CN105957717B - 中高压阳极箔的多段多次发孔方法 - Google Patents

中高压阳极箔的多段多次发孔方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中高压阳极箔的多段多次发孔方法，依次包括以下步骤：先对铝箔进行前处理；然后1)将铝箔置于含硫酸和氯离子的电解腐蚀液中，对铝箔施加直流电以进行一次电解腐蚀发孔；2)将经过电解腐蚀发孔的铝箔置于含硫酸和氯离子的化学腐蚀液中，使铝箔进行一次化学腐蚀；3)依次循环步骤1)和2)至少一次。相对于现有技术一次发孔的方法，本发明通过多次对铝箔施加直流电进行电解腐蚀发孔，并在每次电解腐蚀发孔后，都进行一次化学腐蚀，能使铝箔达到均匀并适合密度的发孔状态。本发明的方法易于实现和控制。

Description

中高压阳极箔的多段多次发孔方法
技术领域
本发明涉及铝电解电容器用阳极箔的制造方法，特别是中高压阳极箔的发孔方法。
背景技术
铝电解电容器向小型化发展是必然的趋势，而铝电解电容器的静电容量主要由阳极箔提供，因此，迫切需要提高阳极箔的静电容量，即提高其单位面积的静电容量(比容)。
中高压阳极箔的电解腐蚀工艺一般为：铝箔→前处理→一级发孔腐蚀→二级或多级扩孔腐蚀→后处理。前处理的主要作用是除去光箔表面油污、杂质及氧化膜，改善表面状态，促进铝箔下一步发孔腐蚀时形成均匀分布的隧道孔。发孔腐蚀的作用是通过施加直流电在铝箔表面形成具有一定孔径和深度的初始隧道孔。扩孔腐蚀的作用是在初始隧道孔的基础上进一步通电腐蚀，使隧道孔的孔径进一步扩大至所需尺寸，获得高比容。后处理的主要作用则是消除铝箔表面残留的金属杂质、箔灰以及隧道孔内的氯离子。
铝箔表面形成均匀分布的高密度、尺寸(孔径、孔深)合理的隧道孔是获得高比容的关键。传统的电解腐蚀工艺大多在一级发孔腐蚀中采用单段一次发孔方法，其难以在一次性的发孔过程中既保证发孔的密度，又保证发孔的深度。此外，传统的电解腐蚀工艺一般通过控制前处理的条件或光箔的杂质分布等来控制铝箔上孔的形成与分布。然而，由于前处理的溶液成分控制困难、光箔品质不稳定等原因，采用上述方法往往难以控制发孔的密度及均匀度，容易出现产品质量不稳定，生产高容量箔比例小、比容偏差大等情况。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种容易控制的中高压阳极箔的多段多次的发孔方法，能够保证铝箔达到理想的发孔状态。
本发明采用的技术方案为：
中高压阳极箔的多段多次发孔方法，依次包括以下步骤：
1)将经过前处理的铝箔置于含硫酸和氯离子的电解腐蚀液中，对铝箔施加直流电以进行一次电解腐蚀发孔；
2)将经过电解腐蚀发孔的铝箔置于含硫酸和氯离子的化学腐蚀液中，使铝箔进行一次化学腐蚀；
3)依次循环步骤1)和2)至少一次。
相对于现有技术一次发孔的方法，本发明通过多次对铝箔施加直流电进行电解腐蚀发孔，并在每次电解腐蚀发孔后，都进行一次化学腐蚀，能使铝箔达到均匀并适合密度的发孔状态。本发明的方法易于实现和控制。
具体地，所述步骤3)为依次循环步骤1)和2)两次。
具体地，所述步骤1)中的电解腐蚀液含15～40wt％的硫酸和0.8～8wt％的氯离子。
具体地，所述步骤2)中的化学腐蚀液含15～40wt％的硫酸和0.8～8wt％的氯离子。
具体地，所述步骤1)中施加的直流电的电流密度为0.2～2A/cm2。
具体地，所述步骤1)中的电解腐蚀液的温度为60～80℃。
具体地，所述步骤2)中的化学腐蚀液的温度为70～95℃。
具体地，所述步骤2)中铝箔进行一次化学腐蚀的时间为5～120s。
进一步，所述步骤3)为依次循环步骤1)和2)至少一次，并控制铝箔的重量损失小于其重量的15％。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是实施例1所得箔片的电镜扫描图。
图2是实施例2所得箔片的电镜扫描图。
图3是实施例3所得箔片的电镜扫描图。
图4是实施例6所得箔片的电镜扫描图。
图5是图1的一万倍放大图。
图6是图2的一万倍放大图。
图7是图3的一万倍放大图。
图8是图4的一万倍放大图。
具体实施方式
本发明提供一种中高压阳极箔的多段多次发孔方法，依次包括以下步骤：
1)将经过前处理的铝箔置于含15～40wt％的硫酸和0.8～8wt％的氯离子的电解腐蚀液中，该电解腐蚀液的温度为60～80℃，对铝箔施加电流密度为0.2～2A/cm2直流电以进行一次电解腐蚀发孔；
2)将经过电解腐蚀发孔的铝箔置于含15～40wt％的硫酸和0.8～8wt％的氯离子的化学腐蚀液中，该化学腐蚀液的温度为70～95℃，使铝箔进行一次化学腐蚀，时间为5～120s；
3)依次循环步骤1)和2)至少一次，并控制铝箔的重量损失小于其重量的15％。
本发明的中高压阳极箔的多段多次发孔方法，其中“多段”是指铝箔在每次电解腐蚀发孔后都要进行一次化学腐蚀，形成间隔多段的处理过程，而“多次”是指对铝箔进行多次的电解腐蚀发孔。
铝箔的发孔状态与硫酸的浓度、氯离子浓度、溶液的温度和直流电的电流密度等条件密切相关。
当氯离子浓度不足0.8％时，发孔个数很少；当氯离子浓度超过8％时，铝箔表面自腐蚀严重，发孔后的箔片厚度变薄，折弯强度降低，影响其比容。当硫酸浓度小于15％时，发孔个数很少；当硫酸浓度超过40％时，铝箔表面同样自腐蚀严重，发孔后的箔片厚度变薄，折弯强度降低，比容降低。因此，配制含15～40wt％的硫酸和0.8～8wt％的氯离子的电解腐蚀液或化学腐蚀液较为合适。
当电解腐蚀液的温度低于60℃时，其蚀孔过少，且所侵蚀的孔贯穿箔片；当电解腐蚀液的温度高于80℃时，其蚀孔数量太多，且所侵蚀的孔中尺寸合适的有效孔减少，容易发生并孔现象，并且孔的深度也不足，降低箔片的电容量。因此，将电解腐蚀液的温度控制在60～80℃较为合适。
当化学腐蚀液的温度低于70℃时，无法起到活化作用，不能在铝箔表面形成有利的酸化皮膜，处理所得的箔片电容量低；当化学腐蚀的温度高于95℃时，会破坏电解腐蚀发孔得到的孔洞。此外，化学腐蚀液的温度需要跟化学腐蚀的时间配合，才能达到最佳的发孔效果。当将化学腐蚀液的温度控制在70～95℃时，相应地将化学腐蚀的时间控制在5～120s之间较为合适。
电解腐蚀发孔所施加的直流电的电流密度不宜过大，在0.2～2A/cm2范围内较为合适。
值得注意的是，要控制对铝箔进行电解腐蚀发孔和化学腐蚀的总时间，使铝箔的重量损失小于其重量的15％，避免发孔后的箔片厚度太薄，造成折弯强度和比容降低。
实施例1
本实施例对铝箔进行多段一次发孔处理，包括以下步骤：
将经过前处理的铝箔置于含15wt％的硫酸和5wt％的氯离子的电解腐蚀液中，该电解腐蚀液的温度为68℃。再对铝箔施加电流密度为1A/cm2的直流电以进行一次电解腐蚀发孔，电解腐蚀发孔的时间为25s。然后，将经过电解腐蚀发孔的铝箔置于与电解腐蚀液配方相同的化学腐蚀液中，该化学腐蚀液的温度为80℃，使铝箔进行一次化学腐蚀，化学腐蚀的时间为60s。
实施例2
本实施例对铝箔进行多段二次发孔处理，包括以下步骤：在完成实施例1的步骤后，按照相同的条件依次循环一次实施例1的步骤。
实施例3
本实施例对铝箔进行多段三次发孔处理，包括以下步骤：在完成实施例1的步骤后，按照相同的条件依次循环两次实施例1的步骤。
实施例4
本实施例对铝箔进行多段四次发孔处理，包括以下步骤：在完成实施例1的步骤后，按照相同的条件依次循环三次实施例1的步骤。
实施例5
本实施例对铝箔进行单段三次发孔处理，每次电解腐蚀发孔后不对铝箔进行化学腐蚀处理，包括以下步骤：将经过前处理的铝箔置于含15wt％的硫酸和5wt％的氯离子的电解腐蚀液中，该电解腐蚀液的温度为68℃。再对铝箔施加电流密度为1A/cm2的直流电，分别进行三次电解腐蚀发孔，每次电解腐蚀发孔的时间为25s。
实施例6
本实施例对铝箔进行单段一次发孔处理，电解腐蚀发孔后不对铝箔进行化学腐蚀处理，包括以下步骤：将经过前处理的铝箔置于含15wt％的硫酸和5wt％的氯离子的电解腐蚀液中，该电解腐蚀液的温度为68℃。再对铝箔施加电流密度为1A/cm2的直流电以进行一次电解腐蚀发孔，电解腐蚀发孔的时间为75s。
实施例1～6处理所得的箔片的物理性能数据列于表1中：
表1
根据表1对比分析发现，随着多段发孔次数的增加，实施例1～4处理所得的箔片的比容增大，而比容偏差减小。实施例3经过多段三次发孔所得箔片的发孔效果最好，其比容大、比容偏差小、折弯强度好。而实施例4经过多段四次发孔所得的箔片的重损明显增加，说明其腐蚀量增加，而比容并没有明显增大、折弯强度有所降低，箔片的性能变差。由于缺少每次电解腐蚀发孔后的化学腐蚀步骤，实施例5经过单段三次发孔所得的箔片的比容比实施例3所得箔片的比容较小，同时其比容偏差较大。实施例6采用传统的单段一次发孔所得箔片的发孔效果较差，其比容小，并且比容偏差大。
请参阅图1～8，图1～3分别为实施例1～3所得箔片的电镜扫描图，图4为实施例6所得箔片的电镜扫描图，
通过比较图1～3可直观地看出，每多进行一次多段电解腐蚀发孔，所得箔片的孔密度就逐渐增加，并且孔洞的分布均匀合理，有利于所发的孔洞在后续的扩孔过程中均匀发展。相较而言，如图4所示，传统腐蚀工艺进行单段一次发孔，所得箔片的孔密度低，并且孔洞的分布很不均匀，严重影响后续的扩孔过程，孔密度高的位置由于空间太挤，易造成孔洞合并、孔失效等不良情况，而孔密度低的位置比容小。
请参阅图5～8，其分别为图1～4的一万倍放大图，图中对孔径的大小进行了标注。对比图5～7和图8，图5～7所示的多段发孔处理所得箔片所发的孔洞中，大孔径的孔洞数量所占比例较小，有利于后续扩孔过程中的均匀发展。而图8所示的单段一次发孔处理所得箔片所发的孔洞中，大孔径的孔洞的数量所占比例较大，限制了孔洞的总数量，也不利于后续扩孔过程中的均匀发展。
相对于现有技术一次发孔的方法，本发明通过控制电流密度、时间、温度等条件先保证发孔的深度达到理想状态，然后进行多段多次发孔，使孔密度逐渐增加，直到达到需要的孔密度为止。通过多次对铝箔施加直流电进行电解腐蚀发孔，并在每次电解腐蚀发孔后，都进行一次化学腐蚀，能使铝箔达到均匀并适合密度的发孔状态。本发明的方法易于实现和控制。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (8)

1.中高压阳极箔的多段多次发孔方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
1)将经过前处理的铝箔置于含硫酸和氯离子的电解腐蚀液中，对铝箔施加直流电以进行一次电解腐蚀发孔；
2)将经过电解腐蚀发孔的铝箔置于含硫酸和氯离子的化学腐蚀液中，使铝箔进行一次化学腐蚀；
3)依次循环步骤1)和2)至少一次，并控制铝箔的重量损失小于其重量的15％。
2.根据权利要求1所述的中高压阳极箔的多段多次发孔方法，其特征在于：所述步骤3)为依次循环步骤1)和2)两次。
3.根据权利要求1所述的中高压阳极箔的多段多次发孔方法，其特征在于：所述步骤1)中的电解腐蚀液含15～40wt％的硫酸和0.8～8wt％的氯离子。
4.根据权利要求1所述的中高压阳极箔的多段多次发孔方法，其特征在于：所述步骤2)中的化学腐蚀液含15～40wt％的硫酸和0.8～8wt％的氯离子。
5.根据权利要求1中所述的中高压阳极箔的多段多次发孔方法，其特征在于：所述步骤1)中施加的直流电的电流密度为0.2～2A/cm2。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的中高压阳极箔的多段多次发孔方法，其特征在于：所述步骤1)中的电解腐蚀液的温度为60～80℃。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的中高压阳极箔的多段多次发孔方法，其特征在于：所述步骤2)中的化学腐蚀液的温度为70～95℃。
8.根据权利要求7所述的中高压阳极箔的多段多次发孔方法，其特征在于：所述步骤2)中铝箔进行一次化学腐蚀的时间为5～120s。
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