Journals →  Цветные металлы →  2017 →  #10 →  Back

Наноструктурированные металлы и материалы
ArticleName Получение высокопористых электродов из порошка тантала
DOI 10.17580/tsm.2017.10.09
ArticleAuthor Аверкин В. Н., Астахов М. В., Еремеева Ж. В., Семушин К. А.
ArticleAuthorData

НИТУ «МИСиС», Москва, Россия

В. Н. Аверкин, инженер каф. физической химии, эл. почта: averkin@misis.ru
М. В. Астахов, заведующий каф. физической химии, эл. почта: astahov@phch.misa.ac.ru
Ж. В. Еремеева, доцент каф. порошковой металлургии и функциональных покрытий, эл. почта: eremeeva-shanna@yandex.ru
К. А. Семушин, аспирант физической химии, эл. почта: kirill143@gmail.com

Abstract

 

Рассмотрена технология получения высокопористых электродов из порошка тантала для достижения целей миниатюризации и увеличения удельной емкости компонентной базы электронных устройств, в частности танталовых электродов. Сравнены два типа порошков тантала, полученных разными методами: натриетермическим восстановлением из гептафторотанталата калия марки FTD-35 (Ningxia orient tantalum industry Cо, Китай) и путем восстановления пентаоксида тантала марки ТУ-1 (ООО «Метсинтез», Россия). Удельные поверхность и пористость порошков определяли методом низкотемпературной адсорбции азота (метод БЭТ). Кроме того, порошки были исследованы средствами растровой и просвечивающей электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального анализа, также проводили гранулометрический анализ танталовых порошков. Показано, что полученный восстановлением из пентаоксида тантала порошок обладает большей удельной поверхностью и пористостью, что делает его более привлекательным для изготовления высокоемких танталовых электродов. Также предложен способ увеличения доли доступных пор и оптимизации пористой структуры танталового порошка при спекании за счет использования соли NH4Cl в качестве порообразователя. Показано, что использование порообразователя позволяет повысить остаточную пористость танталового порошка при спекании с 28 до 35 % для порошка ТУ-1 и с 20 до 28 % для порошка FTD-35, что сопровождается также соответствующим уменьшением плотности спеченных порошков. Более того, за счет использования соли-порообразователя методом спекания в вакууме при температуре 1000 оC предварительно опрессованных порошковых танталовых заготовок удалось получить танталовые электроды с увеличенной пористостью, обладающие удельной емкостью до 900 мкФ/г.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ по соглашению № 14.577.21.0123 о предоставлении субсидии от 20.10.2014 г. (уникальный идентификатор прикладного научного исследования RFMEFI57714X0123).

 

keywords Танталовые порошки, удельная поверхность, удельная пористость, удельная емкость, прессование, спекание, порообразователи, высокоемкие электроды, танталовые электроды
References

 

1. Кокатев А. Н., Гилев А. А., Орлов В. Н., Крыжанов М. В. Применение атомно-силовой микроскопии к изучению морфологии поверхности магниетермических танталовых порошков // Исследования и разработки в области химии и технологии 45 функциональных материалов : тр. междунар. науч.-техн. конф. — Апатиты : Изд-во КНЦ РАН, 2015. С. 372–375.
2. Rietveld H. M. A Profile Refinement Method for Nuclear and Magnetic Structures // J. Appl. Crystallogr. 1969. Vol. 2. P. 65–71.
3. Файрбротер Ф. Химия ниобия и тантала. — М. : Химия, 1972. — 280 с.
4. Vamsi Krishna Balla, Subhadip Bodhak, Susmita Bose, Amit Bandyopadhyay. Porous tantalum structures for bone implants: Fabrication, mechanical and in vitro biological properties // Acta Biomaterialia. 2010. Vol. 6, No. 8. P. 3349–3359.
5. Орлов В. М., Крыжанов М. В., Калинников В. Т. Магниетермические порошки тантала и ниобия с большой удельной поверхностью // Труды Кольского научного центра РАН. 2015. T. 31, № 5. С.182–185.
6. Горощенко Я. Г. Химия ниобия и тантала. — Киев : Наукова думка, 1965. — 484 с.
7. Efe M., Hyun Jun Kim, Chandrasekar S., Trumble K. P. The chemical state and control of oxygen in powder metallurgy tantalum // Materials Science and Engineering: A. 2012. Vol. 544. P. 1–9.
8. Jae Sik Yoon, Byung Il Kim. Characteristics and production of tantalum powders for solid-electrolyte capacitors // Journal of Power Sources. 2007. Vol. 164, No. 2. P. 959–963.
9. Youngmoo Kim, Eun-Pyo Kim, Joon-Woong Noh, Sung Ho Lee. Fabrication and mechanical properties of powder metallurgy tantalum prepared by hot isostatic pressing // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2015. Vol. 48. P. 211–216.
10. Nedal T. Nassar. Shifts and trends in the global anthropogenic stocks and flows of tantalum // Resources, Conservation and Recycling. 2017. Vol. 125. P. 233–250.
11. Aiqin Jiang, Anto Yohannan, Neme O Nnolim, Trevor A. Tyson, Lisa Axe, Sabrina L. Lee, Paul Cote. Investigation of the structure of -tantalum // Thin Solid Films. 2003. Vol. 437, No. 1–2. P. 116–122.
12. Dae-Hwan Kwon, Seong-Hyeon Hong, Byoung-Kee Kim. Fabrication of ultrafine TaC powders by mechano-chemical process // Materials Letters. 2004. Vol. 58, No. 30. P. 3863–3867.
13. ИСО 13320:2009. Гранулометрический анализ. Методы лазерной дифракции.
14. ГОСТ 19440–94. Порошки металлические. Определение насыпной плотности. Часть 1. Метод с использованием воронки. Часть 2. Метод волюмометра Скотта. — Введ. 1997–01–01.

 

Language of full-text russian
Full content Buy
Back