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Condensateur électrolytique humide au tantale avec structure entièrement étanche

2019-07-22

Condensateur électrolytique humide au tantale avec structure entièrement étanche

Tous les condensateurs électrolytiques humides au tantale avec toute la structure d'étanchéité peuvent surmonter de nombreuses lacunes dans le condensateur électrolytique humide commun avec la croûte d'argent, tels que la fuite d'électrolyte, le circuit ouvert instantané, l'aggravation des paramètres électriques, la migration ionique de l'argent, etc. par conséquent, les condensateurs électrolytiques humides au tantale avec une structure entièrement étanche ont une fiabilité élevée, des performances constantes et une forte résistance au courant électrique ondulatoire, et sont réputés pour les «condensateurs jamais désactivés».


la performance électrochimique du condensateur au tantale électrolytique humide est bonne. parmi tous les condensateurs électrolytiques, les condensateurs au tantale humides ont le plus faible courant de fuite et le maximum de produit cu par unité (produit de la capacité et de la tension nominale), qui est plus de 5 fois plus grande que les autres condensateurs. par conséquent, il est largement utilisé dans les ordinateurs, les radars, les missiles, les avions supersoniques, les dispositifs de contrôle automatique et autres circuits électroniques. Cependant, les condensateurs électrolytiques au tantale humides échouent également en raison de fuites, d'un circuit ouvert instantané, d'une détérioration des paramètres électriques et de la migration des ions argent.

avec l'amélioration de la fonction et de la vitesse du circuit électronique, un condensateur plus exigeant pour le tantale humide est mis en avant. afin de répondre aux besoins des domaines militaire et aérospatial, un condensateur électrolytique humide au tantale avec une structure entièrement étanche a été mis au point. il maintient non seulement les avantages du condensateur électrolytique au tantale humide, mais sert également à ses inconvénients. il présente les avantages d'une performance stable, d'une forte capacité à résister au courant ondulé et d'une fiabilité élevée, appelée «condensateur jamais désactivé».

caractéristiques structurelles et de performance


1. cathode d'extraction au tantale
la structure du condensateur électrolytique humide au tantale est fondamentalement la même que celle du condensateur électrolytique au tantale humide à enveloppe d'argent ordinaire (voir fig. 1). il est principalement composé d'un noyau de tantale fritté, d'une surface de film d'oxyde diélectrique ta2o5, d'un électrolyte et d'une enveloppe métallique. la différence est que le condensateur électrolytique humide au tantale utilise la croûte de tantale comme cathode de sortie, tandis que le condensateur électrolytique au tantale ordinaire utilise la croûte d'argent comme cathode.


actuellement, les condensateurs électrolytiques au tantale humides de la série ca30 et cak35 utilisent une croûte d'argent de haute pureté comme cathode en plomb, qui est le pôle négatif lorsque les condensateurs sont connectés au circuit. mais la migration des ions argent se produit quand une tension inverse ou un courant ondulé asymétrique est ajouté au condensateur. lorsque la tension inverse est appliquée au condensateur électrolytique au tantale ou que le courant ondulé est asymétrique, les ions argent que l’enveloppe d’argent contacte magnifiquement sous l’action de la solution acide migreront progressivement et se déposeront à la surface du milieu anodique qui formera un conducteur canal au défaut du film diélectrique. cela provoquerait un court-circuit et une forte augmentation du courant de fuite et résulterait en une perte de produit efficace. pour résoudre ce problème, les états-unis ont mis au point des condensateurs électrolytiques par voie humide au tantale en 1976. Certains fabricants en Chine ont également mis au point de tels produits. Tous les condensateurs électrolytiques humides au tantale peuvent éviter la migration des ions d’argent, diminuer le courant de fuite et améliorer la fiabilité.


2 technologie spéciale de cathode au tantale pour agrandir la surface utile
la clé pour fabriquer des condensateurs électrolytiques au tantale de grande capacité consiste à augmenter la surface effective de la cathode. le condensateur électrolytique au tantale humide avec la cathode en argent est obtenu en mettant en contact la coque en argent avec l’électrolyte. dans le processus de fabrication de condensateurs électrolytiques au tantale humides, il existe des structures à double couche sur la solution électrolytique et la surface de la cathode. par conséquent, la capacité de la cathode existe sur la cathode de sortie. L'augmentation de la capacité de la cathode peut augmenter la capacité totale du condensateur. en général, on utilise la corrosion chimique ou électrochimique pour déposer une couche de métaux précieux tels que le noir de platine et le noir de palladium sur la paroi interne de la coque en argent, de manière à augmenter la surface effective de la cathode et à atteindre le but d'augmenter la cathode capacitance. Le palladium est le meilleur élément du groupe du platine pour la formation de film, car il peut produire la capacité maximale pour fournir des condensateurs à haute efficacité et de grande capacité.

pour les condensateurs électrolytiques humides tant-que-moins avec toute structure d'étanchéité, la cathode est en tantale, et le tantale s'oxyde facilement à l'air. par conséquent, il n'est pas possible d'augmenter la surface effective de la cathode en tantale par le procédé de traitement de la cathode en argent. Le procédé de traitement de surface de cathode au tantale est généralement le suivant: premièrement, une petite quantité de solution d'acide fluorhydrique (ou de sel d'étain divalent, réducteur organique) est utilisée pour traiter la surface de la cathode en tantale, éliminer l'oxyde formé à la surface de la cathode, améliorer son adhérence en surface, de manière à former un film solide de métal du groupe du platine sur sa surface, puis un procédé de dépôt chimique ou un côté pulvérisation cathodique est utilisé. le premier film de métal du groupe du platine discontinu à structure d'îlot a été déposé à la surface de la cathode à laquelle avait été retiré le film d'oxyde. ensuite, dans un environnement de gaz inerte ou sous vide, le premier film de métal déposé a été soumis à un traitement thermique pour former un alliage entre les métaux du groupe du platine et les métaux de tantale afin d'empêcher l'oxydation des métaux de tantale dans l'air. enfin, le second film de métal du groupe du platine poreux est déposé sur la première couche de film d'alliage par électrodéposition ou d'autres procédés, qui peuvent ne pas être le même métal que la première couche. bien entendu, les films métalliques du groupe du platine peuvent également être directement formés sur la surface du métal en tantale par pulvérisation cathodique, ce qui permet d'économiser les étapes d'élimination des films d'oxyde de tantale avec de l'acide fluorhydrique, puis la surface du métal en tantale peut être alliée à des métaux du groupe du platine par traitement thermique . de plus, le film d'oxyde sur la surface métallique de tantale peut être éliminé par décharge luminescente, puis un film de métal du groupe du platine peut être formé par pulvérisation cathodique. du fait que la surface du tantale et les métaux du groupe du platine ont été alliés dans le processus de pulvérisation cathodique, les étapes de traitement thermique sont omises.

3. toute la structure scellée

Bien que les condensateurs électrolytiques au tantale humides présentent les avantages d'une grande capacité, leur utilisation a été limitée en raison d'une défaillance des fuites lors du processus de travail d'une structure semi-étanche. une défaillance de fuite est une sorte de phénomène de défaillance provoqué par une mauvaise étanchéité des condensateurs, lorsque la pression du gaz à l'intérieur des condensateurs augmente jusqu'à une certaine valeur dans des conditions de contrainte thermique et de contrainte électrique, et que des électrolytes de travail s'échappent de l'espace. avant que le problème des fuites ne soit bien résolu, il avait déjà été stipulé par le passé que les dispositifs électroniques embarqués sur les satellites n’utilisaient pas de condensateurs électrolytiques au tantale humides. Cela est dû au fait que le liquide acide dans le condensateur électrolytique au tantale humide peut être conducteur et corrosif. il va fuir dans le ciel sous vide poussé et en apesanteur. une fois qu’il parviendra à la carte de circuit imprimé, le circuit sera court-circuité et le satellite présentera de graves défauts, ce qui entraînera d’énormes pertes économiques et des effets néfastes. la structure d'étanchéité des condensateurs électrolytiques au tantale humides peut être divisée en des condensateurs électrolytiques au tantale humides semi-scellés (ca30) et des condensateurs électrolytiques au tantale humide complètement scellés (cak35), comme indiqué sur les fig. 2 (a), (b).


Condensateurs électrolytiques au tantale humide précoce utilisés structure semi-scellée, en raison des défauts de structure, il peut y avoir une fuite d'électrolyte, séchage de vaporisation et d'autres problèmes. Il y a plusieurs raisons aux fuites. Par exemple, les coefficients de dilatation de la coque en argent et du bouchon en caoutchouc sont très différents. Lorsque les condensateurs sont en expansion thermique et en contraction à froid, le bouchon en caoutchouc ne peut pas obtenir un effet d'étanchéité optimal. de nombreuses rainures et étendues capillaires sont formées à la surface du fil de tantale et de la paroi interne de la coque en argent pendant le traitement, ce qui aggrave l'état de surface. le canal de fuite de l'électrolyte est augmenté; de plus, la pression interne du condensateur et la quantité d'électrolyte déversée dans le condensateur affecteront les performances d'étanchéité. actuellement, le condensateur électrolytique au tantale humide adopte une structure entièrement scellée, ce qui résout le problème des fuites. des fuites sont rarement constatées dans les tests de trempage à froid et à chaud dans des conditions de vide poussé. pour les condensateurs électrolytiques au tantale entièrement scellés, les fils de tantale sur les blocs de tantale anodiques sont passés à travers les joints en polytétrafluoroéthylène avec des anneaux en caoutchouc, puis les noyaux en tantale sont fixés à l'aide de joints en polytétrafluoroéthylène et assemblés dans des enveloppes d'argent remplies d'électrolytes en gel. fixé la rainure à la même hauteur que la bague en caoutchouc sur la coque en argent et l’isolant en poudre de verre percé. puis bord roulé, soudure de bord entre isolant et coque en argent ou en tantale, tube de tantale sur isolant et soudure à la bille d'arc sous haute température ainsi que soudure au plomb par anode sur fil de tantale. de cette manière, le problème de fuite de la structure semi-scellée est complètement résolu. En raison du dégagement de chaleur important provoqué par le soudage latéral, il se produira une vaporisation de l'électrolyte, entraînant une différence de pression à l'intérieur et à l'extérieur de la coque après refroidissement. En fonction de l'expérience de production réelle, le processus de soudage du premier côté puis du soudage à billes est généralement adopté.


4 forte résistance aux vibrations et aux chocs

la raison de la défaillance instantanée du condensateur électrolytique au tantale en circuit ouvert est que le liquide dans la coque du condensateur ne peut pas fixer le bloc de tantale, le fil de tantale à l'autre extrémité est fixé par l'isolant, et le bloc de tantale et le fil de tantale deviennent un cantilever. par conséquent, la force centrifuge force l'électrolyte à se déplacer dans l'enveloppe du condensateur lorsque le bloc de tantale est court ou que la quantité d'électrolyte est importante. Lorsque la force centrifuge est insuffisante, le bloc de tantale peut être séparé instantanément de l'électrolyte en fonctionnement, ce qui entraîne l'ouverture du condensateur. par conséquent, la longueur appropriée du bloc de tantale, l'utilisation suffisante d'électrolyte ou l'utilisation d'électrolyte gélifiant peuvent réduire la possibilité d'un circuit ouvert instantané. afin d'éviter les vibrations du bloc de tantale, une rondelle anti-vibration est conçue pour fixer le bloc de tantale, ce qui surmonte efficacement l'ouverture instantanée. Les condensateurs électrolytiques au tantale entièrement scellés sont supérieurs aux condensateurs électrolytiques au tantale humides semi-scellés en termes de performances d'étanchéité, de résistance aux chocs et aux vibrations et de fiabilité à long terme.

5 maintenir la performance des paramètres électriques

lorsque les condensateurs électrolytiques au tantale humides sont utilisés pendant une longue période, la capacité diminue fortement et la valeur tangente de l'angle de perte augmente de manière significative. il s'agit d'une défaillance progressive due à la consommation continue d'électrolyte en service dans les condensateurs. lorsque les performances d'étanchéité ne sont pas satisfaisantes, l'eau dans l'électrolyte diffuse vers l'extérieur à travers le tampon en caoutchouc scellé dans les conditions de stockage, et une dissociation électrochimique de l'eau se produit dans les conditions de travail, ce qui peut réduire progressivement l'eau, l'électrolyte s'épaissir progressivement, la viscosité augmente progressivement, la résistance série équivalente de l'électrolyte augmente et les performances de contact avec le film d'oxyde anodique deviennent mauvaises, ce qui entraîne une diminution de la capacité et une augmentation des pertes.


De plus, les performances de l'électrolyte de travail ont une influence importante sur le maintien des paramètres électriques des condensateurs électrolytiques au tantale humides. électrolyte de travail est la cathode réelle du condensateur électrolytique au tantale. il entre entièrement en contact avec le film d’oxyde diélectrique ta2o5 à la surface de la base de l’anode et de la paroi interne de la coque en argent ou en tantale. il peut tirer une capacité dans le processus de travail du condensateur, et il peut réparer le film d'oxyde anodique défectueux au cours du processus de vieillissement et d'utilisation du condensateur. le film d'oxyde diélectrique formé par le procédé de formage est un matériau isolant à haute résistance au champ électrique, mais il n'est pas parfait. Il existe divers très petits défauts et trous sur sa surface, de sorte que le condensateur doit être réparé avec un film diélectrique sophistiqué. en cours de vieillissement, la densité de courant au niveau du défaut est élevée et le courant de fuite est élevé au début. cependant, sous l'action de l'électrochimie, l'électrolyte de travail réagit avec le tantale métallique pour former ta2o5, ce qui répare le défaut et rend le film diélectrique plus continu et uniforme. le courant de fuite diminue progressivement avec l'allongement du temps de vieillissement. de même, lorsque la tension est appliquée aux deux extrémités du condensateur, l'électrolyte de travail à forte capacité d'oxydation réparera le film diélectrique endommagé à tout moment. on peut voir que la performance de l'électrolyte en fonctionnement affectera directement la fiabilité du condensateur électrolytique au tantale et sa capacité, sa perte, son courant de fuite et ses propriétés électriques telles que la résistance. en général, l'électrolyte de travail des condensateurs électrolytiques au tantale humides devrait présenter les caractéristiques suivantes: point d'ébullition élevé, pression de vapeur saturée basse, conductivité élevée et faible résolution. les condensateurs électrolytiques au tantale humides utilisés à haute tension doivent également présenter une tension de contournement élevée (qui affecte la tension de fonctionnement nominale des condensateurs électrolytiques au tantale). par conséquent, l'électrolyte haute performance doit être appliqué à l'électricité. Il est très important de maintenir et d’améliorer la fiabilité des paramètres de performance. À l'heure actuelle, la recherche sur l'électrolyte à haute performance pour les condensateurs électrolytiques au tantale a bien progressé et a été appliquée dans la production.


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