CN101425390A - 一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法 - Google Patents

一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电解电容器技术领域，尤其涉及一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法；包括布孔腐蚀和扩孔腐蚀两个电化学腐蚀过程，布孔腐蚀是在含有盐酸和能生成氧化膜的酸的混合溶液中进行，扩孔腐蚀在盐酸或硝酸溶液中进行，并分两步完成，本发明具有生产效率高、节能环保等多种优点。

Description

一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法
技术领域：
本发明涉及电解电容器技术领域，尤其涉及一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法。
背景技术：
铝电解电容器的阳极是高纯铝箔。电容器的电容量和电容器电极材料的真实表面积成正比。电容器电极材料单位表观面积所具有的真实表面积越大，其电容量就越大。为使阳极铝箔具有更大的真实表面积，缩小电容器的体积，以适应电子仪器整机小型化的需要，人们一直在不断地探索使阳极铝箔获得更大的真实表面积的方法。
电解电容器用高压阳极箔一般采用电化学腐蚀处理，使其表面形成高密度、分布均匀、具有一定深度的隧道孔，以增大铝箔的真实表面积，获得尽可能高的比电容。腐蚀工艺过程一般包括前处理、布孔腐蚀、扩孔腐蚀和后处理。布孔腐蚀是指电解电容器用的具有高立方晶系结构的铝箔通过较大密度的直流电流电解，在晶体取向的<110>方向生成隧道蚀坑，扩孔腐蚀指用小密度直流电流电解腐蚀或化学腐蚀扩大布孔腐蚀中生成的蚀坑。
由于扩孔腐蚀阶段的失重是布孔腐蚀阶段失重的2～4倍，并且通常扩孔所用的电流密度远小于布孔腐蚀的电流，化学腐蚀的速度也较小，导致扩孔阶段的时间占整个工艺阶段的主要部分，是影响提高生产效率的关键因素。
中国专利公开号为CN1292434，发明名称为中高压阳极铝箔扩面侵蚀方法的专利文献，公布了一种中高压阳极铝箔的扩面腐蚀方法，该专利在第二次纯化学腐蚀的电解液中引入铜离子及其络合物，用以提高扩面腐蚀的反应速度。但该方法有可能会造成金属铜吸附于铝箔表面，导致后续清洗去除金属杂质困难，制成化成箔和电容器后会使产品使用寿命降低。
发明内容：
本发明的目的是克服当前中高压铝电解电容器用阳极铝箔腐蚀扩面技术的不足，而公开一种后续清洗去除金属杂质溶液，提高铝箔使用寿命的中高压阳极的腐蚀方法。
本发明的目的是通过以下方法得以实现的：一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法，包括布孔腐蚀和扩孔腐蚀两个步骤，扩孔腐蚀采用两步法。
其中，所述的两步法为：
第一步，先用浓度为3～10％盐酸或硝酸，密度为100～200mA/cm2的电流进行扩孔2～5分钟；
第二步，再用浓度为1～6％盐酸或硝酸，密度为30～150mA/cm2的电流进一步腐蚀扩孔4～10分钟。
所述的两步法为：
第一步，先用浓度为3～10％盐酸或硝酸，密度为120～200mA/cm2的电流进行扩孔2～5分钟；
第二步，再用浓度为1～6％盐酸或硝酸，密度为80～150mA/cm2的电流进一步腐蚀扩孔4～10分钟。
所述的两步法中第一步扩孔的电量与扩孔的总电量之比为1/5～3/5。
所述的布孔腐蚀为：将铝箔置于温度为60～90℃的电解液中腐蚀1～2分钟，电解液为包含质量百分比为1～5％盐酸和10～30％的能生成氧化膜的酸。
所述的能生成氧化膜的酸是硫酸、铬酸、草酸中的一种或其组合。
更详细的说明如下：
将高压阳极铝箔通过酸或碱前处理，除掉表面油污和天然氧化膜后。进行布孔腐蚀，腐蚀是在含有盐酸和铬酸、硫酸、草酸等能生成氧化膜的酸的混合溶液中进行；施加在铝箔上的电流为直流电；混合溶液中盐酸的质量百分比为1～5％，能生成氧化膜的酸的质量百分比为10～30％，溶液温度为60℃～90℃；施加在铝箔上的电流密度为0.20A/cm2～0.80A/cm2。
然后再进行扩孔腐蚀和后处理，扩孔腐蚀是在含铝离子的盐酸或硝酸溶液中进行，采用较低浓度的游离酸条件下，采用小电流密度，长时间腐蚀。因为扩孔阶段的槽液不含能生成钝化膜的酸，如果采用浓度高的酸，或者是大的电流密度的话，容易在孔洞四壁产生剥蚀，最后使孔洞不规则，影响腐蚀箔的强度，甚至产生并孔，牺牲腐蚀箔的比电容。
本发明的扩孔腐蚀分成两个步骤来进行，即先在较高浓度盐酸或硝酸中(质量比3～10％)，用较大密度电流(100～200mA/cm2)扩孔，再用较低浓度盐酸或硝酸中(质量比1～6％)，用较小密度的电流(30～150mA/cm2)进一步腐蚀扩孔。由于孔蚀的自催化效应，前一阶段的不规则腐蚀处，可以由后一阶段得到弥补，最后，既不影响腐蚀箔的强度，又可以缩短反应时间，提高生产效率。并且前一步骤可以使用较强浓度的槽液，可以将其排放液作为后一步骤的补充液，这样提高了槽液的利用率，降低了废液排放。
本发明通过反复试验发现，在两步扩孔中，如果第一步扩孔的电量与扩孔的总电量为1/5～3/5，则会影响腐蚀箔的折弯。
本发明的有益效果是，本发明扩孔腐蚀在盐酸或硝酸溶液中进行，分两步完成，不但具有生产效率高、而且节能环保。
具体实施方式：
下面结合实例对本发明作进一步的描述，下面的实施例可以用来使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
对比例1
在高压阳极铝箔的电化学腐蚀中，采用铝含量大于99.99％，厚度为110um，晶体{110}织构占有率在95％以上的铝箔。前处理溶液为磷酸，布孔腐蚀的腐蚀溶液为盐酸和硫酸和硫酸铝(HCL+H2SO4+Al2(SO4)3)的混合溶液，扩孔腐蚀的腐蚀溶液为硝酸(HNO3)溶液，扩孔腐蚀的浓度为4％，后处理为硝酸(HNO3)溶液，浓度为2％，再经过清洗，烘干，按照通常的办法进行赋能处理。其中扩孔腐蚀加电方案通常为，电流密度为100mA/cm2，槽液为2％硝酸，腐蚀10分钟；铝箔的360Vf的静电比容量为1.10uF/cm2，抗弯为55回。
实施例1
扩孔腐蚀分为两步，第一部电流密度为200mA/cm2，槽液为4％硝酸，腐蚀2.5分钟，第二步扩孔电流密度为100mA/cm2，槽液为2％硝酸，腐蚀5分钟，其它过程包括前处理、布孔腐蚀和后处理，与对比例相同。
实施例2
扩孔腐蚀分为两步，第一部电流密度为125mA/cm2，槽液为4％硝酸，腐蚀4分钟，第二步扩孔电流密度为100mA/cm2，槽液为2％硝酸，腐蚀5分钟，其它过程包括前处理、布孔腐蚀和后处理，与对比例相同。
实施例3
扩孔腐蚀分为两步，第一部电流密度为160mA/cm2，槽液为4％硝酸，腐蚀3分钟，第二步扩孔电流密度为100mA/cm2，槽液为2％硝酸，腐蚀5分钟，其它过程包括前处理、布孔腐蚀和后处理，与对比例相同。
实施例4
扩孔腐蚀分为两步，第一部电流密度为200mA/cm2，槽液为4％硝酸，腐蚀3分钟，第二步扩孔电流密度为100mA/cm2，槽液为2％硝酸，腐蚀4分钟，其它过程包括前处理、布孔腐蚀和后处理，与对比例相同。
表1是对比例和实施例所测静电容量和抗折弯强度的详细数据比较；
表1：
表1中，实施例1—4是本发明的部分具体实施方案，通过改变通常的一步扩孔腐蚀为两步扩孔腐蚀后，高压阳极铝箔的静电容量和力学性能保持在相近的水平，但反应时间明显缩短，生产效率得到提高。

Claims (6)

1、一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法，包括布孔腐蚀和扩孔腐蚀两个步骤；其特征在于，扩孔腐蚀采用两步法。
2、根据权利要求1所述的一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法，其特征在于，所述的两步法为：
第一步，先用浓度3～10％盐酸或硝酸，密度为100～200mA/cm2的电流进行扩孔2～5分钟；
第二步，再用浓度为1～6％盐酸或硝酸，密度为30～150mA/cm2的电流进一步腐蚀扩孔4～10分钟。
3、根据权利要求1所述的一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法，其特征在于，所述的两步法为：
第一步，先用浓度为3～10％盐酸或硝酸，密度为120～200mA/cm2的电流进行扩孔2～5分钟；
第二步，再用浓度为1～6％盐酸或硝酸，密度为80～150mA/cm2的电流进一步腐蚀扩孔4～10分钟。
4、根据权利要求1所述的一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法，其特征在于，所述的两步法中第一步扩孔的电量与扩孔的总电量为1/5～3/5。
5、根据权利要求1所述的一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法，其特征在于，所述的布孔腐蚀为：将铝箔置于温度为60～90℃的电解液中腐蚀1～2分钟，电解液为包含质量百分比为1～5％盐酸和10～30％的能生成氧化膜的酸。
6、根据权力要求5的一种中高压阳极铝箔的腐蚀方法，其特征在于，所述的能生成氧化膜的酸是硫酸、铬酸、草酸中的一种或其组合。
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