RU2680082C1 - Способ изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла - Google Patents
Способ изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680082C1 RU2680082C1 RU2018120284A RU2018120284A RU2680082C1 RU 2680082 C1 RU2680082 C1 RU 2680082C1 RU 2018120284 A RU2018120284 A RU 2018120284A RU 2018120284 A RU2018120284 A RU 2018120284A RU 2680082 C1 RU2680082 C1 RU 2680082C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- preform
- billet
- temperature
- acid
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 14
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 238000007743 anodising Methods 0.000 claims description 28
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 23
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 19
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000010981 drying operation Methods 0.000 claims description 3
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 37
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу изготовления анодов электролитических объемно-пористых конденсаторов на основе вентильного металла, преимущественно тантала или ниобия. Формируют пористую заготовку анода путем прессования порошка тантала или ниобия с использованием прессового инструмента, изготовленного из штамповой стали для холодного деформирования. Заготовку спекают и проводят анодирование в растворах минеральной кислоты с нанесением на поверхность заготовки оксидной диэлектрической пленки заданной толщины. Анодированную заготовку подвергают обработке раствором кислоты до растворения анодной пленки на наружной поверхности заготовки и проводят повторное анодирование в растворе кислоты до получения заданной толщины пленки. После анодирования, кислотной обработки и повторного анодирования заготовку промывают дистиллированной водой и сушат при температуре 100-130°С. Изобретение обеспечивает сохранение высокого удельного заряда конденсатора при снижении тока утечки в 2,4-8,9 раза за счет уменьшения загрязнения анода материалом прессового инструмента. 4 з.п. ф-лы, 7 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к способу изготовления анодов электролитических объемно-пористых конденсаторов на основе вентильного металла, преимущественно тантала или ниобия.
Аноды конденсаторов обычно изготавливают прессованием порошка вентильного металла и спеканием заготовки с последующим нанесением оксидной диэлектрической пленки путем поляризации в растворах минеральных кислот. Качество анода определяется величиной удельной поверхности порошка вентильного металла, его чистотой и пористостью спеченной заготовки. Емкость конденсатора прямо пропорциональна величине поверхности спеченного анода. Для различных типов конденсаторов используют порошок с соответствующей удельной поверхностью, обеспечивающей необходимый удельный заряд. Важными факторами также являются чистота металла и морфология частиц порошка. Примеси и микронеровности ухудшают свойства диэлектрической оксидной пленки, приводя к росту тока утечки и увеличению коэффициента рассеяния. Хотя высокие температуры спекания и способствуют удалению летучих примесей и сглаживанию микронеровностей, они ведут также и к усадке пористой заготовки, что снижает ее удельную поверхность и, соответственно, емкость конденсатора. Создание условий сохранения высокой удельной поверхности пористой заготовки и повышение чистоты вентильного металла является необходимым фактором получения конденсаторов с высоким удельным зарядом и низким током утечки.
Известен способ изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла, преимущественно тантала (см. пат. 4052273 США, МКИ2 C25D 11/26, 11/02, 1977), включающий формирование пористой заготовки анода, ее спекание и анодирование в водном растворе азотной кислоты с нанесением оксидной диэлектрической пленки на поверхность заготовки. После нанесения оксидной пленки заготовку извлекают из раствора азотной кислоты и высушивают в печи при температуре 150-300°С. Затем перечисленные операции анодирования и сушки могут быть повторены. В результате каждого цикла анодирования-сушки происходит снижение тока утечки анода, однако при этом эффект снижения тока утечки с каждым последующим циклом уменьшается.
Недостатком данного способа является то, что для снижения тока утечки следует провести большое количество циклов анодирования-сушки. Кроме того, высокая температура сушки в сочетании с коррозионной активностью паров азотной кислоты может приводить к коррозии аппаратуры и вторичному загрязнению заготовки. Все это ведет к снижению технологичности способа.
Известен также принятый в качестве прототипа способ изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла (см. пат. 2543486 РФ, МПК H01G 9/04, 9/052, 9/00 (2006.01), 2015), включающий формирование пористой заготовки анода путем прессования порошка, преимущественно тантала, ниобия или субоксида ниобия, до плотности 1,5-5 г/см3 (порошки на основе ниобия) или до плотности 3,5-9 г/см3 (порошки тантала) с использованием прессового инструмента. Прессовый инструмент может быть изготовлен из карбида, оксида, борида, нитрида или силицида металла, карбо-нитрида или их сплавов, керамического материала, закаленной и/или легированной стали или материала анода конденсатора. При этом содержание материала, из которого изготовлен прессовый инструмент, на поверхности пористой заготовки анода может достигать 0,03%. Затем прессованную заготовку анода спекают при температуре более 1000°С и подвергают анодированию в водном растворе фосфорной кислоты при наложении напряжения от 1 до 300 В, величина которого обусловлена заданной толщиной оксидного слоя, с последующими промывкой и сушкой при 85°С. Для снижения тока утечки анода проводят обработку заготовки путем погружения в различные химические реактивы: комплексообразующие агенты, окислители, основания или кислоты. Погружение в любой из перечисленных реактивов может быть осуществлено на любом этапе изготовления анода: после прессования, после спекания или после нанесения оксидной диэлектрической пленки. После извлечения из химического реактива заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 85°С и сушат при этой температуре в течение 1 часа. Полученный анод конденсатора в результате обработки химическим реактивом характеризуется снижением тока утечки с 2130 мкА до 1145 мкА при уменьшении величины удельного заряда с 79,6 до 74,2 мкФ.
Известный способ характеризуется недостаточной технологичностью, поскольку использует прессовый инструмент, изготовленный из специальных материалов, обычно не применяемых для прессового оборудования, которые вызывают загрязнение анода материалом прессового инструмента. При химической обработке заготовок анода происходит снижение величины удельного заряда на 6,8% при снижении тока утечки в 1,9 раза. В то же время, после обработки химическим реактивом возможно образование дефектов в оксидной пленке.
Изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении технологичности способа за счет использования стандартного материала прессового инструмента и снижения загрязнения анода материалом инструмента. Технический результат заключается также в снижении тока утечки конденсатора и сохранении его высокого удельного заряда.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла, включающем формирование пористой заготовки анода путем прессования порошка вентильного металла с использованием стального прессового инструмента, спекание заготовки, анодирование в растворе минеральной кислоты с нанесением оксидной диэлектрической пленки заданной толщины на поверхность заготовки, первую промывку заготовки дистиллированной водой при повышенной температуре, первую сушку, кислотную обработку анодированной заготовки, ее вторую промывку дистиллированной водой при повышенной температуре и вторую сушку, согласно изобретению, используют прессовый инструмент, изготовленный из штамповой стали для холодного деформирования, кислотную обработку анодированной заготовки ведут до растворения анодной пленки на наружной поверхности заготовки, после второй сушки осуществляют повторное анодирование в растворе минеральной кислоты до получения заданной толщины пленки, проводят ее третью промывку дистиллированной водой при повышенной температуре и третью сушку, причем операции сушки ведут при температуре 100-130°С.
Технический результат достигается также тем, что в качестве вентильного металла используют тантал или ниобий.
Технический результат достигается также и тем, что анодирование и повторное анодирование заготовки ведут в растворах 0,01-1% ортофосфорной или 0,1-4,5% серной кислоты.
Технический результат достигается и тем, что кислотную обработку анодированной заготовки ведут 1-40% раствором фтористоводородной кислоты или смесью фтористоводородной, азотной и серной кислот, взятых в соотношении 1:0,5-1,5:1-2.
На достижение технического результата направлено также то, что операции промывки дистиллированной водой ведут при температуре 70-80°С.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.
Использование прессового инструмента, изготовленного из штамповой стали для холодного деформирования, позволяет повысить технологичность и экономичность способа за счет упрощения его создания на основе имеющихся промышленных материалов и оборудования.
Проведение кислотной обработки анодированной заготовки до растворения анодной пленки на ее наружной поверхности позволяет снизить загрязнение поверхности анода материалом прессового инструмента. Кроме того, при этом происходит частичное растворение анодной пленки внутри заготовки, что также способствует повышению чистоты поверхности в объеме заготовки за счет снижения содержания адсорбированных примесей. Кислотная обработка, за счет растворения микронеровностей, которые образуют мелкие поры внутри заготовки, позволяет увеличить пористость спеченной заготовки, обеспечивая сохранение высокого удельного заряда.
Проведение повторного анодирования в растворе минеральной кислоты до получения заданной толщины пленки позволяет сформировать оксидную диэлектрическую пленку с низким содержанием примесей, так как металл, из которого она образована, не контактировал с прессовым инструментом и имеет меньшее количество сорбированных примесей, что обеспечивает снижение тока утечки анода.
Проведение после повторного анодирования третьей промывки дистиллированной водой при повышенной температуре и третьей сушки позволяет очистить поры заготовки и удалить остаточную влагу.
Осуществление всех операций сушки при температуре 100-130°С позволяет полностью удалить остатки влаги после каждой очередной промывки, подготовив тем самым пористую заготовку анода к последующим операциям. При температуре сушки ниже 100°С в порах может остаться влага, которая в случае повторного анодирования снижает качество анодной пленки из-за разности электрического сопротивления воды и раствора минеральной кислоты. Вследствие этого будет образовываться оксидная пленка различной толщины на разных участках поверхности заготовки. В случае же кислотной обработки остаточная влага затруднит доступ кислоты в поры. Сушка при температуре выше 130°С нецелесообразна, так как приводит к дополнительному расходу энергии без улучшения качества анодной заготовки.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении технологичности способа за счет использования стандартного материала прессового инструмента и снижения загрязнения анода материалом инструмента, что обеспечивает снижение тока утечки конденсатора и сохранение его высокого удельного заряда.
В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие режимные параметры.
Использование тантала или ниобия в качестве вентильного металла анода позволяет получать анодные оксидные пленки, обладающие повышенными диэлектрическими характеристиками, что обеспечивает высокий удельный заряд изготавливаемых конденсаторов.
Проведение анодирования и повторного анодирования заготовки в растворах 0,01-1% ортофосфорной или 0,1-4,5% серной кислоты способствует росту анодных оксидных пленок заданной толщины с низким содержанием дефектов, что обеспечивает снижение токов утечки изготавливаемых конденсаторов.
Проведение кислотной обработки анодированной заготовки в 1-40% растворе фтористоводородной кислоты позволяет растворить на наружной поверхности заготовки анодную пленку, содержащую примеси материала прессового инструмента и, тем самым, повысить чистоту анодной пленки, которая формируется при повторном анодировании.
Использование раствора с концентрацией фтористоводородной кислоты менее 1% значительно увеличивает время обработки заготовки, что снижает технологичность способа. При концентрации более 40% будет иметь место избыточный расход кислоты без существенного улучшения качества анода конденсатора.
Проведение кислотной обработки смесью фтористоводородной, азотной и серной кислот, взятых в соотношении 1:0,5-1,5:1-2, приводит к интенсификации процесса, что позволяет сократить время обработки. Проведение кислотной обработки при содержании азотной и серной кислот менее 0,5 и 1 в соотношении 1:0,5-1,5:1-2 увеличивает время обработки. Проведение кислотной обработки при содержании азотной и серной кислот более 1,5 и 2 в соотношении 1:0,5-1,5:1-2 приводит к химической полировке поверхности заготовки, которая может продолжаться на начальной стадии промывки, что приводит к снижению удельной поверхности заготовки и, соответственно, удельного заряда.
Проведение операций промывки дистиллированной водой при температуре 70-80°С обеспечивает необходимую вязкость рабочих жидкостей, что способствует ускоренной очистке заготовки анода от остатков кислот.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения снижения загрязнения анода материалом прессового инструмента и снижения тока утечки анода при сохранении высокого удельного заряда.
Сущность и преимущества предлагаемого способа изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла могут быть пояснены следующими Примерами конкретного выполнения изобретения.
Пример 1. Из порошка тантала на прессовом инструменте формируют пористую заготовку анода массой 0,17 г и плотностью 6 г/см3. Прессовый инструмент изготовлен из штамповой стали для холодного деформирования марки X12 (ГОСТ 5950-73). Полученную заготовку спекают при температуре 1300°С и проводят ее анодирование в 0,01% растворе ортофосфорной кислоты с нанесением оксидной диэлектрической пленки толщиной, соответствующей напряжению анодирования 16 В. Анодированную заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, после чего сушат при 100°С. Затем заготовку подвергают обработке 40% раствором фтористоводородной кислоты, в результате которой происходит растворение нанесенной анодной пленки. После этого заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, сушат при температуре 100°С и проводят повторное анодирование при напряжении 16 В в растворе 0,01% ортофосфорной кислоты с последующей промывкой дистиллированной водой при температуре 80°С и сушкой при 100°С.
Измерение тока утечки и удельного заряда изготовленного анода проводят с помощью прибора Е7-20 в 38% растворе серной кислоты на частоте 50 Гц с использованием катода из черненой платины. Величина погрешности измерения характеристик анодов не превышает 3%. Анод имеет ток утечки 0,0006 А/Кл и удельный заряд 50400 мкКл/г. Изменение заряда не превышает 3%. Анод, изготовленный без кислотной обработки и повторного анодирования, имеет ток утечки 0,002 А/Кл, удельный заряд 51000 мкКл/г.
Пример 2. Из порошка ниобия на прессовом инструменте формируют пористую заготовку анода массой 0,065 г и плотностью 2,5 г/см3. Прессовый инструмент изготовлен из штамповой стали для холодного деформирования марки X12 (ГОСТ 5950-73). Полученную заготовку спекают при температуре 1100°С и проводят ее анодирование в 1% растворе ортофосфорной кислоты с нанесением оксидной диэлектрической пленки толщиной, соответствующей напряжению анодирования 16 В. Анодированную заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, после чего сушат при 120°С. Затем заготовку подвергают обработке 1% раствором фтористоводородной кислоты, в результате которой происходит растворение нанесенной анодной пленки. После этого заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, сушат при температуре 120°С и проводят повторное анодирование при напряжении 16 В в растворе 1% ортофосфорной кислоты с последующей промывкой дистиллированной водой при температуре 80°С и сушкой при 120°С.
Измерение тока утечки и удельного заряда изготовленного анода проводят с помощью прибора Е7-20 в 38% растворе серной кислоты на частоте 50 Гц с использованием катода из черненой платины. Величина погрешности измерения характеристик анодов не превышает 3%. Анод имеет ток утечки 0,0007 А/Кл и удельный заряд 180700 мкКл/г. Изменение заряда не превышает 3%. Анод, изготовленный без кислотной обработки и повторного анодирования, имеет ток утечки 0,0062 А/Кл, удельный заряд 180100 мкКл/г.
Пример 3. Из порошка тантала на прессовом инструменте формируют пористую заготовку анода массой 0,12 г и плотностью 4,5 г/см3. Прессовый инструмент изготовлен из штамповой стали для холодного деформирования марки X12 (ГОСТ 5950-73). Полученную заготовку спекают при температуре 1300°С и проводят ее анодирование в 0,1% растворе ортофосфорной кислоты с нанесением оксидной диэлектрической пленки толщиной, соответствующей напряжению анодирования 30 В. Анодированную заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 70°С, после чего сушат при 130°С. Затем заготовку подвергают обработке 10% раствором фтористоводородной кислоты, в результате которой происходит растворение нанесенной анодной пленки. После этого заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, сушат при температуре 130°С и проводят повторное анодирование при напряжении 30 В в растворе 0,1% ортофосфорной кислоты с последующей промывкой дистиллированной водой при температуре 70°С и сушкой при 130°С.
Измерение тока утечки и удельного заряда изготовленного анода проводят с помощью прибора Е7-20 в 38% растворе серной кислоты на частоте 50 Гц с использованием катода из черненой платины. Величина погрешности измерения характеристик анодов не превышает 3%. Анод имеет ток утечки 0,0003 А/Кл и удельный заряд 82300 мкКл/г. Изменение заряда не превышает 3%. Анод, изготовленный без кислотной обработки и повторного анодирования, имеет ток утечки 0,0012 А/Кл, удельный заряд 81700 мкКл/г.
Пример 4. Из порошка тантала на прессовом инструменте формируют пористую заготовку анода массой 0,137 г и плотностью 5 г/см3. Прессовый инструмент изготовлен из штамповой стали для холодного деформирования марки X12 (ГОСТ 5950-73). Полученную заготовку спекают при температуре 1450°С и проводят ее анодирование в 4,5% растворе серной кислоты с нанесением оксидной диэлектрической пленки толщиной, соответствующей напряжению анодирования 70 В. Анодированную заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, после чего сушат при 130°С. Затем заготовку подвергают обработке смесью фтористоводородной, азотной и серной кислот, взятых в соотношении 1:1,5:2, в результате которой происходит растворение нанесенной анодной пленки. После этого заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, сушат при температуре 130°С и проводят повторное анодирование при напряжении 70 В в 4,5% растворе ортофосфорной кислоты с последующей промывкой дистиллированной водой при температуре 80°С и сушкой при 130°С.
Измерение тока утечки и удельного заряда изготовленного анода проводят с помощью прибора Е7-20 в 38% растворе серной кислоты на частоте 50 Гц с использованием катода из черненой платины. Величина погрешности измерения характеристик анодов не превышает 3%. Анод имеет ток утечки 0,0012 А/Кл и удельный заряд 26900 мкКл/г. Изменение заряда не превышает 3%. Анод, изготовленный без кислотной обработки и повторного анодирования, имеет ток утечки 0,0036 А/Кл, удельный заряд 27650 мкКл/г.
Пример 5. Из порошка ниобия на прессовом инструменте формируют пористую заготовку анода массой 0,055 г и плотностью 2 г/см3. Прессовый инструмент изготовлен из штамповой стали для холодного деформирования марки X12 (ГОСТ 5950-73). Полученную заготовку спекают при температуре 1100°С и проводят ее анодирование в 0,1% растворе серной кислоты с нанесением оксидной диэлектрической пленки толщиной, соответствующей напряжению анодирования 16 В. Анодированную заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, после чего сушат при 120°С. Затем заготовку подвергают обработке 1% раствором фтористоводородной кислоты, в результате которой происходит растворение нанесенной анодной пленки. После этого заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, сушат при температуре 120°С и проводят повторное анодирование при напряжении 16 В в растворе 0,1% серной кислоты с последующей промывкой дистиллированной водой при температуре 80°С и сушкой при 120°С.
Измерение тока утечки и удельного заряда изготовленного анода проводят с помощью прибора Е7-20 в 38% растворе серной кислоты на частоте 50 Гц с использованием катода из черненой платины. Величина погрешности измерения характеристик анодов не превышает 3%. Анод имеет ток утечки 0,0009 А/Кл и удельный заряд 207500 мкКл/г. Изменение заряда не превышает 3%. Анод, изготовленный без кислотной обработки и повторного анодирования, имеет ток утечки 0,0039 А/Кл, удельный заряд 213000 мкКл/г.
Пример 6. Из порошка тантала на прессовом инструменте формируют пористую заготовку анода массой по 0,148 г и плотностью 5,5 г/см3. Прессовый инструмент изготовлен из штамповой стали для холодного деформирования марки X12 (ГОСТ 5950-73). Полученную заготовку спекают при температуре 1300°С и проводят ее анодирование в 1% растворе серной кислоты с нанесением оксидной диэлектрической пленки толщиной, соответствующей напряжению анодирования 30 В. Анодированную заготовку промываютдистиллированной водой при температуре 80°С, после чего сушат при 120°С. Затем заготовку подвергают обработке 10% раствором фтористоводородной кислоты, в результате которой происходит растворение нанесенной анодной пленки. После этого заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, сушат при температуре 120°С и проводят повторное анодирование при напряжении 30 В в растворе 1% серной кислоты с последующей промывкой дистиллированной водой при температуре 80°С и сушкой при 120°С.
Измерение тока утечки и удельного заряда изготовленного анода проводят с помощью прибора Е7-20 в 38% растворе серной кислоты на частоте 50 Гц с использованием катода из черненой платины. Величина погрешности измерения характеристик анодов не превышает 3%. Анод имеет ток утечки 0,0008 А/Кл и удельный заряд 94000 мкКл/г. Изменение заряда не превышает 3%. Анод, изготовленный без кислотной обработки и повторного анодирования, имеет ток утечки 0,0019 А/Кл, удельный заряд 94300 мкКл/г.
Пример 7. Из порошка тантала на прессовом инструменте формируют пористую заготовку анода массой 0,137 г и плотностью 5 г/см3. Прессовый инструмент изготовлен из штамповой стали для холодного деформирования марки X12 (ГОСТ 5950-73). Полученную заготовку спекают при температуре 1450°С и проводят ее анодирование в 0,1% растворе ортофосфорной кислоты с нанесением оксидной диэлектрической пленки толщиной, соответствующей напряжению анодирования 70 В. Анодированную заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, после чего сушат при 130°С. Затем заготовку подвергают обработке смесью фтористоводородной, азотной и серной кислот, взятых в соотношении 1:0,5:1, в результате которой происходит растворение нанесенной анодной пленки. После этого заготовку промывают дистиллированной водой при температуре 80°С, сушат при температуре 130°С и проводят повторное анодирование при напряжении 70 В в растворе 0,1% ортофосфорной кислоты с последующей промывкой дистиллированной водой при температуре 80°С и сушкой при 130°С.
Измерение тока утечки и удельного заряда изготовленного анода проводят с помощью прибора Е7-20 в 38% растворе серной кислоты на частоте 50 Гц с использованием катода из черненой платины. Величина погрешности измерения характеристик анодов не превышает 3%. Анод имеет ток утечки 0,0014 А/Кл и удельный заряд 27190 мкКл/г. Изменение заряда не превышает 3%. Анод, изготовленный без кислотной обработки и повторного анодирования, имеет ток утечки 0,0038 А/Кл, удельный заряд 27800 мкКл/г.
Из вышеприведенных Примеров видно, что способ согласно изобретению обеспечивает сохранение высокого удельного заряда конденсатора при снижении тока утечки в 2,4-8,9 раза за счет уменьшения загрязнения анода материалом прессового инструмента, изготовленного из стандартной штамповой стали для холодного деформирования. Заявляемый способ относительно прост, технологичен и может быть реализован в промышленных условиях.
Claims (5)
1. Способ изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла, включающий формирование пористой заготовки анода путем прессования порошка вентильного металла с использованием стального прессового инструмента, спекание заготовки, анодирование в растворе минеральной кислоты с нанесением оксидной диэлектрической пленки заданной толщины на поверхность заготовки, первую промывку заготовки дистиллированной водой при повышенной температуре, первую сушку, кислотную обработку анодированной заготовки, ее вторую промывку дистиллированной водой при повышенной температуре и вторую сушку, отличающийся тем, что используют прессовый инструмент, изготовленный из штамповой стали для холодного деформирования, кислотную обработку анодированной заготовки ведут до растворения анодной пленки на наружной поверхности заготовки, после второй сушки осуществляют повторное анодирование в растворе минеральной кислоты до получения заданной толщины пленки, проводят ее третью промывку дистиллированной водой при повышенной температуре и третью сушку, причем операции сушки ведут при температуре 100-130°C.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вентильного металла используют тантал или ниобий.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что анодирование и повторное анодирование заготовки ведут в растворах 0,01-1% ортофосфорной или 0,1-4,5% серной кислоты.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кислотную обработку анодированной заготовки ведут 1-40% раствором фтористоводородной кислоты или смесью фтористоводородной, азотной и серной кислот, взятых в соотношении 1:0,5-1,5:1-2.
5. Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что операции промывки дистиллированной водой ведут при температуре 70-80°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018120284A RU2680082C1 (ru) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Способ изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018120284A RU2680082C1 (ru) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Способ изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680082C1 true RU2680082C1 (ru) | 2019-02-15 |
Family
ID=65442579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018120284A RU2680082C1 (ru) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Способ изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680082C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5242481A (en) * | 1989-06-26 | 1993-09-07 | Cabot Corporation | Method of making powders and products of tantalum and niobium |
| SU1556422A1 (ru) * | 1987-12-03 | 1994-02-28 | Специальное конструкторское бюро при заводе "Элеконд" | Способ изготовления объемно-пористого анода оксидно-полупроводникового конденсатора |
| US8168118B2 (en) * | 2003-01-07 | 2012-05-01 | Cabot Corporation | Powder metallurgy sputtering targets and methods of producing same |
| RU2543486C2 (ru) * | 2008-06-02 | 2015-03-10 | Х.К. Штарк Гмбх | Способ получения электролитических конденсаторов, имеющих низкий ток утечки |
| RU2551889C9 (ru) * | 2008-12-19 | 2016-05-20 | Х.К. Штарк Гмбх | Анод конденсатора |
-
2018
- 2018-05-31 RU RU2018120284A patent/RU2680082C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1556422A1 (ru) * | 1987-12-03 | 1994-02-28 | Специальное конструкторское бюро при заводе "Элеконд" | Способ изготовления объемно-пористого анода оксидно-полупроводникового конденсатора |
| US5242481A (en) * | 1989-06-26 | 1993-09-07 | Cabot Corporation | Method of making powders and products of tantalum and niobium |
| US8168118B2 (en) * | 2003-01-07 | 2012-05-01 | Cabot Corporation | Powder metallurgy sputtering targets and methods of producing same |
| RU2543486C2 (ru) * | 2008-06-02 | 2015-03-10 | Х.К. Штарк Гмбх | Способ получения электролитических конденсаторов, имеющих низкий ток утечки |
| RU2551889C9 (ru) * | 2008-12-19 | 2016-05-20 | Х.К. Штарк Гмбх | Анод конденсатора |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2001029291A1 (en) | Method of anodizing tantalum powder | |
| JP2022508052A (ja) | 多孔質金属箔又はワイヤ、及びそれから製造したコンデンサアノード、及びその製造方法 | |
| RU2680082C1 (ru) | Способ изготовления анода конденсатора на основе вентильного металла | |
| WO2016038959A1 (ja) | タングステンコンデンサ素子及びその製造方法 | |
| JPH09184094A (ja) | 表面処理アルミニウム材及びその製造方法 | |
| CN105702466A (zh) | 一种高介电常数化成铝箔的制备方法 | |
| JP5798279B1 (ja) | タングステン系コンデンサ素子の製造方法 | |
| JPH02267915A (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| WO2015166670A1 (ja) | タングステン系コンデンサ素子の製造方法 | |
| JP2007036043A (ja) | アルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法 | |
| JP3995406B2 (ja) | 電解コンデンサ用アルミニウム箔 | |
| JP4289717B2 (ja) | アルミニウム電解コンデンサおよびアルミニウム電解コンデンサ用陰極箔の製造方法 | |
| JPH059710A (ja) | 電解コンデンサ用アルミニウム電極の製造方法 | |
| JP2005015916A (ja) | 電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法、電解コンデンサ電極用アルミニウム材、電解コンデンサ用電極材の製造方法およびアルミニウム電解コンデンサ | |
| US3366556A (en) | Process for the manufacture of dry electrolytic condensers | |
| JPH0722078B2 (ja) | 固体電解コンデンサの製造法 | |
| JP2013247203A (ja) | 電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造方法 | |
| JP3537127B2 (ja) | 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔 | |
| JP4308556B2 (ja) | 電解コンデンサ電極用アルミニウム材および電解コンデンサ電極材の製造方法並びに電解コンデンサ | |
| RU2516525C1 (ru) | Способ получения катодной обкладки оксидно-полупроводникового конденсатора | |
| WO2015016066A1 (ja) | 固体電解コンデンサ素子の陽極体及びその製造方法 | |
| JPS6217185A (ja) | アルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法 | |
| JP2847001B2 (ja) | 固体電解コンデンサの製法 | |
| JP5840821B1 (ja) | タングステンコンデンサ素子及びその製造方法 | |
| RU2110611C1 (ru) | Способ получения покрытия на титане и его сплавах |