Estudo da influência do tempo de sinterização na produção de capacitores eletrolíticos de nióbio

In recent years, niobium has gained well-deserved recognition for its impressive mechanical and electrical properties. This recognition has driven extensive research efforts in both academic institutions and industrial companies, aiming to provide solutions and benefits to society at large. In this...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Germano, Matheus Victor de Paiva
Outros Autores: Roda, Valentin Obac
Formato: bachelorThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Capacitores Eletrolíticos
Capacitors
Nióbio
Niobium
CNPQ::ENGENHARIAS
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/53510
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Germano, Matheus Victor de Paiva
Estudo da influência do tempo de sinterização na produção de capacitores eletrolíticos de nióbio
description In recent years, niobium has gained well-deserved recognition for its impressive mechanical and electrical properties. This recognition has driven extensive research efforts in both academic institutions and industrial companies, aiming to provide solutions and benefits to society at large. In this context, the present study aims to evaluate the feasibility of using niobium in the production of electrolytic capacitors, which are electronic components of utmost importance in various industrial sectors. The potential applicability of niobium in electrolytic capacitors lies in its physical properties. However, several factors can influence the performance of a capacitor, such as sintering time, sintering temperature, and anodization voltage. Therefore, this work analyzes these parameters to draw conclusions regarding the optimal combination of factors by relating the experimental results with those available in the literature. The powder was characterized using particle size analysis, X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy. The results obtained from the particle size analysis revealed particles with an average size of 36.50 μm. In the micrographs, the particles exhibited a parallelogram-shaped arrangement and, at times, an irregular shape, with a wide range of sizes, as also observed in the particle size analysis. X-ray diffraction confirmed the presence of pure niobium powder. The samples were subjected to different sintering times (30 and 60 minutes) at sintering temperatures of 1400°C, 1450°C, and 1500°C. The electrolytic solution used, consisting of 1% volume concentration of phosphoric acid, was the same for all groups, but the applied voltage varied (10V, 20V, and 40V). The results of this study were compared among the groups to determine the optimal combination of factors for the production of niobium electrolytic capacitors. Among the different groups analyzed, the group sintered at 1450°C for 60 minutes obtained the best results for specific capacitance with an anodization voltage of 10V. As for specific charge, the best result was achieved by the group with an anodization voltage of 40V, sintering temperature of 1400°C, and a sintering time of 30 minutes. These findings lead us to infer that Nb is an element capable of being applied in electronic components such as capacitors.
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However, several factors can influence the performance of a capacitor, such as sintering time, sintering temperature, and anodization voltage. Therefore, this work analyzes these parameters to draw conclusions regarding the optimal combination of factors by relating the experimental results with those available in the literature. The powder was characterized using particle size analysis, X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy. The results obtained from the particle size analysis revealed particles with an average size of 36.50 μm. In the micrographs, the particles exhibited a parallelogram-shaped arrangement and, at times, an irregular shape, with a wide range of sizes, as also observed in the particle size analysis. X-ray diffraction confirmed the presence of pure niobium powder. The samples were subjected to different sintering times (30 and 60 minutes) at sintering temperatures of 1400°C, 1450°C, and 1500°C. The electrolytic solution used, consisting of 1% volume concentration of phosphoric acid, was the same for all groups, but the applied voltage varied (10V, 20V, and 40V). The results of this study were compared among the groups to determine the optimal combination of factors for the production of niobium electrolytic capacitors. Among the different groups analyzed, the group sintered at 1450°C for 60 minutes obtained the best results for specific capacitance with an anodization voltage of 10V. As for specific charge, the best result was achieved by the group with an anodization voltage of 40V, sintering temperature of 1400°C, and a sintering time of 30 minutes. These findings lead us to infer that Nb is an element capable of being applied in electronic components such as capacitors. Nos últimos anos, o nióbio tem ganhado um merecido destaque por suas impressionantes propriedades mecânicas e elétricas. Tal reconhecimento tem impulsionado a realização de extensas pesquisas tanto em instituições acadêmicas quanto em empresas industriais, objetivando oferecer soluções e benefícios à sociedade em geral. Neste contexto, o presente estudo tem por finalidade avaliar a viabilidade do uso do nióbio na produção de capacitores eletrolíticos, componentes eletrônicos de extrema relevância para diversos setores industriais. A provável aplicabilidade do nióbio em capacitores eletrolíticos se dá através das suas propriedades físicas. Entretanto, alguns fatores podem influenciar no desempenho de um capacitor, como o tempo de sinterização, temperatura de sinterização e tensão de anodização. Esse trabalho, portanto, analisa esses parâmetros para traçar uma conclusão acerca da melhor combinação de fatores relacionando os resultados experimentais com os disponíveis na literatura. Para a caracterização do pó foi utilizado a análise granulométrica, difrações de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos na análise granulométrica revelaram partículas com um tamanho médio de 36,50 μm. Nas micrografias, as partículas apresentaram um arranjo em formato de paralelogramo e, por vezes, formato irregular, tendo um tamanho bem variado como também analisado na granulometria. Já as difrações de raios X nos indicou a presença de um pó de nióbio puro. As amostras foram submetidas a diferentes tempos de sinterização (30 e 60 minutos), com temperaturas de sinterização de 1400°C, 1450°C e 1500°C. A solução eletrolítica de ácido fosfórico com 1% de concentração por volume aplicado nas amostras foi a mesma para todos os grupos, porém a tensão aplicada variou (10V, 20V e 40V). O resultado deste estudo comparou os resultados dos grupos a fim de determinar a melhor combinação de fatores na produção dos capacitores eletrolíticos de nióbio. Para os diferentes grupos analisados, o grupo de sinterização a 1450ºC e 60 min obteve os melhores resultados para a capacitância específica com uma tensão de anodização de 10V. Já para a carga específica, o melhor resultado foi para o grupo de tensão de anodização de 40V, 1400ºC de temperatura a um tempo de 30 min. Tais fatores nos fazem inferir que o Nb é um elemento capaz de ter sua aplicação em componentes eletrônicos como o capacitor. 2023-07-17T17:25:02Z 2023-07-17T17:25:02Z 2023-07-12 bachelorThesis GERMANO, Matheus Victor de Paiva. Estudo da influência no tempo de sinterização na produção de capacitores eletrolíticos de nióbio. 2023. 76 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica), Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/53510 pt_BR application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Engenharia Elétrica Centro de Tecnologia

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