CN105006367A

CN105006367A - 电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法

Info

Publication number: CN105006367A
Application number: CN201510270191.8A
Authority: CN
Inventors: 林昌健; 钱国庆; 陈宇锋; 程小刚; 王文宝; 孙岚; 谭帼瑛
Original assignee: GAOYAO HUAFENG ELECTRONIC ALUMINIUM FOIL Co Ltd; ZHAOQING HUAFENG ELECTRONIC ALUMINUM FOIL CO Ltd; Xiamen University
Current assignee: Guangdong Huafeng New Energy Technology Co., Ltd.; Zhaoqing Gaoyao Huafeng Electronic aluminium foil Co., Ltd.; Xiamen University
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2035-05-25
Also published as: CN105006367B

Abstract

电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法。提供一种通过调整电源波形、电源频率、腐蚀液的组分、电流密度、腐蚀时间和温度，提高铝电解电容器用低压阳极箔的比容，降低接触电阻和离散率的电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法。1)采用磷酸溶液对电解电容器用低压阳极铝箔进行前处理；2)将步骤1)前处理得到的电解电容器用低压阳极铝箔进行布孔腐蚀；3)将步骤2)布孔腐蚀后的电解电容器用低压阳极铝箔进行中处理；4)将步骤(3)中处理后的电解电容器用低压阳极铝箔进行扩孔腐蚀；5)将步骤4)扩孔腐蚀后的电解电容器用低压阳极铝箔进行后处理，完成电解电容器用低压阳极铝箔的阶梯非正弦波变频腐蚀。

Description

电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法

技术领域

本发明涉及一种电解电容器用低压阳极铝箔的电化学腐蚀工艺，具体是电解电容器低压阳极铝箔变频非正弦波腐蚀工艺，通过施加变频的各种电脉冲波形及其他腐蚀条件配合，制得理想的腐蚀箔，为电子器件工业提供高性能原材料。

背景技术

自1938年德国人制造出世界上第一个高纯铝箔电解电容器以来，由于其比容高、氧化膜具有自愈特性、价格便宜等优点，铝电解电容器逐渐成为应用最为广泛的电子元器件之一。目前国际上通用的制造工艺是采用电化学腐蚀来增大铝箔的表面有效面积，以提高比容。但随着电子产品向轻、薄、短、小的方向发展，对铝电解电容器小型化、SMD化和高性能化的要求越来越迫切，对高纯电子铝箔实施电蚀工艺，大幅度提高铝箔比表面积，以提高比容，成为铝电解电容器实现小型化的关键技术之一，因而受到各国的极大重视。

传统的腐蚀技术(参见文献：1.中国专利，申请号为200610040889.1；2.中国专利，申请号为200510200148.0；3.罗泸蓉等.表观电化学参数对铝箔交流电侵蚀的影响电子元件与材料，2000，19(3)：33-34；4.杨邦朝等.低压铝箔交流腐蚀研究，电子元件与材料，1998，17(1)：11-12；5.阎康平等.电流对高纯铝箔交流电侵蚀的影响，中国有色金属学报，1999，9(3)：582-585)是以高浓度HCl为主体的腐蚀液，添加少量硫酸等，50Hz正弦交流电腐蚀。近年来，技术人员认识到工频的局限性，提出了变频腐蚀工艺，大大降低了腐蚀液的酸度和提高了比容，但仍存在比容偏低，接触电阻和离散率偏高的缺点，难以满足现代电子产品的小型化、片式化的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺点，提供一种通过调整电源波形、电源频率、腐蚀液的组分、电流密度、腐蚀时间和温度，提高铝电解电容器用低压阳极箔的比容，降低接触电阻和离散率的电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法。

本发明包括以下步骤：

1)采用磷酸溶液对电解电容器用低压阳极铝箔进行前处理；

2)将步骤1)前处理得到的电解电容器用低压阳极铝箔进行布孔腐蚀；

3)将步骤2)布孔腐蚀后的电解电容器用低压阳极铝箔进行中处理；

4)将步骤(3)中处理后的电解电容器用低压阳极铝箔进行扩孔腐蚀；

5)将步骤4)扩孔腐蚀后的电解电容器用低压阳极铝箔进行后处理，完成电解电容器用低压阳极铝箔的阶梯非正弦波变频腐蚀。

在步骤1)中，所述前处理的温度可为50～80℃，前处理的时间可为1～2min。

在步骤2)中，所述布孔腐蚀的条件可为：腐蚀液由盐酸2.0～3.5N、硫酸0.01～0.2N、三氯化铝0.4～2.2N组成，温度为10～30℃，电流密度为0.3～0.7A/cm²，作用时间为8～25s，频率为8～20Hz，波形为三角波、方波、梯形波中的一种，或正弦波、三角波、方波、梯形波中的至少2种。

在步骤3)中，所述中处理的条件可为：中处理液由盐酸3.0～5.0N、三氯化铝0.4～1.8N和稀土元素5～50ppm组成，温度为50～80℃，时间为20～120s；所述稀土元素选自氯化镧、氯化铈、氯化镨的一种或两种。

在步骤4)中，所述扩孔腐蚀的条件可为：扩孔腐蚀液由盐酸1.0～3.0N、硫酸0.01～0.2N、三氯化铝0.1～1.2N和添加剂1000～5000ppm组成，温度为15～40℃，电流密度为0.05～0.35A/cm²，作用时间为30～150s，频率为10～35Hz，波形为三角波、方波、梯形波中的一种，或正弦波、三角波、方波、梯形波中的至少2种；所述添加剂可选自亚硝酸钠、三氯化钛、8－羟基喹啉、聚乙二醇、无水对氨基苯磺酸、丙烯酸咪唑啉等中的一种或两种；

所述扩孔腐蚀的级数可为5～11级，每级扩孔腐蚀后均放入中处理液处理10～50s，变频扩孔腐蚀工艺中腐蚀液温度和频率逐级降低，而电流密度逐级升高。

在步骤5)中，所述后处理的方法可为：将步骤4)扩孔腐蚀后的电解电容器用低压阳极铝箔放在硝酸水溶液中，在温度20～35℃下浸泡4～5min后，在400～460℃下退火2～3min得到腐蚀箔，腐蚀箔按常规化成方法化成。

本发明中的布孔腐蚀和扩孔腐蚀均可采用变频非正弦波腐蚀工艺。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)、首次采用阶梯非正弦波，突破了传统腐蚀工艺对波形的限制。

(2)、扩孔腐蚀液添加剂可有效防止极化，中处理液稀土添加剂可活化铝箔表面，多次平衡极化和活化，有利于生成方孔得到高比容的铝箔。

(3)、电源波形、电源频率、腐蚀液的组分、电流密度、腐蚀时间和温度的配合，适应了各个阶段腐蚀的初始状态，实现了低温腐蚀，铝箔失重少，比容高，接触电阻好。

(4)、扩孔腐蚀采用更多级数、更小电流和更短时间腐蚀，配合中处理，不断调整各个腐蚀阶段的初始状态。

附图说明

图1为传统腐蚀工艺的正弦波形示意图。

图2为本发明采用的基础三角波形示意图。

图3为本发明采用的基础方波形示意图。

图4为本发明采用的基础梯形波形示意图。

图5为本发明的双梯形波形之一示意图。

图6为本发明的双梯形波形之二示意图。

图7为本发明的三梯形波形示意图。

图8为本发明的正弦波和梯形波组合波形示意图。

图9为本发明的方波和三角波组合波形示意图。

图10为本发明的正弦波和三角波组合波形示意图。

图11为本发明的梯形波和三角波组合波形示意图。

图12为本发明的梯形波和正弦波组合波形示意图。

图13为本发明的方波组合波形示意图。

图14为本发明的梯形波和方波的组合波形示意图。

图15为本发明的非对称波形示意图。

图16为本发明实施例3的SEN照片。

具体实施方式

下面结合图对本发明作进一步的阐述。

实施例1

一种电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，主要包括以下步骤：(1)前处理、(2)布孔腐蚀、(3)中处理、(4)扩孔腐蚀和(5)后处理，

其中步骤(1)中，采用磷酸溶液，在65℃温度下处理电解电容器低压阳极箔2min；

步骤(2)中，对步骤(1)处理得到的阳极铝箔进行布孔腐蚀，腐蚀液由盐酸2.2N、硫酸0.03N、三氯化铝0.6N组成，温度为18℃，电流密度为0.55A/cm²，作用时间为13s，频率为13Hz，波形为波形为图2所示的三角波；

步骤(3)中，对步骤(2)处理得到的阳极铝箔进行中处理，中处理液由盐酸4.2N、三氯化铝0.8N和氯化铈20ppm组成；温度为70℃，时间为55s；

步骤(4)中，对步骤(3)处理得到的阳极铝箔进行扩孔腐蚀，腐蚀液由盐酸2.0N、硫酸0.01N、三氯化铝0.3N和无水对氨基苯磺酸1500ppm组成，波形为为图4所示梯形波，所述扩孔腐蚀的级数为7级，每级扩孔腐蚀后均放入所述中处理处理20s，变频扩孔腐蚀工艺中腐蚀液温度依次为35℃、33℃、30℃、28℃、25℃、23℃、20℃、频率依次为35Hz、33Hz、30Hz、25Hz、20Hz、18Hz、15Hz、而电流密度依次为0.05A/cm²、0.10A/cm²、0.15A/cm²、0.20A/cm²、0.22A/cm²、0.24A/cm²、0.26A/cm²，作用时间90s；

步骤(5)中，将阳极箔放在硝酸水溶液中，温度为25℃下浸泡4min后在400℃下退火2min得到腐蚀箔，腐蚀箔按常规化成方法化成。

实施例2

与实施例1类似，其不同之处在于：步骤(2)、(4)中波形均为图5或6所示的双梯形波。

实施例3

与实施例1类似，其不同之处在于：步骤(2)、(4)中波形均为图7所示的三梯形波。

实施例4

与实施例1类似，其不同之处在于：步骤(2)中波形为图5所示的双梯形波、步骤(4)中波形为图8所示的正弦波和梯形波组合波形。

实施例5

与实施例1类似，其不同之处在于：步骤(2)中波形为图5所示的双梯形波、步骤(4)中第1，3，5，7级的波形为图10所示的正弦波和三角波组合波形，第2，4，6级的波形为图12所示的梯形和正弦波组合波形。

实施例6

与实施例1类似，其不同之处在于：步骤(2)中波形为图9所示的方波和三角波组合波形、步骤(4)中第1，3，5，7级的波形为图11所示的梯形波和三角波组合波形，第2，4，6级的波形为图13所示的三方波组合波形。

实施例7

与实施例1类似，其不同之处在于：步骤(2)中波形为图15所示的非对称波形、步骤(4)中波形为图14所示的梯形波和方波组合波形。

以上实施例均采用众和软态铝箔90μm厚度作试验，电源采用自主研发的可编程控制的变频电源，检验方法按照RC-2364标准，V_fe＝20V，比容在85～95μF/cm²，失重0.87～0.94g/dm²，其中最佳实施例3失重0.91g/dm²，比容达到94.7μF/cm²，由图16SEM照片看出腐蚀后铝箔表面形貌均匀、细化，综合技术性能优异。

Claims

1.电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，其特征在于包括以下步骤：

1)采用磷酸溶液对电解电容器用低压阳极铝箔进行前处理；

2.如权利要求1所述电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，其特征在于在步骤1)中，所述前处理的温度为50～80℃，前处理的时间为1～2min。

3.如权利要求1所述电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，其特征在于在步骤2)中，所述布孔腐蚀的条件为：腐蚀液由盐酸2.0～3.5N、硫酸0.01～0.2N、三氯化铝0.4～2.2N组成，温度为10～30℃，电流密度为0.3～0.7A/cm²，作用时间为8～25s，频率为8～20Hz，波形为三角波、方波、梯形波中的一种，或正弦波、三角波、方波、梯形波中的至少2种。

4.如权利要求1所述电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，其特征在于在步骤3)中，所述中处理的条件为：中处理液由盐酸3.0～5.0N、三氯化铝0.4～1.8N和稀土元素5～50ppm组成，温度为50～80℃，时间为20～120s。

5.如权利要求4所述电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，其特征在于所述稀土元素选自氯化镧、氯化铈、氯化镨中的一种或两种。

6.如权利要求1所述电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，其特征在于在步骤4)中，所述扩孔腐蚀的条件为：扩孔腐蚀液由盐酸1.0～3.0N、硫酸0.01～0.2N、三氯化铝0.1～1.2N和添加剂1000～5000ppm组成，温度为15～40℃，电流密度为0.05～0.35A/cm²，作用时间为30～150s，频率为10～35Hz，波形为三角波、方波、梯形波中的一种，或正弦波、三角波、方波、梯形波中的至少2种。

7.如权利要求6所述电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，其特征在于所述添加剂选自亚硝酸钠、三氯化钛、8－羟基喹啉、聚乙二醇、无水对氨基苯磺酸、丙烯酸咪唑啉中的一种或两种。

8.如权利要求1所述电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，其特征在于在步骤4)中，所述扩孔腐蚀的级数可为5～11级，每级扩孔腐蚀后均放入中处理液处理10～50s。

9.如权利要求1所述电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，其特征在于在步骤5)中，所述后处理的方法为：将步骤4)扩孔腐蚀后的电解电容器用低压阳极铝箔放在硝酸水溶液中，在温度20～35℃下浸泡4～5min后，在400～460℃下退火2～3min得到腐蚀箔。

10.如权利要求9所述电解电容器用低压阳极铝箔阶梯非正弦波变频腐蚀方法，其特征在于所述腐蚀箔按常规化成方法化成。