[发明专利]制造烧结耐火金属层,特别是土酸金属－电解质电容器或-阳极用膏剂

说明书

本发明涉及一种从耐火金属粉末制造烧结层，特别是从钽、铌或其合金制造电解质电容器用的膏剂。本发明特别涉及一种无压力制造钽-和/或铌电容式电极的方法。本发明还特别涉及一种籍助膏剂制造新型的电极和电容器的方法。其次本发明涉及带平面载体的新型电容式电极。

钽电容器由预集聚的钽粉形成的多孔烧结层组成，钽粉上覆盖有介电绝缘层，即氧化物层，该烧结层涂复在一方面作为电接触、另一方面作为载体的钽丝上。对应电极通过一种液态的、膏状或固态电解质形成。这种电容器的高比容量基于由烧结层的孔隙形成的大面积电介质。烧结层的制造通过可流动的粉末的压制和烧结实现。铌电容器的制造方法中亦是如此。

一方面很明显，通过将接触丝插入压坯、在接触丝和压坯之间的隙缝充满可流动的粉末、密实、该粉末等等工序组成的压制方法，是一种昂贵的方法。此外，这种方法只能得到有限的形状和尺寸。

另一方面，涂膏方法容许无压力烧结并可得到几乎任意形状和尺寸的电容器设计，特别是可制造薄面阳极。

因此，为达到较高的比容量而研制很细的土酸金属粉末带来的问题是载体丝周围烧结体中电流密度增高，它随MnO₂-对应电极与烧结阳极之间的自发反应而导至过热(土酸金属粉末烧毁)。通过烧结体的片状结构会既使电流密度降低，又保证热导出改善。

因此，一种容许在接触丝或接触片涂上膏剂之后进行烧结的方法，在明显降低消耗的条件下带来明显的技术优点。尽管这种方法具有明显的优点，但有关这种方法的建议未见报导或引入技术领域。其原因可认为是迄今还没有一种膏剂能满足电容器所需的各种复杂要求。需要解决的问题在于寻找一种膏剂的连续相，该连续相不影响钽或铌粉的异常敏感的表面，特别是烧结之前和在烧结过程中能从烧结层去除而不留任何残留物，然而还要使涂在基片上的膏剂具有所要求的流变学性质，赋予涂复的膏层有足够的稳定性，再次还要能在不破坏钽粉层的结构的前提下从层上去除。

多次试验表明，水基或低沸点有机溶剂构成连续相的膏剂不能使粉末结构有足够的稳定性。它们在室温或较高温度下干燥时会形成泡沫，甚至产生泡沫。采用无机的或矿物性流变学改性剂也不成功，因为会使钽表面受到无机残留物的沾污。同样应避免由连续相有机组分残留物形成的碳的沾污。

曾经发现，膏剂的连续相，也许在低沸剂挥发后是由有机物质组成，该有机物质只由碳、氧和氢构成，其氧原子数与碳原子数的比例至少为0.5，优选至少为2/3，更优选为至少0.8，特别优选为1，这种膏剂在高真空中烧结之后不遗留任何有负作用的碳残渣。这类膏剂能制造平面土酸金属电容器。

本发明涉及基于烧结土酸金属粉末的电介质电容器的阳极，它由一种作为电接触形成的金属载体和构成电容器表面的、与载体相联的多孔烧结体构成，而且载体的结构形状为金属板。

本发明还涉及一种带烧结土酸金属粉末阳极的电解质电容器，其构形呈片状，即两维的几何尺寸大于第三维。

本发明阳极的构形宜使载体金属片至少在一个方向上伸出烧结体，从而可使热导出得到较大的改善并能使电接触简化。

根据本发明，载体金属片宜由Nb或Fa构成，其长宽比为3∶1-10∶1或更大，而且载体金属片的部分表面即0.5-100mm²，优选2-40mm²的一面或两面载有烧结体。

载片的厚度为30-500μm，优选40-300μm，特别优选60-150μm。在片上烧结的烧结体厚度为20-2000μm，优选厚于100μm，特别优选300-1000μm。

再次，本发明的目的是制备烧结耐火金属层用的膏剂，该膏剂由40-92％(重量)的耐火金属粉末作用断相和基本上只由碳、氧和氢组成的有机化合物作连续相构成，该化合物的氧原子数与碳原子数的比例至少为1/2，同样还可由一种在低于100℃下挥发的溶剂构成。耐火金属粉末的量宜为膏剂的10-50％(体积)。

虽然本发明在下面用钽作实施例说明，但它亦可相应地采用铌和其它耐火金属如钼、钨以及合金金属。