RU2414990C2 - Танталовый порошок для изготовления конденсаторов с твердым электролитом - Google Patents
Танталовый порошок для изготовления конденсаторов с твердым электролитом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414990C2 RU2414990C2 RU2007116851/02A RU2007116851A RU2414990C2 RU 2414990 C2 RU2414990 C2 RU 2414990C2 RU 2007116851/02 A RU2007116851/02 A RU 2007116851/02A RU 2007116851 A RU2007116851 A RU 2007116851A RU 2414990 C2 RU2414990 C2 RU 2414990C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- less
- powder
- tantalum
- value
- mcm
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 26
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WMLOOYUARVGOPC-UHFFFAOYSA-N [Ta].[Sn] Chemical compound [Ta].[Sn] WMLOOYUARVGOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- WTKKCYNZRWIVKL-UHFFFAOYSA-N tantalum Chemical compound [Ta+5] WTKKCYNZRWIVKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YRGLXIVYESZPLQ-UHFFFAOYSA-I tantalum pentafluoride Chemical compound F[Ta](F)(F)(F)F YRGLXIVYESZPLQ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- ZIRLXLUNCURZTP-UHFFFAOYSA-I tantalum(5+);pentahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Ta+5] ZIRLXLUNCURZTP-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
- B22F1/052—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/045—Alloys based on refractory metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
- H01G9/052—Sintered electrodes
- H01G9/0525—Powder therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/20—Obtaining niobium, tantalum or vanadium
- C22B34/24—Obtaining niobium or tantalum
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, к порошку тантала, пригодному для изготовления конденсатора. Предложенный порошок состоит из агломерированных первичных частиц со средним размером первичных частиц от 0,2 до 0,8 мкм, удельной поверхностью от 0,9 до 2,5 м2/г и с распределением частиц по размерам, определенным согласно ASTM В 822, соответствующим D10-значению от 5 до 25 мкм, D50-значению от 20 до 140 мкм и D90-значению от 40 до 250 мкм. При этом он содержит, млн долей: Р менее 30; N менее 400; В менее 10; Si менее 20; S менее 10; As менее 10. Предложенный конденсатор содержит анод с твердым электролитом из тантала с удельной поверхностью от 0,5 до 1 м2/г и имеет удельную электрическую емкость от 70000 до 150000 мкФВ/г и удельный ток утечки менее 1 нА/мкФВ. Обеспечивается получение анодов с низкими токами утечки и хорошей прочностью на пробой при высоком напряжении. 3 н. и 4 з.п ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Description
Данное изобретение относится к изготовлению конденсаторов с твердым электролитом на основе тантала с высокой удельной электрической емкостью, превышающей 70000 мкФВ/г.
В качестве конденсаторов с твердым электролитом с очень большой активной поверхностью конденсатора и поэтому с маленькой конструкцией, подходящей для электроники мобильной связи, предпочтительно используют такие конденсаторы, у которых на соответствующем проводящем носителе из металлического тантала нанесен запирающий слой из пентоксида тантала, используя их стабильность ("клапанный металл"), который отличается сравнительно высокими диэлектрическими постоянными и в результате того, что этот слой получают электрохимическим путем, имеет полностью равномерную толщину изолирующего пентоксидного слоя. Металлический носитель, который одновременно представляет собой электрод конденсатора (анод), имеет высокопористую, губчатую структуру, который получают прессованием и спеканием тонкодисперсных первичных структур, соответственно, уже губчатых вторичных структур. При этом стабильность прессованного тела играет существенную роль для дальнейшей переработки в спеченное тело, единой несущей структуры, соответственно, анода конденсатора. Поверхность несущей структуры электролитически оксидируют в пентоксид ("формуют"), причем толщина пентоксидного слоя определяется максимальным напряжением электролитического оксидирования ("формующее напряжение"). Противоэлектрод создается пропитыванием губчатой структуры нитратом марганца, который термически переводят в диоксид марганца, или создается жидким предшественником полимерного электролита и полимеризацией. Электрические контакты с электродами создаются, с одной стороны, танталовой или ниобиевой проволокой, вставляемой в пресс-форму до спекания, и, с другой стороны, металлической оболочкой конденсатора, изолированной от проволоки. Прочность, с которой проволока связывается при спекании с анодной структурой, является другим существенным свойством для дальнейшей переработки в конденсатор.
Емкость С конденсатора рассчитывают по следующей формуле:
С=(F·ε)/d,
где F означает площадь поверхности конденсатора, ε означает диэлектрическую постоянную, d означает толщину изолирующего слоя.
Качество такого рода электролитических конденсаторов с твердым электролитом в существенной мере зависит от образования губчатой анодной структуры, в частности, в результате разветвления открытых пористых структур от больших до мельчайших пор. Губчатая структура, с одной стороны, после образования изолирующего слоя, который на одну треть внедряется в исходную анодную структуру и на две трети нарастает на ней, должна еще представлять собой замкнутую, проводящую электричество структуру, и, с другой стороны, должна сохранять взаимосвязанную открытую пористую структуру, чтобы образованный ею катод мог полностью контактировать с поверхностью изолирующего слоя.
Развитие, происходившее в последние годы, привело к применению все более тонкодисперсных первичных порошков, в частности, в связи с тем, что электроника современных средств связи работает при все более низком напряжении. Возможная в связи с этим все более малая толщина изолирующего слоя создает возможность при более мелкой первичной структуре все еще получать замкнутую анодную структуру и после анодирования все еще получать взаимосвязанную пористую структуру.
Губчатую анодную структуру при этом получают из тонкодисперсных первичных и вторичных структур, исходя из, как правило, многостадийного получения порошковых агломератов, а также прессования и спекания агломератов, причем слишком сильное спекание предотвращают введением легирующих элементов, защищающих от спекания, таких как азот и/или фосфор, ранее также бор, кремний, сера, мышьяк. Частично проявляющейся при этом сильно понижающейся активности к спеканию противодействуют для целей агломерации одновременным восстановлением ("восстановительная агломерация"), при котором в результате одновременно протекающей реакции восстановления инициируется повышенная поверхностная подвижность атомов.
Экономичное изготовление танталовых конденсаторов требует таким образом удовлетворения большого числа компромиссов как для проведения промежуточных стадий с благоприятными свойствами для дальнейшей переработки, так и для достижения желательных характеристик конденсатора.
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы получить порошок для изготовления конденсатора, который позволяет изготавливать конденсаторы с большим диапазоном характеристик, соответственно, конденсаторы с определенными характеристиками с менее обязательными ограничениями способа.
Другие задачи данного изобретения очевидно следуют из последующего описания данного изобретения.
Было обнаружено, что это удается, если полностью пренебречь легированием для защиты от спекания.
В соответствии с этим предметом данного изобретения являются танталовые порошки, состоящие из агломерированных первичных частиц с минимальным размером от 0,2 до 0,8 мкм, удельной поверхностью от 0,9 до 2,5 м2/г, отличающиеся распределением частиц по размерам согласно ASTM В 822, которые соответствуют D10-значению от 5 до 40 мкм, D50-значению от 20 до 140 мкм, D90-значению от 40 до 250 мкм, и тем, что порошок не содержит эффективного количества средства защиты от спекания.
Предпочтительные танталовые порошки согласно данному изобретению отличаются следующим содержанием веществ, известных своим защитным действием от спекания:
Р менее 40 млн долей,
N менее 400 млн долей,
В менее 10 млн долей,
Si менее 20 млн долей,
S менее 10 млн долей и
As менее 10 млн долей.
Более предпочтительно содержание фосфора менее 10 млн долей, содержание азота менее 200 млн долей. Еще более предпочтительно содержание азота менее 100 млн долей.
Эффективность содержания посторонних веществ в танталовых порошках в качестве защитных веществ от спекания зависит как от их количества, так и от вида, в котором они представлены в порошках. Так, поверхностное содержание 400 млн долей азота эффективно в качестве средства защиты от спекания, тогда как равномерное легирование по всему объему частиц порошка, как правило, неэффективно.
Особенно предпочтительно порошки согласно данному изобретению отличаются отсутствием легирующих элементов, действующих в качестве защитных веществ от спекания, за исключением неизбежных примесей.
Неожиданно оказалось, что из танталовых порошков согласно данному изобретению могут быть изготовлены конденсаторы с малым током утечки, так как легирование для защиты от спекания согласно известному уровню техники регулярно применялось и для уменьшения тока утечки.
Танталовые порошки согласно данному изобретению после спрессовывания в цилиндрическую форму с диаметром 5,1 мм и длиной 5,1 мм характеризуются плотностью прессования 5 г/см3 и прочностью прессования по Чатиллону (Chatillon) более 4 кг, более предпочтительно более 5 кг.
Предметом изобретения являются также электролитические конденсаторы с твердым электролитом из тантала с удельной поверхностью от 0,5 до 1 м2/г, которые в существенной мере свободны от средств защиты от спекания.
Предметом изобретения являются также электролитические конденсаторы с твердым электролитом с анодом согласно данному изобретению, которые отличаются удельной электрической емкостью от 40000 до 150000 мкФВ/г, более предпочтительно от 70000 до 150000 мкФВ/г.
На фиг.1 и 2 приведено схематическое пояснение, позволяющее понять эффект, лежащий в основе данного изобретения: А на чертежах означает контур поперечного сечения (штрихованная линия) двух спеченных первичных частиц с мостиком спекания D. В случае агломерации в присутствии легирующих добавок фосфора или азота для защиты от спекания (фиг.1) мостик спекания имеет относительно сильное углубление, в то время как в случае агломерации (согласно данному изобретению) без дополнительного защитного легирования (фиг.2) углубление мостика спекания "размыто". Как видно из схематических представлений, образованная мостиками спекания контактная поверхность первичных частиц, представленная в виде двойных стрелок D, на фиг.2 примерно в 3 раза больше, чем на фиг.1. Область, окрашенная в серый цвет, представляет собой пентоксидный слой после анодирования, который примерно на 1/3 своей толщины перпендикулярно поверхности (штрихованная линия) внедряется внутрь исходной металлической структуры и примерно на 2/3 нарастает над ней.
Аноды, изготовленные из порошков согласно данному изобретению, обнаруживают очень низкие токи утечки и очень хорошую прочность на пробой при высоком напряжении. Основа этого явления также может быть объяснена из фиг.1 и фиг.2. В то время как в случае анодов, спекаемых с легированием, защищающим от агломерации, (фиг.1) во время роста пентоксидного слоя у линии углубления мостика спекания между двумя первичными частицами образуется "шов", у которого границы роста обоих частиц срастаются, в случае порошка согласно данному изобретению (фиг.2) этого не происходит. Такого рода, шов роста однако является местом обогащения примесей и дефектов упаковки на атомном уровне и таким образом токов утечки, соответственно, остаточных токов, соответственно, пробоев при превышении напряжения.
Пример
Используют тонкодисперсный, частично спеченный исходный пентоксид тантала со средним размером первичных частиц около 2,5 мкм (визуально определенным из РЭМ-фотографий (РЭМ = растровый электронный микроскоп)), с измеренным согласно ASTM В 822 (прибор MasterSizer Sµ фирмы Malvern) распределением по размерам частиц, соответствующим D10-значению 5,7 мкм, D50-значению 28,3 мкм и D90-значению 72,1 мкм и определенной согласно ASTM D 3663 удельной поверхностью (BET) 0,54 м2/г.
Исходный пентоксид тантала получают известным способом при взаимодействии танталфтористой кислоты с раствором аммиака, отделении, промывании и сушке выпавшего гидроксида тантала, прокаливании гидроксида на воздухе и просеивании продукта до размеров менее 600 мкм и заключительном стабилизирующем прокаливании в атмосфере аргона при температуре 1700°С в течение 4 часов, а также измельчении и просеивании.
Исходный пентоксид тантала помещают на сеточку из танталовой проволоки в печь, покрытую изнутри танталовой жестью, над тиглем, который содержит 1,1 стехиометрическое количество магния (в пересчете на содержание кислорода в пентоксиде). Печь оснащена одним нагревателем и под тиглем, содержащим магний, находится отверстие для впуска газа, а над порошком пентоксида тантала находится отверстие для отсасывания газа. Перед началом нагрева до температуры восстановления печь промывают аргоном. Во время восстановления аргон медленно течет через печь при нормальном давлении. После окончания реакции и охлаждения печи медленно напускают воздух в печь, для того чтобы пассивировать порошок металла от выгорания. Образовавшийся оксид магния вымывают серной кислотой и в заключение порошок промывают деминерализованной водой до нейтрального состояния.
Порошок характеризуется после восстановления средним размером первичных частиц, определенным по РЭМ-фотографии, около 0,2 мкм, удельной поверхностью согласно BET 2,3 м2/г и измеренным согласно ASTM В 822 распределением по размерам зерен, соответствующим D10, равному 16,3 мкм, D50, равному 31,7 мкм, и D90, равному 93,2 мкм.
Часть порошков пропитывают раствором фосфорной кислоты и сушат, легируя 150 млн долями фосфора.
После этого как легированные фосфором, так и не легированные пробы танталовых порошков восстанавливают, добавляя 1,5-кратное стехиометрически (в пересчете на содержание кислоты) количество магниевых опилок и нагревая в течение 2 часов при температуре восстановления, указанной в таблице, и после охлаждения протирают через сито с размером ячеек 300 мкм.
В таблице приведены следующие характеристики порошков, соответственно параметры:
Т-восстановления означает температуру, при которой проводят восстановление,
"насыпная плотность" определена на измерителе объема Скотта согласно ASTM В 329,
"FSSS" - средний диаметр зерен, определенный с помощью прибора Fisher Sub Sieve Sizer согласно ASTM В 330,
прочность прессования определяют, используя прессованное тело из порошка длиной 5,1 мм и диаметром 5,1 мм с плотностью прессования 5,0 г/см3, на силомере Чатиллона,
"BET" означает удельную поверхность, определенную по известному способу Брунауэра, Эммета и Теллера (Brunauer, Emmet, Teller),
"текучесть" ("Hall-flow") означает время протекания в секундах 25 г порошка через 1/10"-воронку согласно ASTM В 213,
"Mastersizer D10, D50 и D90" означает 10-, 50- и 90-процентное по массам распределение зерен порошка по размерам, измеренное согласно ASTM В 822 на приборе MasterSizer Sµ фирмы Malvern по преломлению лазерного луча, один раз с обработкой порошка ультразвуком, а другой раз без такой обработки.
Из порошков изготавливают прессованные тела с размерами: диаметр 3 мм и длина 3,96 мм, плотностью прессования 5,0 г/см3, причем в матрицу для прессования перед заполнением порошка вставляют аксиально танталовую проволоку диаметром 0,2 мм в качестве контактного провода. Прессованные тела спекают в аноды при температуре спекания, приведенной в таблице, в течение 10 минут в высоком вакууме.
"Предел прочности проволоки на вырывание" определяют следующим образом: анодный провод вставляют в отверстие диаметром 0,25 мм удерживающей железной пластины, а свободный конец зажимают в удерживающем зажиме силомера Чатиллона. После этого прилагают нагрузки до высвобождения провода из анодной структуры.
Тела анодов окунают в 0,1%-ную фосфорную кислоту и формуют при силе тока, ограниченной 150 мА, до формующего напряжения 30 В. После резкого уменьшения силы тока напряжение выдерживают еще в течение одного часа. Для измерения характеристик конденсатора используют катод из 18%-ной серной кислоты. Измерения проводят переменным током с частотой 120 Гц. Удельная электрическая емкость и ток утечки (остаточный ток) приведены в таблице.
Далее определяют электрическую (пробивную) прочность следующим образом: анодные тела окунают в 0,1%-ную фосфорную кислоту и формуют, поднимая напряжение, при постоянной силе тока до тех пор, пока не произойдет резкое падение напряжения (пробой).
Claims (7)
1. Танталовый порошок, состоящий из агломерированных первичных частиц со средним размером первичных частиц от 0,2 до 0,8 мкм, удельной поверхностью от 0,9 до 2,5 м2/г и с распределением частиц по размерам, определенным согласно ASTM В 822, соответствующим D10-значению от 5 до 25 мкм, 050 - значению от 20 до 140 мкм и D90 - значению от 40 до 250 мкм, отличающийся тем, что порошок содержит, млн долей:
Р менее 30
N менее 400
В менее 10
Si менее 20
S менее 10
As менее 10
2. Порошок по п.1, отличающийся тем, что содержит, млн долей:
Р менее 10
N менее 300
3. Порошок по п.2, отличающийся тем, что содержит N менее 100 млн долей.
4. Порошок по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что после спрессовывания в цилиндрическую форму диаметром 5,1 мм и длиной 5,1 мм имеет плотность прессования 5 г/см3 и прочность прессования по Чатиллону более 4 кг, предпочтительно более 5 кг.
5. Анод конденсатора с твердым электролитом из тантала с удельной поверхностью от 0,5 до 1 м2/г, который содержит, млн долей:
Р менее 30
N менее 400
В менее 10
Si менее 20
S менее 10
As менее 10
6. Анод конденсатора с твердым электролитом по п.5, отличающийся тем, что имеет предел прочности при вырывании проволоки, превышающий 30 кг.
7. Конденсатор с твердым электролитом, содержащий анод по п.5 или 6, имеющий удельную электрическую емкость от 70000 до 150000 мкФВ/г и удельный ток утечки менее 1 нА/мкФВ.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102004049040.6 | 2004-10-08 | ||
| DE102004049040A DE102004049040B4 (de) | 2004-10-08 | 2004-10-08 | Verfahren zur Herstellung von Festelektrolytkondensatoren |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007116851A RU2007116851A (ru) | 2008-11-20 |
| RU2414990C2 true RU2414990C2 (ru) | 2011-03-27 |
Family
ID=35645881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007116851/02A RU2414990C2 (ru) | 2004-10-08 | 2005-09-24 | Танталовый порошок для изготовления конденсаторов с твердым электролитом |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7898794B2 (ru) |
| EP (1) | EP1843868B1 (ru) |
| JP (2) | JP5150256B2 (ru) |
| KR (1) | KR101285491B1 (ru) |
| CN (1) | CN101035640B (ru) |
| AT (1) | ATE517707T1 (ru) |
| AU (1) | AU2005291557B2 (ru) |
| BR (1) | BRPI0516563B1 (ru) |
| DE (1) | DE102004049040B4 (ru) |
| IL (2) | IL182216A0 (ru) |
| MX (1) | MX2007003962A (ru) |
| PT (1) | PT1843868E (ru) |
| RU (1) | RU2414990C2 (ru) |
| SV (1) | SV2006002260A (ru) |
| TW (1) | TWI386263B (ru) |
| WO (1) | WO2006037497A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA200702885B (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2740582C1 (ru) * | 2020-07-21 | 2021-01-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ изготовления анодов танталового конденсатора |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009536266A (ja) * | 2006-05-05 | 2009-10-08 | キャボット コーポレイション | タンタル粉末およびその製造方法 |
| DE102008026304A1 (de) * | 2008-06-02 | 2009-12-03 | H.C. Starck Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren mit niedrigem Leckstrom |
| CN103578768B (zh) | 2012-07-19 | 2017-10-31 | Avx公司 | 用在电解电容器固体电解质中的非离子表面活性剂 |
| DE102013213723A1 (de) | 2012-07-19 | 2014-01-23 | Avx Corporation | Festelektrolytkondensator mit erhöhter Feucht-zu-Trocken-Kapazität |
| US9548163B2 (en) | 2012-07-19 | 2017-01-17 | Avx Corporation | Solid electrolytic capacitor with improved performance at high voltages |
| DE102013213720A1 (de) | 2012-07-19 | 2014-01-23 | Avx Corporation | Temperaturstabiler Festelektrolytkondensator |
| GB2512480B (en) | 2013-03-13 | 2018-05-30 | Avx Corp | Solid electrolytic capacitor for use in extreme conditions |
| DE102013206603A1 (de) * | 2013-04-12 | 2014-10-16 | H.C. Starck Gmbh | Verfahren zur Herstellung von sauerstoffarmen Ventilmetallsinterkörpern mit hoher Oberfläche |
| WO2015081508A1 (zh) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | 宁夏东方钽业股份有限公司 | 一种超高比容钽粉末的团化方法及由该方法制备的钽粉 |
| AT14301U1 (de) * | 2014-07-09 | 2015-07-15 | Plansee Se | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils |
| CN104209512B (zh) * | 2014-09-05 | 2018-01-16 | 宁夏东方钽业股份有限公司 | 一种中压钽粉及其制备方法 |
| US10290430B2 (en) | 2014-11-24 | 2019-05-14 | Avx Corporation | Wet Electrolytic Capacitor for an Implantable Medical Device |
| CN116148296B (zh) * | 2023-04-19 | 2023-08-25 | 中国科学院过程工程研究所 | 含金属固体物料自动化xrf检测集成装置的检测方法 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5217526A (en) * | 1991-05-31 | 1993-06-08 | Cabot Corporation | Fibrous tantalum and capacitors made therefrom |
| US5954856A (en) | 1996-04-25 | 1999-09-21 | Cabot Corporation | Method of making tantalum metal powder with controlled size distribution and products made therefrom |
| KR100522066B1 (ko) * | 1997-02-19 | 2005-10-18 | 하.체. 스타르크 게엠베하 | 탄탈 분말, 그의 제조 방법 및 그로부터 얻어진 소결 양극 |
| US6193779B1 (en) * | 1997-02-19 | 2001-02-27 | H. C. Starck Gmbh & Co. Kg | Tantalum powder, method for producing same powder and sintered anodes obtained from it |
| US6171363B1 (en) * | 1998-05-06 | 2001-01-09 | H. C. Starck, Inc. | Method for producing tantallum/niobium metal powders by the reduction of their oxides with gaseous magnesium |
| CN1069564C (zh) * | 1998-07-07 | 2001-08-15 | 宁夏有色金属冶炼厂 | 钽粉末的制造方法 |
| DE19847012A1 (de) * | 1998-10-13 | 2000-04-20 | Starck H C Gmbh Co Kg | Niobpulver und Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP2001148326A (ja) * | 1999-11-19 | 2001-05-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | タンタル固体電解コンデンサの製造方法および製造装置 |
| JP3806567B2 (ja) * | 2000-01-17 | 2006-08-09 | 三洋電機株式会社 | 固体電解コンデンサの製造方法及び製造装置 |
| JP2002060803A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-28 | Showa Kyabotto Super Metal Kk | 電解コンデンサ用タンタル焼結体の製造方法 |
| US6611421B2 (en) * | 2000-09-08 | 2003-08-26 | Avx Corporation | Non-polarized tantalum capacitor and capacitor array |
| CN1169643C (zh) * | 2001-09-29 | 2004-10-06 | 宁夏东方钽业股份有限公司 | 高比表面积钽粉和/或铌粉的制备方法 |
| US6791821B1 (en) * | 2001-10-16 | 2004-09-14 | Yosemite Investment, Inc. | Tantalum-carbon hybrid capacitor with activated carbon |
| DE10307716B4 (de) * | 2002-03-12 | 2021-11-18 | Taniobis Gmbh | Ventilmetall-Pulver und Verfahren zu deren Herstellung |
| JP2007511667A (ja) * | 2003-06-10 | 2007-05-10 | キャボット コーポレイション | タンタル粉末およびその製造方法 |
| RU2236930C1 (ru) | 2003-06-24 | 2004-09-27 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН | Способ получения легированного порошка вентильного металла |
| US7116548B2 (en) * | 2004-04-23 | 2006-10-03 | Kemet Electronics Corporation | Fluted anode with minimal density gradients and capacitor comprising same |
| US6952339B1 (en) * | 2004-05-13 | 2005-10-04 | Todd Knowles | Tantalum capacitor case with increased volumetric efficiency |
-
2004
- 2004-10-08 DE DE102004049040A patent/DE102004049040B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-09-24 MX MX2007003962A patent/MX2007003962A/es active IP Right Grant
- 2005-09-24 AU AU2005291557A patent/AU2005291557B2/en not_active Ceased
- 2005-09-24 CN CN2005800341700A patent/CN101035640B/zh active Active
- 2005-09-24 KR KR1020077010330A patent/KR101285491B1/ko active IP Right Grant
- 2005-09-24 US US11/576,718 patent/US7898794B2/en active Active
- 2005-09-24 AT AT05796051T patent/ATE517707T1/de active
- 2005-09-24 RU RU2007116851/02A patent/RU2414990C2/ru active
- 2005-09-24 JP JP2007535049A patent/JP5150256B2/ja active Active
- 2005-09-24 BR BRPI0516563-6A patent/BRPI0516563B1/pt active IP Right Grant
- 2005-09-24 WO PCT/EP2005/010361 patent/WO2006037497A1/de active Application Filing
- 2005-09-24 EP EP05796051A patent/EP1843868B1/de active Active
- 2005-09-24 PT PT05796051T patent/PT1843868E/pt unknown
- 2005-10-07 SV SV2005002260A patent/SV2006002260A/es unknown
- 2005-10-07 TW TW094135038A patent/TWI386263B/zh not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-03-27 IL IL182216A patent/IL182216A0/en unknown
- 2007-04-05 ZA ZA200702885A patent/ZA200702885B/xx unknown
-
2010
- 2010-02-02 IL IL203658A patent/IL203658A/en active IP Right Grant
-
2011
- 2011-08-08 JP JP2011173296A patent/JP5193341B2/ja active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2740582C1 (ru) * | 2020-07-21 | 2021-01-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ изготовления анодов танталового конденсатора |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102004049040B4 (de) | 2008-11-27 |
| KR101285491B1 (ko) | 2013-07-12 |
| BRPI0516563B1 (pt) | 2014-03-11 |
| RU2007116851A (ru) | 2008-11-20 |
| EP1843868A1 (de) | 2007-10-17 |
| TWI386263B (zh) | 2013-02-21 |
| JP2008516432A (ja) | 2008-05-15 |
| IL182216A0 (en) | 2007-09-20 |
| IL203658A (en) | 2012-12-31 |
| CN101035640B (zh) | 2011-05-25 |
| JP2012019223A (ja) | 2012-01-26 |
| US7898794B2 (en) | 2011-03-01 |
| KR20070053369A (ko) | 2007-05-23 |
| ATE517707T1 (de) | 2011-08-15 |
| CN101035640A (zh) | 2007-09-12 |
| JP5193341B2 (ja) | 2013-05-08 |
| ZA200702885B (en) | 2008-08-27 |
| PT1843868E (pt) | 2011-09-19 |
| US20080094779A1 (en) | 2008-04-24 |
| AU2005291557B2 (en) | 2010-07-29 |
| WO2006037497A1 (de) | 2006-04-13 |
| SV2006002260A (es) | 2006-06-26 |
| DE102004049040A1 (de) | 2006-04-13 |
| EP1843868B1 (de) | 2011-07-27 |
| TW200626260A (en) | 2006-08-01 |
| JP5150256B2 (ja) | 2013-02-20 |
| BRPI0516563A (pt) | 2008-09-09 |
| MX2007003962A (es) | 2008-03-13 |
| AU2005291557A1 (en) | 2006-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2414990C2 (ru) | Танталовый порошок для изготовления конденсаторов с твердым электролитом | |
| RU2405659C2 (ru) | Способ получения порошков клапанных металлов | |
| RU2369563C2 (ru) | Порошок недоокиси ниобия, анод из недоокиси ниобия и конденсатор с твердым электролитом | |
| US8562765B2 (en) | Process for heat treating metal powder and products made from the same | |
| JP5713905B2 (ja) | バルブメタル酸化物及びバルブメタル酸化物のアグロメレート粉末、及びその製造方法 | |
| US20020194954A1 (en) | Niobium sintered body for capacitor and process for producing same | |
| US9085468B2 (en) | Inorganic compounds | |
| JP4521849B2 (ja) | コンデンサ用ニオブ粉と該ニオブ粉を用いた焼結体および該焼結体を用いたコンデンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20180918 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180919 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |