技术领域
[0001] 本发明属于钽电容器制造技术领域，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。
相关背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
具体实施方式
[0023] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
[0024] 本发明的目的在于提供一种基于3D打印技术的钽电容器阳极制备方法，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。包括以下步骤：
[0025] 步骤1：浆液的配置，所述浆液包括去离子水、水基粘结剂、均化剂、分散剂，所述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；
[0026] 步骤2：浆料的配置，浆料包括金属粉末以及浆液，所述金属粉末与浆液的比例为1g：0.5～1.5mL，金属粉末为钽粉，将钽粉缓慢加入到步骤1得到的混合溶液中，超声搅拌
100‑150分钟，得到浆料，浆料固体含量体积分数在50％～60％，浆料黏度为1～50Pa·s；
[0027] 步骤3：将步骤2所得的浆料装入3D打印机料筒，依据计算机预先设计图形进行打3
印，所述打印机喷嘴直径为0.1～2mm，挤出速率为1～20cm/min，打印速度为5～50mm/s，打印层厚度为1～100mm；
[0028] 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。
[0029] 上述的一种3D打印技术制备钽电解电容器阳极的方法，所述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；
[0030] 所述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；所述分散剂包括佛尔酮、二丙酮醇和丙烯酸中的一种或者多种。
[0031] 上述的一种3D打印技术制备钽电解电容器阳极的方法，所述步骤4包括以下步骤：
[0032] 1)脱脂，以5～10℃/min的速度升温到250～350℃，保温10～30min；
[0033] 2)烧结，以10～30℃/min的升温速度升到1200～2000℃，保温10～60min；
[0034] 3)冷却，在烧结炉内冷却至室温后充入N2。
[0035] 上述的一种3D打印技术制备钽电解电容器阳极的方法，钽粉的比容在1000～100000μF·V/g之间。
[0036] 实施例：将钽金属粉末缓慢倒入浆液中，超声搅拌100～150分钟，配制成浆液，浆料固体含量体积分数在50％～60％。所述钽金属粉末与浆液的比例为1g：0.5～1.5mL，所述浆液包括去离子水、水基粘结剂、均化剂、分散剂，所述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，所述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；
[0037] 所得的浆料装入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3
喷嘴直径为0.1～2mm，挤出速率为1～20cm/min，打印速度为5～50mm/s，打印层厚度为1～
100mm；
[0038] 将3D打印成具有一定尺寸的钽块，将钽块在真空环境中进行烧结。
[0039] 采用阳极氧化法在烧结后的钽块中形成一定厚度的Ta2O5介质氧化膜。通过热分解法或聚合法在介质氧化膜表面沉积一定厚度的MnO2或导电聚合物。将MnO2层或聚合物层表面被覆上石墨层和银浆层制成钽芯，在金属框架本体的中部设置开槽，压纹镀银区通过冲压与电化学的方式制备在开槽内。钽芯与压纹镀银区粘接完成后，采用环氧树脂对其进行封装，完成钽电容器的制备。将制备好的无引线框架钽电容器进行筛选、老练老化与温冲操作，以提高钽电容器的性能。
[0040] 本发明的方法主要是以与粘结剂混合均匀的钽粉为墨水，通过挤压半固态墨水从打印喷嘴中喷出，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。最后将所阳极钽坯经过烧结最终制造出需要的阳极。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，同时还能保证孔隙率。在高性能钽电解电容器领域具有巨大的应用潜力。
[0041] 以上对本发明所提供的一种基于3D打印技术制备钽电解电容器阳极的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。
