專利名稱：鉭粉及其使用該種鉭粉的電解質電容器的制作方法
技術領域：
本發明涉及用作電解質電容器材料的鉭粉，一種燒結鉭粉制得的電解質電容器的陽極體，本發明也涉及使用該陽極體的電解質電容器。
鉭由于它的氧化膜的高絕緣常數，約是27，故被用作電極材料。但最近由于要與其它電容器競爭，并且電氣和電子設備有微型化的總趨勢，所以需要開發出電容有改善的電解質電容器，因此，用于這類電解材料的鉭粉的需求也迅速增加。
鉭粉一般通過用鈉還原氟化鉭鉀制得。這樣制得的刮勺形顆粒鉭粉包括作為副產物的鹽，因此，鉭粉進行諸如水洗和/或酸洗的處理以除去存在于其中的鹽，這樣提高了它的純度，然后干燥得到粗制粉。用鈉金屬還原制得的鉭粉由于包括平均粒度在0.3—3.0μm級別的細顆粒，故不易處理。由于這個原因，含有細顆粒的鉭粉在真空中進行熱處理使之暫行聚結，然后在使用前將聚結物粉碎成1.0—5.0μm，但比表面大的多孔顆粒。
如上所討論的，鉭粉(粗粉)在真空中進行熱處理以除去任何氣體組份(氫氣)和金屬雜質(如鈉和鉀)，并使細顆粒聚積造粒，改善粉末的流動性。同時要說的是，在平均粒徑范圍為0.3—0.4μm的鉭粗粉中，氧含量范圍為700—9000ppm，但由于隨后的真空熱處理，其氧含量增加到12000—14000ppm的范圍。氧的會存在增加粉末的漏泄電流這一重要的電學性質。因此，大部分鉭粉產物通過還原，如用鎂金屬還原除去氧以改善漏泄電流，然后在使用于電極制造前用酸洗，干燥之。
靜電電容(C)由以下等式表示靜電電容C＝介電常數(ε)×比表面(S)÷膜厚(d)因此，被開發且用作有超高電容的電解質電容器的電極材料的鉭粉必需有盡可能大的比表面。例如，對于開發這類鉭粉，必需通過用鈉還原制備比表面積大的粗粉；制備的粗粉，其雜質含量降到最低水平的粗粉以適應最近趨于下降的壓片燒結溫度的要求；并且選擇熱處理的最佳溫度，使熱處理的同時，粗粉比表面積不致于明顯減少。
但是，當根據常規方法制備比表面積大、且用作極高電容的電解質電容器的電極材料的鉭粉時，會產生下列問題(1)比表面積大、且通過鈉金屬還原的細鉭粉對熱極敏感，并具有高活性。由于這個原因，粉末得在1200—1300℃相對低溫下熱處理，使其部分造粒。造粒后，顆粒的比表面積減少，難以生產出高電容的電容器。
(2)比表面積的減少通過采用較低熱處理溫度來抑制，但隨著降低熱處理溫度，完成熱處理后從熱處理爐中取出產物時吸氧量增加，結果著火的危險也相應增加。
(3)此外，在熱處理爐中觀察到熱處理溫度的偏移(+15℃)，因此，同樣也會觀察到物理性質的偏移(如比表面積、堆積密度，粒徑分布〕和電學性質的偏移。(如CV)。
(4)為了防止任何著火，組份必需一點一點地熱處理(以減少積聚的熱量)。另外，必需在熱處理完成后從熔爐總除去產物，同時分步與氧接觸(幾步)，因此就明顯地限制了生產率。
因此，本發明的一個目的是提供用鈉還原制得、比表面大、用作制備電解質電容器材料的鉭粉；一種燒結鉭粉制得的電解質電容器的陽極體；以及一種使用該陽極體的電解質電容器。
本發明的另一個目的是提供一種制備比表面大、高產率而沒有著火危險的鈉還原鉭粉的方法。
本發明涉及一種鉭粉的制法，通過將鎂粉加到用鈉金屬還原氟化鉭鉀制得的鉭粉中，不用常規的造粒熱處理，除去存在于鉭粉中的氧，然后用酸洗并干燥來制得。簡言之，本發明的特征在于用來生產有極高電容的電容器的鉭粉，其制備方法中不包括任何通常用于造粒的熱處理的步驟。
本發明中的粗粉是通過用金屬鈉還原氟化鉭鉀制得的鉭粉。粗粉的平均粒徑范圍約是0.3—0.4μm。一般來說，粗粉較好地通過用磷酸進行摻磷處理，以抑制任何造粒化的發生。摻磷合適的劑量范圍約為50—100ppm。然后粗粉用鎂還原，還原的溫度不致起造粒熱處理的作用。鎂粉以還原中用量范圍約為2.0—6.0％(重量)的量加入粗粉中。粗粉然后與鎂粉混合，此時溫度為950—1050℃，較好地是980—1020℃的范圍，真空中還原2—6小時，較好地是3—4小時。若溫度低于950℃，粗粉沒有充分還原(除去氧氣)。另一方面，若超過1050℃，粗粉會顆粒化，因此所得的鉭粉的比表面積小。
在這樣從粗粉中除去存在的氧以后，粗粉用諸如硝酸的酸洗滌，然后干燥。前述過程，即，鎂還原、酸洗和干燥過程，需要時重復2次或多次，至得到有所需性質的鉭粉。
在本發明中不采用造粒的熱處理。因此，可以解決在熱處理中觀察到的吸氧問題，著火的概率是相當低的。因此，本發明的鉭粉可容易地進行運輸、儲存，并保證高產率。此外，用鎂處理還原含氧物的同時，也有顆粒化的發生，但常規方法相比，比表面積的減少與是低的。這樣，本發明的鉭粉有適用于用作有極高電容的電容器的材料的優良特性。
實施例用鈉還原的鉭粉(平均粒徑0.31、0.34或0.37μm)通過用磷酸摻磷處理至含磷量80ppm得到粗粉。然后加入5％(重量)的鎂粉并與粗粉混合，在下表1中列出的溫度下進行脫氧3小時。然后粗粉用硝酸水溶液洗滌并干燥，再加入2％(重量)的鎂粉，混合進行第二次脫氧。脫氧處理3小時。此后，粗粉用硝酸水溶液洗滌并干燥得到最終產物，所得的粉末在1350℃下燒結30分鐘得到密度為5.0g/cc的陽極體，測出所得的陽極體的物理性質和電學性質。所得的結果列于表1。比較實施例如實施例1那樣，用鈉還原的鉭粉(平均粒徑0.31或0.34μm)通過磷酸摻磷處理至含磷量80ppm得到粗粉。所得的粗粉進行一般的熱處理(1200℃下30分鐘；1240℃下30分鐘)，然后加入5％(重量)的鎂粉并與粗粉混合，在960℃下進行脫氧3小時。然后粗粉用硝酸水溶液洗滌并干燥。此后，加入2.5％(重量)的鎂粉并與粗粉混合，在與上述相同的溫度下進行第二次脫氧處理3小時，然后粗粉用硝酸水溶液洗滌并干燥得到最終產物。常規方法中所得的結果也列于表1。陽極體的壓片—燒結—形成條件和測量條件片的重量0.15克；片的生坯密度5.0g/cc燒結1350℃下30分鐘形成60℃；形成電壓40V
表1實施例 用Na原的鉭粉 熱處理溫度 Mg還原溫度平均粒徑比表面 (1)(2)序號 (μ)(m2/g) (℃) (℃)(℃)10.312.715 --1000 100020.312.715 --900 100030.312.715 --900 90040.342.373 --1000 100050.342.373 --900 100060.342.373 --900 90070.342.373 --1050 105080.372.260 --1050 105090.372.260 --1000 100010 0.372.260 --900 100011 0.372.260 --900 9001* 0.312.715 1200 960 9602* 0.312.715 1240 960 9603* 0.342.373 1200 960 9604* 0.342.373 1240 960 960
表1(續)實施例 產物比表面 氧CVSD序號 (m2/g) (ppm)(μFV/g) (g/cc)1 1.157 4084 81306 5.502 1.264 4374 85708 5.273 1.731 6283 86371 6.054 1.005 3514 77147 5.235 1.295 4570 86445 5.336 1.821 6421 91810 5.847 0.864 3216 67592 5.018 0.792 3089 66780 4.929 0.979 3555 77520 5.16101.247 4172 83469 5.36111.584 5857 68188 5.851*0.691 2677 59397 5.552*0.712 2741 56247 6.223*0.684 2560 56550 5.614*0.674 2619 52801 6.16*比較實施例本發明的鉭粉具有大的比表面積，因此，從本發明鉭粉中制出的陽極體的電解質電容器有特別大的電容，即CV范圍為70000—80000。此外，本發明中在生產方法中產生的著火概率明顯減少，這樣本發明的鉭粉可安全地進行儲運等處理。
權利要求
1.一種鉭粉，通過將鎂粉加到用鈉金屬還原氟化鉭鉀制得的鉭粉中除去存在于鉭粉中
2.一種電解質電容器的陽極體，通過燒結權利要求1的鉭粉產生。
3.一種電解質電容器，包括使用權利要求2所述的陽極體。
4.一種生產鉭粉的方法，包括步驟將鎂粉加到用鈉金屬還原氟化鉭鉀制得的鉭粉中除去存在于鉭粉中的氧，但不用常規的熱處理成團，然后用酸洗并干燥來制得。
全文摘要
一種鉭粉，通過將鎂粉加到用鈉金屬還原氟化鉭鉀制得的鉭粉中，不用常規的熱處理鉭粉中產生的陽極體的電解質電容器有極高的電容，即，CV范圍為70000-80000。在生產方法中著火的概率明顯減少，這樣鉭粉可被安全處理。
文檔編號C22B34/24GK1123206SQ9511675
公開日1996年5月29日 申請日期1995年9月28日 優先權日1994年9月28日
發明者巖淵克朗, 古忠, 大木博志 申請人:斯塔克維脫有限公司