新規のNb合金型固体電解コンデンサーの開発

新型铌合金型固体电解电容器的研制

基本信息

批准号：
17760583
负责人：
千星聡
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

固体電解コンデンサーはNb基板に誘電体層として陽極酸化皮膜を形成させた構成であり、そのNb基板を適切に合金化することにより誘電特性の優れた新規固体電解コンデンサーが実現すると考える。本研究では優れた性能をもつNb合金型固体電解コンデンサーの開発を目的とし、NbにNを系統的に添加した合金を基板とした試験体を作製し、静電容量(CV値),漏れ電流の測定、および陽極酸化皮膜の構造を評価した。Nb-N合金(N量:0〜17at.%)をアーク溶解法により作製し、真空雰囲気で1673K、6hの均質化熱処理を施した後、15×10×1mm^3の合金片を切り出した。合金表面を化学研磨後、電界浴(リン酸0.6体積%水溶液)中に浸含させ、温度60℃、化成電圧16Vで陽極酸化処理を施し試験体とし、誘電特性を測定した。また、FE-SEM, TEM, AESおよびXPSを用いて陽極酸化皮膜の構造解析を行った。Nb-1〜17at.%Ti試験体と参照用のNbのみの試験体では、CV値において、基板組成がNb-1〜6at.%Nの範囲ではN含有量にともなってCV値は増加し、Nb-6at.%N合金を陽極酸化材料とした試験体では、Nbのみの試験体よりも40%程度の増大が見られる。ここで、Nb-N合金ではN含有量にともないNb固溶体中の体積分率が減少し、Nb_2N相が増加する。Nb_2N相は陽極酸化処理前の化学研磨によって優先的に腐食され、凹凸となる。また、基板Nb-N合金上の陽極酸化皮膜中にはNb_2O_5に加えてNが存在することが確認できた。よって、N含有量の増加にともなうNb-N合金固体電解コンデンサー試験体での静電容量の増加はNb_2N形成に起因する実効比表面積の増加および陽極酸化皮膜中のN含有に起因すると考える。また、漏れ電流およびバイアス依存性は基板組成がNb-1〜17at.%Nのいずれの試験体でもNbのみの試験体より向上した。これは陽極酸化皮膜中のNの分散が要因であると考える。以上の結果から、Nb-N合金系では、Nb-6at.%Nあたりの組成でCV値、漏れ電流の両方の特性が改善される陽極酸化皮膜が得られることが示された。

固体电解电容器具有在Nb基材上形成阳极氧化膜作为介电层的结构，并且我们相信通过适当地合金化Nb基材，可以实现具有优异介电特性的新型固体电解电容器。在本研究中，以开发性能优异的Nb合金型固体电解电容器为目标，制作了以在Nb中系统地添加了N的合金为基材的试验片，并测定了其电容（CV值）和测量泄漏电流，并评价阳极氧化膜的结构。采用电弧熔炼方法制备Nb-N合金（N含量：0～17 at.%），在真空气氛中1673K、6小时均匀化热处理后，切出15×10×1 mm^3的合金片.将合金表面化学抛光后，浸入电场浴（0.6体积%磷酸水溶液）中，在温度60℃、阳极氧化电压16V下进行阳极氧化，制备试样，及其介电常数测量了性能。此外，使用FE-SEM、TEM、AES和XPS对阳极氧化膜的结构进行了分析。在Nb-1至17at.%Ti测试样品和参考仅Nb测试样品中，CV值随着在使用Nb的测试样品中Nb-1至6at.%N的基体组成范围内的N含量而增加。 -6at.%N合金作为阳极氧化材料，与仅使用Nb的测试样本相比，增加了约40%。这里，在Nb-N合金中，Nb固溶体中的体积分数随着N含量的增加而减少，并且Nb_2N相增加。 Nb_2N相在阳极氧化前受到化学抛光的优先腐蚀并变得不均匀。另外，确认了Nb-N合金基体上的阳极氧化膜中除了Nb_2O_5以外还存在N。因此，我们认为，随着N含量的增加，Nb-N合金固体电解电容器试件电容的增加是由于Nb_2N的形成以及阳极氧化膜中N含量的增加而导致有效比表面积的增加。。此外，与仅含有 Nb 的测试样本相比，具有 Nb-1 至 17 at.%N 基材成分的所有测试样本的漏电流和偏压依赖性均得到改善。这被认为是由于N在阳极氧化膜中的分散造成的。上述结果表明，在Nb-N合金体系中，在Nb-6at.%N左右的成分下可以获得CV值和漏电流均具有改善特性的阳极氧化膜。