由阀金属粉末制造电解电容器的方法技术

本发明专利技术描述了制造电解电容器的阳极的方法，其中所述方法包括下列步骤：a.)围绕钽线或钽带或钽片压制钽粉以形成压制体，b.)烧结所述压制体形成多孔烧结体，c.)冷却所述烧结体，d.)用一种或多种气体或液体氧化剂处理所述多孔烧结体和e.)在电解质中阳极氧化所述处理过的烧结体以形成介电层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术描述了制造电解电容器的阳极的方法，其中所述方法包括下列步骤：a.)围绕钽线或钽带或钽片压制钽粉以形成压制体，b.)烧结所述压制体形成多孔烧结体，c.)冷却所述烧结体，d.)用一种或多种气体或液体氧化剂处理所述多孔烧结体和e.)在电解质中阳极氧化所述处理过的烧结体以形成介电层。【专利说明】本专利技术涉及具有稳定的线弯曲强度的钽电解电容器用的钽烧结体和钽阳极的制造方法，通过这种方法制成的钽烧结体和钽阳极以及此类钽阳极用于制造钽电解电容器的用途。相关文献特别描述了作为用于制造电解电容器的原材料的土酸金属(Erdsauremetall)钽。为了制造此类电容器的阳极，围绕钽半成品，通常为线或带或片压制钽粉，并在高真空中在通常1000-2000°C的高温下烧结以产生具有钽理论密度的大约30-50%和高内表面积的多孔烧结体。随后在通常水性电介质，例如稀磷酸中通常在50-90°C的温度下通过阳极氧化在多孔烧结体的内表面积上制造被称作电介质的绝缘层。随后在由此制成的钽阳极上以二氧化锰或导电聚合物如聚吡咯或聚噻吩的层的形式制造对电极(阴极)。在施加石墨层并借助导电银层接触阴极后，最后将该电容器嵌在环氧树脂中。在阳极氧化与施加阴极层之间通常进行在200-400°C下的热处理(退火)以减轻应力和修复介电层中的缺陷。通过用硝酸锰溶液浸溃、随后在〉300°C下热解以脱除氮氧化物来实现二氧化锰层的施加，其中这些步骤重复许多次直至尽可能地覆盖阳极体的整个内表面。在这些步骤中，钽阳极经受热机械应力，这通常造成一定废品率。现代钽电容器不仅需要高的每单位体积容量、低等效串联电阻(ESR)和低泄漏电流，还需要高的抗外部应力稳定性。特别在制造过程中在阳极氧化的准备(一将阳极线焊接到金属框架上)过程中或在稍后包封在环氧树脂中的过程中出现高机械应力，这些会造成电容器故障并降低工艺收率。钽阳极中存在的钽线具有为电容器阳极提供电接触的唯一作用。出于制造原因，例如为了能将钽烧结体焊接到用于阳极氧化的处理支架(Formierstegen)上，该线通常必须从钽烧结体上伸出至少10毫米。由于电子部件和因此钽电解电容器的日益小型化，钽粉与钽线的质量比越来越朝线方向转移，即为了制造相对小型电容器其尺寸仅为大约2X1X1 mm，只需要几毫克粉末，但根据线直径需要数倍于此的钽线质量，即钽线越来越成为成本决定因素。为了节省成本，此类电容器的制造商因此继续努力使用更细的线。但是，这越来越造成下述问题:即钽线在阳极制造过程中或在用于制造电容器的进一步制造步骤过程中由于脆化而大量失去机械稳定性，即它们不能再无断裂地弯曲。但是，这种弯曲强度是重要的，因为阳极在电容器制造过程中在许多点经受如上所述的机械应力。线的这种脆化因此对电容器制造成本具有极大影响，因为如果线的机械稳定性不令人满意，即弯曲强度太低，整批都必须降级。日本EIAJ RC-2361A (其中描述了用于计量线的弯曲强度的试验方法)之类的标准的存在也表明其重要性。在钽电容器的制造中，已经观察到，当逐渐提高所用钽粉的比表面积以提高电容器的每单位体积容量时，线脆化程度倾向于提高。因此，例如，当具有3平方米/克和更高表面积的粉末代替具有2平方米/克比表面积的粉末用于制造线时，阳极中的钽线的脆化显著增加。此外，已经观察到，直径小于0.3毫米的相对较细的钽线比较粗钽线更快脆化。还已经观察到，刚烧结后的钽线的脆化低(即这些线具有高弯曲强度)，但在钽烧结体烧结后的仅短时间(数小时)后极大提高，尤其是当烧结体储存在高大气湿度下时。此外，据观察，由于在电容器制造过程中的上述热处理，例如在阳极氧化过程中或在退火过程中，钽线的脆化更加急剧增加或钽线的弯曲强度降低。脆化可能达到一定程度以致烧结体或阳极的钽线在烧结或阳极氧化后的甚至短时间也会在最轻微冲击下断裂。在该线进入烧结体或阳极之处，由于在发生弯曲时在此存在最大的力，脆化效应最糟。土酸金属钽和铌已知通过在升高的温度(例如300°C)下与各种气体和蒸气反应而甚至在仅短时间应用后也会脆化。线的脆化还已知在具有大于1600 ppm的氧含量的相对微细碳粉的烧结过程中和在使用高烧结温度时由于氧扩散而可能发生。为了防止这一点，已经提出使用含有掺杂剂的钽线，例如用10-1000 ppm稀土元素(US 3，268，328)、用10-1000ppm 钇(US 3，497，402)、用 50-700 ppm 硅(US 4，235，629)或用 50-1000 ppm 硅和 50-1000ppm细碎金属氧化物的组合掺杂的钽线。但是，这些线的使用在本情况中并不优于未掺杂的线。钽还已知甚至在室温下也会被例如几百ppm的极低浓度的氢显著脆化，因为氢原子的扩散速率明显高于氧或氮。为了提高钽的抗氢脆性，已经提出将钽与钼族元素合金化(W0 2008-134439)。但是，由于成本原因，这些合金在钽电容器的制造中尚未获得公认。在烧结体或阳极制造或进一步加工成电容器的步骤后钽线的上述脆化的确切机理未知。不希望受制于这一理论，但这些情况中的脆化被认为由于钽烧结体或钽阳极与大气水分(储存过程中)或水(例如在将烧结体浸入用于阳极氧化的电解质中时)根据方程2Ta + 5 H2O — Ta2O5 + 5 H2反应形成的氢而发生。因此本专利技术的目的是提供没有上述缺点并能够廉价制造电解电容器的钽阳极的方法，所述钽阳极具有长期稳定的高的线弯曲强度。现在已经令人惊讶地发现，当在烧结后尽可能地立即(优选不多于15分钟)用可提供活性氧的氧化剂处理钽烧结体时，可以在电解电容器的制造中经久稳定钽阳极中的钽线的机械稳定性和线弯曲强度。本专利技术因此提供制造电解电容器的阳极的方法，其中所述方法包括下列步骤: a.)围绕钽线或钽带或钽片压制钽粉以形成压制体， b.)烧结所述压制体形成多孔烧结体， c.)冷却所述烧结体， d.)用一种或多种气体或液体氧化剂处理所述多孔烧结体和 e.)在电解质中阳极氧化所述处理过的烧结体以形成介电层。特别地，这种烧结体可以是阳极体。不希望受制于理论，但液体或气体氧化剂被认为修复钽烧结体表面上的钝化层中的缺陷并因此防止通过水(大气水分)的离解形成使钽线脆化的氢。这表现为甚至在该烧结体或阳极在高大气湿度下储存数天后或在该烧结体或阳极进一步加工以制造电容器时也不会显著降低的高的稳定的线弯曲强度。本专利技术的方法导致线脆化降低或钽线的机械强度的稳定化并可通过测量钽烧结体或钽阳极上的线弯曲强度测试。为此，使用符合日本标准EIAJ RC-2361 A的装置并据此测试阳极。在本专利技术的方法的步骤a)中，围绕钽线或钽带或钽片压制钽粉以形成压制体。钽带通常具有0.01毫米至I毫米的平均厚度、不大于20毫米的宽度和大于4:1的长宽比。片材通常在相同厚度和任何宽度下具有小于4:1的长宽比。为此，通常可以使用具有任何电荷种类并具有任何比表面积(通过BET测定)的钽粉。但是，优选使用具有大于I平方米/克的比表面积(对应于大于50 000 PF V/g的由其制成的电容器阳极的电荷)，特别优选大于2平方米/克的根据ASTM D 3663测得的比表面积(对应于大于100 000 PF V/g的由其制成的电容器阳极的电荷)、特别是大本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造电解电容器的阳极的方法，其中所述方法包括下列步骤：a.)?围绕钽线或钽带或钽片压制钽粉以形成压制体，b.)?烧结所述压制体形成多孔烧结体，c.)?冷却所述烧结体，d.)?用一种或多种气体或液体氧化剂处理所述多孔烧结体和e.)?在电解质中阳极氧化所述处理过的烧结体以形成介电层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H哈斯，M哈吉马西，H布鲁姆，C施尼特，
申请(专利权)人：HC施塔克股份有限公司，
类型：
国别省市：