本发明属于钽电容器制造,具体涉及一种基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法。
背景技术:
1、固体电解质片式钽电容器具有工作温度范围宽(工作温度范围在-25℃~125℃)、使用自修复、使用寿命长、稳定性好、体积小容量高等特点,在日常生活、通讯、军事、航天等领域得到了广泛应用。同时随着国内外电子设备的快速发展,信息、通讯等电子设备日益小型化,要求电子元器件具有越来越高的性能和越来越小的外形尺寸。各国学者都已开展大量关于固体电解质钽电容器微型化的研究,以期研究出一种体积小、性能优越、安全的钽电容器。
2、3d打印技术作为近年来兴起的一项新型快速成型技术,是对快速制造法的延续和发展,与传统制造技术相比,其操作流程便捷、制造成本低廉、它的出现为固体电解质钽电容器微型化的实现提供了必要条件。
3、公开号为cn112038099b的中国发明专利公开了一种基于3d打印技术的铝电解电容器阳极箔的制备方法,包括以下步骤:1)铝粉的预处理,将小分子酸按照1:10-1:20的重量比例溶解在乙醇溶液中,将铝粉倒入到溶液中,超声搅拌30分钟以上;得到铝粉粒子;2)配置浆料;3)将步骤2)得到的浆料采用电场驱动微尺度3d打印技术喷射印刷到铝箔基体上;4)将步骤3)印刷有浆料的铝箔基体放入到烧结炉内,烧结成阳极箔。在本发明中制备的铝粉或者铝合金浆料的固含量能够达到75%,具有良好的分散性和电性能;同时本发明中利用电场驱动(efd,electric-fielddriven)微尺度3d打印技术实现高粘度、高固含量铝粉浆料稳定连续打印。但是该发明的打印阳极的形状单一。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明旨在提供一种基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法。
2、为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,包括以下步骤:
3、步骤1:配置浆液,浆液包括去离子水、水基粘结剂、均化剂和分散剂;
4、步骤2:配置浆料,浆料包括比例为1g:0.5~1.5ml的金属粉末和浆液,将金属粉末缓慢加入到步骤1制备的浆液中,超声搅拌100~150分钟,得到浆料,浆料固体含量体积分数为50%~60%;
5、步骤3:将步骤2制备的浆料装入3d打印机料筒,依据计算机预先设计图形进行打印,所述打印机喷嘴直径为0.1~2mm,挤出速率为1~20cm3/min,打印速度为5~50mm/s,打印层厚度为1~100mm;
6、步骤4:将步骤3打印的钽坯放入烧结炉内,烧结成阳极芯子。
7、优选的,所述步骤1的去离子与水基粘结剂比例为1~4ml:1g,所述水基粘结剂:均化剂:分散剂的比例为5:3:3,浆料黏度为1~50pa·s。
8、优选的,所述步骤1的水基粘结剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮的一种或者或者多种;
9、优选的,所述步骤1的均化剂包括聚丙烯酸酯、硬质酰胺、脂肪族酰胺和酯类的一种或者多种;
10、优选的,所述步骤1的分散剂包括佛尔酮、二丙酮醇和丙烯酸中的一种或者多种。
11、优选的,所述步骤2的金属粉末为钽粉,钽粉的比容为1000~100000μf·v/g。
12、优选的,所述步骤3的具体操作为,通过挤压半固态浆料从打印喷嘴中喷出,选择性地覆盖在工作台上,浆料通过温度变化凝固成型,在打印完一层后,工作台将向下移动,重复上述过程进行打印,直至阳极钽坯打印完成。
13、优选的,所述步骤4的烧结包括以下步骤:
14、步骤41:脱脂,以5~10℃/min的速度升温到250~350℃,保温10~30min;
15、步骤42:烧结,以10~30℃/min的升温速度升到1200~2000℃,保温10~60min;
16、步骤43:冷却,在烧结炉内冷却至室温后充入n2。
17、优选的,所述步骤3打印的图形包括但不限于异形结构、梅花状,线型。
18、与现有技术相比,本发明具有以下优势:本发明主要基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,具有制备方法新颖特点,利用3d打印技术制备技术可以在实现常规模压方式难以成型的异形结构,如梅花状,线型等,室温下就能实现阳极钽坯制造;同时,原料绕过压制成型中的摩擦,保证钽电容器阳极钽坯的整体质量,能够充分利用有限的体积有效提高钽电容器阳极孔隙率、溶液渗透率、钽电容器容量等。在高性能钽电解电容器领域具有巨大的应用潜力,具有广阔的发展前景。
1.一种基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,其特征在于:所述步骤1的去离子与水基粘结剂比例为1~4ml:1g,所述水基粘结剂:均化剂:分散剂的比例为5:3:3,浆料黏度为1~50pa·s。
3.根据权利要求1所述的基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,其特征在于:所述步骤1的水基粘结剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮的一种或者或者多种。
4.根据权利要求1所述的基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,其特征在于:所述步骤1的均化剂包括聚丙烯酸酯、硬质酰胺、脂肪族酰胺和酯类的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,其特征在于:所述步骤1的分散剂包括佛尔酮、二丙酮醇和丙烯酸中的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,其特征在于:所述步骤2的金属粉末为钽粉,钽粉的比容为1000~100000μf·v/g。
7.根据权利要求1所述的基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,其特征在于:所述步骤3的具体操作为,通过挤压半固态浆料从打印喷嘴中喷出,选择性地覆盖在工作台上,浆料通过温度变化凝固成型,在打印完一层后,工作台将向下移动,重复上述过程进行打印,直至阳极钽坯打印完成。
8.根据权利要求1所述的基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,其特征在于:所述步骤4的烧结包括以下步骤:
9.根据权利要求1所述的基于3d打印技术制备钽电解电容器阳极的方法,其特征在于:所述步骤3打印的图形包括但不限于异形结构、梅花状,线型。