用于分层式陶瓷电容器内电极的粉末制造技术

一种金属合金粉，包括至少两种合金元素，上述至少两种合金元素从Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｓｎ，Ｍｎ，Ｃｏ和Ｗ一组元素中选定，包括１－９９重量％的Ｎｉ，１－９９重量％的Ｃｕ，６－６０重量％的Ｃｒ，６－１５重量％的Ｓｎ，６－１５重量％的Ｍｎ，６－１５重量％的Ｃｏ，和／或６－１５重量％的Ｗ，供在具有一个内电极的分层式陶瓷电容器中使用，其中上述电极包括上述合金粉的烧结体。还公开了一种金属合金粉，含有至少两种合金元素，从Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｓｎ，Ｍｎ，Ｃｏ和Ｗ这组元素中选定，其中合金粉开始氧化在高于约２５０℃时发生。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及也通称为多层陶瓷片电容器(MLCC)的分层式陶瓷电容器，特别涉及在制造这类电容器时所用的内电极材料。
技术介绍
多层陶瓷片电容器一般包括介电陶瓷基体，上述介电陶瓷基体具有若干埋入式金属片电极，上述各金属片电极的厚度为若干μm，距离为几10μm。在制造这些电容器时，将合适的粉状陶瓷基体前体材料的糊料和合适的金属粉糊料交替地彼此叠层。有时还提供一种薄的中间材料。在叠层之后，将叠层制品干燥并加热到约300-450℃(通常是在空气下)，以使糊料的有机粘结剂分解。此后，将叠层制品在真空或惰性气体气氛下进一步加热到约1000-1350℃，大多加热到至少1200℃，以烧结并形成陶瓷介电材料。在分解步骤期间，危险是内电极材料的金属粉被氧化，上述被氧化的金属粉在加热到烧结温度期间将脱氧。在烧结期间的脱氧导致内电极材料收缩，同时造成电容器的裂纹和脱层，以及制造过程中高百分率的废品。多数多层陶瓷片电容器都利用Pd或Pd合金作为内电极材料，上述Pd或Pd合金具有足够的抗氧化作用，因而避免了脱氧收缩。最近的开发研究试图用基底金属电极(BME)材料，如具有少量合金添加剂元素如Mg、Ca(Toshima等人申请的美国专利6,162,,277)的Ni或Cu或具有Mn、Cr、Co、Al或P至少其中之一的合金添加剂元素的95％Ni(Nomura等人申请的美国专利5,319,517)来代替贵金属Pd。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种粒状基底金属电极材料，上述粒状基底金属电极材料可用于分层式陶瓷电容器的内电极，同时提供改良的抗氧化性。本专利技术的另一个目的是提供基底金属粉，上述各种贱金属粉在-MLCC电容器烧结之后，提供良好或至少可接受的电子导电性。本专利技术的另一个目的是提供一种很少产生裂纹的多层陶瓷片电容器。本专利技术的另一个目的是减少具有基底金属电极的MLCC电容器的废品量。通过阅读下面参照附图所作的仅作为例子的优选实施例的非限制性说明，本专利技术的其它目的，优点和特别将变得更显而易见。专利技术概述根据这里所阐述的主要思想，本专利技术包括合金粉，所述合金粉包括至少两种从下列Ni，Cu，Cr，Sn，Mn，Co和W一组元素中选定的合金元素，包括1-99重量％的镍，1-99重量％的铜，6-60重量％的铬，6-15重量％的铜，6-15重量％的锡，6-15重量％的锰，6-15重量％的钴，和/或6-15重量％的钨。上述合金可以附加地含有从下列元素中选定的至少一种(与上述至少两个合金元素不同)Ag，Al，Au，B，Be，Ca，Ce，Co，Cr，Cu，Fe，Ge，Hf，Mg，La，Nb，Ni，Mn，Mo，Si，Sn，P，Pd，Pt，Ta，Ti，V，W，Y，Zn和Zr，上述元素的占金属总重量约0.1-20重量％。附加合金元素可以占金属总重量的约0.1-20重量％。优选的是至少两种附加合金元素在合金粉中存在。在合金粉中附加合金元素总量优选的是低于金属总量的6重量％。优选的二元合金粉包括镍铜合金，镍计占1-99重量％，更优选的是按6-94重量％，尤其优选的是6-40重量％或6-40重量％铜，而最优选的是Ni占15-30重量％；镍铬合金，铬占6-60重量％，更优选的是铬低于40重量％；铜锡合金，锡占2-15重量％，更优选的是锡占3-12重量％，而尤其优选的是锡大于6重量％。优选的二元合金通过包含一种或两种附加合金元素，可以变成三元或四元合金。优选的三元合金粉包括各种铜镍铬合金，含有50-94重量％的Cu，0.2-40重量％的Ni，和0.2-30重量％的Cr，优选的是60-90重量％的Cu，2-25重量％的Ni，和0.5-20重量％的Cr；铜镍锡合金，含有60-95重量％的Cu，1-30重量％的Ni和0.2-10重量％的锡，优选的是含有60-80重量％的Cu，10-25重量％的Ni和2-10重量％的锡。优选的三元合金通过包含上述附加合金元素中的一种，可以变成四元合金。根据本专利技术的粉末优选的是，如从按BET法测量的特定表面积所得到的，粒径为100-700nm，优选的是低于600nm，更优选的是100-500nm。因为由MLCC电容器制造方法所产生的一些实际原因，目前250-400nm的粒径具有特殊的应用，然而，改良这些已在实验上应用的方法，可以利用100-300nm范围内的粉末，优选的是本专利技术的粉末具有基本上是球形形状。另外，公开了一种包括铜和至少一种成合金元素的合金粉，其中氧化作用发生的温度为至少约250℃，优选的是在约325℃和约400℃之间。另外，公开了一种包括镍和至少一种合金元素的基底金属合金粉，其中开始氧化发生的温度为至少约500℃，优选的是在约520℃和约600℃之间。此外，公开了一种带内电极的分层式陶瓷电容器，其中电极用上述合金粉制造。附图说明图1示出了用铜制造的基底金属合金粉和用铜镍合金制造的基底金属合金粉之间开始氧化的温度增加曲线图；图2是图1的铜镍合金粉X射线衍射分析结果的曲线图；及图3示出了与纯铜粉制造的电极对照，用铜镍合金粉制造的电极(i)抗开始氧化，和(ii)总收缩减少的曲线。实施例的详细说明现在说明根据本专利技术的分层式陶瓷电容器内电极材料的实施例。本专利技术涉及细的基底金属合金粉，其通常具有小于1μm的平均粒径，包括Ni、Cu、Cr和/或Sn的二元或三元合金及任选地含有少量附加的成合金元素。本专利技术还涉及电容器，所述电容器是利用上述合金粉制造的。一般来说，细的金属和合金粉的特点是具有大的表面积。由于氧化反应是在各单个粒子的外表面上发生，所以粉末的表面积越大，就更容易氧化。氧化反应是放热的(亦即它们产生热)。由于细粉有很大的表面积，所以它们往往很容易与氧反应。这种快速氧化作用导致突然的局部高温上升，上述快速氧化作用也可以导致MLCC在可烧结性和分层方面不希望有的变化。根据对合金元素的选择，在合金粉中，合金元素的相互扩散将取决于它们各自对氧的亲和力及所形成的氧化物层的渗透性。如果合金元素的相互扩散速度大于氧在合金中的扩散速度，则具有较高氧亲和力的金属可以扩散到表面，并将氧固定在表面处，这样导致粉末的抗氧化性增加。最大的氧化稳定性可以在成合金元素一定的合金比下发生，而在合金元素完全分离时不能达到。在两种以上合金元素的情况下，由于合金成分在扩散性和氧化亲和力方面彼此相对的影响，所以情况更复杂。在制造内电极时所用的粉末可以按制造细粒粉的已知方法制造，如凝胶沉淀法，同时随后使沉淀物还原，各种CVR(化学汽相还原)法，上述CVR法通过在含氢气体气氛中蒸发合适的金属化合物如氯化物并冷凝金属粉末，在等离子体反应器中蒸发或液化金属并控制金属的冷凝和固化。在一个实施例中，根据本专利技术的优选方法是一种如在WO00/10756(相应于C.Celik等人所申请的美国专利6,379,419)中所公开的转移式电弧等离子体法，上述公开被结合在此作为参考。尽管这些方法中的大多数都只公开了制造纯金属粉末，但修改这些方法以便能制造确定组成的合金没有原则上的困难。例如，在凝胶沉淀法中的共沉淀是众所周知的。在各种CVR法中，前体化合物的混合物可以从单一源中蒸发，或者可以利用分开的蒸发器，并且可以把反应物气体通过分开进入反应和冷凝管的入口引入冷凝管中。根据一种优选的制造方法，细金属合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基底金属合金粉包括含有至少两种合金元素的合金，所述合金元素从Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｓｎ，Ｍｎ，Ｃｏ和Ｗ中选定，其中当存在时，上述元素以下列量存在：１－９９重量％的Ｎｉ，１－９９重量％的Ｃｕ，６－６０重量％的Ｃｒ， ６－１５重量％的Ｓｎ，６－１５重量％的Ｍｎ，６－１５重量％的Ｃｏ，和１－９９重量％的锰，６－１５重量％的Ｗ。

【技术特征摘要】
CA 2001-10-18 2,359,3471.一种基底金属合金粉包括含有至少两种合金元素的合金，所述合金元素从Ni，Cu，Cr，Sn，Mn，Co和W中选定，其中当存在时，上述元素以下列量存在1-99重量％的Ni，1-99重量％的Cu，6-60重量％的Cr，6-15重量％的Sn，6-15重量％的Mn，6-15重量％的Co，和1-99重量％的锰，6-15重量％的W。2.根据权利要求1的合金粉，其中所述合金还包括从下列元素中选定的至少一种元素Ag，Al，Au，B，Be，Ca，Ce，Co，Cr，Cu，Fe，Ge，Hf，Mg，La，Nb，Ni，Mn，Mo，Si，Sn，P，Pd，Pt，Ta，Ti，V，W，Y，Zn和Zr，其量按重量计约占金属总量的0.1-20％。3.根据权利要求2的合金粉，其中所述合金还包括至少两种所述附加元素。4.根据权利要求2的合金粉，其中所述附加元素在所述合金中按重量计以高达6％的量存在。5.根据权利要求1-4之一的合金粉，其中所述合金是包括约6-14重量％的铬的镍铬合金。6.根据权利要求1-4之一的合金粉，其中所述合金是包括约0.2-30重量％铜的镍铜铬合金。7.根据权利要求6的合金粉，其中所述合金包括约0.2-30重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：C塞利克，S格勒尼耶，
申请(专利权)人：加拿大电子粉末公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]