一种铌外壳钽电解电容器的制造方法及电容器技术

本发明专利技术公布了一种铌外壳钽电解电容器的制造方法及电容器，该电容器采用圆柱形或方形金属铌外壳封装，为气密封结构，且为单体电容器，一个铌壳和铌绝缘子组成的电容器腔体内连接一个或多个钽阳极块；首先制备铌绝缘子，铌绝缘子所用引出端为钽丝，钽丝外焊接镍管，在钽丝和铌盖之间烧结有绝缘玻璃粉，起绝缘、密封、耐酸作用，再将负极与铌盖焊接，即完成铌绝缘子部分的制作；在电容器的装配中，先将组合好数片钽阳极和阴极装入圆柱形或方形金属铌壳中，并将正极与铌绝缘子中的钽丝焊接，再加入聚四氟垫片固定；将装配好的电容器通过激光焊机进行焊接，然后通过注液孔注入电解质溶液，再激封焊注液孔，即得到本发明专利技术铌外壳钽电解电容器。

【技术实现步骤摘要】
一种铌外壳钽电解电容器的制造方法及电容器
本专利技术涉及电容器领域，尤其涉及一种铌外壳钽电解电容器的制造方法，以及按此方法加工的铌外壳钽电解电容器。
技术介绍
目前，现有的全钽电解电容器为以纯钽粉为阳极、铌壳作为阴极材料加工而成的电解电容器，钽电容器的优点是电性能稳定，且是所有电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品。随着通讯、医疗、交通等领域的电子电气设备向小体积、大功率、高频率、高工作电压方向发展，电子设备对电容器的额定工作电压、高频特性以及体积比容量的要求越来越高，尤其在航空航天设备中大幅提高电容器能量密度而提高有效载荷能力。由于钽电容器产品的需求量不断增大，造成钽资源的缺乏，而目前的研究中均未能有效解决可完全替代的材料，因此在这一方面成为众多学者研究的课题之一。铌、钽作为同族稀有元素,具有相似的电子结构和相近的物理化学性质,并且铌资源比钽丰富,价格低廉、稳定，因此成为研究的首选目标。铌作为阳级时受热和电应力影响对介电氧化膜的破坏，造成漏电流增大而影响了电容器的使用。但铌作为阴极时则不会影响到钽电容器的性能，因此在电容器的阴极（即外壳）材料可用铌完全替代钽。若采用铌作为外壳，该材料具有熔点高、加工性能好、耐腐蚀、蒸汽压低、膨胀系数小等优良性能；然而铌板在拉深与冲压过程中硬化现象较严重，在深冲引伸铌壳时容易产生开裂、拉痕、变形，影响产品尺寸、外观、产品一致性等，其以上特征缺陷较同族的钽更为严重；因此在高能电容器领域，现有技术中没有采用铌作为阴极外壳，一般只考虑钽。众所周知，铌的密度是钽密度的51.8%，相对于钽，具有重量轻、储量大、价格低等优点，尤其是航天、航空、导弹等领域，对重量的要求极高，采用铌外壳钽电容器，可降低同型号全钽电容器的重点。例如：Ф35.5×8的高能钽电容器钽外壳其重量为23.5g，若换成铌外壳则重量为12.2g，可减轻48.1%的重量，因此其意义则极其重大，尤其在航天、航空领域。通过专利检索，存在以下已知的现有技术方案：专利1：申请号201120251913.2，申请日2011-07-18，授权公告日2012-05-23，一种方形固态电容器，其特征在于所述方形固态电容器包括一多孔状的钽烧结块，该钽烧结块包覆在一塑化的导电高分子材料层内，该导电高分子材料层外设置一碳胶和银胶层，一阴极连接碳胶和银胶层。该方形固态电容器设计合理，具有绝佳的低漏电处理能力及强化击穿电压，其具有更强的击穿电压(BDV)及改进的漏电流(LC)特性，老化后不会产生瞬间击穿现象。其制备方法简单，容易实现工业化规模生产。专利2：申请号：200610134467.0，申请日：2006-11-29，公开日2007-05-16，本专利技术属于大功率电子器件
，涉及一种混合型超级电容器。其特征是用钽做电容器的阳极，用二氧化钌电极做电容器的阴极，充以电解液。钽阳极和电解液形成电解电容器，二氧化钌电极在电解液中形成电化学电容器，二者通过电解液等效串联，形成具有电解电容器和电化学电容器共同优点的超级电容器。这种电容器的钽阳极由钽粉压制而成，二氧化钌涂敷于基板集流体上形成阴极，电解液是硫酸溶液。本专利技术的效果和益处是提高超级电容器的工作电压，并保持高储能密度的特点。消除了常规超级电容器工作电压低、多级串联会降低储能密度和功率密度的不足，解决了一般超级电容器不能用于脉冲功率系统的问题。本电容器结构简单，工业实现方便。专利3：申请号：200420035723.7，申请日：2004-04-28，公开日2005-06-01，一种以电化学电容器和钽电解电容器相结合的高能钽混合电容器，它包括一个或多个由高比容钽粉压制而成的阳极钽芯，一个或多个涂有无定形氧化物、和注入的电解质之间形成电化学电容器的阴极，多个隔离层；一个钽外壳，所述阴极、隔离层和阳极钽芯按照从上到下的顺序依次逐个叠放在该钽外壳内，一个由铌盖和玻璃体7构成的钽-玻璃绝缘子，所述正极引线穿过玻璃体引出；所述负极引线焊接在所述铌盖上；在铌盖上有一个在注入电解质后再密封的工艺小孔；一个缓冲垫；一个置于阳极钽芯周围的环形衬垫。其体积较小，能量密度高。专利4：申请号：201010147967.4，申请日：2010-04-16，授权公告日2012.05.02，一种全钽外壳钽电解电容器引出线的引出方式及电容器，为单体电容器，电容器的引出方式是：正负极引出均为镍片或镀镍铜片引出，分别为正极镍片或镀镍铜片引出片和负极镍片或镀镍铜片引出片，且为正极镍片或镀镍铜片引出片和负极镍片或镀镍铜片引出片的端头开有接线孔，正极镍片或镀镍铜片引出片和负极镍片或镀镍铜片引出片做成的引出片用导线与其它电子元件装置连接，且为正极镍片或镀镍铜片引出片和负极镍片或镀镍铜片引出片通过激光焊接分别作为电容器引出片焊接在电容器上，作为电容器容量的引出装置。通过以上的检索发现，以上技术方案不能影响本专利技术的新颖性；并且以上专利文件的相互组合不能破坏本专利技术的创造性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对航天、航空、导弹等武器装备中对重量的要求，在保证非固体钽电容器性能的情况，提供一种比全钽电容器重量轻的钽电容器的制造方法及电容器。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案。根据本专利技术的一个方案，一种铌外壳钽电解电容器的制造方法，该电容器采用金属外壳封装，为气密封结构；其采用一个铌壳和铌绝缘子组成的电容器腔体内连接一个或多个钽阳极块；同时包括以下步骤：（1）、制备铌壳；（2）、制备铌绝缘子：铌绝缘子包括主体铌盖，其中心所用引出端为钽丝，钽丝外焊接镍管，在钽丝和铌盖之间烧结有绝缘玻璃粉，起绝缘，密封，耐酸作用，再将负极与铌盖焊接，即完成铌绝缘子部分的制作；（3）电容器的装配：先将组合好的数片钽阳极和阴极装入铌壳中，并将正极与铌绝缘子中的钽丝焊接，再加入聚四氟垫片固定；将装配好的电容器通过激光焊机进行焊接，然后通过注液孔注入电解质溶液，再用激光封焊将注液孔封焊，即得到本专利技术铌外壳钽电解电容器。进一步的，铌壳（1）与铌盖（4）所用材料均为金属铌，铌盖（4）上部有正极引线（7），且正极引线（7）为钽丝，钽丝与铌盖之间为电解质（3），钽丝外机械配合压接上一个镍管（8）；铌壳（1）与铌盖（4）均为电容器阴极，在铌盖（4）上焊接一根镍线作为负极引线（5）；电解质（3）采用的是含硫酸的电解液。进一步的，壳内放入至少一个阳极钽块（12），所述阳极钽块（12）由钽粉压制成片状，在其内部中间位置埋有一根的钽丝做成的阳极连接线（11），阳极连接线从其边缘引出并向上汇聚在一起，各阳极钽块（12）的阳极连接线与铌绝缘子中的钽丝末端连接在一起。进一步的，先将各零件装配安装后激光封焊，然后再向内部注入电解质后封装注液孔，内部装配中需要采用聚四氟胶将阳极块进行固定，然后将铌盖（4）与铌壳（1）激光焊接在一起，铌盖（4）与铌壳（1）之间形成过渡配合；电解质通过铌盖上的注酸孔注入，然后再用激光封焊将注液孔封焊。进一步的，铌壳的制备包括以下步骤：（1）冲压：将铌板冲压成铌壳和铌盖，再进行打磨，抛光，冲孔，清洗，得到铌壳与铌盖；（2）切割：将钽丝、金属管按图纸要求切割成所需尺寸，然后再进行去油，去毛刺处理，得到钽引线、钢环、金属管；（3）玻璃坯冲压成型：将玻璃粉在压力机上干压成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铌外壳钽电解电容器的制造方法，该电容器采用金属外壳封装，为气密封结构；其特征在于：其采用一个铌壳和铌绝缘子组成的电容器腔体内连接一个或多个钽阳极块；同时包括以下步骤：（1）、制备铌壳；（2）、制备铌绝缘子：铌绝缘子包括主体铌盖，其中心所用引出端为钽丝，钽丝外焊接镍管，在钽丝和铌盖之间烧结有绝缘玻璃粉，起绝缘、密封、耐酸作用，再将负极与铌盖焊接，即完成铌绝缘子部分的制作；（3）电容器的装配：先将组合好数片钽阳极和阴极装入铌壳中，并将正极与铌绝缘子中的钽丝焊接，再加入聚四氟垫片固定；将装配好的电容器通过激光焊机进行焊接，然后通过注液孔注入电解质溶液，再激封焊注液孔，即得到本专利技术铌外壳钽电解电容器。

【技术特征摘要】
1.一种铌外壳钽电解电容器的制造方法，该电容器采用金属外壳封装，为气密封结构；其特征在于：其采用一个铌壳和铌绝缘子组成的电容器腔体内连接一个或多个钽阳极块；同时包括以下步骤：（1）、制备铌壳；（2）、制备铌绝缘子：铌绝缘子包括主体铌盖，其中心所用引出端为钽丝，钽丝外焊接镍管，在钽丝和铌盖之间烧结有绝缘玻璃粉，再将负极与铌盖焊接，即完成铌绝缘子部分的制作；（3）电容器的装配：先将组合好数片钽阳极和阴极装入铌壳中，并将正极与铌绝缘子中的钽丝焊接，再加入聚四氟垫片固定；将装配好的电容器通过激光焊机进行焊接，然后通过注液孔注入电解质溶液，再用激光封焊将注液孔封焊，即得到本发明铌外壳钽电解电容器；铌壳（1）与铌盖（4）所用材料均为金属铌，铌盖（4）上部有正极引线（7），且正极引线（7）为钽丝，钽丝与铌盖之间为电解质（3），钽丝外机械配合压接上一个镍管（8）；铌壳（1）与铌盖（4）均为电容器阴极，在铌盖（4）上焊接一根镍线作为负极引线（5）；铌壳的制备包括以下步骤：（1）冲压：将铌板冲压成铌壳和铌盖，再进行打磨，抛光，冲孔，清洗，得到铌壳与铌盖；（2）切割：将钽丝、金属管按图纸要求切割成所需尺寸，然后再进行去油，去毛刺处理，得到钽引线、钢环、金属管；（3）玻璃坯冲压成型：将玻璃粉在压力机上干压成型，再排胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：熬洪，王洪胜，唐江军，李春，胡志宏，
申请(专利权)人：湖南华冉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43