CN101423946A - 一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及腐蚀箔技术领域，特别涉及一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，包括以下步骤：预处理、水洗、初始电化学发孔阶段、水洗、中处理、水洗、纯化学扩孔阶段、水洗、后处理、水洗、纯水洗、烘干制成节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔，本工艺能使腐蚀箔箔片表面孔洞中的分布均匀，孔洞生长规则，容量偏差小，损耗低、强度高、漏电低、耐水性能好。

Description

一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺

技术领域：

本发明涉及腐蚀箔技术领域，特别涉及一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺。

背景技术：

电子节能灯具有高光效、高显色、节电能、长寿命的优异性能，是国际上节能降耗的一大主题。阳极箔作为其关键材料的铝电解电容器中最重要组成部分，要求具有高强度、低损耗、偏差小、低漏电等综合性能好的特点，这就要求相对应的腐蚀箔均匀性好、强度高、比容一致性好、损耗低，因此在生产方面具有很高的要求。

一般节能灯用阳极铝箔的腐蚀箔制造，工艺流程大多是：光箔→预处理→水洗→一电解(发孔阶段)→水洗→二电解(扩孔阶段)→水洗→三电解(扩孔阶段)→水洗→后处理→水洗→纯水洗→烘干→腐蚀箔(其中三电解有些公司不需要)。由于联动生产的加电的均匀性受到多方面的影响，如电源、石墨极板、电解液的极化等等，再加上生产过程中流体的紊乱和箔片在极板间的摆动幅度较大，导致电流在箔片表面的分布难以均匀，孔洞的形成和生长一致性较差，并孔情况比较严重，因此腐蚀箔比容的一致性较差，损耗也偏高，从而导致了孔径变动系数较大，孔洞的规则性较差，化成后的tgδ较高，不利于最终节能灯产品的节能。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种能使腐蚀箔箔片表面孔洞的分布均匀，孔洞生长规则，容量偏差小和损耗低的节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，包括以下步骤：

a、预处理：预处理在腐蚀箔的制造中非常重要，具有除油污，去杂质和使光箔表面的酸化皮膜均匀分布，有利于腐蚀时形成均匀分布的蚀孔的作用，如果预处理过弱，表面油污难以处理干净，表面酸化皮膜厚度参差不一，易形成大孔和小孔参杂局面；预处理过强，酸化皮膜整体剥蚀，不利于均匀的腐蚀。根据光箔种类的特性的不同选择不同的预处理方式，所述的光箔为：采取高真空高温退火的铝，Al纯度≥99.99％，主要的微量元素要求Cu：25～45ppm，Fe：7～12ppm，Si：15～25ppm，Pb：0.3～1.0ppm，立方织构≥95％，厚度70～100um。若酸化皮膜较厚，处理强度需加强，先采用碱处理，再采用酸处理，即采用碱液0.5～3Wt％NaOH，在温度30～50℃下，浸泡40～80S，然后采用酸液为磷酸、盐酸、硫酸、氟硅酸、氢氟酸或者它们中两中或者多种的混合酸，浓度均为1～10Wt％，在温度30～50℃下，浸泡40～80S，其中上述酸液中Fe含量≤20ppm，Pb、Cu其它金属杂质也符合国标要求。若酸化皮膜较薄和均匀，预处理则较弱，可直接采用酸处理即可。

b、水洗：将预处理完的光箔用水进行冲洗，将预处理步骤中的处理液用水冲洗干净；

c、初始电化学发孔阶段：在铝箔腐蚀工艺的过程中，初始发孔阶段都是最为关键的，只有在初始孔洞的均匀分布及其规则性好，才能保证比容的一致性好，容量偏差小且强度好。中高压硫酸体系初始电化学发孔阶段的电解液配方包括：25～35Wt％的硫酸、2～3Wt％的盐酸、以及0.8～1.5Wt％的铝离子，要提高初次发孔的均匀性，降低发孔过程中的并孔程度，为此，本发明在此阶段电解液中添加了0.1～0.5Wt％甘油活化剂或0.5～1.5Wt％磷酸缓蚀剂，目的是通过甘油的活化能力提高初始发孔的均匀性或通过磷酸膜对孔洞的规划能力来提高初始发孔的规则性，配合合适的电流量制造出不同规格的节能灯用阳极箔的腐蚀箔。

所述的甘油活化剂为甘油、甘油三脂或者二酰基甘油中的任意一种。

对于高压阶段节能灯箔，采用磷酸作为缓腐剂，电解液配方为25～35Wt％的硫酸、2～3Wt％的盐酸、0.5～1.5Wt％磷酸及0.8～1.5Wt％的铝离子，在温度为75～85℃下加电流密度为0.2～0.4A/cm²的直流电处理，处理时间为40～80S。

对于中压阶段节能灯箔，采用甘油作为活化剂，电解液配方为25～35Wt％的硫酸、2～3Wt％的盐酸、0.1～0.5Wt％甘油及0.8～1.5Wt％的铝离子，在温度为75～85℃下加电流密度为0.2～0.4A/cm²的直流电处理，处理时间为40～80S。

d、水洗：将经过初始电化学发孔阶段的光箔用水进行冲洗，将初始电化学发孔阶段步骤中的处理液和杂质用水冲洗干净；

f、中间处理：中间处理的作用是用弱碱性的处理液清洗去除掉初始孔洞中的腐蚀槽液，并使初始孔洞进一步规则化，为纯化学扩孔阶段创造良好的环境。经过步骤d水洗的光箔用弱碱液浸泡清洗处理，处理温度为60～90℃：处理时间为60～100S，处理程度不能太弱，太弱不能清洗干净孔洞，太强则会发生孔洞塌方。

所述步骤的弱碱液为强碱弱酸水溶性盐或者氨水。

所述的强碱弱酸水溶性盐为磷酸一氢盐或者磷酸二氢盐。

所述的磷酸一氢盐为2～4Wt％的磷酸一氢钾或者1～5Wt％的磷酸一氢钠。

所述的磷酸二氢盐为2～4Wt％的磷酸二氢钾或者1～5Wt％的磷酸二氢钠。

g、水洗：将经过中间处理的光箔用水进行冲洗，将中间处理步骤中的处理液和杂质用水冲洗干净；

h、纯化学扩孔阶段：采用了纯化学的扩孔模式，将经过步骤g水洗的光箔用扩孔液进行纯化学扩孔处理成为腐蚀箔，所述的扩孔液为：5～10Wt％HNO₃、0.1～0.5Wt％缓蚀剂及0.5～1.5Wt％铝离子。所述的所述的缓蚀剂为为分子量为小于1千的偏磷酸盐或多聚磷酸盐。所述的偏磷酸盐为六偏磷酸钠。所述的多聚磷酸盐为三聚磷酸钠。处理温度为88～95℃，处理时间为500～700S。

纯化学扩孔阶段目的是尽可能提高每个孔洞在扩孔过程中的外部环境的一致性，达到均匀化扩孔的效果，然而，纯化学扩孔也会产生一定的表面剥蚀，因此本发明在槽液中增加了合适的缓蚀剂，采用了偏磷酸盐或多聚磷酸盐缓蚀剂，使其均匀分布在箔片表面，对箔片的表面起到很好的缓蚀效果；

i、水洗：将经过纯化学扩孔阶段的腐蚀箔用水进行冲洗，将纯化学扩孔阶段步骤中的处理液和杂质用水冲洗干净；

j、后处理：经过步骤i水洗后的腐蚀箔采用酸性处理液进行后处理，处理温度为60～85℃，处理时间为150～250S；所述后处理中的酸性处理液为4～10Wt％的HNO₃以及0.1～0.5Wt％的铝离子混合液。采用酸性的处理液对残留在孔洞中的电解液、缓蚀剂和氯离子、金属杂质等进行清洗，使各项指标能达到节能灯用腐蚀箔产品的要求。

k、水洗：将经过后处理的腐蚀箔用水进行冲洗，将后处理骤中的处理液和杂质用水冲洗干净，然后用25±2℃时电阻率大于2M

Ω·cm的去离子水进行冲洗；

1、烘干：将经过k步骤水冲洗的腐蚀箔烘干；

m、腐蚀箔：烘干后的腐蚀箔备用。

本发明的有益效果为：本发明包括以下步骤：选取光箔经过预处理、水洗、初始电化学发孔阶段、水洗、中处理、水洗、纯化学扩孔阶段、水洗、后处理、水洗、纯水洗、烘干制成节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔，在初始电化学发孔阶段的电解液中增加了磷酸缓蚀剂或者甘油活化剂，减少并孔程度，保证初始发孔的孔洞的均匀性和规则性；增加中间处理，清除初始孔洞内的一级残留电解液，并使初始孔洞进一步规则化，为扩孔阶段的有效扩孔创造良好的条件；扩孔阶段采用纯化学的扩孔方式取代电化学的扩孔方式，以减少因电流在箔片表面孔洞中的分布不均匀导致孔洞生长的不规则，从而减小容量偏差和损耗，避免了许多加电带来的负效应，同时设备相对简单，设备的制造成本也相对较低。

所制备的腐蚀箔产品在均匀性和综合性能上较现有技术制备的优越，基本上化成后各规格容量偏差由原来的8～13％下降到3～4％，tgδ(损耗)也相对下降20～25％，而强度整体提高15～20％，另外漏电流、升压时间和测后煮都有较好的改善，经过制成电容器后，tgδ(损耗)、阻抗、漏电流以及容量一致性都达到了市场上先进水平。

具体实施方式：

为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的阐述。

实施例1

中压段腐蚀箔：

化成电压：365Vfe 0.84-0.88μF/cm²；偏差≤8％；tgδ(损耗)≤3.0％，采用HEC 95um厚度硫酸光箔，所述的硫酸光箔为：Cu：45ppm，Fe：12ppm，Si：25ppm，Pb：1.0ppm，立方织构≥95％，厚度95um。在2Wt％NaOH的碱液中预浸泡处理，温度是35℃，时间为60S，然后在6Wt％H₂SO₄酸性处理液中中以65℃和60S的时间清洗；经水洗后在电化学电解槽中电解液配方为30Wt％的硫酸、2.5Wt％的盐酸、0.3Wt％甘油及1Wt％的铝离子，在温度为79℃下加电流密度为0.3A/cm²的直流电处理，处理时间为50S；水洗后在4Wt％KH₂PO₄处理液中处理60S，温度为75℃；水洗后在9Wt％的HNO₃、0.3Wt％(NaPO₃)₆的腐蚀液中，温度为92℃，处理450S；再经水洗后在6Wt％HNO₃中处理200S，温度为70℃；最后经水洗和25±2℃时电阻率大于2MΩ·cm的去离子水进行冲洗，再在150℃下2Min烘干即可制成中压段腐蚀箔。

采用以上实施方案，选用典型的样品经化成后测横向10点比容，从表1可看出比容的一致性较好，强度、漏电、耐水合性能都符合节能灯用阳极箔的要求。

表1

 

C1/tgδ	C2/tgδ	C3/tgδ	C4/tgδ	C5/tgδ	C6/tgδ	C7/tgδ	C8/tgδ	C9/tgδ	C10/tgδ
										0.842/2.5	0.843/2.3	0.857/2.5	0.860/2.4	0.855/2.6	0.862/2.6	0.858/2.5	0.844/2.4	0.851/2.6	0.838/2.4
强度	212回	VT	374V	Ic	34μA	TR	93S	Tr60	7S

实施例2

高压段腐蚀箔

化成电压：420Vfe 0.41-0.45μF/cm²；偏差≤8％；tgδ(损耗)≤3.0％。

采用进口75um厚度光箔，所述的光箔为：采取高真空高温退火的铝，Al纯度≥99.99％，主要的微量元素要求Cu：25ppm，Fe：7ppm，Si：15ppm，Pb：0.3ppm，立方织构≥95％，厚度75um。在5Wt％H₃PO₄槽液中，温度55℃下，处理时间为50S；经水洗后在电化学电解槽中电解液配方为：28Wt％H₂SO₄、2.5Wt％HCl、1.3Wt％H₃PO₄、1.2Wt％的铝离子，在温度为83℃下加电流密度为0.2A/cm²的直流电处理，处理时间为45S；水洗后在4Wt％KH₂PO₄处理液中处理50S，温度为75℃；水洗后在9Wt％的HNO₃、0.3Wt％(NaPO₃)₆的腐蚀液中，温度为90℃，处理400S；再经水洗后在6Wt％HNO₃中处理160Sec，温度为70℃；最后经水洗和25±2℃时电阻率大于2MΩ·cm的去离子水进行冲洗，再在150℃下2Min烘干即可制成中压段腐蚀箔。

采用以上实施方案，选用典型的样品经化成后测横向10点比容，从表2可看出比容的一致性较好，强度、漏电、耐水合性能都符合节能灯用阳极箔的要求。

表2

 

C1/tgδ	C2/tgδ	C3/tgδ	C4/tgδ	C5/tgδ	C6/tgδ	C7/tgδ	C8/tgδ	C9/tgδ	C10/tgδ
										0.436/2.2	0.441/2.3	0.449/2.4	0.446/2.4	0.439/2.3	0.443/2.2	0.438/2.2	0.443/2.3	0.453/2.4	0.442/2.2
强度	267回	VT	423V	Ic	41μA	TR	115S	Tr60	8S

实施例3

高压段腐蚀箔

化成电压：590Vfe 0.43-0.47μF/cm²；偏差≤8％；tgδ(损耗)≤2.5％。

采用HEC 100um厚度硫酸光箔，所述的硫酸光箔为：采取高真空高温退火的铝，Al纯度≥99.99％，主要的微量元素要求Cu：44ppm，Fe：11ppm，Si：25ppm，Pb：1.0ppm，立方织构≥95％，厚度100um。在2Wt％NaOH的碱液中预处理，温度是35℃，时间为68S，然后在5Wt％H₃PO₄酸性处理液中以65℃和60S的时间清洗；经水洗后在电化学电解槽中电解液配方为：28Wt％H₂SO₄、2.5Wt％HCl、1.3Wt％H₃PO₄、1Wt％的铝离子，在温度为78.3℃下加电流密度为0.3A/cm2的直流电处理，处理时间为55S；水洗后在4Wt％KH₂PO₄处理液中处理68S，温度为75℃；水洗后在9Wt％的HNO₃、0.3Wt％Na₃P₃O₁₀的腐蚀液中，温度为92℃，处理500S；再经水洗后在6Wt％HNO₃中处理200S，温度为70℃；最后经水洗和25±2℃时电阻率大于2MΩ·cm的去离子水进行冲洗，再在150℃下2Min烘干即可制成中压段腐蚀箔。

采用以上实施方案，选用典型的样品经化成后测横向10点比容，从表3可看出比容的一致性较好，强度、漏电、耐水合性能都符合节能灯用阳极箔的要求。

表3

 

C1/tgδ	C2/tgδ	C3/tgδ	C4/tgδ	C5/tgδ	C6/tgδ	C7/tgδ	C8/tgδ	C9/tgδ	C10/tgδ
										0.438/2.1	0.452/2.1	0.454/2.2	0.450/2.1	0.445/2.1	0.452/2.0	0.458/2.2	0.459/2.2	0.454/2.1	0.442/2.0
强度	233回	VT	598V	Ic	55μA	TR	138S	Tr60	8S

上述表1-3中，C₁-C₁₀为0.5m宽箔片从左到右的容量，可以此判断箔片的容量一致性好；

tg δ为箔片在相对电压下的损耗值；

强度：化成箔的折曲强度；

VT：化成处理后氧化膜的耐电压值；

Ic：漏电流值，指即使在DC正向电压施加于电容器一段时间后仍有一个微小电流持续从正电极流向负电极，这个微小的电流即称为漏电流。

Tr：升压时间。根据[皮膜耐电压试验法]中的电流开始通电起化成箔的印加电压上升至额定皮膜耐电压(Vf)的90％时的时间。

Tr60：测试比容后水煮60分钟后测定的升压时间。

Claims (16)

1、一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

a、预处理：根据光箔种类的特性的不同选择不同的预处理方式，先采用碱处理，再采用酸处理，或者直接采用酸处理；

b、水洗：将预处理完的光箔用水进行冲洗；

c、初始电化学发孔阶段：将水洗后的光箔置于电解液中加直流电处理，处理时间为40～80S；处理温度为75～85℃；

d、水洗：将经过初始电化学发孔阶段的光箔用水进行冲洗；

f、中间处理：经过步骤d水洗的光箔用弱碱液浸泡清洗处理，处理温度为60～90℃：处理时间为60～100S；

g、水洗：将经过中间处理的光箔用水进行冲洗；

h、纯化学扩孔阶段：将经过步骤g水洗的光箔用扩孔液进行纯化学扩孔处理成为腐蚀箔，处理温度为88～95℃，处理时间为500～700S；

i、水洗：将经过纯化学扩孔阶段的腐蚀箔用水进行冲洗；

j、后处理：经过步骤i水洗的腐蚀箔采用酸性处理液进行后处理，处理温度为60～85℃，处理时间为150～250S；

k、水洗：将经过后处理的腐蚀箔用水进行冲洗，然后再用25±2℃时电阻率大于2MΩ·cm的去离子水进行冲洗；

1、烘干：将经过k步骤纯水冲洗的腐蚀箔烘干；

m、腐蚀箔：烘干后的腐蚀箔备用。

2、根据权利要求1所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述的光箔为：采取高真空高温退火的铝，Al纯度≥99.99％，主要的微量元素要求Cu：25～45ppm，Fe：7～12ppm，Si：15～25ppm，Pb：0.3～1.0ppm，立方织构≥95％，厚度70～100um。

3、根据权利要求1所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述步骤a预处理中的碱处理为：采用碱液0.5～3Wt％NaOH，在温度30～50℃下，浸泡40～80S。

4、根据权利要求1所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述步骤a预处理中的酸处理为：采用酸液为磷酸、盐酸、硫酸、氟硅酸、氢氟酸或者它们中两中或者多种的混合酸，浓度均为1～10Wt％，在温度30～50℃下，浸泡40～80S。

5、根据权利要求1所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述步骤c中的电解液包括：25～35Wt％的硫酸、2～3Wt％的盐酸、0.5～1.5Wt％磷酸缓蚀剂以及0.8～1.5Wt％的铝离子。

6、根据权利要求1所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述步骤c中的电解液包括：25～35Wt％的硫酸、2～3Wt％的盐酸、0.1～0.5Wt％甘油活化剂以及0.8～1.5Wt％的铝离子。

7、根据权利要求6所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述的甘油活化剂为甘油、甘油三脂或者二酰基甘油中的任意一种。

8、根据权利要求1所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述步骤c中的直流电电流密度为0.2～0.4A/cm²。

9、根据权利要求1所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述步骤f中的弱碱液为强碱弱酸水溶性盐或者氨水。

10、根据权利要求9所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述的强碱弱酸水溶性盐为磷酸一氢盐或者磷酸二氢盐。

11、根据权利要求10所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述的磷酸二氢盐为2～4Wt％的磷酸二氢钾或者1～5Wt％的磷酸二氢钠；所述的磷酸一氢盐为2～4Wt％的磷酸一氢钾或者1～5Wt％的磷酸一氢钠。

12、根据权利要求1所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述h步骤中的扩孔液为：5～10Wt％的HNO₃、0.1～0.5Wt％的缓蚀剂及0.5～1.5Wt％的铝离子。

13、根据权利要求12所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述的缓蚀剂为分子量小于1千的偏磷酸盐或多聚磷酸盐。

14、根据权利要求13所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述的偏磷酸盐为六偏磷酸钠。

15、根据权利要求13所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述的多聚磷酸盐为三聚磷酸钠。

16、根据权利要求1所述的一种节能灯用中高压阳极箔的腐蚀箔制备工艺，其特征在于：所述步骤j后处理中的酸性处理液为4～10Wt％的HNO₃以及0.1～0.5Wt％的铝离子混合液。