CN106098380B - 高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法，包括以下步骤：将经过一级发孔腐蚀的铝箔置于含盐酸的A液中，施加电流进行扩孔腐蚀，处理时间为t1；再将处理后的铝箔置于含硝酸和磷酸的B液中，施加电流进行扩孔腐蚀，处理时间为t2；通过调整t1与t2之比控制铝箔的孔形。相对于现有技术，本发明提供的高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法能有效控制铝箔的孔形，得到扩孔后具备特定形状的隧道孔的铝箔，进而得到具有特定结构的高压阳极箔，使铝电解电容器达到不同的产品特性，满足铝电解电容器多元化的生产要求。而且，本发明提供高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法易于操作和实现。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器用阳极箔的制造方法，特别是一种高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法。
背景技术
铝电解电容器是广泛应用于电子电器行业的一种储能元件，而铝电解电容器用阳极箔是其重要的原材料。阳极箔的结构特性决定着铝电解电容器的电性能。
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。
随着科技的进步和工业的发展，铝电解电容器的种类趋于多元化，新产品层出不穷，不同的铝电解电容器产品所采用的阳极箔的结构不同。目前，市面上主流的高比容的520V铝电解电容器阳极箔的厚度为122μm，蚀孔总长为110μm，铝芯厚度为12μm，半面蚀孔深度为55μm。阳极箔的铝芯保证了机械强度，其厚度不能过小，而阳极箔的工作电压决定了孔深和孔径。因此，当阳极箔的铝芯厚度和工作电压一定时，其孔深和孔径也一定。如果想要提升阳极箔的品质，使铝电解电容器达到特定的产品性能，就必须对孔的形状进行有效控制，优选出合适的孔洞形状，才能提升阳极箔的有效比容。扩孔后铝箔的隧道孔的形状决定着其进行赋能时氧化膜的生长状态及厚度分布，并最终决定着铝电解电容器能否达到特定的产品性能。
然而，现在的厂家大多没有采取有效的方法对铝箔形成的隧道孔的形状进行控制，其生产的高压阳极箔的孔形单一，多为上下宽度一致的直形孔，不适用于制造不同产品特性的铝电解电容器，难以满足铝电解电容器多元化的生产要求。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法，能有效控制铝箔的孔形，使铝电解电容器达到不同的产品特性，满足铝电解电容器多元化的生产要求。
本发明采用的技术方案为：
高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法，包括以下步骤：将经过一级发孔腐蚀的铝箔置于含盐酸的A液中，施加电流进行扩孔腐蚀，处理时间为t1；再将处理后的铝箔置于含硝酸和磷酸的B液中，施加电流进行扩孔腐蚀，处理时间为t2；通过调整t1与t2之比控制铝箔的孔形。
相对于现有技术，本发明提供的高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法能有效控制铝箔的孔形，得到扩孔后具备特定形状的隧道孔的铝箔，进而得到具有特定结构的高压阳极箔，使铝电解电容器达到不同的产品特性，满足铝电解电容器多元化的生产要求。而且，本发明提供高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法易于操作和实现。
具体地，所述A液中，盐酸的质量百分比为4～10％，该A液的温度为60～80℃。
具体地，所述B液中，硝酸的浓度为30～200g/L，磷酸的质量百分比为0.2～0.8％，该B液的温度为60～80℃。
具体地，前后两次施加的电流均为电流密度为0.1～0.3A/cm2的直流电。
具体地，所述t1与t2之比为1：1，使扩孔后的铝箔具有上下一样宽的隧道孔，适用于制造特性折中的电容器产品。
具体地，所述t1与t2之比为1：0，使扩孔后的铝箔具有上宽下窄的隧道孔，适用于制造低损耗的电容器产品。
具体地，所述t1与t2之比为0：1，使扩孔后的铝箔具有上窄下宽的隧道孔，适用于制造高容量的电容器产品。
本发明对隧道孔的形状作描述时，是以蚀孔的方向，定义“上”为距离铝箔表面较近的位置，相对地，定义“下”为距离铝箔表面较远的位置。
进一步，所述A液为盐酸和磷酸的混合液。
具体地，经过前后两次扩孔腐蚀的铝箔的总腐蚀量一定，避免蚀孔太深导致铝芯厚度过小，保证铝箔的机械强度，同时避免蚀孔太浅导致铝箔达不到规定的电比容。
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扩孔后的铝箔表面抛光10μm后的电镜扫描图。
图2是实施例1扩孔后的铝箔表面抛光30μm后的电镜扫描图。
图3是实施例1扩孔后的铝箔的断面电镜扫描图。
图4是实施例2扩孔后的铝箔表面抛光10μm后的电镜扫描图。
图5是实施例2扩孔后的铝箔表面抛光30μm后的电镜扫描图。
图6是实施例2扩孔后的铝箔的断面电镜扫描图。
图7是实施例3扩孔后的铝箔的断面电镜扫描图。
具体实施方式
本发明提供的高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法包括以下步骤：
将经过一级发孔腐蚀的铝箔置于含盐酸的A液中，施加电流进行扩孔腐蚀，处理时间为t1。再将处理后的铝箔置于含硝酸和磷酸的B液中，施加电流进行扩孔腐蚀，处理时间为t2，得到扩孔后的铝箔。通过调整t1与t2之比控制铝箔的孔形。经过前后两次扩孔腐蚀的铝箔的总腐蚀量一定。
实施例1
将经过一级发孔腐蚀的铝箔置于温度为60～80℃的A液中，施加电流密度为0.1～0.3A/cm2的直流电进行扩孔腐蚀，处理时间为t1，得到扩孔后的铝箔。该A液为盐酸或盐酸与磷酸的混合液，其中盐酸的质量百分比为4～10％。本实施例没有将铝箔置于含硝酸和磷酸的B液中进行电解扩孔腐蚀，即所述t1与t2之比为1：0。
将本实施例扩孔后的铝箔的表面抛光，分别对距离其表面10μm和30μm的截面进行电镜扫描，分别得到图1和图2。由图1看出，铝箔表面抛光10μm所得截面的孔洞的直径约为1.3μm。由图2看出，铝箔表面抛光30μm所得截面的孔洞的直径约为0.9μm，小于表面抛光10μm所得孔洞的直径。结合图3，图3是本实施例扩孔后的铝箔的断面电镜扫描图，可直观地看出，仅在含盐酸的A液中经过电解扩孔腐蚀的铝箔的隧道孔为上宽下窄的形状。
实施例2
将经过一级发孔腐蚀的铝箔置于温度为60～80℃的B液中，施加电流密度为0.1～0.3A/cm2的直流电进行扩孔腐蚀，处理时间为t2，得到扩孔后的铝箔。该B液中，硝酸浓度为30～200g/L，磷酸的质量百分比为0.2～0.8％。本实施例没有将铝箔置于含盐酸的A液中进行电解扩孔腐蚀，即所述t1与t2之比为0：1。
将本实施例扩孔后的铝箔的表面抛光，分别对距离其表面10μm和30μm的截面进行电镜扫描，分别得到图4和图5。对比图4和图5，铝箔表面抛光10μm所得截面的孔洞的直径小于表面抛光30μm所得截面的孔洞的直径。结合图6，图6本实施例扩孔后的铝箔的断面电镜扫描图，可直观地看出，仅在含硝酸和磷酸的B液中经过电解扩孔腐蚀的铝箔的隧道孔为上窄下宽的形状。
实施例3
将经过一级发孔腐蚀的铝箔置于温度为60～80℃的A液中，施加电流密度为0.1～0.3A/cm2的直流电进行扩孔腐蚀，处理时间为t1。然后将处理后的铝箔置于温度为60～80℃的B液中，施加电流密度为0.1～0.3A/cm2的直流电进行扩孔腐蚀，处理时间为t2，得到扩孔后的铝箔。该A液为盐酸或盐酸与磷酸的混合液，其中盐酸的质量百分比为4～10％。该B液中，硝酸浓度为30～200g/L，磷酸的质量百分比为0.2～0.8％。所述t1与t2之比为1：1。
请参阅图7，图7本实施例扩孔后的铝箔的断面电镜扫描图，可直观地看出，依次分别在A、B液经过相同时间电解扩孔腐蚀的铝箔，其隧道孔为上下一样宽的直孔形状。
对比实施例1～3发现，盐酸与硝酸腐蚀形成不同孔洞形貌的原理为：盐酸的氯离子点蚀性能更强，容易形成细小及深入的孔，所以会形成越深入越窄的隧道孔；而硝酸的面蚀性强，对金属容易造成剥蚀或全面溶解，在表面保护剂磷酸存在的情况下，孔内溶解速度大于孔初段，所以会形成上窄下宽的隧道孔。
具有不同形状隧道孔的阳极箔适用于制造不同产品特性的铝电解电容器。具有上宽下窄形状的隧道孔的阳极箔，适用于制造低损耗的电容器产品；具有上窄下宽形状的隧道孔的阳极箔，适用于制造高容量的电容器产品；具有上下一样宽的隧道孔的阳极箔，适用于制造特性折中的电容器产品。
除上述实施例记载的技术方案外，本领域人员技术可根据需制造的铝电解电容器的产品特性，调整t1与t2之比，得到扩孔后具备特定形状的隧道孔的铝箔，进而得到具有特定结构的高压阳极箔，以适应具有特定产品特性的铝电解电容器的生产要求。此外，t1与t2之和为扩孔腐蚀总时间，本领域技术人员通过控制t1与t2之和，使经过前后两次扩孔腐蚀的铝箔的总腐蚀量一定，使其适用于规定的工作电压，并具有较好的机械强度。
相对于现有技术，本发明提供的高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法能有效控制铝箔的孔形，得到扩孔后具备特定形状的隧道孔的铝箔，进而得到具有特定结构的高压阳极箔，使铝电解电容器达到不同的产品特性，满足铝电解电容器多元化的生产要求。而且，本发明提供高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法易于操作和实现。
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 (1)
1.高压阳极箔二级扩孔的孔形控制方法，其特征在于，将经过一级发孔腐蚀的铝箔置于温度为60～80℃的A液中，施加电流密度为0.1～0.3A/cm2的直流电进行扩孔腐蚀，处理时间为t1，然后将处理后的铝箔置于温度为60～80℃的B液中，施加电流密度为0.1～0.3A/cm2的直流电进行扩孔腐蚀，处理时间为t2，得到扩孔后的铝箔，该A液为盐酸或盐酸与磷酸的混合液，其中盐酸的质量百分比为4～10％，该B液中，硝酸浓度为30～200g/L，磷酸的质量百分比为0.2～0.8％，所述t1与t2之比为1：1，所述扩孔后的孔形为上下一样宽的直孔形状。
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