Способ изготовления анодовэлЕКТРОлиТичЕСКиХ КОНдЕНСАТОРОВ Советский патент 1981 года по МПК B22F3/11 B22F1/00 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНОДОВ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ

I

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления пористых изделий, применяемых в качестве анодов электролитических конденсаторов.

Известен способ изготовления анодов электролитических, конденсаторов из порошка вентильного металла, включаюший нанесение на частицы порошка ниобия, покрытия из тантала, прессование и спекание 1.

Этот способ позволяет заменить часть более дорогого тантала ниобием, но не исключает полностью необходимость использования высокого процента дефицитных металлов.

Известен также способ изготовления танталовых анодов электролитических конденсаторов, включающий прессование заготовок из порошка тантала, их двухстадийное спекание в вакууме и оксидирование 2.

Однако способ не позволяет повысить электрические характеристики анодов, изготовленных из конденсаторных порошков указанных в технических услОви ях на танталовые порошки I-IV классов ввиду малой величины открытой поверхности (пористости).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ изготовления анодов электролитических конденсаторов, который включает введение в шихту из порошка вентильного металла с тугоплавким окислом, получаемую путем покрытия частиц порошка тугоплавкого окисла (диэлектрика) вентильным металлом в процессе восстановления газообразного хлорида вентильного металла водородом в кипящем слое при, 700-800°С, органической связки, прессование и спекание в вакууме при 1900°С в течение 30 мин 3.

Аноды, изготовленные данным способом, обладают высокой открытой пористостью и повышенным удельным зарядом, однако не устранена высокая трудоемкость процесса, требующего специального оборудования при работе с хлоридами, сложность регулирования толщины покрытия частиц окислов вентильным металлом, невозможность использования в данном процессе тонких порошков вентильных металлов, которые являются отходами классификаций конденсаторных порошков. Цель изобретения - упрощение процесса и обеспечение возможности утилизации тонких фракций порошка вентильного металла при сохранении высоких рабочих характеристик анодов. Поставленная цель достигается согласно способу, включающему введение в щихту на основе вентильного металла с тугоплавким окислом органической связки, прессование заготовок и спекание, в котором перед прессованием щихту подвергают гранулированию путем диспергирования на микросферы и последние термообрабатывают в вакууме при 1200-1700°С в течение 0,3-3 ч, причем диспергирование осуществляют литием шликера со скоростью 0,5-7,0 см /мин-см на вибрирующую поверхность при частоте и амплитуде колебаний последней 50-2000 Гц и 0,1 - 1 мм. В качестве исходных материалов используют дисперсные порошки вентильных металлов крупностью менее 63 мкм (стандартных конденсаторных порошков), фракций менее 10 мкм, а также первичные порошки, например натриетермические и порошки окислов магния или кальция (носители-диэлектрики) с размером частиц от 0,5 до 100 мкм. Смешивают порошки вентильных металлов и окислов диэлектриков (носителей) со связкой до получения жидкотекучей шликерной массы, порошок носителя вводится в шликер в количестве 5-20% от веса вентильного металла; диспергируют жидкотекучий шликер с вязкостью до 2-3 Пуаз и поверхностным натяжением не менее 50 дин/см ультразвуковым или вибрационным методом для образования микросфер или сферидов размером 30-250 мкм; в термообработке в вакууме полученных микросфер при 1200-1700°С для удаления связующей массы и обеспечения содержания остаточного углерода не более 0,003%, после чего микросферы представляют собой объемнопористые конгломераты, состоящие из сварившихся частиц диэлектрика и вентильного металла, имеющих между собой практически точечные контакты; прессуют заготовки анодов из микросфер под давлением 0,5-2,0 т/см и спекании их в вакууме при 1600-1900°С в течение 30 мин или спеканием до 1600-1700° в вакууме с выдержкой при этой температуре в течение 1 -1,5 ч и окончательным спеканием при 1900°С в атмосфере химически чистого аргона в течение 1-2 ч. При необходимости удаления окислов диэлектриков после спекания анодов производится путем кислотной обработки. Beсовое соотношение между частицами вентильного металла и диэлектрика определяется размером их частиц, заданной пористостью анода и концентрацией их в шликере. Термопластичная связка выбирается из таких органических веществ, которые, разлагаясь, удаляются в виде газообразных соединений без образования твердых продуктов и свободного углерода (содер-, жание углерода после термообработки не более 0,003%). Шликер подается на вибрирующую поверхность (частота колебаний 50-2000 Гц, амплитуда 0,1 - 1,0 мм), в результате чего струя шликера разбивается на микросферы, которые собираются в приемник. Изменяя частоту и амплитуду колебаний вибрирующей поверхности можно регулировать размер сфероидов. Хорошие результаты получены на щликерах, имеющих поверхностное натяжение более 50 дин/см. В процессе диспергирования основная часть растворителя испаряется. Заготовки микросфер, представлйющие собой конгломераты из окислов-диэлектриков и порошка вентильного металла, скрепленные тер.мопластичной массой, загружают в печь и нагревают в вакууме до 1200- 1700°С. Температура и продолжительность термообработки зависит от крупности исходных материалов и получения необходимой прочности объемнопористых микросфер. Пример 1. Порошки тантала II и III класса крупности в количестве 90 вес.% и окиси кальция крупностью менее 200 мкм в количестве 10 вес.% смешивают с раствором парафина и полиэтилена в трихлорэтилене, полученный, шликер выливают со скоростью 4 см /мин-см на вибрирующую поверхность (частота 1000 Гц, амплитуда 0,1 мм) для диспергирования на микросферы с размером до 200 мкм. Сферы обрабатывают в вакууме при 1700° в течение 1 ч. Для изготовления анодов микросферы прессуют при давлении 1 т/см 2 и спекают в вакууме при 1800°С в течение 30 мин. Аноды оксидируют на рабочее напряжение 100 В. Оксидированные аноды имеют удельный заряд 2900 мкКул/г, (аноды из порошка II класса) и 3950 мкКул/г (аноды из порошка III класса). Пример 2. Порошок тантала крупностью 10 мкм и прокаленной окиси кальция крупностью 10 мкм и 63-40 мкм смешивают с раствором поливинилацетата в смеси ацетона и бутилацетате, полученный шликер выливают со скоростью 1 см /мин-см на вибрирующую поверхность с частотой 70 Гц и амплитудой 1 мм. Полученные микросферы размером менее 100 мкм подвергают термообработке в вакууме при 1200°С в течение 1 ч. Изготовление и оксидирование анодов из микросфер проводятся по стандартной методике. Удельный заряд анодов составляет 4300 мкКул/г. Преимущества предлагаемого спосо.ба заключаются в использовании стандартных конденсаторных и тонкодисперсных первичных порощков тантала и ниобия, утилизации порошков тантала и ниобия крупностью менее 10 мкм (являющихся в настоящее время отходами процесса классификации конденсаторных порощков), упрощении процесса и аппаратурного оформления, при этом аноды, полученные этим способом не уступают по своим рабочим характеригтикам анодам, изготавливаемым известной технологией. Формула изобретения 1. Способ изготовления анодов электролитических конденсаторов, включающий введение в шихту на основе вентильного металла с-тугоплавким окислом органической связки, прессование заготовок и их спекание в защитной среде, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и обеспечения возможности утилизации тонких фракций порощка вентильного металла при сохранении высоких рабочих характериетик анодов перед прессованием, шихт подвер гают гранулированию путем диспергирования на микросферы и последние термообрабатывают в вакууме при 1200-1700°С в течение 0,3-3 ч. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диспергирование осуществляют литьем щликера со скоростью 0,5-7,0 см /мин-см на вибрирующую поверхность при частоте и амплитуде колебаний последней соответственно 50-200 Гц и 0,1 - 1 мм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 236654, кл. Н 01 G 9/04, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 358086, кл. В 22 F 3/12, 1970. 3.Патент США № 3684929, кл. 307-240, 1972.