CN110676054B - 提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法，属于电容器老化的技术领域，其包括以下步骤：S1：采用老化电源对电容进行大电流升压，大电流为6‑20mA/只，电容的电压升到的工作电压后，保持0.8‑1.2h；S2：在80‑90℃的条件下,对电容加压，起始电压为电容的工作电压，然后升压到老化电压，持续3‑4h。本发明具有有效抑制产品的漏电流回升速度的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电容器老化的技术领域，尤其是涉及提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法。
背景技术
目前电容，电容器的简称，是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。现有的铝电解电容一般包括铝壳以及设置在铝壳内的阳极箔导针、阴极箔导针、阳极箔、阴极箔和电解纸，电解纸置于阳极箔和阴极箔之间并卷绕成圆柱状芯子，其正、负导针的舌部刺铆在正、负极铝箔上。电容器的介质并不是绝对绝缘的，当在电容器两端加上直流电压时，它便会产生漏电流。一般电解电容器的漏电流较大，其他电容器的漏电流很小，所以常用漏电流来衡量电解电容器的绝缘质量。漏电流回升是指产品短期放置后，其漏电流大于额定值或高温储存性能达不到的要求。
铝电解电容器的老化是生产铝电解电容器的重要工序，它的目的在于修补前道工序引起的铝箔氧化膜本身的疵点以及开片、刺铆、卷绕与后道工序对铝箔氧化膜所选成的损伤，降低漏电流。
现有的可参考公布号为CN104882279A的中国专利，其公开了一种高比容铝电解电容器老化方法，包括以下步骤：(1)装夹：按照常规工艺对包装好的卷芯固定至相应的电容器外壳内，并进行封口；(2)通电常温老化：将制备好的电容器放入常温冷风老化箱中，设定温度为22-28℃进行4-5小时的常温老化；(3)老化间通气，对常温冷风老化箱通气，提供2-4h的换气后进入下一步；(4)高温老化：设置常温冷风老化箱的温度为80-100℃，进行3-6小时的高温老化；(5)恒温老化，在高温老化后维持常温冷风老化箱内温度为80℃进行常温老化2小时。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：常温老化后，再高温老化，常温老化使温度较低，使阳极箔生成的氧化铝为无定型状态，较为疏松，之后在高温老化生成较为致密的氧化铝，但是较为疏松的氧化铝对高温老化步骤形成的致密的氧化铝在阳极箔表面的附着造成一定影响，使最终形成的氧化铝膜的质量较差，电解液中的杂质离子会不同程度的侵入氧化铝膜，从而杂质离子直接与阳极箔接触，即产生漏电流，使产品的漏电流回升速度较高。
发明内容
本发明的目的一是提供一种有效抑制产品的漏电流回升速度的提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法，包括以下步骤：
S1：采用老化电源对电容进行大电流升压，大电流为6-20mA/只，电容的电压升到的工作电压后，保持0.8-1.2h；
S2：在80-90℃的条件下,对电容加压，起始电压为电容的工作电压，然后升压到老化电压，老化电压为电容工作电压的1-1.05倍，然后持续3-4h。
通过采用上述技术方案，常规设置的电流为低于2mA/只，大电流高出常规设置的3-10倍，降低了50％以上的升压时间，有利于提高电容的老化效率；同时较高的大电流使升压过程中产生高热量，高热量使电容的阳极箔位置处的温度升高，促使从开始老化时，即生成促使生成稳定的晶型氧化膜，使漏电流减小，之后在S2中，进一步在80-90℃条件下继续加压老化，使氧化膜缓慢加厚，从而保证了生成氧化膜的致密且不易裂化，使电容在放置过程中，由于氧化膜的致密性，电解液中的杂质离子不易对氧化膜的缓慢的溶解、腐蚀等作用较为缓慢，从而有效抑制产品的漏电流回升速度。
本发明进一步设置为：在步骤S1中，升压温度为50-65℃。
通过采用上述技术方案，进一步提高了大电流老化时的温度，且使大电流氧化时的初时温度较高，从而通入大电流后，使能够更快速度达到较高温度，从而保证了初始时即形成致密的晶型氧化铝；同时，大电流使电容温度的升高，再加上升压温度被控制的较高，使电容的温度进一步升高，使氧化膜的形成速度较快，从而有利于加快老化速度，从而S1阶段结束后，氧化膜就有较厚的厚度，使电容的漏电流减少较多，从而能够缩短S2时的高温老化时间。
本发明进一步设置为：在步骤S2中，老化电压为电容工作电压的1-1.05倍。
本发明进一步设置为：按重量份计，所述电容采取的电解液包括以下组分：乙二醇60-75份、二甘醇7-15份，苯甲酸铵10-20份，磷酸1-3份，防腐剂0.5-1.2，钼酸0.5-1份，镍盐0.2-0.8份，吸氢剂0.5-2份。
通过采用上述技术方案，乙二醇中加入二甘醇作为溶剂，降低了溶剂的蒸气压，增强了溶剂化效应；磷酸起到提高闪火电压剂和防水合的作用，磷酸根会在铝氧化膜表面形成一层网络状磷酸铝化膜来抑制水分子的侵入，Al3++PO4 3+——AlPO4(转化膜)，磷酸铝转化膜的结构是稳定的，抗水合能力高，耐水和能力强，可有效抑制介质氧化膜的水合作用，从而保证闪火电压；镍盐中的镍离子被氧化膜吸附后，NI2++2H2O＝NI(OH)2+2H+，生成的氢氧化镍逐渐沉积在氧化膜的微孔中，从而将氧化膜的微孔封闭，使电解液中的杂质离子不易侵入氧化铝膜而使杂质离子直接与阳极箔接触，从而能够抑制漏电流回升速度；钼酸能够抑制漏电流的增大，是由于镍离子在氧化膜表面的反应产生氢离子，使此处的氢离子较多，那么就使得7MoO4 2-+8H+——MoO7O24 6-+4H2O，形成多酸根离子，这些多酸根离子能够吸附到阳极箔缺陷处或者氧化膜微孔处的表面，然后与铝离子/铝原子形成配位键，或者在阳极箔的表面形成不溶于水的多聚钼酸盐，阻止了杂质离子对阳极膜或者铝箔的侵蚀，从而达到抑制漏电流增大的效果，钼酸与镍盐的以及两者的协同作用使该电解液对抑制产品的漏电流回升速度起到积极作用。
本发明进一步设置为：按重量份计，还包括马来酸铵2-5份。
通过采用上述技术方案，苯甲酸是由羧基与苯环相连的结构，相对于直链羧酸更为稳定，有较强的的氧化能力，当环境温度或者电解电容内部温度升高时，不会与溶剂乙二醇生成链式的聚酯高分子，也不予因环境恶劣而分解，能够增加电解液的高温稳定性，保证了即使大电流使温度升高较多时，也不会影响到电解液的质量；而马来酸的氧化性较强，易于释放氧，能够快速修复氧化膜损伤，从而有利于老化时氧化膜的快速修复，并且在相同的老时间，失去电子的氯离子能够基本均匀氧结合而形成氧化膜，降低铝进入电解液的可能性，使相同老化时间能够形成相对较厚的氧化膜，从而氧化膜不易被杂质离子侵蚀透，从而有助于抑制漏电流回升速速，并有助于闪火电压提高，并且马来酸高温下化学物理性能较为稳定，进一步增加了电解液的高温稳定性；采用两种混合电解质增加了电解液的高温稳定性，提高了闪火电压。
本发明进一步设置为：所述防腐剂为EDTA。
通过采用上述技术方案，EDTA能够与Cl-形成络合物，从而减少Cl-对阳极箔的侵害。
本发明进一步设置为：所述吸氢剂为间苯二酚。
本发明进一步设置为：所述镍盐为硫酸镍。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.通过设置该方法，降低了50％以上的升压时间，使从开始老化时，即生成促使生成稳定的晶型氧化膜，之后进一步使氧化膜缓慢加厚，从而有效抑制产品的漏电流回升速度；
2.通过设置升压温度，进一步保证了初始时，致密氧化膜的形成，并且从而有利于加快老化速度，降低高温老化时间；
3.通过设置电解液中加入钼酸和镍盐，钼酸与镍盐的以及两者的协同作用使该电解液对抑制产品的漏电流回升速度起到积极作用。
具体实施方式
实施例1
提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法，包括以下步骤：
S1：采用老化电源对电容进行大电流升压，大电流为6-20mA/只，升压温度为55℃，电容的电压升到的工作电压后，保持1h；
S2：在85℃的条件下,对电容加压，起始电压为电容的工作电压，然后升压到老化电压，老化电压为电容工作电压的1-1.05倍，持续3.5h。
按重量份计，电容采取的电解液包括以下组分：乙二醇65份、二甘醇11份，苯甲酸铵15份，磷酸2份，防腐剂0.8，钼酸0.9份，镍盐0.4份，吸氢剂1份。
防腐剂为EDTA，吸氢剂为间苯二酚，镍盐为硫酸镍。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：
在S1中，升压温度为50℃，电容的电压升到的工作电压后，保持0.8h。
在S2中，在80℃的条件下,对电容加压，升压到老化电压后，持续3-4h。
按重量份计，电容采取的电解液包括以下组分：乙二醇60份、二甘醇7份，苯甲酸铵10份，磷酸1份，防腐剂0.5份，钼酸0.5份，镍盐0.2份，吸氢剂0.5份。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：
在S1中，升压温度为65℃，电容的电压升到的工作电压后，保持1.2h。
在S2中，在90℃的条件下,对电容加压，升压到老化电压后，持续3-4h。
按重量份计，电容采取的电解液包括以下组分：乙二醇75份、二甘醇15份，苯甲酸铵20份，磷酸3份，防腐剂1.2，钼酸1份，镍盐0.8份，吸氢剂2份。
实施例4
与实施例1的不同之处在于：
按重量份计，还包括马来酸铵2份。
实施例5
与实施例1的不同之处在于：
按重量份计，还包括马来酸铵3份。
实施例6
与实施例1的不同之处在于：
按重量份计，还包括马来酸铵5份。
对比例1
采用公布号为CN104882279A的中国专利的老化对电容进行老化，按重量份计，电容采取的电解液包括以下组分：乙二醇65份、二甘醇11份，苯甲酸铵15份，磷酸2份，防腐剂0.8，吸氢剂1份。
对比例2
采用实施例1中的老化方法对电容进行老化，按重量份计，电容采取的电解液包括以下组分：乙二醇65份、二甘醇11份，苯甲酸铵15份，磷酸2份，防腐剂0.8，吸氢剂1份。
性能检测
参照《GB/T2693-2001电子设备用固定电容器第1部分-总规范》，使用用漏电流测试仪对实施例1-8和对比例1提供的老化后电容的漏电流进行检测，电容信号选用CD192型400V330μFφ35×35，检测结果见表1。
将实施例1-8和对比例1的电容在110℃下保存500h，常温下自然降温24h，测其漏电流，检测结果见表1。
表1性能检测结果
根据表1可以看出:
对比例1与对比例2相比，对比例2中电容的漏电流回升速度更大，说明本申请的老化方法抑制了漏电流的回升速度。
实施例1-6与对比例1相比，对比例1中电容的漏电流回升速度更大，实施例1-6与对比例2相比，对比例2中电容的漏电流更大，实施例1与对比例2相比，对比例2中电容的漏电流更大，说明电解质配方的调整能够抑制漏电流回升速度的升高。
实施例1-3对比，实施例1中电容的漏电流回升速度较小，说明实施例1中的老化天条件为较优条件；实施例1、4-6对比，实施例1中电容的漏电流回升速度较小，说明马来酸铵的加入能够抑制漏电流回升速度；实施例4-6对比，实施例5中电容的漏电流回升速度较小，表明实施例5中马来酸铵的加入量较优。
上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：采用老化电源对电容进行大电流升压，大电流为6-20mA/只，电容的电压升到的工作电压后，保持0.8-1.2h；
S2：在80-90℃的条件下,对电容加压，起始电压为电容的工作电压，然后升压到老化电压，然后持续3-4h；
在步骤S1中，升压温度为50-65℃；
按重量份计，所述电容采取的电解液包括以下组分：乙二醇 60-75份、二甘醇 7-15份，苯甲酸铵10-20份，磷酸1-3份，防腐剂0.5-1.2份，钼酸0.5-1份，镍盐0.2-0.8份，吸氢剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法，其特征在于：在步骤S2中，老化电压为电容工作电压的1-1.05倍。
3.根据权利要求1所述的提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法，其特征在于：按重量份计，还包括马来酸铵2-5份。
4.根据权利要求1所述的提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法，其特征在于：所述防腐剂为EDTA。
5.根据权利要求1所述的提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法，其特征在于：所述吸氢剂为间苯二酚。
6.根据权利要求1所述的提高电容老化效率及抑制电容漏电回升方法，其特征在于：所述镍盐为硫酸镍。
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