CN109097817A - 一种改善低压阳极箔波浪边的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善低压阳极箔波浪边的方法及装置。所述装置包括电解槽，直流电源，设于电解槽内部的第一导电辊和供低压阳极箔穿过的电极板；所述直流电源的正极与第一导电辊相连，直流电源的负极与电极板相连；所述电极板一侧面设有漏斗型第一凹槽，电极板顶面设有漏斗型第二凹槽；所述第一凹槽与第二凹槽相连通。所述方法包括前处理、直流电腐蚀处理、交流电腐蚀处理、后处理和化成处理等步骤，通过利用上述装置对铝箔的边部表面进行局部直流电处理，能有效改善边部因厚度及表面变形突出引起的箔片内部与边部的不平整，减小了化成时出现波浪边的情况，具有操作简单、容易控制的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电容器用阳极箔制备技术领域，具体地，涉及一种改善低压阳极箔波浪边的方法及装置。
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。低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海绵状多孔结构，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，铝箔的边部容易翘起形成波浪边，原因是：在腐蚀处理的过程中，铝箔不直接与电源连接，而是从与交流电源连接的石墨极板之间通过，在腐蚀电场中，通过液体感应电流的铝箔整体会被腐蚀，但由于交流电的边缘效应，交流电在铝箔的最边缘区域会绕过铝箔，从而边部0～2cm的区域被腐蚀的量很少或不被腐蚀，形成光边。光边的厚度与强度较大，在生产设备施加应力的腐蚀下，腐蚀箔与边部未腐蚀的区域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应力加大产生形变，同时与屏蔽刮擦也会产生形变。因此，为了保证产品质量，需要改善箔片的平整度并使其在下一道工序（化成工序）时不会发生更加严重的波浪边以至影响品质。
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，屏蔽板做到精度非常高才能使光边尽量减小，从而使光边与箔片的应力区不至于太大。然而，这种方法具有以下缺点：一是对屏蔽板的精度要求非常高，因其精度高缝隙小容易在传动中与箔片刮到，从而使箔片损伤甚至断裂；二是难以实现和控制，因铝箔板型的不规整或因腐蚀槽内药液循环冲击导致的箔片摆动，容易造成箔片脱出屏蔽，屏蔽挡板无法屏蔽铝箔边部受到的电流，导致防护无效。因此，目前需要研究一种能有效改善阳极箔波浪边的技术。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的上述不足，提供一种改善低压阳极箔波浪边的装置，通过使用该装置对铝箔的边部进行处理，使边部不容易腐蚀的部分强制用直流电进行腐蚀减薄，使之与箔片中间部分应力减少，不容易发生翘边的现象。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述装置生产低压阳极箔的方法。
为了实现上述目的，本发明是通过以下方案予以实现的：
一种改善低压阳极箔波浪边的装置，包括电解槽，直流电源，设于电解槽内部的第一导电辊和供低压阳极箔穿过的电极板；所述直流电源的正极与第一导电辊相连，直流电源的负极与电极板相连；所述电极板一侧面设有漏斗型第一凹槽，电极板顶面设有漏斗型第二凹槽；所述第一凹槽与第二凹槽相连通。
所述装置能有效改善阳极箔边部的机械强度，原理如下：铝箔在交流体系腐蚀中，会发展成海绵状的孔洞，中间有夹芯层，整体结构较蓬松，由于低压箔片原材料相对高压腐蚀箔较薄，在应力作用下及导向辊轮作用下箔片容易发生轻微变形，影响表面平整度，箔片厚度在腐蚀过程中不减薄，由于现阶段整体工艺设备上的制程，边部由于交流电液中馈电的电场会有一个边缘效应，对左右两边最边部会电流减弱，如果不进行屏蔽遮挡的话还会有电流绕过箔片消耗掉，造成腐蚀不均匀。而屏蔽遮挡就会造成腐蚀不到的光边，光边由于没有腐蚀到所以比较硬，拉伸及折曲强度都高于中间腐蚀过的铝箔，所以箔片在应力下就会造成光边与中间接触部分的表面不平整，在收卷时会有一定程度的翘边造成波浪边。而使用本发明所述装置在交流腐蚀前先对可能产生光边的部位进行直流腐蚀，由于直流腐蚀是直接作用在接触的箔面，电流不会出现绕过箔片的现象，并且直接腐蚀与交流腐蚀不同，会减薄箔片，所以直流腐蚀削薄光边减小其强度，使之在接下来的交流腐蚀中，边部与中间部位的箔片在应力上更好的同步，使箔片不会因应力造成不平整。
其中，所述第一凹槽斜面与电极板侧面呈一定程度的夹角，所述第二凹槽斜面与电极板顶面呈一定程度的夹角，使在其中的箔片边缘形成一个电流梯度，从而使在其中腐蚀的箔片产生出对应梯度的形状。同时夹角要兼顾允许箔片抖动空间的功能，更易使走动中的箔片进入该装置，不会脱出。
优选地，所述第一凹槽斜面与电极板侧面呈20°～80°夹角。
更优选地，所述第一凹槽斜面与电极板侧面呈45°夹角。
优选地，所述第二凹槽斜面与电极板顶面呈20～80°夹角。
更优选地，所述第二凹槽斜面与电极板顶面呈30°夹角。
作为一种优选的具体实施方案，所述第一凹槽斜面顶边与电极板侧边之间设有第一过渡平面和第二过渡平面，所述第二凹槽斜面顶边与电极板顶边之间设有第三过渡平面和第四过渡平面。
作为另一种优选的具体实施方案，所述第一凹槽斜面顶边与电极板侧边相衔接，所述第二凹槽斜面顶边与电极板顶边相衔接。
优选地，所述电极板由导电耐盐酸腐蚀材料制成，并且导电性良好，成本低、易于复杂形状加工，有良好的表面硬度及整体刚性强度。
优选地，所述装置还包括与第一导电辊相配合的第二导电辊。
本发明还请求保护一种利用上述装置生产低压阳极箔的方法，包括如下步骤：
S1.前处理：将铝箔置于50～90℃的1～10wt%磷酸溶液中浸泡30～60s，取出后冲洗干净并烘干；
S2.直流电腐蚀处理：用上述装置对铝箔边部进行直流电腐蚀，腐蚀后铝箔边部减薄的深度控制在3μm以下；
S3.交流电腐蚀处理：将铝箔置于18～35℃的含0.01～2wt%硫酸、5～22wt%氯离子的溶液中，施加电流密度为0.2～0.5A/cm2的交流电进行发孔腐蚀300～600s；
S4.后处理：将铝箔置于25～55℃的1～15wt%硝酸溶液中浸泡30～120s，取出后冲洗干净并烘干；
S5.化成处理：将铝箔置于75～85℃的1～15wt%已二酸铵溶液中进行化成处理，使铝箔表面形成氧化膜。
其中，步骤S2通过限定直流电腐蚀处理的程度，防止铝箔的边部因直流电腐蚀而变得太薄或发生严重形变，避免机械强度降低。
优选地，S2中所述直流电腐蚀处理是对距铝箔边沿小于或等于6mm的区域进行直流电腐蚀。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，将直流电腐蚀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。
作为一种优选的具体实施方案，所述方法包括如下步骤：
S1.前处理：将铝箔置于70℃的2wt%磷酸溶液中浸泡60s，取出后冲洗干净并烘干；
S2.直流电腐蚀处理：用上述装置对铝箔边部进行直流电腐蚀，腐蚀后铝箔边部减薄的深度控制在3μm以下；
S3.交流电腐蚀处理：将铝箔置于35℃的含0.1wt%硫酸、10wt%氯离子的溶液中，施加电流密度为0.5A/cm2的交流电进行发孔腐蚀300s；
S4.后处理：将铝箔置于55℃的5wt%硝酸溶液中浸泡60s，取出后冲洗干净并烘干；
S5.化成处理：将铝箔置于85℃的5wt%已二酸铵溶液中进行化成处理，使铝箔表面形成氧化膜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述装置通过对铝箔的边部表面进行局部直流电处理，能有效改善边部因厚度及表面变形突出引起的箔片内部与边部的不平整，减小了化成时出现波浪边的情况。本发明所述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，可推广应用于电容器用阳极箔制备工艺中。
附图说明
图1为本发明装置的正面整体结构示意图。
图2为本发明装置的侧面整体结构示意图。
图3为实施例1所述电极板的结构示意图。
图4为实施例1所述电极板的顶面俯视图。
图5为实施例2所述电极板的结构示意图。
图6为实施例3腐蚀处理后铝箔的边部截面的150倍电镜扫描图。
图7为对比例1腐蚀处理后铝箔的边部截面的600倍电镜扫描图。
图8为对比例1腐蚀处理后铝箔的边沿截面比例示意的电镜扫描图。
附图标记：1-电解槽；2-直流电源；3-第一导电辊；4-电极板；5-第二导电辊；6-低压阳极箔；41-第一凹槽；42-第二凹槽；43-第一过渡平面；44-第二过渡平面；45-第三过渡平面；46-第四过渡平面。
具体实施方式
下面结合说明书附图及具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1
一种改善低压阳极箔波浪边的装置，如图1～4所示，包括电解槽1，直流电源2，设于电解槽1内部的第一导电辊3、第二导电辊5和供低压阳极箔6穿过的电极板4；所述直流电源2的正极与第一导电辊3相连，直流电源2的负极与电极板4相连；所述电极板4一侧面设有漏斗型第一凹槽41，电极板4顶面设有漏斗型第二凹槽42；所述第一凹槽41与第二凹槽42相连通；第一导电辊3与第二导电辊5相配合。
其中，所述第一凹槽41斜面与电极板4侧面呈45°夹角，所述第二凹槽42斜面与电极板4顶面呈30°夹角，使在其中的箔片边缘形成一个电流梯度，从而使在其中腐蚀的箔片产生出对应梯度的形状。同时夹角要兼顾允许箔片抖动空间的功能，更易使走动中的箔片进入该装置，不会脱出。
所述第一凹槽41斜面顶边与电极板4侧边之间设有第一过渡平面43和第二过渡平面44，所述第二凹槽42斜面顶边与电极板4顶边之间设有第三过渡平面45和第四过渡平面46。
所述电极板4由导电耐盐酸腐蚀材料制成，并且导电性良好，成本低、易于复杂形状加工，有良好的表面硬度及整体刚性强度。
本实施例所述装置通过对铝箔的边部表面进行局部直流电处理，能有效改善边部因厚度及表面变形突出引起的箔片内部与边部的不平整，减小了化成时出现波浪边的情况。
实施例2
一种改善低压阳极箔波浪边的装置，如图1、2、5所示，包括电解槽1，直流电源2，设于电解槽1内部的第一导电辊3、第二导电辊5和供低压阳极箔6穿过的电极板4；所述直流电源2的正极与第一导电辊3相连，直流电源2的负极与电极板4相连；所述电极板4一侧面设有漏斗型第一凹槽41，电极板4顶面设有漏斗型第二凹槽42；所述第一凹槽41与第二凹槽42相连通；第一导电辊3与第二导电辊5相配合。
其中，所述第一凹槽41斜面与电极板4侧面呈45°夹角，所述第二凹槽42斜面与电极板4顶面呈30°夹角，使在其中的箔片边缘形成一个电流梯度，从而使在其中腐蚀的箔片产生出对应梯度的形状。同时夹角要兼顾允许箔片抖动空间的功能，更易使走动中的箔片进入该装置，不会脱出。
所述第一凹槽41斜面顶边与电极板4侧边相衔接，所述第二凹槽42斜面顶边与电极板4顶边相衔接。由于本实施例在第一凹槽41斜面顶边与电极板4侧边之间没有过渡平面，在第二凹槽42斜面顶边与电极板4顶边之间没有过渡平面，其形成的电流密度受到一定影响，相比于实施例1的腐蚀效果要略微差一些，但也能达到腐蚀箔片边部的目的。
所述电极板4由导电耐盐酸腐蚀材料制成，并且导电性良好，成本低、易于复杂形状加工，有良好的表面硬度及整体刚性强度。
本实施例所述装置通过对铝箔的边部表面进行局部直流电处理，能有效改善边部因厚度及表面变形突出引起的箔片内部与边部的不平整，减小了化成时出现波浪边的情况。
实施例3
一种利用实施例1或实施例2所述装置生产低压阳极箔的方法，对宽度500mm、厚度106μm，低压软态退火的铝箔依序进行以下操作步骤：
1、前处理：将铝箔置于70℃的2wt%磷酸溶液中浸泡60s，取出后冲洗干净并烘干，以除去铝箔表面杂质及油污；
2、直流电腐蚀处理：用上述装置对距铝箔边沿小于6mm的区域进行直流电腐蚀，腐蚀后铝箔边部减薄的深度控制在3μm以下；
3、交流电腐蚀处理：将铝箔置于35℃的含0.1wt%硫酸、10wt%氯离子的溶液中，施加电流密度为0.5A/cm2的交流电进行发孔腐蚀300s；
4、后处理：将铝箔置于55℃的5wt%硝酸溶液中浸泡60s，取出后冲洗干净并烘干；
5、化成处理：将铝箔置于85℃的5wt%已二酸铵溶液中进行化成处理，使铝箔表面形成氧化膜。
对化成处理后的铝箔进行卷绕，铝箔边部未见明显波浪边的情况，如图6所示。
对比例1
本对比例除省去步骤2直流电腐蚀处理，其他步骤、原材料、工艺参数均与实施例3的相同。
对化成处理后的铝箔进行卷绕，铝箔边部出现明显翘起的情况，如图7、8所示。
对比图6和图7可看出，实施例3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因未腐蚀到并且有边部与屏蔽刮擦的情况，边部厚度高并且变形翘起，化成后波浪边会更严重，影响制作电容器时切割时的成品率。
综上所述，在交流腐蚀处理前对铝箔的边部表面进行直流电腐蚀处理，能针对性的控制铝箔边部的腐蚀量，适当控制铝箔边部的厚度。而且，经过80V中压化成和卷绕测试验证，直流电腐蚀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。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种改善低压阳极箔波浪边的装置，其特征在于，包括电解槽（1），直流电源（2），设于电解槽（1）内部的第一导电辊（3）和供低压阳极箔（6）穿过的电极板（4）；所述直流电源（2）的正极与第一导电辊（3）相连，直流电源（2）的负极与电极板（4）相连；所述电极板（4）一侧面设有漏斗型第一凹槽（41），电极板（4）顶面设有漏斗型第二凹槽（42）；所述第一凹槽（41）与第二凹槽（42）相连通。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述第一凹槽（41）斜面与电极板（4）侧面呈20°～80°夹角。
3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述第二凹槽（42）斜面与电极板（4）顶面呈20°～80°夹角。
4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述第一凹槽（41）斜面顶边与电极板（4）侧边之间设有第一过渡平面（43）和第二过渡平面（44）。
5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述第一凹槽（41）斜面顶边与电极板（4）侧边相衔接。
6.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述第二凹槽（42）斜面顶边与电极板（4）顶边之间设有第三过渡平面（45）和第四过渡平面（46）。
7.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述第二凹槽（42）斜面顶边与电极板（4）顶边相衔接。
8.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述电极板（4）由导电耐盐酸腐蚀材料制成。
9.一种利用权利要求1～8任一所述装置生产低压阳极箔的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.前处理：将铝箔置于50～90℃的1～10wt%磷酸溶液中浸泡30～60s，取出后冲洗干净并烘干；
S2.直流电腐蚀处理：用权利要求1～8任一所述装置对铝箔边部进行直流电腐蚀，腐蚀后铝箔边部减薄的深度控制在3μm以下；
S3.交流电腐蚀处理：将铝箔置于18～35℃的含0.01～2wt%硫酸、5～22wt%氯离子的溶液中，施加电流密度为0.2～0.5A/cm2的交流电进行发孔腐蚀300～600s；
S4.后处理：将铝箔置于25～55℃的1～15wt%硝酸溶液中浸泡30～120s，取出后冲洗干净并烘干；
S5.化成处理：将铝箔置于75～85℃的1～15wt%已二酸铵溶液中进行化成处理，使铝箔表面形成氧化膜。
10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，S2中所述直流电腐蚀处理是对距铝箔边沿小于或等于6mm的区域进行直流电腐蚀。
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