CN107316746A - 一种中高压阳极箔的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中高压阳极箔的制备方法，本发明所述的中高压阳极箔的制备方法，包括对铝箔依序进行前处理、腐蚀处理和化成处理，并在前处理之后、腐蚀处理之前，对铝箔的边部表面实施粗糙化处理。本发明所述的中高压阳极箔的制备方法能有效改善阳极箔边部的机械强度，并具有易于实现和控制的优点。

Description

一种中高压阳极箔的制备方法

技术领域

本发明涉及电容器用阳极箔的技术领域，特别是涉及一种中高压阳极箔的制备方法。

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。中高压阳极箔的生产工艺一般为：铝箔→前处理→腐蚀处理→化成处理→阳极箔。前处理是除去铝箔表面油污、氧化膜及杂质，改善表面状态。腐蚀处理是通过电化学腐蚀在铝箔表面形成具有一定孔径和深度的隧道孔，使铝箔扩大表面积，获得高比容。化成处理是利用多级电压赋能在铝箔表面形成氧化膜。

在阳极箔的生产中，铝箔的边部容易开裂，原因是：在腐蚀处理的过程中，铝箔接电源正极，并从接电源负极的石墨极板之间通过，在腐蚀电场中，铝箔整体会被腐蚀，如果其边部腐蚀量过大，就容易造成边部厚度偏薄、机械强度下降而在其它工序加工过程中的外力作用下容易开裂，或者造成最终化成得到的阳极箔边部形成波浪纹，影响产品质量；此外，阳极箔的生产是连续化的，依靠传动辊将铝箔传输至各工段，为了保持铝箔的平整性，需要将传动辊的辊面加工成曲面使经过的铝箔受到一个从中间向两边的舒张力以防止表面起皱，而传动辊等传动设备偶尔会出现跑偏的现象，这些因素都会导致铝箔两侧边部所受应力不均，进一步使铝箔的边部更容易开裂或使裂口加大，造成产品浪费。因此，为了保证产品质量，需要对铝箔的边部进行防护，避免铝箔的边部因过度腐蚀而脆裂，保证铝箔边部的机械强度。

目前，通常利用安装在传动设备上的屏蔽挡板遮住铝箔边部，以屏蔽铝箔边部受到的一部分电流，减少铝箔边部在腐蚀处理过程中受到的腐蚀，提高其机械强度，防止开裂。然而，这种方法具有以下缺点：一是对铝箔边部的机械强度改善小，腐蚀处理后铝箔的边部呈刀锋状，其边沿过于尖锐容易在外力作用下出现缺口；二是难以实现和控制，如果屏蔽挡板遮挡铝箔的面积过大，会降低产品的利用率，而如果遮挡面积过小，则当传动设备跑偏时，屏蔽挡板无法屏蔽铝箔边部受到的电流，导致防护无效。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种中高压阳极箔的制备方法，其能有效改善阳极箔边部的机械强度，并具有易于实现和控制的优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种中高压阳极箔的制备方法，包括对铝箔依序进行前处理、腐蚀处理和化成处理，并在前处理之后、腐蚀处理之前，对铝箔的边部表面实施粗糙化处理。

本发明所述制备方法能有效改善阳极箔边部的机械强度，原理如下：

铝具有面心立方结构，铝在金属学上所称的[100]晶面方向的弹性模量最小，强度最低，该方向上原子间的结合力最差，所以当腐蚀处理时，在电流作用下，浸于腐蚀介质中的铝箔发生的溶解会优先沿着[100]晶面方向发展，并垂直于[100]晶面向铝箔内部扩展形成柱状隧道孔。因此在实际生产中，中高压阳极箔制造行业内通常要求原材料铝箔具有高的[100]晶面织构，以便形成足够多的隧道孔，确保阳极箔产品具有高比容。而本发明恰恰通过在腐蚀处理前增加粗糙化处理，破坏铝箔的边部表面的晶体结构，减少[100]晶面的平整度，抑制铝箔的边部发孔，或者抑制铝箔的边部表面的腐蚀孔向内深入扩展形成隧道孔，从而减少铝箔边部在腐蚀处理中的腐蚀量，避免铝箔的边部减薄，实现有效改善阳极箔产品边部的机械强度的效果。

相对于现有设置屏蔽挡板的方法，本发明所述的中高压阳极箔的制备方法对铝箔边部的机械强度改善更大，腐蚀处理后铝箔的边沿呈钝角，机械强度更高，不易产生缺口。而且，本发明对铝箔的边部本身实施粗糙化处理，处理面积容易确定，由于不需要依赖屏蔽挡板等外部装置实现防护，所以当传动设备跑偏时，本发明仍然能起到抑制铝箔边部腐蚀的作用，因此更易于实现和控制。

进一步地，经过粗糙化处理后，铝箔的边部表面的粗糙度Ra为1～5μm，包括端点值。通过限定粗糙化处理的程度，保证有效破坏铝箔的边部表面的晶体结构，抑制铝箔边部发孔或扩孔。

进一步地，所述粗糙化处理在距离铝箔的边沿小于或等于6mm的区域内实施。实际生产中，通常会将铝箔中距离边沿小于10mm的区域预留作为留边。为了使阳极箔产品的比容在边部具有较好的过渡性，以及确保产品的利用率，将粗糙化处理实施在距离铝箔的边沿小于或等于6mm的区域内是较为适宜的。

进一步地，所述粗糙化处理为打磨、针刺或压印。选用物理方式改变铝箔边部表面的粗糙度，操作简单，且能避免化学粗化等方式对铝箔内部的破坏，防止铝箔的边部机械强度下降。

进一步地，未经前处理的铝箔厚度为110～130μm，包括端点值。

进一步地，所述粗糙化处理为打磨，打磨的深度不超过铝箔的边部表面的5μm以下。

进一步地，所述打磨利用砂纸、砂轮或百叶轮实施，也可采用其他磨具实施。

进一步地，所述粗糙化处理为针刺，针刺的深度不超过铝箔的边部表面的5μm以下。所述针刺可采用钢针在铝箔的边部表面进行点刺，尽可能形成密度高的点阵刺痕。

进一步地，所述粗糙化处理为压印，压印后形成的凸起高度不超过铝箔的边部表面的5μm以上，形成的凹陷深度不超过铝箔的边部表面的5μm以下。所述压印可利用压印机或设计模具实施，使铝箔的边部表面形成凸起和凹陷，粗糙度增加。

通过限定粗糙化处理的程度，防止铝箔的边部因粗糙化而变得太薄或发生严重形变，避免机械强度降低。

进一步地，在粗糙化处理之后、腐蚀处理之前，将铝箔送至水洗槽中清洗，将粗糙化处理产生的铝屑等杂质清除干净，避免对后续加工过程造成不良影响。

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为实施例1腐蚀处理后铝箔的边部上表面的200倍金相显微镜图；

图2为对比例1腐蚀处理后铝箔的边部上表面的200倍金相显微镜图；

图3为实施例1腐蚀处理后铝箔的边部截面的150倍电镜扫描图；

图4为对比例1腐蚀处理后铝箔的边部截面的300倍电镜扫描图；

图5为实施例1腐蚀处理后铝箔的边沿截面的电镜扫描图；

图6为对比例1腐蚀处理后铝箔的边沿截面的电镜扫描图；

图7为实施例1化成处理后铝箔的边部的金相显微镜图；

图8为对比例1化成处理后铝箔的边部的金相显微镜图。

具体实施方式

实施例1

对宽度500mm，厚度120μm，铝纯度≥99.99％，立方织构占有率＞95％的铝箔依序进行以下步骤：

(1)前处理：将铝箔置于温度为50℃的20wt％磷酸溶液中浸泡120s，取出后用纯水冲洗干净，再烘干，以除去铝箔表面杂质及油污。

(2)粗糙化处理：用砂纸打磨铝箔的上表面中距离边沿小于5mm的区域，打磨的深度不超过铝箔的边部上表面的5μm以下，经过打磨的边部上表面的粗糙度Ra在1～5μm范围内。

(3)水洗：将铝箔送至水洗槽中用纯水清洗，水洗后烘干。

(4)腐蚀处理：将铝箔置于温度为70℃的含25wt％硫酸、5wt％氯离子的溶液中，施加电流密度为1.5A/cm²的直流电进行发孔腐蚀90s。然后，将铝箔置于温度为65℃的8wt％硝酸溶液中，施加电流密度为0.2A/cm²的直流电进行扩孔腐蚀600s。

(5)后处理：将铝箔置于温度为70℃的5wt％硝酸溶液中浸泡60s，取出后用纯水冲洗干净，再烘干，以除去铝箔表面残留杂质。

(6)化成处理：将铝箔置于温度为85℃的5wt％硼酸盐溶液中进行700V化成，使铝箔表面形成较厚的氧化膜。

对化成处理后的铝箔进行卷绕，铝箔边部未见明显开裂或脱落掉渣的情况。

对比例1

本对比例省去了步骤(2)粗糙化处理和步骤(3)水洗，其他步骤、原材料、工艺参数均与实施例1的相同。

对化成处理后的铝箔进行卷绕，铝箔边部出现明显开裂和脱落掉渣的情况。

比较分析：

对比图1和图2可看出，实施例1腐蚀处理后铝箔的边部上表面有多处显现出亮白的铝基底，整体的腐蚀率较低；而对比例1腐蚀处理后铝箔的边部上表面的腐蚀均匀，整体的腐蚀率较高。

通过观察图3和图4可知，在实施例1中，铝箔的边部上表面由于经过粗糙化处理，在腐蚀处理后形成的孔洞分布不均、密度小且孔深较短，边部下表面由于没有经过粗糙化处理，在腐蚀处理后形成的孔洞分布均匀、密度大且孔深长；而在对比例1中，铝箔的边部上下表面都没有经过粗糙化处理，在腐蚀处理后铝箔的边部上下表面均形成分布均匀、密度大且孔深长的孔洞。

对比图5和图6可看出，实施例1腐蚀处理后铝箔的边沿呈钝角，机械强度高不易开裂；而对比例1腐蚀处理后铝箔的边沿呈尖锐的刀锋状，机械强度低，容易在外力作用下发生脆裂或出现缺口。

对比图7和图8，图7中左上部分为铝箔，图8中左上部分为铝箔，可看出，实施例1经700V高压化成后的铝箔的边沿平整，没有出现开裂或缺口；而对比例经700V高压化成后的铝箔的边沿不平整，出现多处缺口。

综上所述，在腐蚀处理前对铝箔的边部表面进行粗糙化处理，能抑制铝箔边部的发孔和扩孔，降低铝箔边部的腐蚀量，维持铝箔边部的厚度。而且，经过700V高压化成和卷绕测试验证，粗糙化处理可有效改善铝箔边部的机械强度，避免腐蚀处理后的铝箔在化成、卷绕、裁切用作电容器等工序中，发生边部开裂、掉渣或出现缺口的现象。

相对于现有技术，本发明所述的中高压阳极箔的制备方法能有效改善阳极箔边部的机械强度，确保阳极箔产品形状稳定，并具有易于实现和控制的优点。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种中高压阳极箔的制备方法，包括对铝箔依序进行前处理、腐蚀处理和化成处理，其特征在于：在前处理之后、腐蚀处理之前，对铝箔的边部表面实施粗糙化处理。

2.根据权利要求1所述的中高压阳极箔的制备方法，其特征在于：经过粗糙化处理后，铝箔的边部表面的粗糙度Ra为1～5μm，包括端点值。

3.根据权利要求2所述的中高压阳极箔的制备方法，其特征在于：所述粗糙化处理在距离铝箔的边沿小于或等于6mm的区域内实施。

4.根据权利要求1-3任一项所述的中高压阳极箔的制备方法，其特征在于：所述粗糙化处理为打磨、针刺或压印。

5.根据权利要求1-3任一项所述的中高压阳极箔的制备方法，其特征在于：未经前处理的铝箔厚度为110～130μm，包括端点值。

6.根据权利要求5所述的中高压阳极箔的制备方法，其特征在于：所述粗糙化处理为打磨，打磨的深度不超过铝箔的边部表面的5μm以下。

7.根据权利要求6所述的中高压阳极箔的制备方法，其特征在于：所述打磨利用砂纸、砂轮或百叶轮实施。

8.根据权利要求5所述的中高压阳极箔的制备方法，其特征在于：所述粗糙化处理为针刺，针刺的深度不超过铝箔的边部表面的5μm以下。

9.根据权利要求5所述的中高压阳极箔的制备方法，其特征在于：所述粗糙化处理为压印，压印后形成的凸起高度不超过铝箔的边部表面的5μm以上，形成的凹陷深度不超过铝箔的边部表面的5μm以下。

10.根据权利要求1所述的中高压阳极箔的制备方法，其特征在于：在粗糙化处理之后、腐蚀处理之前，将铝箔进至水洗槽中清洗。