專利名稱：摻鋁化合物電容器級鉭粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容器級鉭粉地生產(chǎn)工藝，更確切地說是用于制作電解電容器陽極用的鉭粉生產(chǎn)中的摻雜的工藝方法。
鉭表面的陽極氧化物是一層致密的，無定形五氧化二鉭膜，其化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕，介電常數(shù)大。所以鉭粉是制造電解電容器的理想材料，而鉭電解電容器是現(xiàn)代電子產(chǎn)品中的理想元件。
提高鉭粉比容的途徑之一是在制粉的某一工序中進(jìn)行摻雜。通常將氟鉭酸鉀的鈉還原之前的摻雜稱前摻雜，其后則稱后摻雜。
美國專利文獻(xiàn)US4，009，007介紹了生產(chǎn)電容器級鉭粉的后摻雜的工藝方法，在中壓鉭粉中加入磷酸鹽，其摻雜量為5-400ppm(以元素磷計(jì))，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是使其比容有所增加，缺點(diǎn)是漏電流增大，擊穿電壓一般是下降的。
英國專利文獻(xiàn)GB2126253A介紹了另一種生產(chǎn)電容器級鉭粉的后摻雜工藝方法。該工藝是在鉭粉中摻雜金屬氧化物，其摻雜的量高達(dá)5000ppm(以金屬量計(jì))，加入的金屬氧化物為二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦。其優(yōu)點(diǎn)是擊穿電壓有比較大的提高，但比容和漏電流基本不變，而且由于所摻雜的是金屬氧化物粉，金屬氧化物粉與金屬鉭粉的比重相差較大，不易混勻，而使摻雜物在鉭粉中分布不均勻，而影響產(chǎn)品質(zhì)量，并給將來的工業(yè)生產(chǎn)帶來困難。
本發(fā)明的目的就在于改進(jìn)上述的生產(chǎn)電容器級鉭粉的后摻雜的工藝方法，研究出在漏電流基本不變的條件下，使得擊穿電壓與比容同時增大的摻雜劑，而且使摻雜劑與金屬鉭粉易于混合均勻，便于工業(yè)上的大規(guī)模的生產(chǎn)。
本發(fā)明是一種生產(chǎn)電容器級金屬鉭粉的摻雜的工藝方法，將金屬鉭粉原料和摻雜劑水溶性無機(jī)鹽加水充分調(diào)勻，使其呈漿狀，烘干，在高真空高溫的條件下凝聚脫氣，破碎、磨細(xì)，所說的水溶性無機(jī)鹽為鋁鹽，其摻雜量為3000ppm以下(以金屬元素鋁計(jì))。
為了使電容器級鉭粉在漏電流基本不變的情況下，在擊穿電壓增大的同時，使其比容也有所提高，在加入鋁鹽的同時，再加入摻雜劑水溶性磷酸鹽為佳，使生產(chǎn)出的電容器級鉭粉的比容和擊穿電壓均有所增大。
所加入的水溶性鋁鹽為偏鋁酸鹽、硫酸鋁、硝酸鋁等鋁鹽中其中的一種，以偏鋁酸鈉為佳，所加入的量為3000ppm以下(以金屬元素鋁計(jì)，下同)，又以50-1000ppm為更佳。其加入的量若大于1000ppm，使產(chǎn)品中的氧含量增加，易發(fā)生絲脆現(xiàn)象，小于50ppm，擊穿電壓的增加值較小;所加入的水溶性磷酸鹽為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、磷酸鈉、磷酸鉀其中的一種，但以磷酸二氫銨為佳，因?yàn)榧尤肓姿岫滗@，在凝集脫氣時氨氣揮發(fā)除去。
與偏鋁酸鈉同時加入磷酸二氫銨的量以50-100ppm(以元素磷計(jì))為好。
鉭粉和摻雜劑水溶性鋁鹽和水溶性磷酸鹽混合在一起，加水充分調(diào)勻，使其呈漿狀，所用的水為蒸餾水，去離子水，以避免帶進(jìn)有害的雜質(zhì)。
將鉭粉原料和摻雜劑混合后的漿狀物烘干的溫度控制在50°-80℃之間為宜，小于50℃烘干時間用的太長，大于80℃鉭粉有氧化現(xiàn)象發(fā)生，烘干的時間一般控制在5小時以上。
在鉭脫氣爐中凝聚脫氣所控制的真空度應(yīng)小于5×10-5托，一般控制在5×10-5-1×10-7托之間，若真空度較低，大于5×10-5托使產(chǎn)品易于發(fā)生氧化，增加產(chǎn)品的氧含量;凝聚脫氣所控制的溫度以1300°-1500℃之間為好，超過1500℃使產(chǎn)品比容降低，在1300℃以下凝聚脫氣，使產(chǎn)品的流動性變差。
經(jīng)凝聚脫氣后，進(jìn)行破碎、磨細(xì)，使產(chǎn)品的粒度均通過60目篩，而成摻雜鉭粉。
所使用的鉭粉原料是氟鉭酸鉀經(jīng)鈉還原生產(chǎn)出來的，用這種方法生產(chǎn)出來念惴墼戲執(zhí)址酆拖阜哿街鄭址坌∮ 0目，于1900℃燒結(jié)時，比容為4000μF·v/g左右。細(xì)粉小于320目，于1500℃燒結(jié)時，比容為18000μF·v/g左右。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是改進(jìn)了生產(chǎn)電容器級鉭粉的后摻雜的工藝方法，同時加入兩種摻雜劑，使得擊穿電壓與比容同時增大而漏電流基本保持不變。從而，或是提高電解電容器的工作電壓;或是降低燒結(jié)溫度而陽極氧化電壓不變，因而提高了電容量。這都將減少用粉量，降低鉭電容器的成本。由于所用的摻雜劑是溶于水的鋁鹽和磷酸鹽，易與鉭粉原料混合均勻，便于工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)。
用以下非限定實(shí)施例更具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受這些實(shí)施例的限定。
實(shí)施例1 所用的原料為氟鉭酸鉀經(jīng)鈉還原的細(xì)粉(廣西栗木錫礦產(chǎn))。準(zhǔn)確稱取鉭粉和摻雜劑偏鋁酸鈉(NaAlO2市售分析純)的一定量，混合在一起，用去離子水充分調(diào)勻，呈漿狀。將漿狀混合物置于烘箱中，75℃烘干6小時，然后在鉭片脫氣爐(即為一個真空脫氣爐，以鉭片為發(fā)熱體，上海真空泵廠出口)中，控制真空度5×10-6托，1400℃脫氣一小時，出爐后將其破碎、磨細(xì)至通過60篩目，而制成摻雜鉭粉。
稱取摻雜鉭粉0.5克，用直徑4.5mm的模具，壓制密度為4.5g/cm3，然后置于爐片燒結(jié)爐中，一般控制真空度小于5×10-5托，本實(shí)施例中控制在3×10-5托。細(xì)粉一般在1500-1600℃燒結(jié)30分鐘，本實(shí)施例中于1560℃燒結(jié)30分鐘。
鉭塊電性能測定條件是，將燒結(jié)鉭塊于90°的0.01%。(重量百分?jǐn)?shù))的磷酸溶液中，35mA/g的恒電流下陽極氧化，氧化到70v后，恒壓2小時，使電流自由衰減，而制成鉭陽極塊。用CE-I型電解電容器漏電流測試儀，在0.01%(重量百分?jǐn)?shù))的磷酸溶液中，鉭陽極塊充電后穩(wěn)定3分鐘讀數(shù)，測得鉭陽極塊漏電流值，用MO-230A容量計(jì)，在38%(重量百分?jǐn)?shù))的硫酸溶液中測定鉭陽極塊的電容量。用擊穿電壓測試儀(北京有色金屬研究總院出品)測定擊穿電壓，在密閉的容器中，于90℃的0.01%(重量百分?jǐn)?shù))的磷酸溶液中，35mA/g的恒電流下陽極氧化，直到氧化膜被擊穿為止。實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果見表一。

從表一可見摻雜磷酸二氫銨使比容上升，但擊穿電壓卻下降，摻雜偏鋁酸鈉時，比容基本不變，而使擊穿電壓上升了15v。
實(shí)施例2～7 摻雜鉭粉生產(chǎn)的工藝方法及有關(guān)測試方法基本同實(shí)施例1，唯所用的鉭粉原料為粗粉，烘干的溫度控制在78℃，烘5小時;脫氣時控制的真空度為5×10-6托，脫氣控制的溫度為1500℃，脫氣1小時;壓制密度5.6g/cm3，1900℃燒結(jié)30分鐘，鉭燒結(jié)塊氧化到200v，恒壓2小時。其實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果見表二。

從表二可見摻雜偏鋁酸鈉時，比容和k值基本不變，而擊穿電壓則隨摻雜量的增加而增加。
實(shí)施例8～9 摻雜鉭粉的生產(chǎn)工藝方法及其有關(guān)測試方法基本同實(shí)施例1，唯所用的鉭粉原料為粗粉，烘干溫度控制在80℃，烘5小時，脫氣時控制真空度8×10-7托，脫氣控制的溫度為1490℃，脫氣1小時，壓制密度5.6g/cm3，1900℃燒結(jié)30分鐘，鉭燒結(jié)塊氧化到200v恒壓2小時，其實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果見表三。

從表三可知偏鋁酸鈉和磷酸二氨銨混合摻雜，可同時提高比容和擊穿電壓。
實(shí)施例10 摻雜鉭粉的生產(chǎn)工藝方法及其有關(guān)測試方法基本同實(shí)施例1，唯所用的鉭粉原料為粗粉，烘干溫度控制在80℃，烘5小時，脫氣時控制真空度5×10-6托，脫氣1小時，壓制密度5.6g/cm3，1900℃燒結(jié)30分鐘，鉭燒結(jié)塊氧化到200v恒壓2小時，其實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果見表四。

實(shí)施例11～13 摻雜鉭粉的生產(chǎn)工藝方法及其有關(guān)測試方法基本同實(shí)施例1，唯所用鉭粉原料為粗粉，烘干溫度控制在80℃，烘干5小時，脫氣時控制真空度5×10-6托，脫氣控制的溫度為1450℃，脫氣1小時，壓制密度5.6g/cm3，1900℃燒結(jié)30分鐘，鉭燒結(jié)塊氧化到200v恒壓2小時，其實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果見表五。


權(quán)利要求
1、一種生產(chǎn)電容器級金屬鉭粉的摻雜的工藝方法，將金屬鉭粉和摻雜劑水溶性無機(jī)鹽加水充分調(diào)勻，呈漿狀，烘干，在高真空高溫下凝聚脫氣，破碎、磨細(xì)，本發(fā)明的特征是，所說的水溶性無機(jī)鹽為鋁鹽，其摻雜量為3000ppm以下(以金屬元素鋁計(jì))。
2、根據(jù)權(quán)利要求1的一種摻雜工藝方法，其特征是，加入鋁鹽的同時加入水溶性磷酸鹽。
3、根據(jù)權(quán)利要求2的一種摻雜工藝方法，其特征是，水溶性鋁鹽為偏鋁酸鈉，水溶性磷酸鹽為磷酸二氨銨。
4、根據(jù)權(quán)利要求3的一種摻雜工藝方法，其特征是，加入偏鋁酸鈉的量為50-1000ppm(以金屬元素鋁計(jì))，加入磷酸二氫銨的量為5-100ppm(以元素磷計(jì))。
全文摘要
一種生產(chǎn)電容器級金屬鉭粉的摻雜工藝方法，其特點(diǎn)是同時加入摻雜劑水溶性鋁鹽和水溶性磷酸鹽，所加入的水溶性鋁鹽為3000ppm以下(以金屬元素鋁計(jì))，加入水溶性磷酸鹽的量為5-100ppm(以元素磷計(jì))。由于水溶性鋁鹽和水溶性磷酸鹽的混合摻雜，可同時提高比容和擊穿電壓。
文檔編號G11B7/257GK1037988SQ89102690
公開日1989年12月13日 申請日期1989年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月22日
發(fā)明者王向東, 宋顯申, 佟世昌, 毛襄蘋, 晏志凡, 闞素榮 申請人:北京有色金屬研究總院