl4 и соли структуры Fe (органический анион); безводный хлорид алюминия/хлорид меди (I); персульфаты щелочных металлов; персульфаты аммония, пероксиды; соединения марганца, такие как перманганат калия; производные хинона, такие как 2,3-дихлоро-5,6-дициано-1,4-бензохинон (ДДХ), тетрахлоро-1,4-бензохинон и тетрациано-1,4-бензохинон; галогены, такие как иод и бром; перкислоты; сульфоновые кислоты, такие как серная кислота, дымящая серная кислота, триоксид серы, хлорсульфоновая кислота, фторсульфоновая кислота и амидосерная кислота; озон и т.п. и смеси указанных окисляющих агентов.Specific examples of oxidizing agents include Fe (III) ferric compounds, such as FeCl 3 , FeCl 4, and salts of the Fe structure (organic anion); anhydrous aluminum chloride / copper chloride (I); alkali metal persulfates; ammonium persulfates, peroxides; manganese compounds such as potassium permanganate; quinone derivatives such as 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone (DDC), tetrachloro-1,4-benzoquinone and tetracyano-1,4-benzoquinone; halogens such as iodine and bromine; peracids; sulfonic acids such as sulfuric acid, fuming sulfuric acid, sulfur trioxide, chlorosulfonic acid, fluorosulfonic acid and amidosulfuric acid; ozone, etc. and mixtures of these oxidizing agents.
Примеры наиболее типичных соединений с анионом органической кислоты, подходящим для образования описанных выше соединений структуры Fe (органический анион), включают органическую сульфоновую кислоту, органическую карбоновую кислоту, органическую фосфорную кислоту и органическую борсодержащую кислоту и т.п. Конкретные примеры органической сульфоновой кислоты включают бензолсульфоновую кислоту, n-толуолсульфоновую кислоту, метансульфоновую кислоту, этансульфоновую кислоту, α-сульфонафталин, β-сульфонафталин, нафталиндисульфоновую кислоту и алкилнафталинсульфоновую кислоту (примеры алкила включают бутил, триизопропил и ди-трет-бутил) и т.п.Examples of the most typical compounds with an organic acid anion suitable for forming the above-described compounds of the Fe structure (organic anion) include organic sulfonic acid, organic carboxylic acid, organic phosphoric acid and organic boron acid, and the like. Specific examples of organic sulfonic acid include benzenesulfonic acid, n-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, α-sulfonaphthalene, β-sulfonaphthalene, naphthalenedisulfonic acid and alkylnaphthalenesulfonic acid (examples of alkyl include butyl, tri-butyl and triisopropyl. P.
Конкретные примеры органической карбоновой кислоты включают уксусную кислоту, пропионовую кислоту, бензойную кислоту и щавелевую кислоту. Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением также могут быть использованы анионы полимерных электролитов, таких как полиакриловая кислота, полиметакриловая кислота, полистиролсульфоновая кислота, поливинилсульфоновая кислота, поли-а-метилсульфоновая кислота, поливинилсульфат, полиэтиленсульфоновая кислота и полифосфорная кислота. Указанные органические сульфоновые кислоты и органические карбоновые кислоты приведены только в качестве иллюстрации изобретения, и настоящее изобретение ими не ограничивается. Примеры противоиона для описанных выше анионов включают ионы щелочных металлов, такие как Н+, Na+ и К+, а также ионы аммония, замещенные атомом водорода, тетраметильной группой, тетраэтильной группой, тетрабутильной группой или тетрафенильной группой, однако настоящее изобретение этим не ограничивается. Среди указанных окисляющих агентов предпочтительными являются соединения трехвалентного железа и окисляющие агенты, включающие хлорид меди (I), персульфат щелочного металла, персульфат аммония, кислоту или хинон.Specific examples of organic carboxylic acids include acetic acid, propionic acid, benzoic acid and oxalic acid. In addition, anions of polymer electrolytes such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrenesulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, poly-a-methyl sulfonic acid, polyvinyl sulfate, polyethylene sulfonic acid and polyphosphoric acid can also be used in accordance with the present invention. These organic sulfonic acids and organic carboxylic acids are given only as an illustration of the invention, and the present invention is not limited to them. Examples of the counterion for the anions described above include alkali metal ions such as H + , Na + and K + , as well as ammonium ions substituted with a hydrogen atom, tetramethyl group, tetraethyl group, tetrabutyl group or tetraphenyl group, but the present invention is not limited to this. Among these oxidizing agents, ferric compounds and oxidizing agents including copper (I) chloride, alkali metal persulfate, ammonium persulfate, acid or quinone are preferred.
В качестве аниона, который обладает свойством допанта и который может совместно присутствовать, если необходимо, при получении полимерной композиции для электропроводящего полимера (анион, иной, нежели анион-восстановитель окисляющего агента), может быть использован анион электролита, содержащий в качестве противоиона анион окисляющего агента (восстановитель окисляющего агента), продуцируемый описанным выше окисляющим агентом, или другой анион электролита. Конкретные примеры таких анионов включают анионы протонных кислот, включая анионы галогенидов элементов 5В группы, такие как PF6 -, SbF6 -, PF6 - и AsF6 -. анионы галогенидов элементов 3В группы, такие как BF4; анионы галогенов, такие как I-(I3 -), Br- и Cl-; анион пергалогената, такой как ClO4 -, анион кислоты Льюиса, такой как AlCl4 -, FeCl4 -, SnCl5 -, анион неорганической кислоты, такой как NO3 - и SO4 2-; сульфонат-анион, такой как анион n-толуолсульфоновой кислоты, нафталинсульфоновой кислоты и анион алкилзамещенной нафталинсульфоновой кислоты, содержащей от 1 до 5 атомов углерода (здесь и далее обозначается просто как «С1-5»); органические сульфонат-анионы, такие как CF3 -SO3 - и СН3SO3 -; и карбоксилат-анионы, такие как СН3СОО- и С6Н5СОО-.As an anion which has the property of a dopant and which may be present together, if necessary, upon receipt of a polymer composition for an electrically conductive polymer (an anion other than an anion reducing agent of an oxidizing agent), an electrolyte anion containing an anion of an oxidizing agent as a counterion can be used (an oxidizing agent reducing agent) produced by the oxidizing agent described above, or another electrolyte anion. Specific examples of such anions include protic acid anions, including halide anions of group 5B elements, such as PF 6 - , SbF 6 - , PF 6 - and AsF 6 - . halide anions of group 3B elements, such as BF4; halogen anions such as I - (I 3 - ), Br - and Cl - ; a perhalogenate anion such as ClO 4 - , a Lewis acid anion such as AlCl 4 - , FeCl 4 - , SnCl 5 - , an inorganic acid anion such as NO 3 - and SO 4 2- ; a sulfonate anion, such as the anion of n-toluenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid and the anion of an alkyl substituted naphthalenesulfonic acid containing from 1 to 5 carbon atoms (hereinafter referred to simply as “C1-5”); organic sulfonate anions such as CF 3 - SO 3 - and CH 3 SO 3 - ; and carboxylate anions such as CH 3 COO - and C 6 H 5 COO - .
Аналогично изложенному выше могут быть использованы анионы полимерных электролитов, таких как полиакриловая кислота, полиметакриловая кислота, полистиролсульфоновая кислота, поливинилсульфоновая кислота, поливинилсульфоновая кислота, поли-α-метилсульфоновая кислота, полиэтиленсульфоновая кислота и полифосфорная кислота, однако настоящее изобретение не ограничивается этим. Предпочтительным анионом является анион производного органической сульфоновой кислоты полимерного типа или олигомерного типа, или анион производного полифосфорной кислоты. Предпочтительно, в качестве анионообразующих соединений используют производные ароматической сульфоновой кислоты (например, додецилбензолсульфонат натрия, нафталинсульфонат натрия).Similarly to the foregoing, anions of polymer electrolytes such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrenesulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, poly-α-methyl sulfonic acid, polyethylene sulfonic acid and polyphosphoric acid can be used, however, the present invention is not limited to this. A preferred anion is an anion of an organic sulfonic acid derivative of a polymer type or oligomeric type, or an anion of a polyphosphoric acid derivative. Preferably, aromatic sulfonic acid derivatives (e.g. sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium naphthalenesulfonate) are used as anion-forming compounds.
Среди органических сульфонат-анионов более эффективными допантами являются производные сульфохинона, в молекуле которых имеется одна или более сульфоанионная группа (-SO3 -) и которые имеют хиноновую структуру, а также антраценовый сульфонат-анион.Among organic sulfonate anions, more effective dopants are sulfoquinone derivatives, in the molecule of which there is one or more sulfoanionic groups (-SO 3 - ) and which have a quinone structure, as well as anthracene sulfonate anion.
Типичные примеры скелета сульфохинонового аниона вышеуказанных сульфохиноновых производных включают n-бензохинон, о-бензохинон, 1,2-нафтохинон, 1,4-нафтохинон, 2,6-нафтохинон, 9,10-антрахинон, 1,4-антрахинон, 1,2-антрахинон, 1,4-хризенхинон, 5,6-хризенхинон, 6,12-хризенхинон, аценафтохинон, аценафтенохинон, камфорохинон, 2,3-борнандион, 9,10-фенантренхинон и 2,7-пиренохинон.Typical examples of the skeleton of the sulfoquinone anion of the above sulfoquinone derivatives include n-benzoquinone, o-benzoquinone, 1,2-naphthoquinone, 1,4-naphthoquinone, 2,6-naphthoquinone, 9,10-anthraquinone, 1,4-anthraquinone, 1,2 -anthraquinone, 1,4-chrysenquinone, 5,6-chrysenquinone, 6,12-chrysenquinone, acenaphthoquinone, acenaphthenoquinone, camphoroquinone, 2,3-boronandion, 9,10-phenanthrenquinone and 2,7-pirenoquinone.
В том случае, когда другой электрод (противоэлектрод) является твердым, на нем может быть сформирован электропроводящий слой, таким образом, чтобы достичь хорошего электрического контакта с наружным свинцовым проводом (например, свинцовым каркасом), если это является необходимым.In the case where the other electrode (counter electrode) is solid, an electrically conductive layer may be formed on it, so as to achieve good electrical contact with the outer lead wire (e.g., lead frame), if necessary.
Электропроводящий слой может быть сформирован, например, посредством отверждения электропроводящей пасты, плакирования, металлизации или формирования пленки теплостойкого электропроводящего полимера. Предпочтительные примеры электропроводящей пасты включают серебряную пасту, медную пасту, алюминиевую пасту, углеродную пасту и никелевую пасту, указанные пасты могут быть использованы по отдельности или при сочетании двух или более паст. В случае использования двух или более видов паст эти пасты могут быть смешаны или нанесены поочередно одна на другую в виде отдельных слоев. Нанесенную электропроводящую пасту затем отверждают посредством ее выдержки на воздухе или при нагревании. Примеры плакирования включают плакирование никелем, плакирование серебром и плакирование алюминием. Примеры металлов, из которых получают пленку, осажденную из паровой фазы, включают алюминий, никель, медь и серебро.An electrically conductive layer may be formed, for example, by curing the electrically conductive paste, cladding, metallizing, or forming a film of a heat-resistant electrically conductive polymer. Preferred examples of the electrically conductive paste include silver paste, copper paste, aluminum paste, carbon paste and nickel paste, these pastes can be used individually or in combination of two or more pastes. In the case of using two or more kinds of pastes, these pastes can be mixed or applied alternately on top of each other in separate layers. The applied electrically conductive paste is then cured by holding it in air or by heating. Examples of cladding include nickel cladding, silver cladding and aluminum cladding. Examples of metals from which the vapor deposited film is formed include aluminum, nickel, copper and silver.
Более конкретно, например, углеродную пасту и серебряную пасту наносят в указанном порядке на второй электрод и запрессовывают с таким материалом, как, например, эпоксидная смола, получая при этом конденсатор. В этом конденсаторе может иметься свинец с добавкой ниобия или тантала, который спекается и формуется как целое со спеченным ниобиевым материалом или приваривается позже.More specifically, for example, a carbon paste and a silver paste are applied in the indicated order to the second electrode and pressed with a material such as, for example, epoxy resin, thereby obtaining a capacitor. This capacitor may contain lead with the addition of niobium or tantalum, which is sintered and molded as a whole with sintered niobium material or welded later.
Изготовленный таким образом конденсатор, являющийся предметом настоящего изобретения, используют в закрытом кожухом виде, для этого применяют, например, расплав полимера, поверхностную полимерную оболочку, металлический кожух, полученную погружением пленку полимера или ламинирующую пленку, и затем используют в качестве готового изделия -конденсатора для различных целей.The condenser made in this way, which is the subject of the present invention, is used in a closed casing, for example, a polymer melt, a surface polymer shell, a metal casing, a polymer film or a laminating film obtained by immersion are used, and then used as a finished condenser product for various goals.
В том случае, когда другой электрод (противоэлектрод) является жидким, изготовленный конденсатор включает описанные выше два электрода и размещенный в нем диэлектрический материал, например, этот материал может быть электрически связан с другой частью противоэлектрода для того, чтобы сформировать конденсатор. В этом случае электродная сторона спеченного лантансодержащего ниобиевого материала имеет вывод наружу посредством свинца с добавками ниобия или тантала, описанного выше, и одновременно электродную сторону изолируют от корпуса посредством изолирования смолой или подобным веществом.When the other electrode (counter electrode) is liquid, the capacitor made includes the two electrodes described above and the dielectric material disposed therein, for example, this material can be electrically connected to the other part of the counter electrode in order to form a capacitor. In this case, the electrode side of the sintered lanthanum-containing niobium material has a lead out through lead with the addition of niobium or tantalum described above, and at the same time, the electrode side is isolated from the housing by insulating with a resin or the like.
При изготовлении спеченного материала для конденсаторов с использованием ниобиевого порошка, полученного в соответствии с воплощением настоящего изобретения, описанным на предыдущих страницах, и изготовления конденсатора из спеченного материала, может быть получен конденсатор, характеризующийся небольшим током утечки и высокой надежностью.By manufacturing a sintered material for capacitors using niobium powder obtained in accordance with the embodiment of the present invention described on the previous pages and manufacturing a capacitor from sintered material, a capacitor having a low leakage current and high reliability can be obtained.
Конденсатор, являющийся предметом настоящего изобретения, обладает более высокой емкостью на единицу объема, чем обычно используемые танталовые конденсаторы, и таким образом, с использованием конденсатора может быть изготовлен более компактное изделие.The capacitor of the present invention has a higher capacity per unit volume than commonly used tantalum capacitors, and thus a more compact product can be manufactured using a capacitor.
Конденсатор согласно настоящему изобретению, обладающий указанными выше свойствами, может быть использован, например, как блокировочный конденсатор или как разделительный конденсатор, который часто применяется в аналоговых схемах и в цифровых схемах, а также может быть использован таким же образом, как общеизвестные танталовые конденсаторы.A capacitor according to the present invention having the above properties can be used, for example, as a blocking capacitor or as an isolation capacitor, which is often used in analog circuits and in digital circuits, and can also be used in the same way as well-known tantalum capacitors.
Как правило, такой конденсатор в большинстве случаев используют в электронных схемах, и таким образом, в том случае, когда используют конденсатор, являющийся предметом настоящего изобретения, ограничения, возникающие в связи с монтажом электронных частей или в связи с выделением тепла, могут быть сняты, и может быть изготовлена электронная схема, занимающая меньший объем, чем схемы, изготовленные по известным методикам.Typically, such a capacitor is in most cases used in electronic circuits, and thus, when a capacitor is used that is the subject of the present invention, the restrictions arising from the installation of electronic parts or due to heat generation can be removed, and can be made electronic circuit, occupying a smaller volume than circuits made by known methods.
Кроме того, в том случае, когда используют конденсатор, являющийся предметом настоящего изобретения, может быть изготовлено электронное устройство, имеющее меньший размер и более высокую надежность, такое как компьютер, периферийное компьютерное оборудование (например, плата PC Card), мобильные устройства, например, такие как портативный телефон, бытовая техника, оборудование, устанавливаемое в автомобилях, искусственных спутниках и средствах связи.In addition, when a capacitor of the present invention is used, an electronic device having a smaller size and higher reliability, such as a computer, peripheral computer equipment (e.g., PC Card), mobile devices, e.g. such as a portable telephone, household appliances, equipment installed in automobiles, artificial satellites and communications.
Наиболее предпочтительный способ осуществления изобретенияMost preferred embodiment of the invention
Ниже настоящее изобретение описано более подробно с приведением примеров, однако настоящее изобретение не ограничивается указанными примерами.Below the present invention is described in more detail with examples, however, the present invention is not limited to these examples.
Емкость и величину тока утечки спеченного материала, изготовленного из ниобиевого порошка, содержащего, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена, вольфрама, бора, алюминия, галлия, индия, таллия, церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка, висмута, рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, селена и теллура (здесь и далее обозначаемого как «ниобиевый спеченный материал» или просто «спеченный материал») измеряют с использованием следующих методов.The capacity and leakage current of a sintered material made of niobium powder containing at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum, tungsten, boron, aluminum, gallium, indium, thallium, cerium, neodymium, titanium, rhenium , ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic, bismuth, rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium , holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iri Ia, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, selenium and tellurium (hereinafter referred to as "niobium sintered body" or simply "sintered body") was measured using the following methods.
Измерение емкости спеченного материалаSintered material capacity measurement
Ниобиевый спеченный материал погружают в 30%-ную серную кислоту и соединяют с танталовым электродом в серной кислоте с использованием измерительного прибора, изготовленного фирмой Hewlett Packard Co, Ltd под торговым наименованием «Precision LCR meter HP4284A», предназначенного для измерения емкости при комнатной температуре. Емкость (единица измерения: мкФ·В/г) при 120 Гц рассматривают как емкость спеченного материала.The niobium sintered material was immersed in 30% sulfuric acid and combined with a tantalum electrode in sulfuric acid using a measuring device manufactured by Hewlett Packard Co, Ltd under the trade name Precision LCR meter HP4284A for measuring capacitance at room temperature. Capacitance (unit: μF · V / g) at 120 Hz is considered as the capacity of the sintered material.
Измерение тока утечки спеченного материалаSintered material leakage current measurement
Напряжение, составляющее 70% напряжения формования (постоянный ток), подаваемого при формировании диэлектрика, постоянно прикладывают в течение 3 минут при комнатной температуре между спеченным материалом, погруженным в 20%-ный водный раствор фосфорной кислоты, и электродом в водном растворе фосфорной кислоты. Измеренную величину тока рассматривают как величину тока утечки (т.е. как величину LC, единица измерения: мкА/г) спеченного материала. В соответствии с настоящим изобретением прикладывают напряжение 14 В.A voltage of 70% of the molding voltage (direct current) supplied during the formation of the dielectric is constantly applied for 3 minutes at room temperature between the sintered material immersed in a 20% aqueous solution of phosphoric acid and the electrode in an aqueous solution of phosphoric acid. The measured current value is considered as the value of the leakage current (i.e., as the LC value, unit: μA / g) of the sintered material. In accordance with the present invention, a voltage of 14 V is applied.
Емкость и величину тока утечки конденсатора для чипа, изготовленного согласно примерам, измеряют следующим образом.The capacitance and magnitude of the capacitor leakage current for a chip manufactured according to the examples is measured as follows.
Измерение емкости конденсатораCapacitor Capacitance Measurement
Прибор для измерения LCR, изготовленный фирмой Hewlett Packard, устанавливают между двумя выходами изготовленного чипа для того, чтобы измерить емкость при комнатной температуре. Емкость при 120 Гц рассматривают как емкость конденсатора для чипа.An HCR instrument manufactured by Hewlett Packard is installed between the two outputs of the fabricated chip in order to measure capacitance at room temperature. Capacitance at 120 Hz is considered as the capacitance of the capacitor for the chip.
Измерение тока утечки конденсатораCapacitor leakage current measurement
Напряжение постоянного тока выбирают из номинального напряжения, составляющего 2,5 В, 4 В, 6,3 В, 10 В, 16 В и 25 В, таким образом, чтобы выбранное напряжение было как можно ближе к величине, составляющей от приблизительно 1/3 до приблизительно 1/4 напряжения формования, подаваемого при формировании диэлектрика, и непрерывно подают между двумя выходами конденсатора для чипа в течение одной минуты при комнатной температуре. Значение тока, измеренное на одну минуту позже, определяют как величину тока утечки конденсатора для чипа. В соответствии с настоящим изобретением прикладывают напряжение 6,3 В.The DC voltage is selected from a nominal voltage of 2.5 V, 4 V, 6.3 V, 10 V, 16 V and 25 V, so that the selected voltage is as close as possible to a value of approximately 1/3 up to about 1/4 of the molding voltage applied during the formation of the dielectric, and continuously applied between two outputs of the chip capacitor for one minute at room temperature. The current value measured one minute later is defined as the value of the leakage current of the capacitor for the chip. In accordance with the present invention, a voltage of 6.3 V is applied.
Пример 1Example 1
92 г слитка ниобия и 1,8 г порошка вольфрама подвергают сплавлению под воздействием электрической дуги, получая при этом вольфрамсодержащий ниобиевый слиток (сплав), содержащий 1 мол.% вольфрама, 50 г этого слитка помещают в реакционный сосуд, выполненный из нержавеющей стали (SUS 304), и непрерывно подают водород при 400°С в течение 10 часов. Гидрированный вольфрамсодержащий ниобий в виде спекшейся массы охлаждают и измельчают в течение 10 часов в порошок в контейнере, выполненном из нержавеющей стали (SUS 304), используя шарики из нержавеющей стали (SUS).92 g of a niobium ingot and 1.8 g of tungsten powder are fused under the influence of an electric arc to obtain a tungsten-containing niobium ingot (alloy) containing 1 mol.% Tungsten, 50 g of this ingot is placed in a reaction vessel made of stainless steel (SUS 304), and hydrogen is continuously supplied at 400 ° C. for 10 hours. Hydrogenated tungsten-containing niobium in the form of a sintered mass is cooled and ground for 10 hours into a powder in a container made of stainless steel (SUS 304) using stainless steel balls (SUS).
Из продукта гидрирования готовят водную суспензию с содержанием указанного продукта 20 объемных%, помещая в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из нержавеющей стали (SUS304) (торговое наименование «Atritor», изготовлено фирмой Atlanta Corporation) вместе с циркониевыми шариками, и проводят мокрое измельчение в течение 7 часов. Суспензию подвергают седиментации при центрифугировании, и измельченные в порошок частицы отделяют декантированием. Измельченные частицы высушивают при 50°С в вакууме 133 Па.An aqueous suspension is prepared from the hydrogenation product with a content of the specified product of 20 volume% by placing in a wet grinding device made of stainless steel (SUS304) (trade name "Atritor", manufactured by Atlanta Corporation) together with zirconium balls and wet grinding is carried out in within 7 hours. The suspension is subjected to sedimentation by centrifugation, and the powdered particles are separated by decantation. The crushed particles are dried at 50 ° C in a vacuum of 133 Pa.
После этого гидрированный вольфрамсодержащий ниобиевый порошок нагревают при 400°С для дегидрирования при давлении 1,33×10-2 Па в течение одного часа. Средний размер частиц полученного вольфрамсодержащего ниобиевого порошка составляет 1,0 мкм, а содержание вольфрама, как было найдено по результатам измерения методом атомного абсорбционного анализа, составляет 1 мол.%. Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок, полученный как указано выше, гранулируют при 1150°С в вакууме 3,99×10-3 Па, и после этого подвергают измельчению. Таким образом, получают порошок со средним размером частиц 150 мкм.After that, the hydrogenated tungsten-containing niobium powder is heated at 400 ° C for dehydrogenation at a pressure of 1.33 × 10 -2 Pa for one hour. The average particle size of the obtained tungsten-containing niobium powder is 1.0 μm, and the tungsten content, as found by the measurement by atomic absorption analysis, is 1 mol.%. The tungsten-containing niobium powder obtained as described above is granulated at 1150 ° C in a vacuum of 3.99 × 10 -3 Pa, and then subjected to grinding. Thus, a powder with an average particle size of 150 μm is obtained.
Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок, подвергнутый гранулированию указанным образом, отформовывают вместе со свинцовой проволокой, содержащей ниобий, диаметр которой составляет 0,3 мм, получая при этом сформованное изделие, размер которого составляет приблизительно 0,3 см ×0,18 см × 0,45 см, а масса - приблизительно 0,1 г.The tungsten-containing niobium powder subjected to granulation in this way is molded together with a lead wire containing niobium with a diameter of 0.3 mm, thereby obtaining a molded product whose size is approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm and the mass is approximately 0.1 g.
Сформованное изделие выдерживают при 1200°С в вакууме 3,99×10-3 Па в течение 30 минут, получая при этом спеченный материал. Полученный спеченный материал подвергают обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты при 80°С, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, для того, чтобы на поверхности спеченного материала сформировался диэлектрический слой. Затем отдельно измеряют емкость спеченного материала в 30%-ной серной кислоте и ток утечки спеченного материала (здесь и далее обозначается как «LC») в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 5.The molded product is kept at 1200 ° C in a vacuum of 3.99 × 10 -3 Pa for 30 minutes, while obtaining sintered material. The obtained sintered material is subjected to processing in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at 80 ° C, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, so that a dielectric layer forms on the surface of the sintered material. Then, the capacity of the sintered material in 30% sulfuric acid and the leakage current of the sintered material (hereinafter referred to as “LC”) in a 20% aqueous solution of phosphoric acid are separately measured. The results are shown in table 5.
Примеры 2-9Examples 2-9
Для того чтобы получить ниобиевый спеченный материал, содержащий по меньшей мере один вышеуказанный переходный элемент 6-ой группы Периодической системы, то есть, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из хрома, молибдена и вольфрама, переходный элемент (элементы) 6-ой группы Периодической системы в виде порошка и ниобиевый слиток смешивают в произвольном соотношении. Таким образом, получают сплавлением под воздействием электрической дуги ниобиевый слиток, содержащий переходный элемент 6-ой группы Периодической системы. Ниобиевый слиток, масса которого составляет 50 г, измельчают в порошок, используя такую же аппаратуру, как и в примере 1, изменяя время измельчения. Используя полученный ниобиевый порошок, содержащий переходный элемент 6-ой группы Периодической системы, получают спеченный материал. Отдельно измеряют емкость и величину LC спеченного материала. Полученные результаты приведены в таблице 5.In order to obtain a niobium sintered material containing at least one of the above transition elements of the 6th group of the Periodic system, that is, at least one element selected from the group consisting of chromium, molybdenum and tungsten, a transition element (s) 6 -th group of the Periodic system in the form of a powder and a niobium ingot are mixed in an arbitrary ratio. Thus, a niobium ingot containing a transition element of the 6th group of the Periodic system is obtained by fusion under the influence of an electric arc. A niobium ingot, the mass of which is 50 g, is ground into powder using the same apparatus as in Example 1, changing the grinding time. Using the obtained niobium powder containing a transition element of the 6th group of the Periodic system, sintered material is obtained. Separately measure the capacity and LC value of the sintered material. The results are shown in table 5.
Сравнительные примеры 1-4Comparative Examples 1-4
Для того чтобы сравнить результаты согласно примерам 1-9, получают ниобиевый порошок, который не содержит переходный элемент 6-ой группы Периодической системы. Используя ниобиевый порошок, получают спеченный материал в соответствии с той же самой методикой, которая описана в примере 1, и измеряют емкость и величину «LC» спеченного материала. Полученные результаты приведены в таблице 5.In order to compare the results according to examples 1-9, receive niobium powder, which does not contain a transition element of the 6th group of the Periodic system. Using niobium powder, sintered material is obtained in accordance with the same procedure as described in Example 1, and the capacitance and LC value of the sintered material are measured. The results are shown in table 5.
Примеры 10-15Examples 10-15
Варьируют количество ниобия и вольфрама до сплавления под воздействием электрической дуги, для того, чтобы изменять содержание вольфрама в получаемом вольфрамсодержащем ниобиевом продукте. Таким образом, получают ниобиевый слиток, содержащий вольфрам в количестве от 0,01 до 10 мол %. Спеченный материал получают из 50 г вольфрамсодержащего ниобиевого слитка, содержание вольфрама в котором является таким, как указано в примере 1. Отдельно измеряют емкость и величину LC спеченного материала. Полученные результаты приведены в таблице 6.The amount of niobium and tungsten is varied prior to fusion under the influence of an electric arc in order to change the tungsten content in the resulting tungsten-containing niobium product. Thus, a niobium ingot is obtained containing tungsten in an amount of from 0.01 to 10 mol%. Sintered material is obtained from 50 g of a tungsten-containing niobium ingot, the tungsten content of which is as described in example 1. Separately measure the capacity and LC value of the sintered material. The results are shown in table 6.
Сравнительный пример 5 и пример 16Comparative example 5 and example 16
Ниобиевый слиток, содержащий 0 мол.% вольфрама, и ниобиевый слиток, содержащий 15,5 мол.% вольфрама, получают для того, чтобы сравнить с результатами согласно примерам 10-15. Спеченный материал получают из 50 г вольфрамсодержащего ниобиевого слитка, содержание вольфрама в котором во всех случаях является таким, как указано в примере 1. Отдельно измеряют емкость и величину LC спеченного материала. Полученные результаты приведены в таблице 6.A niobium ingot containing 0 mol% tungsten and a niobium ingot containing 15.5 mol% tungsten are obtained in order to compare with the results according to Examples 10-15. Sintered material is obtained from 50 g of a tungsten-containing niobium ingot, the tungsten content of which in all cases is the same as described in example 1. Separately measure the capacity and LC value of the sintered material. The results are shown in table 6.
Примеры 17-22Examples 17-22
100 г ниобиевого слитка помещают в реакционный сосуд, выполненный из нержавеющей стали (SUS 304), и непрерывно подают водород при 400°С в течение 10 часов. Гидрированный ниобий в виде спекшейся массы охлаждают и измельчают в порошок, используя шарики из нержавеющей стали (SUS), в течение 10 часов в контейнере, выполненном из нержавеющей стали (SUS304).100 g of the niobium ingot was placed in a stainless steel reaction vessel (SUS 304) and hydrogen was continuously fed at 400 ° C. for 10 hours. Hydrogenated niobium in the form of a sintered mass is cooled and pulverized using stainless steel balls (SUS) for 10 hours in a container made of stainless steel (SUS304).
Из продукта гидрирования готовят суспензию в воде с содержанием указанного продукта 20 объемных%, помещая вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из нержавеющей стали (SUS304) (торговое наименование «Atritor»), и осуществляют мокрое измельчение в течение 7 часов. Суспензию подвергают седиментации при центрифугировании, и измельченные частицы отделяют седиментацией в центрифуге. Измельченные частицы высушивают при 50°С в вакууме 133 Па.A suspension in water is prepared from the hydrogenation product with a content of the specified product of 20 volume%, placed together with zirconium balls in a wet grinding apparatus made of stainless steel (SUS304) (trade name "Atritor"), and wet grinding is carried out for 7 hours. The suspension is sedimented by centrifugation, and the crushed particles are separated by sedimentation in a centrifuge. The crushed particles are dried at 50 ° C in a vacuum of 133 Pa.
После этого гидрированный ниобиевый порошок нагревают при 400°С для дегидрирования под давлением 1,33 × 10-2 Па в течение одного часа. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,3 мкм.After that, the hydrogenated niobium powder is heated at 400 ° C for dehydrogenation under a pressure of 1.33 × 10 -2 Pa for one hour. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.3 μm.
К ниобиевому порошку в произвольном соотношении добавляют любое из следующих веществ: карбид вольфрама, оксид вольфрама или металлический вольфрам, средний размер частиц каждого из которых составляет приблизительно 1 мкм. Полученный таким образом, вольфрамсодержащий ниобиевый порошок гранулируют при 1150°С в вакууме 3,99 × 10-3 Па и после этого подвергают измельчению. При этом получают порошок со средним размером частиц 190 мкм. Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок, подвергнутый гранулированию, отформовывают как единое целое со свинцовой проволокой, содержащей ниобий, диаметр которой составляет 0,3 мм, получая при этом сформованное изделие, размер которого составляет приблизительно 0,3 см × 0,18 см × 0,45 см, а масса - приблизительно 0,1 г.Any of the following substances is added to the niobium powder in an arbitrary ratio: tungsten carbide, tungsten oxide or tungsten metal, the average particle size of each of which is approximately 1 μm. Thus obtained, a tungsten-containing niobium powder was granulated at 1150 ° C in a vacuum of 3.99 × 10 -3 Pa and then subjected to grinding. A powder with an average particle size of 190 microns is obtained. The tungsten-containing niobium powder subjected to granulation is molded as a unit with a lead wire containing niobium with a diameter of 0.3 mm, thereby obtaining a molded product whose size is approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm and the mass is approximately 0.1 g.
Сформованное изделие выдерживают при 1230°С в вакууме 3,99×10-3 Па в течение 30 минут, получая при этом спеченный материал. Полученный спеченный материал подвергают обработке в 0,1% водном растворе фосфорной кислоты при 80°С, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, для того, чтобы на поверхности спеченного материала сформировался диэлектрический слой. Затем отдельно измеряют емкость спеченного материала в 30%-ной серной кислоте и величину LC в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 7.The molded product is kept at 1230 ° C in a vacuum of 3.99 × 10 -3 Pa for 30 minutes, while obtaining sintered material. The obtained sintered material is subjected to processing in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at 80 ° C, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, so that a dielectric layer forms on the surface of the sintered material. Then separately measure the capacity of the sintered material in 30% sulfuric acid and the LC value in a 20% aqueous solution of phosphoric acid. The results are shown in table 7.
Примеры 23-27Examples 23-27
Для получения вольфрамсодержащего нитрида ниобия 10 г вольфрамсодержащего ниобиевого порошка со средним размером частиц 0,9 мкм, содержащего вольфрам в количестве 1,2 мол.% и полученного по той же методике, которая описана в примере 15, помещают в реакционный сосуд, выполненный из нержавеющей стали (SUS304). Подавая в реакционный сосуд азот при 300°С в течение от 0,5 до 20 часов, получают вольфрамсодержащий нитрид ниобия. Количество азота в нитриде ниобия определяют с использованием прибора, изготовленного фирмой LECO Corporation, для определения содержания азота на основе теплопроводности. Соотношение количества азота к массе порошка определяют отдельно и указывают как содержание нитрида. В соответствии с полученными результатами содержание нитрида составляет от 0,02 до 0,89 мас.%.To obtain a tungsten-containing niobium nitride, 10 g of a tungsten-containing niobium powder with an average particle size of 0.9 μm containing tungsten in an amount of 1.2 mol% and obtained by the same procedure as described in example 15, was placed in a reaction vessel made of stainless steel (SUS304). Feeding nitrogen into the reaction vessel at 300 ° C for 0.5 to 20 hours, a tungsten-containing niobium nitride is obtained. The amount of nitrogen in niobium nitride is determined using a device manufactured by LECO Corporation to determine the nitrogen content based on thermal conductivity. The ratio of the amount of nitrogen to the mass of the powder is determined separately and is indicated as the nitride content. In accordance with the results, the nitride content is from 0.02 to 0.89 wt.%.
Полученный таким образом вольфрамсодержащий нитрид ниобия подвергают таким же операциям гранулирования, формования и спекания, как указано в примере 1, в результате чего получают спеченный материал. Полученный спеченный материал подвергают обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты при 80°С, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, для того, чтобы на поверхности спеченного материала сформировался диэлектрический слой. Затем отдельно измеряют емкость спеченного материала в 30%-ной серной кислоте и величину LC спеченного материала в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 8.The tungsten-containing niobium nitride thus obtained is subjected to the same granulation, molding and sintering operations as described in Example 1, whereby sintered material is obtained. The obtained sintered material is subjected to processing in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at 80 ° C, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, so that a dielectric layer forms on the surface of the sintered material. Then separately measure the capacity of the sintered material in 30% sulfuric acid and the LC value of the sintered material in a 20% aqueous phosphoric acid solution. The results are shown in table 8.
Примеры 28-30Examples 28-30
Для получения спеченного материала, включающего смесь вольфрамсодержащего ниобиевого порошка и ниобиевого порошка, вольфрамсодержащий ниобиевый порошок со средним размером частиц 1,0 мкм, содержащий вольфрам в количестве 10 мол.%, получают по той же самой методике, которая описана в примере 1. Отдельно от этого к 20 г фторниобата калия, полностью высушенного при 80°С в вакууме, помещенному в тигель, выполненный из никеля, добавляют натрий, при этом количество натрия в 10 раз превышает молярное количество фторниобата калия. Затем проводят восстановление при 1000°С в атмосфере аргона в течение 20 часов. После завершения реакции восстановления восстановленный продукт охлаждают и последовательно промывают водой, 95%-ной серной кислотой и водой, после чего высушивают в вакууме. Полученный продукт в течение 40 часов измельчают в порошок, используя шаровую мельницу, т.е. алюминиевый резервуар, снабженный алюмосиликатными шариками. После этого порошкообразный продукт погружают при перемешивании в жидкую смесь 50%-ной азотной кислоты и 10%-ного водного раствора пероксида водорода в массовом соотношении 3:2. Порошкообразный продукт тщательно промывают водой для удаления примесей, до тех пор, пока значение рН продукта не достигнет 7, и высушивают в вакууме. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,2 мкм.To obtain a sintered material, including a mixture of tungsten-containing niobium powder and niobium powder, a tungsten-containing niobium powder with an average particle size of 1.0 μm, containing tungsten in an amount of 10 mol%, is obtained according to the same procedure as described in example 1. Separately from of this, sodium is added to 20 g of potassium fluorobiobate completely dried at 80 ° C in a vacuum placed in a crucible made of nickel, while the amount of sodium is 10 times the molar amount of potassium fluorobiobate. Then carry out the restoration at 1000 ° C in an argon atmosphere for 20 hours. After completion of the reduction reaction, the reduced product is cooled and washed successively with water, 95% sulfuric acid and water, and then dried in vacuum. The resulting product is ground into powder for 40 hours using a ball mill, i.e. aluminum tank equipped with aluminosilicate balls. After this, the powdery product is immersed with stirring in a liquid mixture of 50% nitric acid and 10% aqueous hydrogen peroxide in a mass ratio of 3: 2. The powdery product is thoroughly washed with water to remove impurities until the pH of the product reaches 7, and dried in vacuum. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.2 μm.
Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок и ниобиевый порошок, полученный описанным выше способом, тщательно смешивают в необходимом соотношении, и полученную смесь подвергают тем же самым операциям гранулирования, формования и спекания, как в примере 15, получая при этом спеченный материал. Затем отдельно измеряют емкость и величину LC спеченного материала. Полученные результаты приведены в таблице 9.The tungsten-containing niobium powder and the niobium powder obtained by the above method are thoroughly mixed in the required ratio, and the resulting mixture is subjected to the same granulation, molding and sintering operations as in Example 15, thereby obtaining a sintered material. Then separately measure the capacitance and LC value of the sintered material. The results are shown in table 9.
Примеры 31-33Examples 31-33
Для получения спеченного материала из вольфрамсодержащего нитрида ниобия, включающего смесь вольфрамсодержащего ниобиевого порошка и ниобиевого порошка, вольфрамсодержащий ниобиевый порошок со средним размером частиц 1,0 мкм, содержащий вольфрам в количестве 10 мол.% получают по той же самой методике, которая описана в примере 15. Отдельно от этого 50 г ниобиевого слитка помещают в реакционный сосуд, выполненный из нержавеющей стали (SUS304), и непрерывно подают в него водород при 400°С в течение 12 часов. Гидрированный ниобий в виде спекшейся массы охлаждают и измельчают в порошок, используя стальные шарики, в течение 10 часов в контейнере, выполненном из нержавеющей стали (SUS304).To obtain a sintered material from a tungsten-containing niobium nitride, including a mixture of a tungsten-containing niobium powder and a niobium powder, a tungsten-containing niobium powder with an average particle size of 1.0 μm containing tungsten in an amount of 10 mol% was obtained by the same procedure as described in example 15 Separately, 50 g of a niobium ingot is placed in a stainless steel reaction vessel (SUS304), and hydrogen is continuously fed into it at 400 ° C. for 12 hours. Hydrogenated niobium in the form of a sintered mass is cooled and ground into powder using steel balls for 10 hours in a container made of stainless steel (SUS304).
После этого порошкообразный продукт помещают в тот же самый реакционный сосуд, изготовленный из нержавеющей стали (SUS304), как указывалось выше, и еще раз гидрируют в тех же самых условиях, которые описаны выше. Продукт гидрирования используют для приготовления водной суспензии, содержащей 20 объемных% указанного продукта, и помещают в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из нержавеющей стали (SUS304) (торговое наименование «Atritor»), вместе с циркониевыми шариками и осуществляют мокрое измельчение в течение 6 часов.After this, the powdery product is placed in the same reaction vessel made of stainless steel (SUS304), as described above, and again hydrogenated under the same conditions as described above. The hydrogenation product is used to prepare an aqueous suspension containing 20 volume% of the indicated product and is placed in a wet grinding device made of stainless steel (SUS304) (trade name "Atritor"), together with zirconium balls and wet grinding for 6 hours .
Суспензию подвергают седиментации посредством центрифугирования, и измельченные частицы отделяют декантированием. Измельченные частицы высушивают при 50°С в вакууме 133 Па. После этого гидрированный ниобиевый порошок нагревают при 400°С для дегидрирования под давлением 1,33×10-2 Па в течение одного часа. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,3 мкм.The suspension is subjected to sedimentation by centrifugation, and the crushed particles are separated by decantation. The crushed particles are dried at 50 ° C in a vacuum of 133 Pa. After that, the hydrogenated niobium powder is heated at 400 ° C for dehydrogenation under a pressure of 1.33 × 10 -2 Pa for one hour. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.3 μm.
Вольфрамсодержащий ниобиевый порошок и полученный таким образом ниобиевый порошок в достаточной мере смешивают в необходимом соотношении и получают нитрид по той же методике, что и в примере 25. Вольфрамсодержащий нитрид ниобия подвергают гранулированию, формованию и спеканию, получая при этом спеченный материал. Затем отдельно измеряют емкость и величину LC спеченного материала. Полученные результаты приведены в таблице 9.The tungsten-containing niobium powder and the thus obtained niobium powder are sufficiently mixed in the required ratio and the nitride is obtained by the same procedure as in Example 25. The tungsten-containing niobium nitride is granulated, molded and sintered to obtain a sintered material. Then separately measure the capacitance and LC value of the sintered material. The results are shown in table 9.
Примеры 34 и 35Examples 34 and 35
Согласно примеру 34 и примеру 35 получают по 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 1 и в примере 11, соответственно. Каждый из спеченных материалов подвергают обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, получая при этом диэлектрический слой на поверхности спеченного материала методом электролитического формования. После этого повторяют операции погружения спеченного материала, на поверхности которого сформирована диэлектрическая пленка, в 60%-ный водный раствор нитрата марганца и последующего нагревания при 220°С в течение 30 минут, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется слой диоксида марганца, служащий слоем противоэлектрода. Затем на слой противоэлектрода последовательно наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое герметизируют эпоксидной смолой для конденсаторов для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (n=50 единиц в каждом случае) приведены в таблице 10. Значение LC представляет собой величину, полученную при комнатной температуре при напряжении 6,3 В, прикладываемом в течение одной минуты.According to example 34 and example 35 receive 50 units of sintered material in the same manner as described in example 1 and example 11, respectively. Each of the sintered materials is subjected to processing in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, thereby obtaining a dielectric layer on the surface of the sintered material by electrolytic molding. After this, the operations of immersing the sintered material, on the surface of which a dielectric film is formed, are repeated in a 60% aqueous solution of manganese nitrate and subsequent heating at 220 ° C for 30 minutes, so that a layer of manganese dioxide is formed on the dielectric oxide film serving as a counter electrode layer. Then, a carbon layer and a silver paste layer are successively applied to the counter electrode layer. After mounting the lead case, the material as a whole is sealed with epoxy resin for chip capacitors. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (n = 50 units in each case) are given in Table 10. The LC value is the value obtained at room temperature with a voltage of 6.3 V applied for one minute.
Примеры 36 и 37Examples 36 and 37
Согласно примерам 36 и 37 получают 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 8 и в примере 15, соответственно. Каждый из спеченных материалов подвергают обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, получая при этом диэлектрический слой на поверхности спеченного материала методом электрохимического формования. После этого повторяют операции погружения спеченного материала, на поверхности которого сформирована диэлектрическая пленка, в смесь в соотношении 1:1 35%-ного водного раствора ацетата свинца и 35%-ного водного раствора персульфата аммония и инициирования реакции при 40°С в течение одного часа, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется слой диоксида свинца и сульфата свинца, служащий слоем противоэлектрода. Затем на слой противоэлектрода последовательно наносят слой углерода и слой серебряной пасты.According to examples 36 and 37 receive 50 units of sintered material in the same manner as described in example 8 and in example 15, respectively. Each of the sintered materials is subjected to processing in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, thereby obtaining a dielectric layer on the surface of the sintered material by electrochemical molding. After this, the operations of immersing the sintered material, on the surface of which a dielectric film is repeated, are repeated in a 1: 1 mixture of a 35% aqueous solution of lead acetate and a 35% aqueous solution of ammonium persulfate and initiating the reaction at 40 ° C for one hour so that a layer of lead dioxide and lead sulfate is formed on the dielectric oxide film, which serves as a counter electrode layer. Then, a carbon layer and a silver paste layer are successively applied to the counter electrode layer.
После монтажа свинцового корпуса материал как целое герметизируют эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом случае n=50 единиц) приведены в таблице 10. Значение LC представляет собой величину, полученную при комнатной температуре при напряжении 6,3 В в течение одной минуты.After mounting the lead case, the material as a whole is sealed with epoxy resin, while manufacturing a capacitor for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (in each case n = 50 units) are given in Table 10. The LC value is the value obtained at room temperature at 6.3 V for one minute.
Примеры 38-40Examples 38-40
Согласно примеру 38, примеру 39 и примеру 40 получают 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 7, в примере 12 и в примере 25, соответственно. Каждый из спеченных материалов подвергают обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, формируя при этом диэлектрическую оксидную пленку на поверхности спеченного материала посредством электролитического формования. После этого повторяют по меньшей мере 5 раз операции приведения в контакт спеченного материала, на поверхности которого сформирована диэлектрическая пленка, с жидкой смесью 10%-ного водного раствора персульфата аммония и 0,5%-ного водного раствора антрахинонсульфоновой кислоты в объемном соотношении 1:1 и последующую выдержку диэлектрической оксидной пленки в парах пиррола, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется другой электрод (противоэлектрод) из полипиррола.According to example 38, example 39 and example 40, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in example 7, example 12 and example 25, respectively. Each of the sintered materials is subjected to processing in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, thereby forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material by electrolytic molding. After this, the operations of bringing into contact the sintered material, on the surface of which a dielectric film is formed, are repeated at least 5 times with a liquid mixture of a 10% aqueous solution of ammonium persulfate and a 0.5% aqueous solution of anthraquinonsulfonic acid in a volume ratio of 1: 1 and subsequent exposure of the dielectric oxide film in pyrrole vapor, so that in this case another electrode (counter electrode) of polypyrrole is formed on the dielectric oxide film.
Затем на противоэлектрод последовательно наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое герметизируют эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом случае n=50 единиц) приведены в таблице 10. Значение LC представляет собой величину, полученную при комнатной температуре в течение одной минуты при напряжении 6,3 В.Then, a carbon layer and a silver paste layer are successively applied to the counter electrode. After mounting the lead case, the material as a whole is sealed with epoxy resin, while manufacturing a capacitor for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (in each case n = 50 units) are given in Table 10. The LC value is the value obtained at room temperature for one minute at a voltage of 6.3 V.
Сравнительные примеры 6-8Comparative Examples 6-8
В никелевом тигле к 20 г фторниобата калия, полностью высушенного при 80°С в вакууме, добавляют натрий, при этом количество натрия в 10 раз превышает молярное количество фторниобата калия. Затем проводят восстановление при 1000°С в атмосфере аргона в течение 20 часов. После завершения реакции восстановления восстановленный продукт охлаждают и последовательно промывают водой, 95%-ной серной кислотой и водой, после чего высушивают в вакууме. Полученный продукт в течение 40 часов измельчают в порошок, используя шаровую мельницу, т.е. алюминиевый резервуар, снабженный алюмосиликатными шариками. После этого порошкообразный продукт погружают при перемешивании в жидкую смесь 50%-ной азотной кислоты и 10%-ного водного раствора пероксида водорода в массовом соотношении 3:2. Порошкообразный продукт тщательно промывают водой для удаления примесей, до тех пор, пока значение рН продукта не достигнет 7, и высушивают в вакууме. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,3 мкм. 30 г полученного таким образом ниобиевого порошка помещают в реакционный сосуд, выполненный из нержавеющей стали (SUS304), и подают в него азот при 300°С в течение от 0,5 до 4 часов. Таким образом, получают нитрид ниобия.In a nickel crucible, sodium is added to 20 g of potassium fluorobiobate completely dried at 80 ° C in vacuo, while the amount of sodium is 10 times the molar amount of potassium fluorobiobate. Then carry out the restoration at 1000 ° C in an argon atmosphere for 20 hours. After completion of the reduction reaction, the reduced product is cooled and washed successively with water, 95% sulfuric acid and water, and then dried in vacuum. The resulting product is ground into powder for 40 hours using a ball mill, i.e. aluminum tank equipped with aluminosilicate balls. After this, the powdery product is immersed with stirring in a liquid mixture of 50% nitric acid and 10% aqueous hydrogen peroxide in a mass ratio of 3: 2. The powdery product is thoroughly washed with water to remove impurities until the pH of the product reaches 7, and dried in vacuum. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.3 μm. 30 g of the thus obtained niobium powder was placed in a reaction vessel made of stainless steel (SUS304), and nitrogen was supplied to it at 300 ° C. for 0.5 to 4 hours. Thus, niobium nitride is obtained.
Количество азота в нитриде ниобия определяют с использованием прибора, изготовленного фирмой LECO Corporation, посредством определения содержания азота на основе теплопроводности. Соотношение количества азота к массе порошка определяют отдельно и указывают как содержание нитрида. В результате содержание нитрида составляет от 0,02 до 0,30 мас.%. Полученный таким образом нитрид ниобия подвергают таким же операциям гранулирования, формования и спекания, как указано в примере 1, в результате чего получают спеченный материал. 50 единиц полученного таким образом спеченного материала подвергают электролитической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая к каждому спеченному материалу напряжение 20 В в течение 200 минут и формируя при этом на поверхности спеченного материала диэлектрическую оксидную пленку. После этого повторяют операции погружения спеченного материала, на поверхности которого сформирована диэлектрическая пленка, в 60%-ный водный раствор нитрата марганца и последующего нагревания при 220°С в течение 30 минут, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется слой диоксида марганца, служащий слоем противоэлектрода. Затем на противоэлектрод последовательно наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое герметизируют эпоксидной смолой, изготавливая конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом случае n=50 единиц) приведены в таблице 10. Значение LC представляет собой величину, полученную при комнатной температуре в течение одной минуты при напряжении 6,3 В.The amount of nitrogen in niobium nitride is determined using a device manufactured by LECO Corporation by determining the nitrogen content based on thermal conductivity. The ratio of the amount of nitrogen to the mass of the powder is determined separately and is indicated as the nitride content. As a result, the nitride content is from 0.02 to 0.30 wt.%. The niobium nitride thus obtained is subjected to the same granulation, molding and sintering operations as described in Example 1, whereby sintered material is obtained. 50 units of the sintered material thus obtained are subjected to electrolytic treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, applying a voltage of 20 V to each sintered material for 200 minutes and forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. After this, the operations of immersing the sintered material, on the surface of which a dielectric film is formed, are repeated in a 60% aqueous solution of manganese nitrate and subsequent heating at 220 ° C for 30 minutes, so that a layer of manganese dioxide is formed on the dielectric oxide film serving as a counter electrode layer. Then, a carbon layer and a silver paste layer are successively applied to the counter electrode. After mounting the lead case, the material as a whole is sealed with epoxy resin, making a capacitor for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (in each case n = 50 units) are given in Table 10. The LC value is the value obtained at room temperature for one minute at a voltage of 6.3 V.
Сравнительные примеры 9-11Comparative Examples 9-11
50 г ниобиевого слитка помещают в реакционный сосуд, выполненный из нержавеющей стали (SUS304) и непрерывно подают в него водород при 400°С в течение 12 часов. Гидрированный ниобий в виде спекшейся массы охлаждают и измельчают в порошок, используя стальные шарики, в течение 10 часов в контейнере, выполненном из нержавеющей стали (SUS304). Порошкообразный продукт помещают в тот же самый реакционный сосуд, выполненный из нержавеющей стали (SUS304), как указывалось выше, и опять подвергают гидрированию в тех же самых условиях, которые были указаны выше. Из продукта гидрирования готовят суспензию в воде с содержанием указанного продукта 20 объемных%, и помещают вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из нержавеющей стали (SUS304) (торговое наименование «Atritor»), осуществляя мокрое измельчение в течение 6 часов. Суспензию подвергают седиментации при центрифугировании, и измельченные частицы отделяют декантированием. Измельченные частицы высушивают при 50°С в вакууме 133 Па.50 g of a niobium ingot was placed in a stainless steel reaction vessel (SUS304) and hydrogen was continuously fed into it at 400 ° C. for 12 hours. Hydrogenated niobium in the form of a sintered mass is cooled and ground into powder using steel balls for 10 hours in a container made of stainless steel (SUS304). The powdery product is placed in the same reaction vessel made of stainless steel (SUS304), as indicated above, and again subjected to hydrogenation under the same conditions as above. A suspension in water is prepared from the hydrogenation product with a content of the specified product of 20 volume%, and placed together with zirconium balls in a wet grinding apparatus made of stainless steel (SUS304) (trade name "Atritor"), wet grinding for 6 hours. The suspension is subjected to sedimentation by centrifugation, and the crushed particles are separated by decantation. The crushed particles are dried at 50 ° C in a vacuum of 133 Pa.
После этого гидрированный ниобиевый порошок нагревают при 400°С для дегидрирования под давлением 1,33×10-2 Па в течение одного часа. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,0 мкм. 30 г ниобиевого порошка помещают в реакционный сосуд, выполненный из нержавеющей стали (SUS304) и подают в него азот при 300°С в течение от 0,5 до 3 часов. Количество азота в нитриде ниобия определяют с использованием прибора, изготовленного фирмой LECO Corporation, посредством определения содержания азота на основе теплопроводности. Соотношение количества азота к массе порошка определяют отдельно и указывают как содержание нитрида. Согласно полученным результатам содержание нитрида составляет от 0,03 до 0,28 мас.%. Полученный таким образом нитрид ниобия подвергают таким же операциям гранулирования, формования и спекания, как указано в примере 1, получая при этом спеченный материал. 50 единиц полученного таким образом спеченного материала подвергают электролитической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая к каждому спеченному материалу напряжение 20 В в течение 200 минут и формируя при этом на поверхности спеченного материала диэлектрическую оксидную пленку. После этого по меньшей мере 5 раз повторяют операцию приведения в контакт спеченного материала, на поверхности которого сформирована диэлектрическая пленка, с жидкой смесью 10%-ного водного раствора персульфата аммония и 0,5%-ного водного раствора антрахинонсульфоновой кислоты в объемном соотношении 1:1 и последующую выдержку диэлектрической оксидной пленки в парах пиррола, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется противоэлектрод из полипиррола. Затем на противоэлектрод последовательно наносят слой углерода и слой серебряной пасты.After that, the hydrogenated niobium powder is heated at 400 ° C for dehydrogenation under a pressure of 1.33 × 10 -2 Pa for one hour. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.0 μm. 30 g of niobium powder was placed in a reaction vessel made of stainless steel (SUS304) and nitrogen was supplied to it at 300 ° C for 0.5 to 3 hours. The amount of nitrogen in niobium nitride is determined using a device manufactured by LECO Corporation by determining the nitrogen content based on thermal conductivity. The ratio of the amount of nitrogen to the mass of the powder is determined separately and is indicated as the nitride content. According to the results, the nitride content is from 0.03 to 0.28 wt.%. The niobium nitride thus obtained is subjected to the same granulation, molding and sintering operations as described in Example 1, thereby obtaining a sintered material. 50 units of the sintered material thus obtained are subjected to electrolytic treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, applying a voltage of 20 V to each sintered material for 200 minutes and forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. After this, the operation of contacting the sintered material, on the surface of which a dielectric film, with a liquid mixture of a 10% aqueous solution of ammonium persulfate and a 0.5% aqueous solution of anthraquinonesulfonic acid in a volume ratio of 1: 1 is repeated at least 5 times and subsequent exposure of the dielectric oxide film in pyrrole vapor, so that a polypyrrole counter electrode is formed on the dielectric oxide film. Then, a carbon layer and a silver paste layer are successively applied to the counter electrode.
После монтажа свинцового корпуса материал как целое герметизируют эпоксидной смолой, изготавливая конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом случае n=50 единиц) приведены в таблице 10. Значение LC представляет собой величину, полученную при комнатной температуре в течение одной минуты при напряжении 6,3 В.After mounting the lead case, the material as a whole is sealed with epoxy resin, making a capacitor for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (in each case n = 50 units) are given in Table 10. The LC value is the value obtained at room temperature for one minute at a voltage of 6.3 V.
Пример 41Example 41
Согласно примеру 41 пятьдесят единиц спеченного материала получают по той же самой методике, которая описана в примере 25. Спеченный материал подвергают электролитической обработке в 0,1% водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая к каждому спеченному материалу напряжение 20 В в течение 200 минут и формируя при этом на поверхности спеченного материала диэлектрическую оксидную пленку. Затем спеченный ниобиевый материал погружают в водный раствор, содержащий персульфат аммония в количестве 25 мас.% (раствор 1А), извлекают из раствора 1А и высушивают в течение 30 минут при 80°С, формируя таким образом диэлектрик. Затем спеченный материал с нанесенным на него диэлектриком погружают в раствор изопропанола, содержащий 3,4-этилендиокситиофен в количестве 18 мас.% (раствор 2), извлекают из раствора 2 и выдерживают при 60°С в течение 10 минут, осуществляя таким образом окислительную полимеризацию.According to Example 41, fifty units of sintered material are obtained by the same procedure as described in Example 25. The sintered material is subjected to electrolytic treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid by applying a voltage of 20 V to each sintered material for 200 minutes and forming this dielectric oxide film on the surface of the sintered material. Then, the sintered niobium material is immersed in an aqueous solution containing 25 wt% ammonium persulfate (solution 1A), removed from solution 1A and dried for 30 minutes at 80 ° C, thereby forming a dielectric. Then, the sintered material coated with a dielectric is immersed in an isopropanol solution containing 18% by weight of 3,4-ethylenedioxythiophene (solution 2), removed from solution 2 and kept at 60 ° C for 10 minutes, thereby performing oxidative polymerization .
Полученный продукт повторно погружают в раствор 1А и подвергают тем же самым операциям, которые указаны выше. После того как процедуру, начиная с погружения в раствор 1А и до окислительной полимеризации, проделают 8 раз, полученный продукт промывают горячей водой при температуре 50°С в течение 10 минут и затем высушивают при 100°С в течение 30 минут, формируя таким образом другой электрод (противоэлектрод), включающий электропроводящий поли(3,4-этилендиокситиофен). Затем на противоэлектрод последовательно наносят слой углерода и слой серебряной пасты.The resulting product is re-immersed in solution 1A and subjected to the same operations as described above. After the procedure, starting from immersion in solution 1A and up to oxidative polymerization, is performed 8 times, the resulting product is washed with hot water at a temperature of 50 ° C for 10 minutes and then dried at 100 ° C for 30 minutes, thus forming another an electrode (counter electrode) comprising an electrically conductive poly (3,4-ethylenedioxythiophene). Then, a carbon layer and a silver paste layer are successively applied to the counter electrode.
После монтажа свинцового корпуса материал как целое герметизируют эпоксидной смолой, изготавливая конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (n=50 единиц) приведены в таблице 10. Значение LC представляет собой величину, полученную при комнатной температуре в течение одной минуты при напряжении 6,3 В.After mounting the lead case, the material as a whole is sealed with epoxy resin, making a capacitor for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (n = 50 units) are given in Table 10. The LC value is the value obtained at room temperature for one minute at a voltage of 6.3 V.
Пример 42Example 42
50 единиц спеченного материала получают по той же самой методике, которая описана в примере 12. Спеченный материал подвергают электролитической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая к каждому спеченному материалу напряжение 20 В в течение 200 минут и формируя при этом на поверхности спеченного материала диэлектрическую оксидную пленку. Затем спеченный ниобиевый материал погружают в водный раствор, содержащий персульфат аммония в количестве 25 мас.% и антрахинон-2-сульфонат натрия (раствор 1В) в количестве 3 мас.%, извлекают из раствора 1В и высушивают при 80°С в течение 30 минут, формируя таким образом диэлектрик. Затем спеченный материал с нанесенным на него диэлектриком погружают в раствор изопропанола, содержащий 3,4-этилендиокситиофен в количестве 18 мас.% (раствор 2), извлекают из раствора 2 и выдерживают при 60°С в течение 10 минут, осуществляя таким образом окислительную полимеризацию.50 units of sintered material are obtained according to the same procedure as described in Example 12. The sintered material is subjected to electrolytic treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, applying a voltage of 20 V to each sintered material for 200 minutes and forming on the surface of the sintered material, a dielectric oxide film. Then, the sintered niobium material is immersed in an aqueous solution containing ammonium persulfate in an amount of 25 wt.% And anthraquinone-2-sulfonate (solution 1B) in an amount of 3 wt.%, Removed from solution 1B and dried at 80 ° C for 30 minutes thus forming a dielectric. Then, the sintered material coated with a dielectric is immersed in an isopropanol solution containing 18% by weight of 3,4-ethylenedioxythiophene (solution 2), removed from solution 2 and kept at 60 ° C for 10 minutes, thereby performing oxidative polymerization .
Полученный продукт повторно погружают в раствор 1В и подвергают тем же самым операциям, которые указаны выше. После того как процедуру, начиная с погружения в раствор 1А и до окислительной полимеризации, проделают 8 раз, полученный продукт промывают горячей водой при температуре 50°С в течение 10 минут и затем высушивают при 100°С в течение 30 минут, формируя таким образом другой электрод (противоэлектрод), включающий электропроводящий поли(3,4-этилендиокситиофен). Затем на противоэлектрод последовательно наносят слой углерода и слой серебряной пасты.The resulting product is re-immersed in solution 1B and subjected to the same operations as described above. After the procedure, starting from immersion in solution 1A and up to oxidative polymerization, is performed 8 times, the resulting product is washed with hot water at a temperature of 50 ° C for 10 minutes and then dried at 100 ° C for 30 minutes, thus forming another an electrode (counter electrode) comprising an electrically conductive poly (3,4-ethylenedioxythiophene). Then, a carbon layer and a silver paste layer are successively applied to the counter electrode.
После монтажа свинцового корпуса материал как целое герметизируют эпоксидной смолой, изготавливая конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом случае n=50 единиц) приведены в таблице 10. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре в течение одной минуты при напряжении 6,3 В.After mounting the lead case, the material as a whole is sealed with epoxy resin, making a capacitor for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (in each case n = 50 units) are shown in Table 10. The LC value is a value measured at room temperature for one minute at a voltage of 6.3 V.
Пример 43Example 43
Используя 93 г ниобиевого сплава и 0, 25 г порошка бора, посредством сплавления под воздействием электрической дуги получают борсодержащий ниобиевый слиток (сплав), содержащий 2 мол.% бора. В реактор, выполненный из нержавеющей стали SUS 304, помещают 50 г этого слитка и непрерывно подают в реактор водород при 400°С в течение 10 часов. После охлаждения гидрированную борсодержащую ниобиевую спекшуюся массу помещают в контейнер, выполненный из SUS 304 и содержащий шарики из нержавеющей стали (SUS), и измельчают в порошок в течение 10 часов. Затем из этого продукта гидрирования готовят суспензию в воде с содержанием указанного продукта 20 объемных%, помещая вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из нержавеющей стали SUS 304, и проводя мокрое измельчение при 10°С или менее в течение 7 часов, Полученную суспензию подвергают седиментации посредством центрифугирования и затем декантируют, для того чтобы отделить порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при 50°С в вакууме 1,33×102 Па.Using 93 g of a niobium alloy and 0.25 g of boron powder, a boron-containing niobium ingot (alloy) containing 2 mol% boron is obtained by fusion under the influence of an electric arc. 50 g of this ingot are placed in a reactor made of SUS 304 stainless steel and hydrogen is continuously fed into the reactor at 400 ° C. for 10 hours. After cooling, the hydrogenated boron-containing niobium sintered mass is placed in a container made of SUS 304 and containing stainless steel balls (SUS), and ground into powder for 10 hours. Then, a suspension in water is prepared from this hydrogenation product with a content of the specified product of 20 volume%, placed together with zirconium balls in a wet grinding device made of SUS 304 stainless steel and wet grinding at 10 ° C or less for 7 hours, The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and then decanted in order to separate the powdery product. The powdery product is dried at 50 ° C in a vacuum of 1.33 × 10 2 PA.
После этого гидрированный борсодержащий ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании при 400°С и давлением 1,33×10-2 Па в течение одного часа. Средний размер частиц полученного борсодержащего ниобиевого порошка составляет 1,0 мкм, а содержание бора, измеренное методом атомного абсорбционного анализа, как было найдено, составляет 2 мол.%. Полученный таким образом борсодержащий ниобиевый порошок гранулируют при 1000°С в вакууме 3,99×10-3 Па. После этого гранулированную массу подвергают измельчению в порошок, получая при этом гранулированный порошок со средним размером частиц 100 мкм.After that, the hydrogenated boron-containing niobium powder is dehydrated by heating at 400 ° C and a pressure of 1.33 × 10 -2 Pa for one hour. The average particle size of the obtained boron-containing niobium powder is 1.0 μm, and the boron content, measured by atomic absorption analysis, was found to be 2 mol%. Thus obtained boron-containing niobium powder was granulated at 1000 ° C in a vacuum of 3.99 × 10 -3 Pa. After that, the granular mass is subjected to grinding into a powder, thereby obtaining granular powder with an average particle size of 100 μm.
Полученный таким образом борсодержащий гранулированный ниобиевый порошок отформовывают вместе со свинцовой проволокой, содержащей ниобий, диаметр которой составляет 0,3 мм, получая при этом сформованное изделие, размер которого составляет приблизительно 0,3 см × 0,18 см × 0,45 см (масса приблизительно 0,1 г).Thus obtained boron-containing granular niobium powder is molded together with lead wire containing niobium, the diameter of which is 0.3 mm, while obtaining a molded product, the size of which is approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm (mass approximately 0.1 g).
Сформованное изделие выдерживают при 1200°С в вакууме 3,99×10-3 Па в течение 30 минут, получая при этом спеченный материал. Полученный спеченный материал подвергают электрохимической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты при 80°С, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, для того чтобы на поверхности спеченного материала сформировался диэлектрический слой. Затем измеряют емкость спеченного материала в 30%-ной серной кислоте и ток утечки спеченного материала LC в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 11.The molded product is kept at 1200 ° C in a vacuum of 3.99 × 10 -3 Pa for 30 minutes, while obtaining sintered material. The obtained sintered material is subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at 80 ° C, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, so that a dielectric layer forms on the surface of the sintered material. Then measure the capacity of the sintered material in 30% sulfuric acid and the leakage current of the sintered material LC in a 20% aqueous phosphoric acid solution. The results are shown in table 11.
Примеры 44-55Examples 44-55
В соответствии с приведенной выше методикой изготовления ниобиевого спеченного материала, содержащего бор и алюминий, для того чтобы получить посредством сплавления под воздействием электрической дуги ниобиевые слитки, содержащие бор, алюминий, галлий индий или таллий, используют взятые в произвольных соотношениях порошок бора, алюминия, галлия, индия или таллия и ниобиевый слиток. Затем 50 г каждого слитка измельчают в порошок, используя ту же самую аппаратуру, как и в примере 43, изменяя время измельчения. Используя полученный таким образом ниобиевый порошок, содержащий бор и алюминий, изготавливают спеченные материалы и для каждого материала измеряют емкость и величину LC. Полученные результаты приведены в таблице 11.In accordance with the above procedure for the manufacture of sintered niobium material containing boron and aluminum, in order to obtain niobium ingots containing boron, aluminum, gallium indium or thallium by fusion using an electric arc, boron, aluminum, gallium powder taken in arbitrary proportions is used , indium or thallium and niobium ingot. Then 50 g of each ingot is pulverized using the same apparatus as in Example 43, changing the grinding time. Using the niobium powder thus obtained containing boron and aluminum, sintered materials are made and the capacitance and LC value are measured for each material. The results are shown in table 11.
Сравнительные примеры 12-15Comparative Examples 12-15
Для того чтобы сравнить результаты, полученные согласно примерам 43-45, по той же методике, которая описана в примере 43, получают четыре типа ниобиевого порошка, не содержащего какой-либо из следующих элементов: бор, алюминий, галлий, индий и таллий, и с различным средним размером частиц.In order to compare the results obtained according to examples 43-45, by the same procedure as described in example 43, four types of niobium powder are obtained that do not contain any of the following elements: boron, aluminum, gallium, indium and thallium, and with different average particle sizes.
Используя полученный ниобиевый порошок, изготавливают спеченный материал и измеряют емкость и величину LC. Полученные результаты приведены в таблице 11.Using the obtained niobium powder, sintered material is made and the capacitance and LC value are measured. The results are shown in table 11.
Примеры 56-63Examples 56-63
Для того чтобы изменить содержание бора в получаемом борсодержащем ниобиевом порошке, варьируют количество ниобия и бора в порошке до сплавления под воздействием электрической дуги, получая при этом борсодержащие ниобиевые слитки с содержанием бора от 0,02% до 9,8 мол.%. Затем, используя 50 г каждого из борсодержащих ниобиевых слитков, имеющих соответствующую концентрацию бора, изготавливают спеченные материалы по той же методике, которая описана в примере 43, и для каждого материала измеряют емкость и величину LC. Полученные результаты приведены в таблице 12.In order to change the boron content in the resulting boron-containing niobium powder, the amount of niobium and boron in the powder is varied prior to fusion under the influence of an electric arc, thereby obtaining boron-containing niobium ingots with boron content from 0.02% to 9.8 mol%. Then, using 50 g of each of the boron-containing niobium ingots having an appropriate concentration of boron, sintered materials are made by the same procedure as described in Example 43, and the capacity and LC value are measured for each material. The results are shown in table 12.
Сравнительные примеры 16-18Comparative Examples 16-18
Для того чтобы сравнить результаты, полученные согласно примерам 56-63, получают борсодержащие ниобиевые слитки с содержанием бора 0 мол.%, 13,3 мол.% или 17,5 мол.%. После этого, используя 50 г каждого из борсодержащего ниобиевого слитка, имеющего соответствующее содержание бора, по той же самой методике, которая описана в примере 43, изготавливают спеченные материалы, и для каждого материала измеряют емкость и величину LC. Полученные результаты приведены в таблице 12.In order to compare the results obtained according to examples 56-63, boron-containing niobium ingots with a boron content of 0 mol%, 13.3 mol% or 17.5 mol% are obtained. Thereafter, using 50 g of each of the boron-containing niobium ingots having the corresponding boron content, sintered materials were made in the same manner as described in Example 43, and the capacity and LC value were measured for each material. The results are shown in table 12.
Примеры 64-69Examples 64-69
В реактор, выполненный из SUS 304, помещают 100 г ниобиевого слитка и непрерывно подают в реактор водород при 400°С в течение 10 часов. После охлаждения гидрированную спекшуюся ниобиевую массу помещают в контейнер, выполненный из SUS 304 и содержащий шарики из стали (SUS), и измельчают в порошок в течение 10 часов. Затем из этого продукта гидрирования готовят суспензию в воде с содержанием указанного продукта 20 объемных %, помещая его вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из нержавеющей стали SUS 304, и проводя мокрое измельчение в течение 7 часов. Полученную суспензию подвергают седиментации посредством центрифугирования и затем декантируют, для того чтобы получить порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при 50°С в вакууме 1,33×102 Па. После этого гидрированный ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании под давлением 1,33×10-2 Па при 400°С в течение одного часа. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,1 мкм. Этот порошок смешивают в произвольном соотношении с любым из таких веществ как диборат ниобия, оксид бора и металлический бор, каждое со средним размером частиц приблизительно 1 мкм. Полученный борсодержащий ниобиевый порошок гранулируют при 1050°С в вакууме 3,99×10-3 Па. После этого гранулированную спеченную массу подвергают измельчению в порошок, получая при этом гранулированный порошок со средним размером частиц 90 мкм. Полученный таким образом борсодержащий гранулированный ниобиевый порошок формуют вместе со свинцовой проволокой, содержащей ниобий, диаметр которой составляет 0,3 мм, получая при этом сформованное изделие, размер которого составляет приблизительно 0,3 см × 0,18 см × 0,45 см (масса приблизительно 0,1 г). Затем эти сформованные изделия выдерживают при 1200°С в вакууме 3,99×10-3 Па в течение 30 минут, получая при этом спеченный материал. Каждый из полученных спеченных материалов подвергают электрохимической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты при 80°С, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, для того чтобы на поверхности спеченного материала сформировался диэлектрический слой. Затем измеряют емкость спеченного материала в 30%-ной серной кислоте и величину LC в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 13.100 g of a niobium ingot are placed in a reactor made of SUS 304 and hydrogen is continuously fed into the reactor at 400 ° C. for 10 hours. After cooling, the hydrogenated sintered niobium mass is placed in a container made of SUS 304 and containing steel balls (SUS), and ground into powder for 10 hours. Then, a suspension in water is prepared from this hydrogenation product with a content of the specified product of 20 volume%, placing it together with zirconium balls in a wet grinding device made of SUS 304 stainless steel and wet grinding for 7 hours. The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and then decanted to obtain a powdery product. The powdery product is dried at 50 ° C in a vacuum of 1.33 × 10 2 PA. After that, the hydrogenated niobium powder is dehydrated under heating at a pressure of 1.33 × 10 -2 Pa at 400 ° C for one hour. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.1 μm. This powder is mixed in an arbitrary ratio with any of such substances as niobium diborate, boron oxide and metallic boron, each with an average particle size of about 1 μm. The resulting boron-containing niobium powder was granulated at 1050 ° C. in vacuo 3.99 × 10 -3 Pa. After that, the granular sintered mass is subjected to grinding into a powder, thereby obtaining granular powder with an average particle size of 90 μm. The boron-containing granular niobium powder thus obtained is formed together with a lead wire containing niobium with a diameter of 0.3 mm, to thereby obtain a molded product whose size is approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm (mass approximately 0.1 g). Then these molded products are kept at 1200 ° C in a vacuum of 3.99 × 10 -3 Pa for 30 minutes, while obtaining sintered material. Each of the obtained sintered materials was subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at 80 ° C, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, so that a dielectric layer was formed on the surface of the sintered material. Then measure the capacity of the sintered material in 30% sulfuric acid and the LC value in a 20% aqueous solution of phosphoric acid. The results are shown in table 13.
Примеры 70-74Examples 70-74
Для того чтобы получить борсодержащий нитрид ниобия, 10 г борсодержащего ниобиевого порошка, содержащего 3,2 мол.% бора и имеющего средний размером частиц 0,9 мкм, получают по той же самой методике, которая описана в примере 43, и помещают в реактор, выполненный из нержавеющей стали SUS 304, подают в него непрерывно азот при 300°С в течение от 0,5 до 20 часов, получая при этом борсодержащие нитриды ниобия. Количество азота в каждом из нитридов ниобия определяют с использованием прибора для определения количества азота на основе теплопроводности, изготовленного фирмой LECO Corporation. Определяют сооношение измеренной величины к отдельно измеренной массе порошка и указывают как содержание нитрида. Содержание нитрида в соответствии с полученными результатами составляет от 0,02 до 0,89 мас.%.In order to obtain a boron-containing niobium nitride, 10 g of boron-containing niobium powder containing 3.2 mol.% Boron and having an average particle size of 0.9 μm was obtained by the same procedure as described in example 43 and placed in a reactor, made of stainless steel SUS 304, nitrogen is continuously fed into it at 300 ° C for 0.5 to 20 hours, while receiving boron-containing niobium nitrides. The amount of nitrogen in each of the niobium nitrides is determined using a thermal conductivity nitrogen meter manufactured by LECO Corporation. The ratio of the measured value to the separately measured powder mass is determined and indicated as the nitride content. The nitride content in accordance with the results is from 0.02 to 0.89 wt.%.
Каждый из полученных таким образом борсодержащих нитридов ниобия подвергают гранулированию, формованию и спеканию таким же образом, как указано в примере 43, и каждый полученный спеченный материал подвергают электрохимической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты при 80°С, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, для того, чтобы на поверхности спеченного материала сформировался диэлектрический слой. Затем измеряют емкость спеченного материала в 30%-ной серной кислоте и величину LC спеченного материала в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 14.Each of the niobium boron nitrides thus obtained was granulated, molded and sintered in the same manner as described in Example 43, and each sintered material obtained was subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at 80 ° C, applying a voltage 20 V for 200 minutes, so that a dielectric layer forms on the surface of the sintered material. Then measure the capacity of the sintered material in 30% sulfuric acid and the LC value of the sintered material in a 20% aqueous phosphoric acid solution. The results are shown in table 14.
Примеры 75 и 76Examples 75 and 76
Для получения спеченного материала, включающего смесь борсодержащего ниобиевого порошка и ниобиевого порошка, по той же самой методике, которая описана в примере 43, получают борсодержащий ниобиевый порошок, содержащий бор в количестве 6,9 мол.% и имеющий средний размером частиц 1,0 мкм.To obtain a sintered material, including a mixture of boron-containing niobium powder and niobium powder, according to the same procedure as described in example 43, receive boron-containing niobium powder containing boron in the amount of 6.9 mol.% And having an average particle size of 1.0 μm .
Отдельно, в тигель, изготовленный из никеля, помещают 20 г фторниобата калия, тщательно высушенного при 80°С в вакууме, и натрий, при этом количество натрия в 10 раз превышает молярное количество фторниобата калия, и проводят восстановление при 1000°С в атмосфере аргона в течение 20 часов. После завершения реакции продукт восстановления охлаждают и последовательно промывают водой, 95%-ной серной кислотой и водой, после чего высушивают в вакууме и измельчают в порошок в течение 40 часов, используя шаровую мельницу, представляющую собой алюминиевый резервуар, содержащий алюмосиликатные шарики. Порошкообразный продукт погружают и перемешивают в жидкой смеси 50%-ной азотной кислоты и 10%-ного водного раствора пероксида водорода в соотношении 3:2 (по массе). После этого порошкообразный продукт тщательно промывают водой для удаления примесей, до тех пор, пока значение рН не достигнет 7, и высушивают в вакууме. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,2 мкм.Separately, 20 g of potassium fluorniobate carefully dried at 80 ° C in vacuum and sodium are placed in a crucible made of nickel, while the amount of sodium is 10 times the molar amount of potassium fluorobiobate and reduction is carried out at 1000 ° C in argon atmosphere within 20 hours. After completion of the reaction, the reduction product is cooled and washed successively with water, 95% sulfuric acid and water, then dried in vacuum and ground into powder for 40 hours using a ball mill, which is an aluminum tank containing aluminosilicate balls. The powdery product is immersed and mixed in a liquid mixture of 50% nitric acid and 10% aqueous hydrogen peroxide in a ratio of 3: 2 (by weight). After that, the powdery product is thoroughly washed with water to remove impurities until the pH reaches 7, and dried in vacuum. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.2 μm.
Полученный таким образом борсодержащий ниобиевый порошок тщательно смешивают с ниобиевым порошком в соотношении, указанном в таблице 15, и каждую из полученных смесей подвергают гранулированию, формованию и спеканию, таким же образом, как указано в примере 43, получая при этом спеченные материалы. Измеряют емкость и величину LC каждого из спеченных материалов, полученные результаты приведены в таблице 15.Thus obtained boron-containing niobium powder is thoroughly mixed with niobium powder in the ratio shown in table 15, and each of the mixtures obtained is subjected to granulation, molding and sintering, in the same manner as described in example 43, while obtaining sintered materials. The capacitance and LC value of each of the sintered materials is measured, the results are shown in table 15.
Примеры 77-80Examples 77-80
Для получения спеченного материала из борсодержащего нитрида ниобия, включающего смесь борсодержащего ниобиевого порошка и ниобиевого порошка, по той же самой методике, которая описана в примере 43, получают борсодержащий ниобиевый порошок, содержащий 6,9 мол.% бора и имеющий средний размер частиц 1,0 мкм. Отдельно, 50 г ниобиевого слитка помещают в реактор, выполненный из SUS 304, и непрерывно подают в него водород при 400°С в течение 12 часов. После охлаждения гидрированную ниобиевую спекшуюся массу помещают в контейнер, выполненный из SUS 304, содержащий стальные шарики, и измельчают в порошок в течение 10 часов. Этот порошкообразный продукт помещают в тот же самый реактор, изготовленный из SUS 304, как указывалось выше, и еще раз гидрируют в тех же самых условиях, которые описаны выше. Затем из продукта гидрирования приготавливают водную суспензию, содержащую 20 объемных% этого продукта, помещают вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из SUS 304, и осуществляют в течение 6 часов мокрое измельчение для получения порошка.To obtain a sintered material from boron-containing niobium nitride, including a mixture of boron-containing niobium powder and niobium powder, using the same procedure as described in example 43, a boron-containing niobium powder is obtained containing 6.9 mol.% Boron and having an average particle size of 1, 0 microns. Separately, 50 g of a niobium ingot was placed in a reactor made of SUS 304, and hydrogen was continuously fed into it at 400 ° C. for 12 hours. After cooling, the hydrogenated niobium sintered mass is placed in a container made of SUS 304 containing steel balls and ground into powder for 10 hours. This powdery product is placed in the same reactor made of SUS 304, as described above, and once again hydrogenated under the same conditions as described above. Then, an aqueous suspension containing 20 volume% of this product is prepared from the hydrogenation product, placed together with zirconium balls in a wet grinding device made of SUS 304, and wet grinding is carried out for 6 hours to obtain a powder.
Полученную суспензию подвергают центрифугированию и декантированию, получая при этом порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при 50°С в вакууме 1,3 3×10-2 Па. После этого гидрированный ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании в вакууме 1,33×10-2 Па при 400°С в течение одного часа. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1.1 мкм.The resulting suspension is subjected to centrifugation and decantation, while obtaining a powdery product. The powdery product is dried at 50 ° C in vacuo 1.3 3 × 10 -2 PA. After that, the hydrogenated niobium powder is dehydrogenated by heating in a vacuum of 1.33 × 10 -2 Pa at 400 ° C for one hour. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.1 μm.
Полученный таким образом борсодержащий ниобиевый порошок тщательно смешивают с ниобиевым порошком в произвольном соотношении, и после получения нитрида по той же самой методике, что и в примере 72, каждый из нитридов подвергают гранулированию, формованию и спеканию, получая при этом спеченный материал. Измеряют емкость и величину LC каждого из спеченных материалов, полученные результаты приведены в таблице 15.The boron-containing niobium powder thus obtained is thoroughly mixed with the niobium powder in an arbitrary ratio, and after nitride production by the same procedure as in Example 72, each of the nitrides is granulated, molded and sintered to obtain sintered material. The capacitance and LC value of each of the sintered materials is measured, the results are shown in table 15.
Примеры 81 и 82Examples 81 and 82
Согласно каждому из примеров 81 и 82 получают по 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 43 и в примере 44, соответственно. Каждый из этих спеченных материалов подвергают электрохимической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, формируя при этом диэлектрический слой на поверхности спеченного материала. После этого повторяют операции погружения каждого спеченного материала в 60%-ный водный раствор нитрата марганца и последующего нагревания при 220°С в течение 30 минут, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется слой диоксида марганца, служащий другим электродом (противоэлектродом). Затем на этот слой противоэлектрода в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое герметизируют эпоксидной смолой для конденсаторов, подходящего для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора, подходящего для чипа (в каждом примере n=50 единиц), приведены в таблице 16. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.According to each of Examples 81 and 82, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in Example 43 and Example 44, respectively. Each of these sintered materials is subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, forming a dielectric layer on the surface of the sintered material. After this, the operations of immersing each sintered material in a 60% aqueous solution of manganese nitrate and subsequent heating at 220 ° C for 30 minutes are repeated, so that a layer of manganese dioxide is formed on the dielectric oxide film, which serves as another electrode (counter electrode) . Then, a carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode layer in this order. After mounting the lead casing, the whole material is sealed with epoxy resin for capacitors suitable for the chip. The average capacitance and the average LC value of the capacitor suitable for the chip (in each example n = 50 units) are shown in Table 16. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Примеры 83 и 84Examples 83 and 84
Согласно каждому из примеров 83 и 84 получают по 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 53 и в примере 48, соответственно. Каждый из спеченных материалов подвергают электрохимической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, формируя при этом диэлектрический слой на поверхности спеченного материала. После этого повторяют операцию погружения каждого спеченного материала в смесь 35%-ного водного раствора ацетата свинца и 35%-ного водного раствора персульфата аммония, взятых в соотношении 1:1, и проведение реакции при выдержке в течение одного часа при 40°С, для того, чтобы на диэлектрической оксидной пленке сформировался смешанный слой диоксида свинца и сульфата свинца, служащий другим электродом (противоэлектродом). На этот слой противоэлектрода в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса устройство как целое формуют с эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатора для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 16. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.According to each of Examples 83 and 84, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in Example 53 and Example 48, respectively. Each of the sintered materials is subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, forming a dielectric layer on the surface of the sintered material. After this, the operation of immersing each sintered material in a mixture of a 35% aqueous solution of lead acetate and a 35% aqueous solution of ammonium persulfate, taken in a ratio of 1: 1, is repeated, and the reaction is carried out upon exposure for one hour at 40 ° C, so that a mixed layer of lead dioxide and lead sulfate forms on the dielectric oxide film, which serves as another electrode (counter electrode). A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode layer in this order. After mounting the lead case, the device is molded as a whole with epoxy resin, while manufacturing a capacitor for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (in each example n = 50 units) are given in Table 16. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Примеры 85-88Examples 85-88
Согласно примеру 85, примеру 86, примеру 87 и примеру 88 получают 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 58, в примере 49, примере 67 и в примере 71, соответственно. Каждый из спеченных материалов подвергают электрохимической обработке, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 200 минут, формируя при этом диэлектрическую оксидную пленку на поверхности спеченного материала. После этого повторяют по меньшей мере 5 раз операции приведения в контакт диэлектрической оксидной пленки с жидкой смесью 10%-ного водного раствора персульфата аммония и 0,5%-ного водного раствора антрахинонсульфоновой кислоты в эквивалентном (по массе) соотношении, с последующей выдержкой в парах пиррола, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется другой электрод (противоэлектрод), включающий полипиррол.According to example 85, example 86, example 87 and example 88, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in example 58, in example 49, example 67 and in example 71, respectively. Each of the sintered materials is subjected to electrochemical treatment using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 200 minutes, thereby forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. After this, the operations of bringing into contact of the dielectric oxide film with a liquid mixture of a 10% aqueous solution of ammonium persulfate and a 0.5% aqueous solution of anthraquinonesulfonic acid in an equivalent (by weight) ratio are repeated at least 5 times, followed by exposure in pairs pyrrole, so that in this case another electrode (counter electrode), including polypyrrole, is formed on the dielectric oxide film.
Затем на этот противоэлектрод в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса устройство как целое запрессовывают с эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатора для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 16, Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.Then, a carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode in this order. After mounting the lead casing, the device as a whole is pressed with epoxy resin, while manufacturing a capacitor for the chip. The average capacitance and the average LC capacitor value for the chip (in each example n = 50 units) are given in Table 16. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Примеры 89-93Examples 89-93
Согласно примеру 89, примеру 90, примеру 91, примеру 92 и примеру 93 получают 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 59, в примере 50, примере 65, примере 72 и в примере 76, соответственно. Каждый из этих спеченных материалов подвергают электрохимической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, формируя при этом диэлектрическую оксидную пленку на поверхности спеченного материала. Затем спеченный ниобиевый материал погружают в водный раствор, содержащий персульфат аммония в количестве 25 мас.% (раствор 1), затем извлекают и высушивают при 80°С в течение 30 минут. После этого спеченный материал с нанесенным на него диэлектриком погружают в раствор изопропанола, содержащий 18 мас.% 3,4-этилендиокситиофена (раствор 2), после чего извлекают и выдерживают при 60°С в течение 10 минут, осуществляя таким образом окислительную полимеризацию.According to example 89, example 90, example 91, example 92 and example 93, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in example 59, example 50, example 65, example 72 and example 76, respectively. Each of these sintered materials is subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, thereby forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. Then, the sintered niobium material is immersed in an aqueous solution containing ammonium persulfate in an amount of 25 wt.% (Solution 1), then removed and dried at 80 ° C for 30 minutes. After that, the sintered material coated with a dielectric is immersed in an isopropanol solution containing 18 wt.% 3,4-ethylenedioxythiophene (solution 2), after which it is removed and maintained at 60 ° C for 10 minutes, thereby performing oxidative polymerization.
Полученный спеченный материал повторно погружают в раствор 1 и затем подвергают тем же самым операциям, которые указаны выше. Операции, начиная с погружения в раствор 1 и до окислительной полимеризации, повторяют 8 раз. Затем спеченный материал промывают горячей водой при 50°С в течение 10 минут и высушивают при 100°С в течение 30 минут, формируя таким образом другой электрод (противоэлектрод), включающий электропроводящий поли(3,4-этилендиокситиофен).The resulting sintered material is re-immersed in solution 1 and then subjected to the same operations as described above. Operations from immersion in solution 1 to oxidative polymerization are repeated 8 times. Then, the sintered material is washed with hot water at 50 ° C. for 10 minutes and dried at 100 ° C. for 30 minutes, thereby forming another electrode (counter electrode) including electrically conductive poly (3,4-ethylenedioxythiophene).
Затем на этот противоэлектрод в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое заливают эпоксидной смолой, изготавливая конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 16. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.Then, a carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode in this order. After mounting the lead case, the material as a whole is filled with epoxy resin, making a capacitor for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (n = 50 units in each example) are shown in Table 16. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Сравнительные примеры 19-21Comparative Examples 19-21
В никелевый тигель помещают 20 г фторниобата калия, полностью высушенного при 80°С в вакууме, и добавляют натрий в молярном количестве, которое в 10 раз превышает молярное количество фторниобата калия, проводят реакцию восстановления при 1000°С в атмосфере аргона в течение 20 часов. После завершения реакции восстановленный продукт охлаждают и последовательно промывают водой, 95%-ной серной кислотой и затем водой, высушивают в вакууме и измельчают в порошок в течение 40 часов, используя шаровую мельницу, содержащую алюминиевый резервуар, снабженный алюмосиликатными шариками. Порошкообразный продукт погружают и перемешивают в растворе, представляющем собой смесь 50%-ной азотной кислоты и 10%-ного водного раствора пероксида водорода в массовом соотношении 3:2. После этого порошкообразный продукт тщательно промывают водой для удаления примесей, до тех пор, пока значение рН продукта не достигнет 7, и высушивают в вакууме. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,3 мкм. 30 г полученного таким образом ниобиевого порошка помещают в реактор, выполненный из SUS 304, и подают в реактор азот при 300°С в течение от 0,5 до 4 часов, для того, чтобы получить нитрид ниобия. Количество азота в каждом из продуктов азотирования ниобия определяют с использованием прибора для определения количества азота, изготовленного фирмой LECO Corporation, посредством определения количества азота на основе теплопроводности. Отношение полученной при измерении величины к отдельно измеренной массе порошка указывают как содержание нитрида, и согласно полученным результатам содержание нитрида составляет от 0,02 до 0,30 мас.%. Каждый из нитридов ниобия подвергают гранулированию, формованию и спеканию, таким же образом, как указано в примере 43, получая при этом спеченный материал. Полученные таким образом 50 единиц спеченного материала подвергают электрохимической обработке, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 200 минут, формируя на поверхности спеченного материала диэлектрическую оксидную пленку. После этого повторяют операции погружения спеченного материала в 60%-ный водный раствор нитрата марганца и последующего нагревания его при 220°С в течение 30 минут, формируя на диэлектрической оксидной пленке слой диоксида марганца, служащий другим электродом (противоэлектрод). На этот противоэлектрод в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое заливают эпоксидной смолой, изготавливая конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 16. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.In a nickel crucible, 20 g of potassium fluorobiobate completely dried at 80 ° C in vacuum are placed, and sodium is added in a molar amount, which is 10 times the molar amount of potassium fluorobiobate, a reduction reaction is carried out at 1000 ° C in argon atmosphere for 20 hours. After completion of the reaction, the reconstituted product is cooled and washed successively with water, 95% sulfuric acid and then water, dried in vacuum and ground into powder for 40 hours using a ball mill containing an aluminum tank equipped with aluminosilicate balls. The powdery product is immersed and mixed in a solution, which is a mixture of 50% nitric acid and 10% aqueous hydrogen peroxide in a mass ratio of 3: 2. After that, the powdery product is thoroughly washed with water to remove impurities, until the pH of the product reaches 7, and dried in vacuum. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.3 μm. 30 g of the niobium powder thus obtained are placed in a reactor made of SUS 304 and nitrogen is supplied to the reactor at 300 ° C. for 0.5 to 4 hours in order to obtain niobium nitride. The amount of nitrogen in each of the niobium nitriding products is determined using a nitrogen quantity meter manufactured by LECO Corporation by determining the amount of nitrogen based on thermal conductivity. The ratio of the measured value to the separately measured powder mass is indicated as the nitride content, and according to the results obtained, the nitride content is from 0.02 to 0.30 wt.%. Each of the niobium nitrides is subjected to granulation, molding and sintering, in the same manner as described in example 43, while obtaining sintered material. Thus obtained 50 units of sintered material are subjected to electrochemical treatment using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 200 minutes, forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. After this, the operations of immersing the sintered material in a 60% aqueous solution of manganese nitrate and then heating it at 220 ° C for 30 minutes are repeated, forming a layer of manganese dioxide on the dielectric oxide film, which serves as another electrode (counter electrode). A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode in this order. After mounting the lead case, the material as a whole is filled with epoxy resin, making a capacitor for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (n = 50 units in each example) are shown in Table 16. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Сравнительные примеры 21-23Comparative Examples 21-23
50 г слитка ниобия помещают в реактор, выполненный из стали SUS 304, и непрерывно подают в него водород при 400°С в течение 12 часов. После охлаждения гидрированную спекшуюся ниобиевую массу помещают в контейнер, выполненный из стали SUS 304, который содержит шарики из стали, и измельчают в порошок в течение 10 часов. Этот порошкообразный продукт помещают в тот же самый реактор, изготовленный из SUS 304, как указывалось выше, и еще раз гидрируют в тех же условиях, которые описаны выше. Затем из продукта гидрирования приготавливают 20%-ную (по объему) водную суспензию, которую помещают вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из SUS 304, (торговое наименование «Atritor»), и в течение 6 часов осуществляют мокрое измельчение для получения порошка. Полученную суспензию подвергают седиментации посредством центрифугировании и декантированию, получая при этом порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при 50°С в вакууме 1,33×102 Па. После этого гидрированный ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании в вакууме 1,33×10-2 Па при 400°С в течение одного часа. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,0 мкм. В реактор, выполненный из стали SUS304, помещают 30 г полученного ниобиевого порошка и непрерывно подают азот при 300°С в течение от 0,5 до 3 часов, для того чтобы получить нитриды ниобия. Количество азота в каждом из нитридов определяют с использованием прибора для определения содержания азота, прибор изготовлен фирмой LECO Corporation и позволяет определить количество азота по теплопроводности. Отношение измеренной величины к отдельно измеренной массе порошка указывают как содержание нитрида, в соответствии с полученными результатами содержание нитрида в данном случае составляет от 0,03 до 0,28 мас.%. Каждый из нитридов ниобия подвергают гранулированию, формованию и спеканию таким же образом, как указано в примере 43, получая при этом спеченный материал. 50 единиц каждого из полученных таким образом спеченных материалов подвергают электрохимической обработке, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты, при напряжении 20 В в течение 200 минут, для того чтобы на поверхности спеченного материала сформировалась диэлектрическая оксидная пленка. После этого повторяют по меньшей мере 5 раз операцию приведения в контакт диэлектрической оксидной пленки и смеси 10%-ного водного раствора персульфата аммония и 0,5%-ного водного раствора антрахинонсульфоновой кислоты в эквивалентном (по массе) соотношении, с последующей выдержкой в парах пиррола, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется другой противоэлектрод, включающий полипиррол. На этот противоэлектрод в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса устройство как целое запрессовывают с эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатора для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 16. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.50 g of a niobium ingot is placed in a reactor made of SUS 304 steel, and hydrogen is continuously fed into it at 400 ° C. for 12 hours. After cooling, the hydrogenated sintered niobium mass is placed in a container made of SUS 304 steel, which contains steel balls, and ground into powder for 10 hours. This powdery product is placed in the same reactor made of SUS 304, as described above, and once again hydrogenated under the same conditions as described above. Then, a 20% (by volume) aqueous suspension is prepared from the hydrogenation product, which is placed together with zirconium balls in a wet grinding device made of SUS 304 (trade name "Atritor"), and wet grinding is carried out for 6 hours to receiving powder. The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and decantation, while obtaining a powdery product. The powdery product is dried at 50 ° C in a vacuum of 1.33 × 10 2 PA. After that, the hydrogenated niobium powder is dehydrogenated by heating in a vacuum of 1.33 × 10 -2 Pa at 400 ° C for one hour. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.0 μm. 30 g of the obtained niobium powder were placed in a reactor made of SUS304 steel and nitrogen was continuously fed at 300 ° C. for 0.5 to 3 hours in order to obtain niobium nitrides. The amount of nitrogen in each of the nitrides is determined using a device for determining the nitrogen content, the device is manufactured by LECO Corporation and allows you to determine the amount of nitrogen by thermal conductivity. The ratio of the measured value to the separately measured mass of the powder is indicated as the nitride content, in accordance with the results obtained, the nitride content in this case is from 0.03 to 0.28 wt.%. Each of the niobium nitrides is subjected to granulation, molding and sintering in the same manner as described in example 43, while obtaining sintered material. 50 units of each of the sintered materials thus obtained are subjected to electrochemical treatment using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 200 minutes so that a dielectric oxide film is formed on the surface of the sintered material. After that, the operation of contacting the dielectric oxide film and a mixture of a 10% aqueous solution of ammonium persulfate and a 0.5% aqueous solution of anthraquinonesulfonic acid in an equivalent (by weight) ratio is repeated at least 5 times, followed by exposure to pyrrole vapor , so that in this case another counter electrode, including polypyrrole, is formed on the dielectric oxide film. A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode in this order. After mounting the lead casing, the device as a whole is pressed with epoxy resin, while manufacturing a capacitor for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (n = 50 units in each example) are shown in Table 16. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Пример 94Example 94
Используя 92 г ниобиевого слитка и 1,9 г порошка рения посредством сплавления под воздействием электрической дуги получают ренийсодержащий ниобиевый слиток (сплав), содержащий 1 мол.% рения. 50 г полученного слитка помещают в реактор, изготовленный из стали SUS 304, и непрерывно подают в реактор водород при 400°С в течение 10 часов. После охлаждения гидрированную ренийсодержащую ниобиевую спекшуюся массу помещают в контейнер, изготовленный из нержавеющей стали (SUS304), используя шарики из стали SUS и измельчают в порошок в течение 10 часов. После этого из продукта гидрирования готовят 20%-ную (по объему) водную суспензию, помещают вместе с циркониевыми шарами в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из нержавеющей стали SUS 304, и проводят мокрое измельчение при 10°С или менее в течение 7 часов. Полученную суспензию подвергают седиментации при центрифугировании и декантируют, для того чтобы получить порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при 50°С в вакууме 1,33×102 Па.Using 92 g of a niobium ingot and 1.9 g of rhenium powder by fusion under the influence of an electric arc, a rhenium-containing niobium ingot (alloy) containing 1 mol.% Rhenium is obtained. 50 g of the obtained ingot was placed in a reactor made of SUS 304 steel, and hydrogen was continuously fed into the reactor at 400 ° C. for 10 hours. After cooling, the hydrogenated rhenium-containing niobium sintered mass is placed in a container made of stainless steel (SUS304) using SUS steel balls and pulverized for 10 hours. After that, a 20% (by volume) aqueous suspension is prepared from the hydrogenation product, placed together with zirconium balls in a wet grinding device made of SUS 304 stainless steel, and wet grinding is carried out at 10 ° C or less for 7 hours. The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and decanted in order to obtain a powdery product. The powdery product is dried at 50 ° C in a vacuum of 1.33 × 10 2 PA.
После этого гидрированный ренийсодержащий ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании под давлением 1,33×10-2 Па при 400°С в течение одного часа. Средний размер частиц полученного ренийсодержащего ниобиевого порошка составляет 1 мкм, а содержание в нем рения, как было измерено методом атомного абсорбционного анализа, составляет 1 мол.%. Полученный таким образом ренийсодержащий ниобиевый порошок гранулируют при 1000°С в вакууме 4×10-3 Па. После этого гранулированную спеченную массу подвергают измельчению в порошок, получая при этом гранулированный порошок со средним размером частиц 100 мкм.After that, the hydrogenated rhenium-containing niobium powder is dehydrated when heated under a pressure of 1.33 × 10 -2 Pa at 400 ° C for one hour. The average particle size of the obtained rhenium-containing niobium powder is 1 μm, and the content of rhenium in it, as measured by atomic absorption analysis, is 1 mol.%. The rhenium-containing niobium powder thus obtained was granulated at 1000 ° C. in a vacuum of 4 × 10 −3 Pa. After that, the granular sintered mass is subjected to grinding into a powder, thereby obtaining granular powder with an average particle size of 100 μm.
Полученный таким образом ренийсодержащий ниобиевый гранулированный порошок отформовывают вместе со свинцовой проволокой, содержащей ниобий, диаметр которой составляет 0,3 мм, получая при этом сформованное изделие, размер которого составляет приблизительно 0,3 см × 0,18 см × 0,45 см (масса приблизительно 0,1 г).Thus obtained rhenium-containing niobium granular powder is molded together with lead wire containing niobium, the diameter of which is 0.3 mm, while obtaining a molded product, the size of which is approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm (mass approximately 0.1 g).
Указанное сформованное изделие выдерживают при 1200°С в вакууме 4×10-3 Па в течение 30 минут, получая при этом спеченный материал. Полученный спеченный материал подвергают электрохимической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты при 80°С, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, для того чтобы сформировать диэлектрический слой на поверхности спеченного материала. Затем измеряют емкость спеченного материала в 30%-ной серной кислоте и ток утечки спеченного материала (здесь и далее обозначается просто как «LC») в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 17.The specified molded product is maintained at 1200 ° C in a vacuum of 4 × 10 -3 Pa for 30 minutes, while obtaining sintered material. The obtained sintered material is subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at 80 ° C, applying a voltage of 20 V for 200 minutes in order to form a dielectric layer on the surface of the sintered material. Then measure the capacity of the sintered material in 30% sulfuric acid and the leakage current of the sintered material (hereinafter referred to simply as “LC”) in a 20% aqueous phosphoric acid solution. The results are shown in table 17.
Примеры 95-117Examples 95-117
В соответствии с описанной выше методикой для изготовления спеченного материала, содержащего по меньшей мере один элемент, такой как церий, неодим, титан, рений, рутений, родий, палладий, серебро, цинк, кремний, германий, олово, фосфор, мышьяк и висмут, порошок церия, неодима, титана, рения, рутения, родия, палладия, серебра, цинка, кремния, германия, олова, фосфора, мышьяка или висмута и ниобиевый слиток смешивают в произвольном соотношении и получают сплавлением под воздействием электрической дуги ниобиевый слиток, содержащий по меньшей мере один элемент, такой как церий, неодим, титан, рений, рутений, родий, палладий, серебро, цинк, кремний, германий, олово, фосфор, мышьяк или висмут. Затем 50 г каждого слитка измельчают в порошок, используя такую же аппаратуру, как и в примере 94, изменяя время измельчения. Используя полученный таким образом ниобиевый порошок, содержащий церий, неодим, титан, рений, рутений, родий, палладий, серебро, цинк, кремний, германий, олово, фосфор, мышьяк или висмут, получают спеченные материалы и измеряют емкость и величину LC каждого спеченного материала. Полученные результаты приведены в таблице 17.In accordance with the method described above for the manufacture of sintered material containing at least one element, such as cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth, powder of cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic or bismuth and a niobium ingot are mixed in an arbitrary ratio and obtained by fusion under the influence of an electric arc a niobium ingot containing at least least dynes element such as cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic or bismuth. Then 50 g of each ingot is pulverized using the same apparatus as in Example 94, changing the grinding time. Using the niobium powder thus obtained containing cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic or bismuth, sintered materials are obtained and the capacitance and LC value of each sintered material are measured . The results are shown in table 17.
Использование рения позволяет достичь эффекта наибольшего снижения тока утечки, а воздействие цинка, мышьяка, фосфора, германия и олова снижается в указанном порядке. Величина тока утечки примерно одинакова для церия, неодима, титана, рутения, родия, палладия, серебра, кремния и висмута, и является меньшей, чем у олова. В соответствии с настоящим изобретением наиболее предпочтительно, если ниобиевый порошок содержит рений, а следующий по предпочтительности - цинк.Using rhenium allows to achieve the effect of the greatest reduction in leakage current, and the effect of zinc, arsenic, phosphorus, germanium and tin is reduced in this order. The leakage current is approximately the same for cerium, neodymium, titanium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, silicon and bismuth, and is smaller than that of tin. According to the present invention, it is most preferred that the niobium powder contains rhenium and the next most preferred is zinc.
Сравнительные примеры 24-27Comparative Examples 24-27
Для того чтобы провести сравнение результатов, полученных согласно примерам 94-117, получают таким образом, как описано в примере 94, четыре вида ниобиевого порошка, которые не содержат какой либо из элементов, таких как церий, неодим, титан, рений, рутений, родий, палладий, серебро, цинк, кремний, германий, олово, фосфор, мышьяк и висмут, и которые имеют различный средний размер частиц. Используя полученный ниобиевый порошок, изготавливают спеченные материалы и измеряют емкость и величину LC. Полученные результаты приведены в таблице 17.In order to compare the results obtained according to examples 94-117, four types of niobium powder, which do not contain any of the elements, such as cerium, neodymium, titanium, rhenium, ruthenium, rhodium, are obtained in the manner described in example 94 , palladium, silver, zinc, silicon, germanium, tin, phosphorus, arsenic and bismuth, and which have different average particle sizes. Using the obtained niobium powder, sintered materials are made and the capacitance and LC value are measured. The results are shown in table 17.
Примеры 118-122Examples 118-122
Для того чтобы варьировать содержания рения в ренийсодержащем ниобиевом порошке, получают сплавлением под воздействием электрической дуги ренийсодержащие ниобиевые слитки с содержанием рения от 0,01 до 7 мол.%, изменяя количество используемых для сплавления ниобия и рения. Затем, используя 50 г каждого ренийсодержащего ниобиевого слитка с соответствующей концентрацией рения, получают спеченные материалы, осуществляя те же самые операции, что и в примере 94, и измеряют емкость и величину LC каждого спеченного материала. Полученные результаты приведены в таблице 18.In order to vary the rhenium content in the rhenium-containing niobium powder, rhenium-containing niobium ingots with rhenium content from 0.01 to 7 mol% are obtained by fusing under the influence of an electric arc, changing the amount of niobium and rhenium used for alloying. Then, using 50 g of each rhenium-containing niobium ingot with an appropriate concentration of rhenium, sintered materials are obtained by performing the same operations as in Example 94, and the capacitance and LC value of each sintered material are measured. The results are shown in table 18.
Сравнительные примеры 28-30Comparative Examples 28-30
Для того чтобы провести сравнение результатов, полученных согласно примеру 94 и примерам 118-122, получают ренийсодержащие ниобиевые слитки, содержащие 0 мол.%, 11 мол.% или 18 мол.% рения. После этого, используя 50 г каждого ренийсодержащего ниобиевого слитка, с соответствующей концентрацией рения, изготавливают спеченные, осуществляя те же самые операции, что и в примере 94, и измеряют емкость и величину LC каждого спеченного материала. Полученные результаты приведены в таблице 18.In order to compare the results obtained according to example 94 and examples 118-122, get rhenium-containing niobium ingots containing 0 mol.%, 11 mol.% Or 18 mol.% Rhenium. After that, using 50 g of each rhenium-containing niobium ingot, with an appropriate concentration of rhenium, sintered are made by performing the same operations as in Example 94, and the capacitance and LC value of each sintered material are measured. The results are shown in table 18.
Примеры 123-128Examples 123-128
100 г ниобиевого слитка помещают в реактор, изготовленный из стали SUS 304, и непрерывно подают в реактор водород при 400°С в течение 10 часов. После охлаждения гидрированную ниобиевую спекшуюся массу помещают в контейнер, изготовленный из нержавеющей стали SUS 304 и содержащий шарики из стали SUS, и измельчают в порошок в течение 10 часов. Затем из этого продукта гидрирования готовят 20%-ную (по объему) водную суспензию, помещают вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из стали SUS 304, и проводят мокрое измельчение в течение 7 часов. Полученную суспензию подвергают седиментации посредством центрифугирования и декантируют, для того чтобы получить порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при 50°С в вакууме 1,33×102 Па. После этого гидрированный ренийсодержащий ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании под давлением 1,33×10-2 Па при 400°С в течение одного часа. Средний размер частиц изготовленного ниобиевого порошка составляет 1,1 мкм.100 g of the niobium ingot was placed in a reactor made of SUS 304 steel, and hydrogen was continuously fed into the reactor at 400 ° C. for 10 hours. After cooling, the hydrogenated niobium sintered mass is placed in a container made of SUS 304 stainless steel and containing SUS steel balls and ground into powder for 10 hours. Then, from this hydrogenation product, a 20% (by volume) aqueous suspension is prepared, placed together with zirconium balls in a wet grinding device made of SUS 304 steel, and wet grinding is carried out for 7 hours. The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and decanted in order to obtain a powdery product. The powdery product is dried at 50 ° C in a vacuum of 1.33 × 10 2 PA. After that, the hydrogenated rhenium-containing niobium powder is dehydrated when heated under a pressure of 1.33 × 10 -2 Pa at 400 ° C for one hour. The average particle size of the manufactured niobium powder is 1.1 μm.
Этот порошок смешивают в произвольном соотношении с каким-либо из следующих веществ: с оксидом рения, сульфидом рения и металлическим рением, каждое из которых имеет средний размер частиц приблизительно 1 мкм. Полученный ренийсодержащий ниобиевый порошок гранулируют при 1050°С в вакууме 4×10-3 Па. После этого гранулированную спеченную массу подвергают измельчению, получая при этом гранулированный порошок со средним размером частиц 90 мкм. Полученный таким образом ренийсодержащий ниобиевый гранулированный порошок запрессовывают вместе со свинцовой проволокой, содержащей ниобий, диаметр которой составляет 0,3 мм, получая при этом сформованное изделие, размер которого составляет приблизительно 0,3 см × 0,18 см × 0,45 см (масса приблизительно 0,1 г). После этого полученные сформованные изделия выдерживают при 1200°С в вакууме 4×10-3 Па в течение 30 минут, получая при этом спеченные материалы. Полученные спеченные материалы подвергают электрохимической обработке в 0,1% водном растворе фосфорной кислоты при температуре 80°С, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, для того чтобы сформировать диэлектрический слой на поверхности спеченного материала. Затем измеряют емкость в 30%-ной серной кислоте и LC в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 19.This powder is mixed in an arbitrary ratio with any of the following substances: rhenium oxide, rhenium sulfide and metallic rhenium, each of which has an average particle size of approximately 1 μm. The resulting rhenium-containing niobium powder was granulated at 1050 ° C in a vacuum of 4 × 10 -3 Pa. After that, the granular sintered mass is subjected to grinding, while obtaining granular powder with an average particle size of 90 μm. Thus obtained rhenium-containing niobium granular powder is pressed together with a lead wire containing niobium, the diameter of which is 0.3 mm, while obtaining a molded product, the size of which is approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm (mass approximately 0.1 g). After that, the obtained molded products are kept at 1200 ° C in a vacuum of 4 × 10 -3 Pa for 30 minutes, while obtaining sintered materials. The obtained sintered materials are subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a temperature of 80 ° C, applying a voltage of 20 V for 200 minutes in order to form a dielectric layer on the surface of the sintered material. Then measure the capacity in 30% sulfuric acid and LC in a 20% aqueous solution of phosphoric acid. The results are shown in table 19.
Примеры 129-133Examples 129-133
Для того чтобы получить ренийсодержащий нитрид ниобия, изготавливают 10 г ренийсодержащего ниобиевого порошка, содержащего 0,9 мол.% рения и имеющего средний размер частиц, равный 0,9 мкм, используя ту же самую методику, что и в примере 94, помещают этот порошок в реактор, выполненный из стали SUS 304, и в реактор подают азот при 300°С в течение от 0,5 до 20 часов, получая при этом нитрид ниобия. Количество азота в каждом из нитридов ниобия определяют с использованием прибора для определения количества азота, изготовленного фирмой LECO Corporation, посредством определения количества азота на основе теплопроводности. Отношение полученной при измерении величины к отдельно измеренной массе порошка указывают как содержание нитрида, и согласно полученным результатам содержание нитрида составляет от 0,02 до 0,79 мас.%.In order to obtain rhenium-containing niobium nitride, 10 g of rhenium-containing niobium powder was prepared containing 0.9 mol% of rhenium and having an average particle size of 0.9 μm, using the same procedure as in Example 94, this powder was placed in a reactor made of SUS 304 steel, and nitrogen is supplied to the reactor at 300 ° C. for 0.5 to 20 hours, thereby obtaining niobium nitride. The amount of nitrogen in each of the niobium nitrides is determined using a nitrogen quantity meter manufactured by LECO Corporation by determining the amount of nitrogen based on thermal conductivity. The ratio of the measured value to the separately measured powder mass is indicated as the nitride content, and according to the results obtained, the nitride content is from 0.02 to 0.79 wt.%.
Каждый из полученных таким образом ренийсодержащих нитридов ниобия подвергают гранулированию, формованию и спеканию, таким же образом, как указано в примере 94, и каждый полученный спеченный материал подвергают электрохимической обработке при температуре 80°С в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, формируя таким образом на поверхности спеченного материала диэлектрическую оксидную пленку. Затем измеряют емкость в 30%-ной серной кислоте и величину LC в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 20.Each of the rhenium-containing niobium nitrides thus obtained was subjected to granulation, molding and sintering in the same manner as described in Example 94, and each sintered material obtained was subjected to electrochemical treatment at a temperature of 80 ° C in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, applying a voltage of 20 V for 200 minutes, thereby forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. Then measure the capacity in 30% sulfuric acid and the value of LC in a 20% aqueous solution of phosphoric acid. The results are shown in table 20.
Примеры 134-136Examples 134-136
Для того чтобы изготовить спеченный материал, включающий смесь ренийсодержащего ниобиевого порошка и ниобиевого порошка, получают, используя ту же самую методику, что и в примере 94, ренийсодержащий ниобиевый порошок, содержащий 10 мол.% рения и имеющий средний размер частиц, равный 1,0 мкм.In order to produce a sintered material comprising a mixture of rhenium-containing niobium powder and niobium powder, using the same procedure as in Example 94, rhenium-containing niobium powder containing 10 mol% rhenium and having an average particle size of 1.0 was obtained microns.
Отдельно, в тигель, выполненный из никеля, помещают 2,000 г фторниобата калия, тщательно высушенного при 80°С в вакууме, и натрий, при этом молярное количество натрия в 10 раз превышает молярное количество фторниобата калия, и проводят реакцию восстановления при 1000°С в атмосфере аргона в течение 20 часов. После завершения реакции продукт восстановления охлаждают и последовательно промывают водой, 95%-ной серной кислотой и водой, высушивают в вакууме и измельчают в порошок в течение 40 часов, используя шаровую мельницу, представляющую собой алюминиевый резервуар, содержащий алюмосиликатные шарики. Порошкообразный продукт погружают и перемешивают в жидкой смеси 50%-ной азотной кислоты и 10%-ного водного раствора пероксида водорода в соотношении 3:2 (по массе). После этого порошкообразный продукт тщательно промывают водой для удаления примесей, до тех пор пока значение рН не достигнет 7, и высушивают в вакууме. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,2 мкм.Separately, 2,000 g of potassium fluorobiobate carefully dried at 80 ° C in vacuum and sodium are placed in a crucible made of nickel, while the molar amount of sodium is 10 times the molar amount of potassium fluorobiobate and a reduction reaction is carried out at 1000 ° C argon atmosphere for 20 hours. After completion of the reaction, the reduction product is cooled and washed successively with water, 95% sulfuric acid and water, dried in vacuum and ground into powder for 40 hours using a ball mill, which is an aluminum reservoir containing aluminosilicate balls. The powdery product is immersed and mixed in a liquid mixture of 50% nitric acid and 10% aqueous hydrogen peroxide in a ratio of 3: 2 (by weight). After that, the powdery product is thoroughly washed with water to remove impurities until the pH reaches 7, and dried in vacuum. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.2 μm.
Полученный таким образом ренийсодержащий ниобиевый порошок тщательно смешивают с ниобиевым порошком в соотношении, указанном в таблице 21, и каждую из полученных смесей подвергают гранулированию, формованию и спеканию, таким же образом, как указано в примере 94, получая при этом спеченные материалы. Измеряют емкость и величину LC каждого спеченного материала, полученные результаты приведены в таблице 21.Thus obtained rhenium-containing niobium powder is thoroughly mixed with niobium powder in the ratio shown in table 21, and each of the mixtures obtained is subjected to granulation, molding and sintering, in the same manner as described in example 94, while obtaining sintered materials. The capacitance and LC value of each sintered material is measured, the results are shown in table 21.
Примеры 137-139Examples 137-139
Для того чтобы изготовить спеченный материал, представляющий собой ренийсодержащий нитрид ниобия, который включает смесь ренийсодержащего ниобиевого порошка и ниобиевого порошка, получают, используя ту же самую методику, что и в примере 94, ренийсодержащий ниобиевый порошок, содержащий 10 мол.% рения и имеющий средний размер частиц, равный 1,0 мкм. Отдельно, 50 г ниобиевого слитка помещают в реактор, изготовленный из стали SUS 304, и непрерывно подают в реактор водород при 400°С в течение 12 часов. После охлаждения гидрированную ниобиевую спекшуюся массу помещают в контейнер, изготовленный из стали SUS 304, содержащий стальные шарики, и измельчают в порошок в течение 10 часов. Этот порошкообразный продукт загружают в тот же самый реактор, изготовленный из стали SUS 304, как указано выше опять гидрируют в описанных выше условиях. Затем из этого продукта гидрирования готовят 20%-ную (по объему) водную суспензию, помещают вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из стали SUS 304, и проводят мокрое измельчение в течение 6 часов.In order to produce a sintered material comprising rhenium-containing niobium nitride, which includes a mixture of rhenium-containing niobium powder and niobium powder, using the same procedure as in Example 94, rhenium-containing niobium powder containing 10 mol% rhenium and having an average particle size equal to 1.0 microns. Separately, 50 g of a niobium ingot was placed in a reactor made of SUS 304 steel, and hydrogen was continuously fed into the reactor at 400 ° C. for 12 hours. After cooling, the hydrogenated niobium sintered mass is placed in a container made of SUS 304 steel containing steel balls and ground into powder for 10 hours. This powdery product is charged into the same reactor made of SUS 304 steel, as described above, again hydrogenated under the conditions described above. Then, from this hydrogenation product, a 20% (by volume) aqueous suspension is prepared, placed together with zirconium balls in a wet grinding device made of SUS 304 steel, and wet grinding is carried out for 6 hours.
Полученную суспензию подвергают седиментации посредством центрифугирования и декантируют для того, чтобы получить порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при 50°С в вакууме 1,33×102 Па. После этого гидрированный ренийсодержащий ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании в вакууме 1,33×10-2 Па при 400°С в течение одного часа. Средний размер частиц изготовленного ниобиевого порошка составляет 1,1 мкм.The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and decanted in order to obtain a powdery product. The powdery product is dried at 50 ° C in a vacuum of 1.33 × 10 2 PA. After that, the hydrogenated rhenium-containing niobium powder is dehydrogenated by heating in a vacuum of 1.33 × 10 -2 Pa at 400 ° C for one hour. The average particle size of the manufactured niobium powder is 1.1 μm.
Полученный таким образом ренийсодержащий ниобиевый порошок тщательно смешивают в произвольном соотношении с ниобиевым порошком, и после получения нитридов таким же образом, как и в примере 131, каждый из нитридов гранулируют, формуют и спекают, получая при этом спеченные материалы. Измеряют емкость и величину LC для каждого из спеченных материалов, полученные результаты приведены в таблице 21.The rhenium-containing niobium powder thus obtained is thoroughly mixed in an arbitrary ratio with the niobium powder, and after receiving the nitrides in the same manner as in Example 131, each of the nitrides is granulated, molded and sintered to obtain sintered materials. The capacitance and LC value for each of the sintered materials is measured, the results are shown in table 21.
Примеры 140 и 141Examples 140 and 141
Согласно примеру 140 и примеру 141 получают 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 94 и в примере 116, соответственно. Каждый из этих спеченных материалов подвергают электрохимической обработке, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 200 минут, формируя при этом диэлектрическую оксидную пленку на поверхности спеченного материала. После этого повторяют операции погружения каждого спеченного материала в 60%-ный водный раствор нитрата марганца и последующего нагревания этого материала при 220°С в течение 30 минут, формируя при этом на диэлектрической оксидной пленке слой диоксида марганца, служащий другим электродом (противоэлектродом). Затем на этот слой противоэлектрода в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое отформовывают с эпоксидной смолой для конденсаторов для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 22. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.According to Example 140 and Example 141, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in Example 94 and Example 116, respectively. Each of these sintered materials is subjected to electrochemical treatment using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 200 minutes, thereby forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. After this, the operations of immersing each sintered material in a 60% aqueous solution of manganese nitrate and then heating this material at 220 ° C for 30 minutes are repeated, forming a layer of manganese dioxide on the dielectric oxide film, which serves as another electrode (counter electrode). Then, a carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode layer in this order. After mounting the lead case, the material is molded as a whole with epoxy resin for capacitors for the chip. The average capacitance and the average LC capacitor value for the chip (in each example n = 50 units) are given in Table 22. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Примеры 142 и 143Examples 142 and 143
Согласно примеру 142 и примеру 143 получают 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 95 и в примере 128, соответственно. Каждый из этих спеченных материалов подвергают электрохимической обработке, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 200 минут, формируя при этом диэлектрическую пленку на поверхности спеченного материала. После этого повторяют операцию погружения каждого спеченного материала в смесь 35%-ного водного раствора ацетата свинца и 35%-ного водного раствора персульфата аммония (в объемном соотношении 1:1), с последующим проведением реакции при выдержке в течение 1 часа при 40°С, для того чтобы сформировать на диэлектрической оксидной пленке смешанный слой диоксида свинца и сульфата свинца, служащий другим электродом (противоэлектродом). На этот слой противоэлектрода в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса устройство как целое отформовывают с эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 22. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.According to Example 142 and Example 143, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in Example 95 and Example 128, respectively. Each of these sintered materials is subjected to electrochemical treatment using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 200 minutes, thereby forming a dielectric film on the surface of the sintered material. After this, the operation of immersing each sintered material in a mixture of a 35% aqueous solution of lead acetate and a 35% aqueous solution of ammonium persulfate (in a volume ratio of 1: 1) is repeated, followed by a reaction at a temperature of 1 hour at 40 ° C. , in order to form on the dielectric oxide film a mixed layer of lead dioxide and lead sulfate, which serves as another electrode (counter electrode). A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode layer in this order. After mounting the lead case, the device is molded as a whole with epoxy resin, while manufacturing a capacitor for the chip. The average capacitance and the average LC capacitor value for the chip (in each example n = 50 units) are given in Table 22. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Примеры 144-147Examples 144-147
Согласно примеру 144, примеру 145, примеру 146 и примеру 147 получают по 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 96, в примере 115, примере 132 и в примере 97, соответственно. Каждый из спеченных материалов подвергают электрохимической обработке, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 200 минут, формируя при этом диэлектрическую оксидную пленку на поверхности спеченного материала. После этого повторяют по меньшей мере 5 раз операцию приведения в контакт диэлектрической оксидной пленки с жидкой смесью 10%-ного водного раствора персульфата аммония и 0,5%-ного водного раствора антрахинонсульфоновой кислоты в эквивалентном (по массе) соотношении, с последующей выдержкой в парах пиррола, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется другой электрод (противоэлектрод), включающий полипиррол.According to example 144, example 145, example 146 and example 147, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in example 96, example 115, example 132 and example 97, respectively. Each of the sintered materials is subjected to electrochemical treatment using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 200 minutes, thereby forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. After this, the operation of contacting the dielectric oxide film with a liquid mixture of a 10% aqueous solution of ammonium persulfate and a 0.5% aqueous solution of anthraquinonesulfonic acid in an equivalent (by weight) ratio is repeated at least 5 times, followed by exposure in pairs pyrrole, so that in this case another electrode (counter electrode), including polypyrrole, is formed on the dielectric oxide film.
На этот противоэлектрод в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса устройство как целое запрессовывают с эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 22. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode in this order. After mounting the lead case, the device as a whole is pressed with epoxy resin, while manufacturing a capacitor for the chip. The average capacitance and the average LC capacitor value for the chip (in each example n = 50 units) are given in Table 22. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Примеры 148-153Examples 148-153
Согласно примеру 148, примеру 149, примеру 150, примеру 151, примеру 152 и примеру 153 получают по 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 114, в примере 122, в примере 123, в примере 124, в примере 131 и в примере 136, соответственно. Каждый из этих спеченных материалов подвергают электрохимической обработке, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 200 минут, формируя при этом диэлектрическую оксидную пленку на поверхности спеченного материала. Затем спеченный ниобиевый материал погружают в водный раствор, содержащий персульфат аммония в количестве 25 мас.% (раствор 1), затем извлекают и высушивают при 80°С в течение 30 минут. Затем спеченный материал с нанесенным на него диэлектриком погружают в раствор изопропанола, содержащий 18 мас.% 3,4-этилендиокситиофена (раствор 2), после чего извлекают и выдерживают при 60°С в течение 10 минут, осуществляя таким образом окислительную полимеризацию. Полученный спеченный материал повторно погружают в раствор 1, и затем подвергают тем же самым операциям, которые указаны выше. Операции, начиная с погружения в раствор 1 и заканчивая окислительной полимеризацией, повторяют 8 раз. Затем спеченный материал промывают горячей водой при 50°С в течение 10 минут и высушивают при 100°С в течение 30 минут, формируя таким образом другой электрод (противоэлектрод), включающий электропроводящий поли(3,4-этилендиокситиофен).According to example 148, example 149, example 150, example 151, example 152 and example 153, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in example 114, example 122, example 123, example 124, example 124, example 131 and in example 136, respectively. Each of these sintered materials is subjected to electrochemical treatment using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 200 minutes, thereby forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. Then, the sintered niobium material is immersed in an aqueous solution containing ammonium persulfate in an amount of 25 wt.% (Solution 1), then removed and dried at 80 ° C for 30 minutes. Then, the sintered material coated with a dielectric is immersed in an isopropanol solution containing 18 wt.% 3,4-ethylenedioxythiophene (solution 2), after which it is removed and maintained at 60 ° C for 10 minutes, thereby performing oxidative polymerization. The resulting sintered material is re-immersed in solution 1, and then subjected to the same operations as described above. Operations starting from immersion in solution 1 and ending with oxidative polymerization are repeated 8 times. Then, the sintered material is washed with hot water at 50 ° C. for 10 minutes and dried at 100 ° C. for 30 minutes, thereby forming another electrode (counter electrode) including electrically conductive poly (3,4-ethylenedioxythiophene).
На этот противоэлектрод в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое запрессовывают с эпоксидной смолой, изготавливая конденсатор для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 22. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode in this order. After mounting the lead casing, the material as a whole is pressed with epoxy resin, making a capacitor for the chip. The average capacitance and the average LC capacitor value for the chip (in each example n = 50 units) are given in Table 22. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Сравнительные примеры 32-34Comparative Examples 32-34
В никелевый тигель помещают 2,000 г фторниобата калия, тщательно высушенного в вакууме при 80°С, добавляют натрий в молярном количестве, которое в 10 раз превышает молярное количество фторниобата калия, и проводят реакцию восстановления в атмосфере аргона при 1000°С в течение 20 часов. После завершения реакции восстановленный продукт охлаждают и последовательно промывают водой, 95%-ной серной кислотой и затем водой, высушивают в вакууме и измельчают в порошок в течение 40 часов, используя шаровую мельницу, представляющую собой алюминиевый резервуар, снабженный алюмосиликатными шариками. Порошкообразный продукт погружают и перемешивают в растворе, представляющем собой смесь в соотношении 3:2 (по массе) 50%-ной азотной кислоты и 10%-ного водного раствора пероксида водорода. После этого порошкообразный продукт тщательно промывают водой для удаления примесей, до тех пор пока значение рН не достигнет 7, и высушивают в вакууме. Средний размер частиц изготовленного ниобиевого порошка составляет 1,3 мкм. 30 г полученного таким образом ниобиевого порошка загружают в реактор, изготовленный из стали SUS 304, и подают в него азот при 300°С в течение от 0,5 до 4 часов, получая при этом нитриды ниобия. Количество азота в каждом из нитридов ниобия определяют с использованием прибора для измерения количества азота, изготовленного фирмой LECO, на основе теплопроводности. Отношение полученной при измерении величины к отдельно измеренной массе порошка указывают как содержание нитрида, согласно полученным результатам содержание нитрида составляет от 0,02 до 0,30 мас.%. Каждый из нитридов ниобия подвергают гранулированию, формованию и спеканию, таким же образом, как указано в примере 94, получая при этом спеченный материал.2,000 g of potassium fluorobiobate carefully dried in vacuo at 80 ° C are placed in a nickel crucible, sodium is added in a molar amount that is 10 times the molar amount of potassium fluorobiobate, and the reduction reaction is carried out in an argon atmosphere at 1000 ° C for 20 hours. After completion of the reaction, the reconstituted product is cooled and washed successively with water, 95% sulfuric acid and then water, dried in vacuum and ground into powder for 40 hours using a ball mill, which is an aluminum tank equipped with aluminosilicate balls. The powdery product is immersed and mixed in a solution, which is a mixture in a ratio of 3: 2 (by weight) of 50% nitric acid and 10% aqueous hydrogen peroxide solution. After that, the powdery product is thoroughly washed with water to remove impurities until the pH reaches 7, and dried in vacuum. The average particle size of the manufactured niobium powder is 1.3 μm. 30 g of the niobium powder thus obtained are charged into a reactor made of SUS 304 steel and nitrogen is supplied thereto at 300 ° C. for 0.5 to 4 hours, thereby producing niobium nitrides. The amount of nitrogen in each of the niobium nitrides is determined using a LECO nitrogen measuring device based on thermal conductivity. The ratio of the measured value to the separately measured powder mass is indicated as the nitride content, according to the results obtained, the nitride content is from 0.02 to 0.30 wt.%. Each of the niobium nitrides is subjected to granulation, molding and sintering, in the same manner as described in example 94, while obtaining sintered material.
Полученные таким образом 50 единиц каждого спеченного материала подвергают электрохимической обработке, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 200 минут, формируя на поверхности спеченного материала диэлектрическую оксидную пленку. После этого повторяют операции погружения спеченного материала в 60%-ный водный раствор нитрата марганца с последующим нагреванием спеченного материала при 220°С в течение 30 минут, формируя на диэлектрической оксидной пленке слой диоксида марганца, служащий другим электродом (противоэлектрод). На этот слой противоэлектрода в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое запрессовывают с эпоксидной смолой, изготавливая конденсатор, подходящий для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 22. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.Thus obtained 50 units of each sintered material is subjected to electrochemical treatment using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 200 minutes, forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. After that, the operations of immersing the sintered material in a 60% aqueous solution of manganese nitrate are repeated, followed by heating the sintered material at 220 ° C for 30 minutes, forming a layer of manganese dioxide on the dielectric oxide film, which serves as another electrode (counter electrode). A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode layer in this order. After mounting the lead casing, the material as a whole is pressed into the epoxy resin, making a capacitor suitable for the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (in each example n = 50 units) are given in Table 22. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Сравнительные примеры 33-35Comparative Examples 33-35
50 г ниобиевого слитка помещают в реактор, выполненный из стали SUS 304, и непрерывно подают в реактор водород при 400°С в течение 12 часов. После охлаждения гидрированную спекшуюся ниобиевую массу помещают в контейнер, выполненный из стали SUS 304, который содержит шарики из стали, и измельчают в порошок в течение 10 часов. Этот порошкообразный продукт помещают в тот же самый реактор, изготовленный из SUS 304, как указывалось выше, и еще раз гидрируют в тех же самых условиях, которые описаны выше. Затем из продукта гидрирования приготавливают 20%-ную (по объему) водную суспензию, которую помещают вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из SUS 304, (торговое наименование «Atritor»), и в течение 6 часов осуществляют мокрое измельчение для получения порошка. Полученную суспензию подвергают седиментации посредством центрифугирования и декантированию, получая при этом порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при 50°С в вакууме 1,33×102 Па. После этого гидрированный ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании в вакууме 1,33×10-2 Па при 400°С в течение одного часа. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,0 мкм. В реактор, выполненный из стали SUS 304, загружают 30 г полученного ниобиевого порошка, и непрерывно подают в реактор азот при 300°С в течение от 0,5 до 3 часов, для того чтобы получить нитриды ниобия. Количество азота в каждом из нитридов определяют с использованием прибора для определения содержания азота, изготовленного фирмой LECO и позволяющего определить количество азота по теплопроводности. Отношение полученной при измерении величины к отдельно измеренной массе порошка указывают как содержание нитрида, содержание нитрида в данном случае составляет от 0,03 до 0,28 мас.%. Каждый из нитридов ниобия подвергают гранулированию, формованию и спеканию таким же образом, как указано в примере 94, получая при этом спеченный материал.50 g of a niobium ingot was placed in a reactor made of SUS 304 steel, and hydrogen was continuously fed into the reactor at 400 ° C. for 12 hours. After cooling, the hydrogenated sintered niobium mass is placed in a container made of SUS 304 steel, which contains steel balls, and ground into powder for 10 hours. This powdery product is placed in the same reactor made of SUS 304, as described above, and once again hydrogenated under the same conditions as described above. Then, a 20% (by volume) aqueous suspension is prepared from the hydrogenation product, which is placed together with zirconium balls in a wet grinding device made of SUS 304 (trade name "Atritor"), and wet grinding is carried out for 6 hours to receiving powder. The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and decantation, while obtaining a powdery product. The powdery product is dried at 50 ° C in a vacuum of 1.33 × 10 2 PA. After that, the hydrogenated niobium powder is dehydrogenated by heating in a vacuum of 1.33 × 10 -2 Pa at 400 ° C for one hour. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.0 μm. 30 g of the obtained niobium powder are charged into a reactor made of SUS 304 steel, and nitrogen is continuously fed into the reactor at 300 ° C. for 0.5 to 3 hours in order to obtain niobium nitrides. The amount of nitrogen in each of the nitrides is determined using a nitrogen analyzer manufactured by LECO, which allows determining the amount of nitrogen by thermal conductivity. The ratio of the measured value to the separately measured powder mass is indicated as the nitride content, the nitride content in this case is from 0.03 to 0.28 wt.%. Each of the niobium nitrides is subjected to granulation, molding and sintering in the same manner as described in example 94, while obtaining sintered material.
По 50 единиц каждого из полученных таким образом спеченных материалов подвергают электрохимической обработке, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты, при напряжении 20 В в течение 200 минут, для того чтобы на поверхности спеченного материала сформировалась диэлектрическая оксидная пленка. После этого повторяют по меньшей мере 5 раз операцию приведения в контакт диэлектрической оксидной пленки и смеси 10%-ного водного раствора персульфата аммония и 0,5%-ного водного раствора антрахинонсульфоновой кислоты в эквивалентном (по массе) соотношении, с последующей выдержкой в парах пиррола, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется другой электрод (противоэлектрод), включающий полипиррол. На этот противоэлектрод в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса устройство как целое запрессовывают с эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатор, пригодный для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора, пригодного для чипа (в каждом примере n=50 единиц), приведены в таблице 22. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.50 units of each of the sintered materials thus obtained are subjected to electrochemical treatment using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 200 minutes so that a dielectric oxide film is formed on the surface of the sintered material. After that, the operation of contacting the dielectric oxide film and a mixture of a 10% aqueous solution of ammonium persulfate and a 0.5% aqueous solution of anthraquinonesulfonic acid in an equivalent (by weight) ratio is repeated at least 5 times, followed by exposure to pyrrole vapor , so that in this case another electrode (counter electrode), including polypyrrole, is formed on the dielectric oxide film. A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode in this order. After mounting the lead housing, the device as a whole is pressed into place with an epoxy resin, while manufacturing a capacitor suitable for the chip. The average capacitance and the average LC value of the capacitor suitable for the chip (in each example n = 50 units) are given in Table 22. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Пример 154Example 154
Посредством сплавления под воздействием электрической дуги, используя 184 г ниобиевого слитка и 2,8 г порошка лантана, получают лантансодержащий ниобиевый слиток (сплав), содержащий 1 мол,% лантана. 50 г полученного слитка помещают в реактор, изготовленный из стали SUS 304, и непрерывно подают в реактор водород при 400°С в течение 10 часов. После охлаждения гидрированную лантансодержащую ниобиевую спекшуюся массу помещают в контейнер, изготовленный из стали SUS 304 и содержащий шарики, изготовленные из стали SUS, и измельчают в порошок в течение 10 часов. После этого из этого продукта гидрирования готовят 20%-ную (по объему) водную суспензию, загружают вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из нержавеющей стали SUS 304, и проводят мокрое измельчение в течение 7 часов. Полученную суспензию подвергают седиментации посредством центрифугирования и декантируют для того, чтобы получить порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при пониженном давлении 1,33×102 Па при 50°С.By fusion under the influence of an electric arc, using 184 g of a niobium ingot and 2.8 g of lanthanum powder, a lanthanum-containing niobium ingot (alloy) containing 1 mol,% lanthanum is obtained. 50 g of the obtained ingot was placed in a reactor made of SUS 304 steel, and hydrogen was continuously fed into the reactor at 400 ° C. for 10 hours. After cooling, the hydrogenated lanthanum-containing niobium sintered mass is placed in a container made of SUS 304 steel and containing balls made of SUS steel and ground into powder for 10 hours. After this, a 20% (by volume) aqueous suspension is prepared from this hydrogenation product, loaded with zirconium balls into a wet grinding device made of SUS 304 stainless steel, and wet grinding is carried out for 7 hours. The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and decanted in order to obtain a powdery product. The powdery product is dried under reduced pressure of 1.33 × 10 2 Pa at 50 ° C.
После этого гидрированный лантансодержащий ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании при 1,33×10-2 Па и температуре 400°С в течение одного часа. Средний размер частиц полученного лантансодержащего ниобиевого порошка составляет 1,0 мкм, а содержание в нем лантана составляет 1 мол.%. Полученный таким образом лантансодержащий ниобиевый порошок гранулируют при 1100°С и пониженном давлении 4×10-3 Па. После этого гранулированную спеченную массу подвергают измельчению в порошок, получая при этом гранулированный порошок со средним размером частиц 100 мкм.After that, the hydrogenated lanthanum-containing niobium powder is dehydrated when heated at 1.33 × 10 -2 Pa and a temperature of 400 ° C for one hour. The average particle size of the obtained lanthanum-containing niobium powder is 1.0 μm, and the content of lanthanum in it is 1 mol.%. The lanthanum-containing niobium powder thus obtained was granulated at 1100 ° C. and under a reduced pressure of 4 × 10 −3 Pa. After that, the granular sintered mass is subjected to grinding into a powder, thereby obtaining granular powder with an average particle size of 100 μm.
Полученный таким образом лантансодержащий ниобиевый гранулированный порошок запрессовывают вместе со свинцовой проволокой, содержащей ниобий, диаметр которой составляет 0,3 мм, получая при этом сформованное изделие, размер которого составляет приблизительно 0.3 см × 0,18 см × 0,45 см (масса приблизительно 0,1 г).The lanthanum-containing niobium granular powder thus obtained is pressed together with a lead wire containing niobium, the diameter of which is 0.3 mm, to thereby obtain a molded product whose size is approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm (weight approximately 0 , 1 g).
Указанное сформованное изделие выдерживают при 1200°С и пониженном давлении 4×10-3 Па в течение 30 минут, получая при этом спеченный материал. Полученный спеченный материал подвергают электрохимической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты при 80°С, прикладывая напряжение 20 В в течение 200 минут, для того чтобы сформировать диэлектрический слой на поверхности спеченного материала. Затем измеряют емкость спеченного материала в 30%-ной серной кислоте и ток утечки спеченного материала (здесь и далее обозначается просто как «LC») в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 23 (№1 и №2).The specified molded product is maintained at 1200 ° C and a reduced pressure of 4 × 10 -3 Pa for 30 minutes, while receiving sintered material. The obtained sintered material is subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at 80 ° C, applying a voltage of 20 V for 200 minutes in order to form a dielectric layer on the surface of the sintered material. Then measure the capacity of the sintered material in 30% sulfuric acid and the leakage current of the sintered material (hereinafter referred to simply as “LC”) in a 20% aqueous phosphoric acid solution. The results are shown in table 23 (No. 1 and No. 2).
Примеры 155-195Examples 155-195
В соответствии с описанной выше методикой изготовления спеченного материала, содержащего по меньшей мере один элемент, такой как рубидий, цезий, магний, стронций, барий, скандий, иттрий, лантан, празеодим, самарий. европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, гафний, ванадий, осмий, иридий, платина, золото, кадмий, ртуть, свинец, сера, селен и теллур, порошок рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, серы, селена и теллура, и ниобиевый порошок используют в произвольном соотношении для сплавления под воздействием электрической дуги, получая при этом ниобиевые слитки, содержащие, по меньшей мере, один элемент, такой как рубидий, цезий, магний, стронций, барий, скандий, иттрий, лантан, празеодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, гафний, ванадий, осмий, иридий, платина, золото, кадмий, ртуть, свинец, сера, селен и теллур. Затем 500 г каждого слитка измельчают в порошок, используя такую же аппаратуру, как и в примере 154, изменяя время измельчения. Используя полученный таким образом ниобиевый порошок, содержащий по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из рубидия, цезия, магния, стронция, бария, скандия, иттрия, лантана, празеодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, гафния, ванадия, осмия, иридия, платины, золота, кадмия, ртути, свинца, серы, селена и теллура, изготавливают спеченные материалы и измеряют емкость и величину LC каждого спеченного материала. Полученные результаты приведены в таблице 23 (№1 и №2).In accordance with the methodology described above for the manufacture of sintered material containing at least one element, such as rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium. europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, sulfur, selenium and tellurium, rubidium powder, cesium, magnesium, strontium , barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samaria, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, sulfur , selenium and tellurium, and niobium powder are used in an arbitrary ratio for fusion under the influence of an electric arc, p while radiating niobium ingots containing at least one element, such as rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium , ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, sulfur, selenium and tellurium. Then, 500 g of each ingot is pulverized using the same apparatus as in Example 154, changing the grinding time. Using the niobium powder thus obtained containing at least one element selected from the group consisting of rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium , erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, sulfur, selenium and tellurium, sintered materials are made and the capacity and LC value of each sintered material are measured. The results are shown in table 23 (No. 1 and No. 2).
Сравнительные примеры 36-39Comparative Examples 36-39
Для сравнения с результатами, полученными согласно примерам 154-195, получают таким образом, как описано в примере 154, четыре вида ниобиевого порошка, которые не содержат какой либо из элементов, таких как рубидий, цезий, магний, стронций, барий, скандий, иттрий, лантан, празеодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, гафний, ванадий, осмий, иридий, платина, золото, кадмий, ртуть, свинец, сера, селен и теллур, и которые имеют различный средний размер частиц. Используя полученный ниобиевый порошок, изготавливают спеченные материалы и измеряют емкость и величину LC. Полученные результаты приведены в таблице 23 (№1 и №2).For comparison with the results obtained according to examples 154-195, four types of niobium powder, which do not contain any of the elements, such as rubidium, cesium, magnesium, strontium, barium, scandium, yttrium, are obtained in the same manner as described in example 154 , lanthanum, praseodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, vanadium, osmium, iridium, platinum, gold, cadmium, mercury, lead, sulfur, selenium and tellurium, and which have different average particle sizes. Using the obtained niobium powder, sintered materials are made and the capacitance and LC value are measured. The results are shown in table 23 (No. 1 and No. 2).
Примеры 196-202Examples 196-202
Для того чтобы варьировать содержание лантана в лантансодержащем ниобиевом порошке, сплавлением под воздействием электрической дуги получают лантансодержащие ниобиевые слитки с содержанием рения от 0,01 до 20 мол.%, изменяя количество используемых для сплавления ниобия и лантана. Затем, используя 500 г каждого лантансодержащего ниобиевого слитка с соответствующей концентрацией лантана, получают спеченные материалы, осуществляя те же самые операции, что и в примере 154, и измеряют емкость и величину LC каждого полученного материала. Полученные результаты приведены в таблице 24.In order to vary the lanthanum content in a lanthanum-containing niobium powder, fusion under the influence of an electric arc produces lanthanum-containing niobium ingots with rhenium content from 0.01 to 20 mol%, changing the amount of niobium and lanthanum used for alloying. Then, using 500 g of each lanthanum-containing niobium ingot with the corresponding concentration of lanthanum, sintered materials are obtained by performing the same operations as in Example 154, and the capacitance and LC value of each obtained material are measured. The results are shown in table 24.
Примеры 203-207Examples 203-207
1,000 г ниобиевого слитка помещают в реактор, изготовленный из стали SUS 304, и непрерывно подают в реактор водород при 400°С в течение 10 часов. После охлаждения гидрированную ниобиевую спекшуюся массу помещают в контейнер, изготовленный из нержавеющей стали SUS 304, содержащий шарики из стали SUS, и измельчают в порошок в течение 10 часов. Затем из этого продукта гидрирования готовят 20%-ную (по объему) водную суспензию, загружают вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из стали SUS 304, и проводят мокрое измельчение в течение 7 часов. Полученную суспензию подвергают седиментации посредством центрифугирования и декантируют, для того чтобы получить порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при пониженном давлении 1,3×102 Па и 50°С. После этого гидрированный ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании при 1,3×10-2 Па и 400°С в течение одного часа.1,000 g of a niobium ingot is placed in a reactor made of SUS 304 steel, and hydrogen is continuously fed into the reactor at 400 ° C. for 10 hours. After cooling, the hydrogenated niobium sintered mass is placed in a container made of SUS 304 stainless steel containing SUS steel balls and ground into powder for 10 hours. Then, from this hydrogenation product, a 20% (by volume) aqueous suspension is prepared, loaded together with zirconium balls into a wet grinding device made of SUS 304 steel, and wet grinding is carried out for 7 hours. The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and decanted in order to obtain a powdery product. The powdery product is dried under reduced pressure of 1.3 × 10 2 Pa and 50 ° C. After that, the hydrogenated niobium powder is dehydrated by heating at 1.3 × 10 −2 Pa and 400 ° C. for one hour.
Средний размер частиц изготовленного ниобиевого порошка составляет 1,0 мкм. Этот порошок смешивают в произвольном соотношении с каким-либо из следующих веществ: с оксидом лантана, оксалатом лантана, гидрированным лантаном, нитратом лантана и лантаном (металл), каждое из которых имеет средний размер частиц приблизительно 1 мкм. Полученный лантансодержащий ниобиевый порошок гранулируют при пониженном давлении 4×10-3 Па и 1050°С. После этого гранулированную спекшуюся массу подвергают измельчению, получая при этом гранулированный порошок со средним размером частиц 90 мкм. Полученный таким образом лантансодержащий ниобиевый гранулированный порошок запрессовывают вместе с ниобиевой проволокой, диаметр которой составляет 0,3 мм, получая при этом сформованное изделие, размер которого составляет приблизительно 0,3 см × 0,18 см × 0,45 см (масса приблизительно 0,1 г). После этого полученные сформованные изделия выдерживают при пониженном давлении 4×10-3 Па и 1250°С в течение 30 минут, получая при этом спеченные материалы. Каждый полученный спеченный материал подвергают электрохимической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты при температуре 80°С в течение 200 минут, прикладывая напряжение 20 В, для того, чтобы сформировать диэлектрический слой на поверхности спеченного материала. Затем измеряют емкость в 30%-ной серной кислоте и величину LC в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 25.The average particle size of the manufactured niobium powder is 1.0 μm. This powder is mixed in an arbitrary ratio with any of the following substances: lanthanum oxide, lanthanum oxalate, hydrogenated lanthanum, lanthanum nitrate and lanthanum (metal), each of which has an average particle size of approximately 1 μm. The obtained lanthanum-containing niobium powder is granulated under reduced pressure of 4 × 10 -3 Pa and 1050 ° C. After that, the granular sintered mass is subjected to grinding, thereby obtaining granular powder with an average particle size of 90 μm. The lanthanum-containing niobium granular powder thus obtained is pressed together with a niobium wire 0.3 mm in diameter to obtain a molded product whose size is approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm (weight approximately 0, 1 g). After that, the obtained molded products are kept under reduced pressure of 4 × 10 -3 Pa and 1250 ° C for 30 minutes, while obtaining sintered materials. Each sintered material obtained is subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a temperature of 80 ° C for 200 minutes, applying a voltage of 20 V, in order to form a dielectric layer on the surface of the sintered material. Then measure the capacity in 30% sulfuric acid and the value of LC in a 20% aqueous solution of phosphoric acid. The results are shown in table 25.
Примеры 208-212Examples 208-212
Для того чтобы получить лантансодержащий нитрид ниобия, изготавливают 10 г лантансо держащего ниобиевого порошка, содержащего 0,9 мол.% лантана и имеющего средний размер частиц, равный 0,9 мкм, используя ту же самую методику, что и в примере 154, и затем помещают этот порошок в реактор, выполненный из стали SUS 304, в реактор подают азот при 300°С в течение от 0,5 до 20 часов, получая при этом лантансодержащие нитриды ниобия. Количество азота в каждом из нитридов ниобия определяют с использованием прибора для определения количества азота, изготовленного фирмой LECO Corporation, посредством определения количества азота по теплопроводности. Отношение полученной при измерении величины к отдельно измеренной массе порошка указывают как содержание нитрида. В данном случае содержание нитрида составляет от 0,02 до 0,81 мас.%.In order to obtain lanthanum-containing niobium nitride, 10 g of lanthanum-containing niobium powder containing 0.9 mol% of lanthanum and having an average particle size of 0.9 μm were prepared using the same procedure as in Example 154, and then this powder is placed in a reactor made of SUS 304 steel, nitrogen is supplied to the reactor at 300 ° C for 0.5 to 20 hours, thereby obtaining lanthanum-containing niobium nitrides. The amount of nitrogen in each of the niobium nitrides is determined using a nitrogen quantity meter manufactured by LECO Corporation by determining the amount of nitrogen by thermal conductivity. The ratio of the measured value to the separately measured powder mass is indicated as the nitride content. In this case, the nitride content is from 0.02 to 0.81 wt.%.
Каждый из полученных таким образом лантансодержащих нитридов ниобия подвергают гранулированию, формованию и спеканию, таким же образом, как указано в примере 154, и каждый полученный спеченный материал подвергают электрохимической обработке в 0,1%-ном водном растворе фосфорной кислоты, при температуре 80°С в течение 200 минут, прикладывая напряжение 20 В и формируя таким образом на поверхности спеченного материала диэлектрический слой. Затем измеряют емкость в 30%-ной серной кислоте и величину LC в 20%-ном водном растворе фосфорной кислоты. Полученные результаты приведены в таблице 26.Each of the lanthanum-containing niobium nitrides thus obtained is subjected to granulation, molding and sintering, in the same manner as described in Example 154, and each sintered material obtained is subjected to electrochemical treatment in a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a temperature of 80 ° C. for 200 minutes, applying a voltage of 20 V and thus forming a dielectric layer on the surface of the sintered material. Then measure the capacity in 30% sulfuric acid and the value of LC in a 20% aqueous solution of phosphoric acid. The results are shown in table 26.
Примеры 213-215Examples 213-215
Для того чтобы изготовить спеченный материал, содержащий смесь лантансодержащего ниобиевого порошка и ниобиевого порошка, таким же образом, как и в примере 154, получают лантансодержащий ниобиевый порошок, содержащий 10 мол.% лантана и имеющий средний размер частиц, равный 1,0 мкм.In order to produce a sintered material containing a mixture of lanthanum-containing niobium powder and niobium powder in the same manner as in Example 154, a lanthanum-containing niobium powder containing 10 mol% of lanthanum and having an average particle size of 1.0 μm was obtained.
Отдельно, в тигель, изготовленный из никеля, помещают 2,000 г фторниобата калия, тщательно высушенного при пониженном давлении и температуре 80°С, и натрий, при этом молярное количество натрия в 10 раз превышает молярное количество фторниобата калия, проводят реакцию восстановления при 1000°С в атмосфере аргона в течение 20 часов. После завершения реакции продукт восстановления охлаждают и последовательно промывают водой, 95%-ной серной кислотой и водой, высушивают при пониженном давлении и измельчают в порошок в течение 40 часов, используя шаровую мельницу, представляющую собой алюминиевый резервуар, содержащий алюмосиликатные шарики. Порошкообразный продукт погружают и перемешивают в смеси 50%-ной азотной кислоты и 10%-ного водного раствора пероксида водорода в соотношении 3:2 (по массе). После этого порошкообразный продукт тщательно промывают водой для удаления примесей, до тех пор пока значение рН не достигнет 7, и высушивают при пониженном давлении. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,2 мкм.Separately, 2,000 g of potassium fluorobiobate carefully dried under reduced pressure and a temperature of 80 ° C, and sodium are placed in a crucible made of nickel, and sodium, while the molar amount of sodium is 10 times the molar amount of potassium fluorobiobate, a reduction reaction is carried out at 1000 ° C in an argon atmosphere for 20 hours. After completion of the reaction, the reduction product is cooled and washed successively with water, 95% sulfuric acid and water, dried under reduced pressure, and pulverized for 40 hours using a ball mill, which is an aluminum tank containing aluminosilicate balls. The powdery product is immersed and mixed in a mixture of 50% nitric acid and 10% aqueous hydrogen peroxide in a ratio of 3: 2 (by weight). After that, the powdery product is thoroughly washed with water to remove impurities until the pH reaches 7, and dried under reduced pressure. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.2 μm.
Полученный таким образом лантансодержащий ниобиевый порошок тщательно смешивают с ниобиевым порошком в соотношении, указанном в таблице 27, и каждую из полученных смесей подвергают гранулированию, формованию и спеканию, таким же образом, как указано в примере 154, получая при этом спеченные материалы. Измеряют емкость и величину LC каждого спеченного материала, полученные результаты приведены в таблице 27.The lanthanum-containing niobium powder thus obtained was thoroughly mixed with niobium powder in the ratio shown in Table 27, and each of the resulting mixtures was granulated, molded and sintered in the same manner as described in Example 154 to obtain sintered materials. The capacitance and LC value of each sintered material is measured, the results are shown in table 27.
Примеры 216-218Examples 216-218
Для того чтобы изготовить спеченный материал на основе лантансодержащего нитрида ниобия, включающего смесь лантансодержащего ниобиевого порошка и ниобиевого порошка, получают таким же образом, как и в примере 154, лантансодержащий ниобиевый порошок, содержащий 10 мол.% лантана и имеющий средний размер частиц, равный 1,0 мкм. Отдельно, 50 г ниобиевого слитка помещают в реактор, изготовленный из стали SUS 304, и непрерывно подают в реактор водород при 400°С в течение 12 часов. После охлаждения гидрированную ниобиевую спекшуюся массу помещают в контейнер, изготовленный из стали SUS 304, содержащий стальные шарики, и измельчают в порошок в течение 10 часов. Этот порошкообразный продукт загружают в тот же самый реактор, изготовленный из стали SUS 304, как указано выше, и опять гидрируют в описанных выше условиях. Затем из этого продукта гидрирования готовят 20%-ную (по объему) водную суспензию, помещают вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из стали SUS 304, и проводят мокрое измельчение в течение 6 часов.In order to produce sintered material based on lanthanum-containing niobium nitride, including a mixture of lanthanum-containing niobium powder and niobium powder, receive in the same manner as in example 154, lanthanum-containing niobium powder containing 10 mol.% Lanthanum and having an average particle size of 1 , 0 μm. Separately, 50 g of a niobium ingot was placed in a reactor made of SUS 304 steel, and hydrogen was continuously fed into the reactor at 400 ° C. for 12 hours. After cooling, the hydrogenated niobium sintered mass is placed in a container made of SUS 304 steel containing steel balls and ground into powder for 10 hours. This powdery product is charged into the same reactor made of SUS 304 steel as described above, and again hydrogenated under the conditions described above. Then, from this hydrogenation product, a 20% (by volume) aqueous suspension is prepared, placed together with zirconium balls in a wet grinding device made of SUS 304 steel, and wet grinding is carried out for 6 hours.
Полученную суспензию подвергают седиментации посредством центрифугирования и декантируют для того, чтобы получить порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при пониженном давлении 1,3×102 Па и 50°С. После этого гидрированный ниобиевый порошок дегидрируют при пониженном давлении 1,33×10-2 Па и нагревании при 400°С в течение одного часа. Средний размер частиц изготовленного ниобиевого порошка составляет 1,1 мкм.The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and decanted in order to obtain a powdery product. The powdery product is dried under reduced pressure of 1.3 × 10 2 Pa and 50 ° C. After that, the hydrogenated niobium powder is dehydrated under reduced pressure of 1.33 × 10 -2 Pa and heating at 400 ° C for one hour. The average particle size of the manufactured niobium powder is 1.1 μm.
Полученный таким образом лантансодержащий ниобиевый порошок тщательно смешивают в произвольном соотношении с ниобиевым порошком и после получения нитридов таким же образом, как и в примере 210, каждый из нитридов гранулируют, формуют и спекают, получая при этом спеченные материалы. Измеряют емкость и величину LC каждого из спеченных материалов, полученные результаты приведены в таблице 27.The lanthanum-containing niobium powder thus obtained is thoroughly mixed in an arbitrary ratio with the niobium powder, and after receiving the nitrides in the same manner as in Example 210, each of the nitrides is granulated, molded and sintered to obtain sintered materials. The capacitance and LC value of each of the sintered materials is measured, the results are shown in table 27.
Примеры 219 и 220Examples 219 and 220
Согласно примеру 219 и примеру 220 получают по 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 154 и в примере 182, соответственно. Каждый из этих спеченных материалов подвергают электрохимической окислению, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 6 часов, формируя при этом диэлектрическую оксидную пленку на поверхности спеченного материала. После этого повторяют операции погружения каждого спеченного материала в 60%-ный водный раствор нитрата марганца и последующего нагревания этого материала при 220°С в течение 30 минут, формируя при этом на диэлектрической оксидной пленке слой диоксида марганца, служащий другим электродом (противоэлектродом). Затем на этот слой противоэлектрода в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое герметизируют эпоксидной смолой для конденсаторов для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 28. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.According to example 219 and example 220 receive 50 units of sintered material in the same manner as described in example 154 and in example 182, respectively. Each of these sintered materials is subjected to electrochemical oxidation using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 6 hours, thereby forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. After this, the operations of immersing each sintered material in a 60% aqueous solution of manganese nitrate and then heating this material at 220 ° C for 30 minutes are repeated, forming a layer of manganese dioxide on the dielectric oxide film, which serves as another electrode (counter electrode). Then, a carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode layer in this order. After mounting the lead case, the material as a whole is sealed with epoxy resin for chip capacitors. The average capacitance and the average LC value of the capacitor for the chip (in each example n = 50 units) are shown in Table 28. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Примеры 221 и 222Examples 221 and 222
Согласно примеру 221 и примеру 222 получают по 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 159 и в примере 204, соответственно. Каждый из этих спеченных материалов подвергают электрохимически окислению, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 6 часов, формируя при этом оксидную диэлектрическую пленку на поверхности. После этого повторяют операцию погружения каждого спеченного материала в смесь 35%-ного водного раствора ацетата свинца и 35%-ного водного раствора персульфата аммония (в объемном соотношении 1:1), с последующим проведением реакции при выдержке в течение 1 часа при 40°С, для того чтобы сформировать на диэлектрической оксидной пленке смешанный слой диоксида свинца и сульфата свинца, служащий другим электродом (противоэлектродом). На этот слой противоэлектрода в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса устройство как целое формуют с эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатор, пригодный для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 28. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.According to example 221 and example 222 receive 50 units of sintered material in the same manner as described in example 159 and in example 204, respectively. Each of these sintered materials is subjected to electrochemical oxidation using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 6 hours, thereby forming an oxide dielectric film on the surface. After this, the operation of immersing each sintered material in a mixture of a 35% aqueous solution of lead acetate and a 35% aqueous solution of ammonium persulfate (in a volume ratio of 1: 1) is repeated, followed by a reaction at a temperature of 1 hour at 40 ° C. , in order to form on the dielectric oxide film a mixed layer of lead dioxide and lead sulfate, which serves as another electrode (counter electrode). A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode layer in this order. After mounting the lead housing, the device is molded as a whole with epoxy resin, while manufacturing a capacitor suitable for the chip. The average capacitance and the average LC value of the capacitor for the chip (in each example n = 50 units) are shown in Table 28. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Примеры 223-226Examples 223-226
Согласно примеру 223, примеру 224, примеру 225 и примеру 226 получают 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 167, в примере 189, примере 211 и в примере 215, соответственно. Каждый из спеченных материалов электрохимически окисляют, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 6 часов, формируя при этом на поверхности спеченного материала диэлектрическую оксидную пленку. После этого повторяют по меньшей мере 5 раз операцию приведения в контакт диэлектрической оксидной пленки и смеси 10%-ного водного раствора персульфата аммония и 0,5%-ного водного раствора антрахинонсульфоновой кислоты в эквивалентном (по массе) соотношении, с последующей выдержкой в парах пиррола, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется другой электрод (противоэлектрод), включающий полипиррол.According to Example 223, Example 224, Example 225 and Example 226, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in Example 167, Example 189, Example 211 and Example 215, respectively. Each of the sintered materials is electrochemically oxidized using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 6 hours, forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. After that, the operation of contacting the dielectric oxide film and a mixture of a 10% aqueous solution of ammonium persulfate and a 0.5% aqueous solution of anthraquinonesulfonic acid in an equivalent (by weight) ratio is repeated at least 5 times, followed by exposure to pyrrole vapor , so that in this case another electrode (counter electrode), including polypyrrole, is formed on the dielectric oxide film.
На этот противоэлектрод в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса устройство как целое запрессовывают с эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатор типа, используемого для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора типа, используемого для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 28. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode in this order. After mounting the lead casing, the device as a whole is pressed with epoxy resin, while manufacturing a capacitor of the type used for the chip. The average capacitance and the average LC value of the type of capacitor used for the chip (in each example n = 50 units) are given in Table 28. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Примеры 227-231Examples 227-231
Согласно примеру 227, примеру 228, примеру 229, примеру 230 и примеру 231 получают 50 единиц спеченного материала таким же образом, как указано в примере 170, в примере 191, в примере 205, в примере 210 и в примере 218, соответственно. Каждый из этих спеченных материалов электрохимически окисляют, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 6 часов, формируя при этом на поверхности спеченного материала диэлектрическую оксидную пленку. Затем спеченный ниобиевый материал погружают в водный раствор, содержащий 25 мас.% персульфата аммония (раствор 1), затем извлекают и высушивают при 80°С в течение 30 минут. Затем спеченный материал с нанесенным на него диэлектриком погружают в раствор изопропанола, содержащий 18 мас.% 3,4-этилендиокситиофена (раствор 2), после чего извлекают и выдерживают при 60°С в течение 10 минут, осуществляя таким образом окислительную полимеризацию. Полученный спеченный материал повторно погружают в раствор 1 и затем обрабатывают таким образом, как указано выше. Операции, начиная с погружения в раствор 1 и заканчивая окислительной полимеризацией, повторяют 8 раз. Затем спеченный материал промывают горячей водой при 50°С в течение 10 минут и высушивают при 100°С в течение 30 минут, формируя таким образом другой электрод (противоэлектрод), включающий электропроводящий поли(3,4-этилендиокситиофен).According to example 227, example 228, example 229, example 230 and example 231, 50 units of sintered material are obtained in the same manner as described in example 170, in example 191, in example 205, in example 210 and in example 218, respectively. Each of these sintered materials is electrochemically oxidized using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 6 hours, forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. Then, the sintered niobium material is immersed in an aqueous solution containing 25 wt.% Ammonium persulfate (solution 1), then removed and dried at 80 ° C for 30 minutes. Then, the sintered material coated with a dielectric is immersed in an isopropanol solution containing 18 wt.% 3,4-ethylenedioxythiophene (solution 2), after which it is removed and maintained at 60 ° C for 10 minutes, thereby performing oxidative polymerization. The resulting sintered material is re-immersed in solution 1 and then processed in the manner described above. Operations starting from immersion in solution 1 and ending with oxidative polymerization are repeated 8 times. Then, the sintered material is washed with hot water at 50 ° C. for 10 minutes and dried at 100 ° C. for 30 minutes, thereby forming another electrode (counter electrode) including electrically conductive poly (3,4-ethylenedioxythiophene).
На этот противоэлектрод в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое заливают эпоксидной смолой, изготавливая конденсатор типа, используемого для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 28. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode in this order. After mounting the lead case, the material as a whole is filled with epoxy resin, making a capacitor of the type used for the chip. The average capacitance and the average LC value of the capacitor for the chip (in each example n = 50 units) are shown in Table 28. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Сравнительные примеры 40-42Comparative Examples 40-42
В никелевый тигель помещают 2,000 г фторниобата калия, тщательно высушенного при пониженном давлении при 80°С, и натрий в молярном количестве, которое в 10 раз превышает молярное количество фторниобата калия, и проводят реакцию восстановления в атмосфере аргона при 1000°С в течение 20 часов. После завершения реакции продукт восстановления охлаждают и последовательно промывают водой, 95%-ной серной кислотой и затем водой, высушивают в вакууме и измельчают в порошок в течение 40 часов, используя шаровую мельницу, представляющую собой алюминиевый резервуар, снабженный алюмосиликатными шариками. Порошкообразный продукт погружают и перемешивают в растворе, представляющем собой смесь в соотношении 3:2 (по массе) 50%-ной азотной кислоты и 10%-ного водного раствора пероксида водорода. После этого порошкообразный продукт тщательно промывают водой для удаления примесей, до тех пор пока значение рН не достигнет 7, и высушивают в вакууме. Средний размер частиц изготовленного ниобиевого порошка составляет 1,3 мкм. 30 г полученного таким образом ниобиевого порошка загружают в реактор, изготовленный из стали SUS 304, и подают в него азот при 300°С в течение от 0,5 до 4 часов, получая при этом нитриды ниобия. Количество азота в каждом из нитридов ниобия определяют с использованием прибора для измерения количества азота, изготовленного фирмой LECO, на основе теплопроводности. Отношение полученной при измерении величины к отдельно измеренной массе порошка указывают как содержание нитрида, согласно полученным результатам содержание нитрида составляет от 0,02 до 0,30 мас.%. Каждый из нитридов ниобия подвергают гранулированию, формованию и спеканию таким же образом, как указано в примере 154, получая при этом спеченный материал. Полученные таким образом 50 единиц каждого спеченного материала подвергают электрохимическому окислению, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты при напряжении 20 В в течение 6 часов, формируя на поверхности спеченного материала диэлектрическую оксидную пленку. После этого повторяют операции погружения спеченного материала в 60%-ный водный раствор нитрата марганца с последующим нагреванием спеченного материала при 220°С в течение 30 минут, формируя на диэлектрической оксидной пленке слой диоксида марганца, служащий другим электродом (противоэлектрод). На этот слой противоэлектрода в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса материал как целое запрессовывают с эпоксидной смолой, изготавливая конденсатор, подходящий для чипа. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц) приведены в таблице 28. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.2,000 g of potassium fluorobiobate carefully dried under reduced pressure at 80 ° C and sodium in a molar amount that is 10 times the molar amount of potassium fluorobiobate are placed in a nickel crucible, and a reduction reaction is carried out in an argon atmosphere at 1000 ° C for 20 hours . After completion of the reaction, the reduction product is cooled and washed successively with water, 95% sulfuric acid and then water, dried in vacuum and ground into powder for 40 hours using a ball mill, which is an aluminum tank equipped with aluminosilicate balls. The powdery product is immersed and mixed in a solution, which is a mixture in a ratio of 3: 2 (by weight) of 50% nitric acid and 10% aqueous hydrogen peroxide solution. After that, the powdery product is thoroughly washed with water to remove impurities until the pH reaches 7, and dried in vacuum. The average particle size of the manufactured niobium powder is 1.3 μm. 30 g of the niobium powder thus obtained are charged into a reactor made of SUS 304 steel and nitrogen is supplied thereto at 300 ° C. for 0.5 to 4 hours, thereby producing niobium nitrides. The amount of nitrogen in each of the niobium nitrides is determined using a LECO nitrogen measuring device based on thermal conductivity. The ratio of the measured value to the separately measured powder mass is indicated as the nitride content, according to the results obtained, the nitride content is from 0.02 to 0.30 wt.%. Each of the niobium nitrides is subjected to granulation, molding and sintering in the same manner as described in example 154, while obtaining sintered material. Thus obtained 50 units of each sintered material is subjected to electrochemical oxidation using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 6 hours, forming a dielectric oxide film on the surface of the sintered material. After that, the operations of immersing the sintered material in a 60% aqueous solution of manganese nitrate are repeated, followed by heating the sintered material at 220 ° C for 30 minutes, forming a layer of manganese dioxide on the dielectric oxide film, which serves as another electrode (counter electrode). A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode layer in this order. After mounting the lead casing, the material as a whole is pressed into the epoxy resin, making a capacitor suitable for the chip. The average capacitance and the average LC value of the capacitor for the chip (in each example n = 50 units) are shown in Table 28. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Сравнительные примеры 43-45Comparative Examples 43-45
В реактор, выполненный из стали SUS 304, помещают 50 г ниобиевого слитка, и непрерывно подают в реактор водород при 400°С в течение 12 часов. После охлаждения гидрированную спекшуюся ниобиевую массу помещают в контейнер, выполненный из стали SUS 304, который содержит шарики из стали, и измельчают в порошок в течение 10 часов. Этот порошкообразный продукт загружают в тот же самый реактор, изготовленный из SUS 304, как указано выше, и еще раз гидрируют в тех же самых условиях, которые описаны выше. Затем из продукта гидрирования приготавливают 20%-ную (по объему) водную суспензию, которую помещают вместе с циркониевыми шариками в устройство для мокрого измельчения, изготовленное из SUS 304 (торговое наименование «Atritor»), и в течение 6 часов осуществляют мокрое измельчение для получения порошка. Полученную суспензию подвергают седиментации посредством центрифугирования и декантируют, получая при этом порошкообразный продукт. Порошкообразный продукт высушивают при 50°С при пониженном давлении 1,33×102 Па. После этого гидрированный ниобиевый порошок дегидрируют при нагревании при пониженном давлении 1,33×10-2 Па и 400°С в течение одного часа. Средний размер частиц полученного ниобиевого порошка составляет 1,0 мкм. В реактор, выполненный из стали SUS 304, загружают 30 г полученного ниобиевого порошка, и непрерывно подают в реактор азот при 300°С в течение от 0,5 до 3 часов, для того чтобы получить нитриды ниобия. Количество азота в каждом из нитридов определяют с использованием прибора для определения содержания азота, изготовленного фирмой LECO и позволяющего определить количество азота по теплопроводности. Отношение полученной при измерении величины к отдельно измеренной массе порошка указывают как содержание нитрида, содержание нитрида в данном случае составляет от 0,03 до 0,28 мас.%. Каждый из нитридов ниобия подвергают гранулированию, формованию и спеканию таким же образом, как указано в примере 154, получая при этом спеченный материал. 50 единиц каждого из полученных таким образом спеченных материалов подвергают электрохимическому окислению, используя 0,1%-ный водный раствор фосфорной кислоты, при напряжении 20 В в течение 6 часов, для того чтобы на поверхности спеченного материала сформировалась диэлектрическая оксидная пленка. После этого повторяют по меньшей мере 5 раз операцию приведения в контакт диэлектрической оксидной пленки и смеси 10%-ного водного раствора персульфата аммония и 0,5%-ного водного раствора антрахинонсульфоновой кислоты в эквивалентном (по массе) соотношении, с последующей выдержкой в парах пиррола, таким образом, что при этом на диэлектрической оксидной пленке формируется другой электрод (противоэлектрод), включающий полипиррол. На этот противоэлектрод в указанном порядке наносят слой углерода и слой серебряной пасты. После монтажа свинцового корпуса устройство как целое запрессовывают с эпоксидной смолой, изготавливая при этом конденсатор, пригодный для использования в чипе. Средняя емкость и среднее значение LC конденсатора для чипа (в каждом примере n=50 единиц), приведены в таблице 28. Значение LC представляет собой величину, измеренную при комнатной температуре при приложении напряжения 6,3 В в течение одной минуты.50 g of a niobium ingot are placed in a reactor made of SUS 304 steel, and hydrogen is continuously fed into the reactor at 400 ° C. for 12 hours. After cooling, the hydrogenated sintered niobium mass is placed in a container made of SUS 304 steel, which contains steel balls, and ground into powder for 10 hours. This powdery product is charged into the same reactor made from SUS 304 as described above, and once again hydrogenated under the same conditions as described above. Then, a 20% (by volume) aqueous suspension is prepared from the hydrogenation product, which is placed together with zirconium balls in a wet grinding device made of SUS 304 (trade name "Atritor"), and wet grinding is carried out for 6 hours to obtain powder. The resulting suspension is subjected to sedimentation by centrifugation and decanted, while receiving a powdery product. The powdery product is dried at 50 ° C. under reduced pressure of 1.33 × 10 2 Pa. After that, the hydrogenated niobium powder is dehydrated by heating under reduced pressure of 1.33 × 10 -2 Pa and 400 ° C for one hour. The average particle size of the obtained niobium powder is 1.0 μm. 30 g of the obtained niobium powder are charged into a reactor made of SUS 304 steel, and nitrogen is continuously fed into the reactor at 300 ° C. for 0.5 to 3 hours in order to obtain niobium nitrides. The amount of nitrogen in each of the nitrides is determined using a nitrogen analyzer manufactured by LECO, which allows determining the amount of nitrogen by thermal conductivity. The ratio of the measured value to the separately measured powder mass is indicated as the nitride content, the nitride content in this case is from 0.03 to 0.28 wt.%. Each of the niobium nitrides is subjected to granulation, molding and sintering in the same manner as described in example 154, while obtaining sintered material. 50 units of each of the sintered materials thus obtained are subjected to electrochemical oxidation using a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid at a voltage of 20 V for 6 hours so that a dielectric oxide film is formed on the surface of the sintered material. After that, the operation of contacting the dielectric oxide film and a mixture of a 10% aqueous solution of ammonium persulfate and a 0.5% aqueous solution of anthraquinonesulfonic acid in an equivalent (by weight) ratio is repeated at least 5 times, followed by exposure to pyrrole vapor , so that in this case another electrode (counter electrode), including polypyrrole, is formed on the dielectric oxide film. A carbon layer and a silver paste layer are applied to this counter electrode in this order. After mounting the lead casing, the device as a whole is pressed with epoxy resin, while manufacturing a capacitor suitable for use in the chip. The average capacitance and average LC capacitor value for the chip (in each example n = 50 units) are given in Table 28. The LC value is a value measured at room temperature with a voltage of 6.3 V for one minute.
Примеры 232-238, сравнительные примеры 46-48 Examples 232-238, comparative examples 46-48
Теплостойкость конденсатора измеряют следующим образом. Конденсаторы в количестве 50 штук, полученные в соответствии с примерами и сравнительными примерами, приведенными в таблице 29, помещали на многослойную подложку интегральной микросхемы, имеющую ширину 1,5 мм, и припаивали. Эту подложку пропускали через плавильную печь при 230°С, время пропускания составляло 30 сек, повторяя операцию три раза, и оценивали фактическую термическую предысторию (например, предшествующую термообработку для трех типов пайки: припаивание частей, помещенных на поверхность подложки, припаивание частей, помещенных на обратную сторону подложки и припаивание частей, помещенных впоследствии).The heat resistance of the capacitor is measured as follows. Capacitors in the amount of 50 pieces, obtained in accordance with the examples and comparative examples shown in table 29, were placed on a multilayer substrate of an integrated circuit having a width of 1.5 mm, and soldered. This substrate was passed through a melting furnace at 230 ° C, the transmission time was 30 seconds, repeating the operation three times, and the actual thermal background was evaluated (for example, the previous heat treatment for three types of soldering: soldering of parts placed on the surface of the substrate, soldering of parts placed on back side of the substrate and soldering of parts placed later).
Измеряли значение LC конденсатора до прохождения через плавильную печь и после трехкратного прохождения через плавильную печь, средние значения и показатель возрастания (значение LC после прохождения через плавильную печь/значение LC до прохождения через плавильную печь) приведены в таблице 29. Согласно полученным результатам, конденсатор, являющийся предметом настоящего изобретения, характеризуется таким показателем возрастания характеристики LC, который соответствует возрастанию менее чем возрастание в 5 раз, предпочтительно менее чем в 3 раза, и ни один из конденсаторов не имел значение LC свыше 100 мкА.The LC capacitor value was measured before passing through the melting furnace and after triple passing through the melting furnace, the average values and the increase rate (LC value after passing through the melting furnace / LC value before passing through the melting furnace) are shown in Table 29. According to the results obtained, the capacitor which is the subject of the present invention, is characterized by such an indicator of increasing characteristic LC, which corresponds to an increase of less than an increase of 5 times, preferably less than 3 times, and none of the capacitors had an LC value of more than 100 μA.
Claims (52)
Applications Claiming Priority (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000-243486 | 2000-08-10 | ||
JP2000243486 | 2000-08-10 | ||
JP2000-384720 | 2000-12-19 | ||
JP2000384720 | 2000-12-19 | ||
JP2001-65852 | 2001-03-09 | ||
JP2001-065852 | 2001-03-09 | ||
JP2001-174018 | 2001-06-08 | ||
JP2001174018 | 2001-06-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003105884A RU2003105884A (en) | 2004-08-20 |
RU2267182C2 true RU2267182C2 (en) | 2005-12-27 |
Family
ID=35870513
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003105884/09A RU2267182C2 (en) | 2000-08-10 | 2001-08-09 | Niobium powder, sintered niobium material and capacitor made from this sintered material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2267182C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480855C1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Элеконд" | Method of making cathode plate of solid-electrolyte capacitor |
RU2678220C2 (en) * | 2013-04-12 | 2019-01-24 | Х.Ц. Штарк Танталум энд Ниобиум ГмбХ | Method for producing valve-metal sintered items having large specific surface area and low oxygen content |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NZ567974A (en) * | 2005-10-05 | 2012-04-27 | Thomas Beretich | Thermally enhanced solid-state generator |
-
2001
- 2001-08-09 RU RU2003105884/09A patent/RU2267182C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480855C1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Элеконд" | Method of making cathode plate of solid-electrolyte capacitor |
RU2678220C2 (en) * | 2013-04-12 | 2019-01-24 | Х.Ц. Штарк Танталум энд Ниобиум ГмбХ | Method for producing valve-metal sintered items having large specific surface area and low oxygen content |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1402079B1 (en) | Niobium sintered body and capacitor using the sintered body | |
AU2007200912B2 (en) | Niobium powder, sintered body and capacitor using the body | |
US7594947B2 (en) | Niobium powder, sintered body thereof, and capacitor using the same | |
US7986508B2 (en) | Niobium monoxide powder, niobium monoxide sintered body and capacitor using the sintered body | |
US6780218B2 (en) | Production process for niobium powder | |
US20090256014A1 (en) | Niobium powder, niobium granulated powder, niobium sintered body, capacitor and production method thererof | |
EP1808244B1 (en) | Niobium powder, niobium granules, niobium sinter and capacitor, and production processes thereof | |
JP2009033182A (en) | Method of manufacturing capacitor | |
JP4683512B2 (en) | Capacitor powder, sintered body using the same, and capacitor using the same | |
RU2267182C2 (en) | Niobium powder, sintered niobium material and capacitor made from this sintered material | |
JP2003003204A (en) | Method for manufacturing niobium powder | |
JP4367827B2 (en) | Niobium alloy, sintered body thereof, and capacitor using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190810 |