CN110923779A - 超高压腐蚀箔及其腐蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电容器用电极材料技术领域,具体提供一种超高压腐蚀箔及其腐蚀方法。所述腐蚀方法包括:前处理;一级直流发孔腐蚀;二级直流发孔腐蚀;第一次中处理;三级直流扩孔腐蚀;四级直流扩孔腐蚀;第二次中处理和后处理;所述一级直流发孔腐蚀和二级直流发孔腐蚀均采用三段组合衰减电流波形。由该腐蚀工艺制备得到的腐蚀箔能够适用于850V以上的超高压需求,孔径大、孔的一致性好,静电容量和折弯强度均较高。
Description
技术领域
本发明属于电容器用电极材料技术领域,具体涉及超高压腐蚀箔及其腐蚀方法。
背景技术
常规的中高压腐蚀箔制造工艺流程主要包括前处理、发孔腐蚀、扩孔腐蚀、后处理等工序。发孔在硫酸-盐酸混合液中进行,形成高密度、均匀细小的隧道孔。扩孔一般在硝酸溶液中进行,将细小的隧道孔的直径扩大到大于高压化成氧化膜厚度的程度,以获取高的比容,腐蚀决定了隧道孔的密度、孔的分布均匀性以及孔的深度等。但常规中高压腐蚀工艺存在腐蚀箔发孔均匀性差、孔道长短不一等缺点,导致得到的腐蚀箔的机械强度差、比容小,不能进一步满足超高压化成的要求。因此,需要开发一种超高压腐蚀箔的腐蚀工艺。
发明内容
发明人对超高压腐蚀箔的腐蚀工艺进行了潜心研究,发现加电方式、电化学腐蚀动力学对孔径的大小及均匀性有重要影响。基于此,本发明提供的腐蚀工艺中采用一级和二级两级发孔处理,且一级和二级两级发孔时均采用特殊的三段组合衰减直流加电方式,加电过程中,第一阶段的大电流衰减短时间内促使铝箔表面生成蚀坑,保证铝箔表面的发孔密度,第二阶段加电为孔道的持续生长提供能量同时衰减电流并不会产生新孔道,第三阶段小电流衰减,提供已生成孔道的生长所需的能量,保证孔道生长至足够长度,避免出现后期电流的施加过程中,新蚀坑的产生及造成孔道生长不足的情况,通过分级加电有效改善孔位置的排布,特殊电化学波形腐蚀电流密度由大变小,尽量使发孔发生于同一时间,同时也使多数孔道生长于统一长度,即提高腐蚀箔容量,同时增加腐蚀箔的强度,从而解决了腐蚀箔发孔均匀性差、孔道长短不一的问题,完成了本发明。
具体地,本发明提供一种超高压腐蚀箔的腐蚀方法,所述腐蚀方法包括前处理、一级直流发孔腐蚀、二级直流发孔腐蚀、第一次中处理、三级直流扩孔腐蚀、四级直流扩孔腐蚀、第二次中处理和后处理,其中,所述一级直流发孔腐蚀和二级直流发孔腐蚀为:
一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液中进行一级发孔,加电方式采用三段组合衰减电流波形;
二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液中进行二级发孔,加电方式采用三段组合衰减电流波形。
更具体地,所述腐蚀方法包括:
1)前处理:将铝箔先置于氢氧化钠溶液中浸泡,再置于盐酸和硫酸的混合溶液中浸泡,最后置于磷酸溶液中浸泡;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液中进行一级发孔,加电方式采用三段组合衰减电流波形;
3)二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液中进行二级发孔,加电方式采用三段组合衰减电流波形;
4)第一次中处理:将二级直流发孔腐蚀后的铝箔置于添加铁离子的硝酸溶液中进行第一次中处理;
5)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于添加铝离子的硝酸溶液中进行三级扩孔;
6)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于添加铝离子的硝酸溶液中进行四级扩孔;
7)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于添加铁离子的盐酸溶液中进行第二次中处理;
8)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于添加铝离子的硝酸溶液中进行后处理。
进一步地,所述前处理包括:将铝箔置于0.5-2mol/L氢氧化钠溶液中于40-65℃浸泡30-60s,再将铝箔置于含1-10wt.%盐酸和10-40wt.%硫酸的混合溶液中于30-50℃浸泡30-60s,最后将铝箔置于含0.1-0.3wt.%磷酸的溶液中于30-60℃浸泡30-90s。
进一步地,一级直流发孔腐蚀时,所述混合溶液中,盐酸的浓度为5-10wt.%,硫酸的浓度为30-50wt.%,铝离子的浓度为0.5-1wt.%;所述一级直流发孔腐蚀的温度为65-70℃。
进一步地,一级直流发孔腐蚀时,所述三段组合衰减电流波形为:先加电8-15s将电流密度由0.98-0.83A/cm2衰减到0.83-0.68A/cm2;再加电10-15s将电流密度由0.83-0.68A/cm2衰减到0.227-0.075A/cm2;最后加电5-10s将电流密度由0.227-0.075A/cm2衰减到0.075-0.015A/cm2。
进一步地,二级直流发孔腐蚀时,所述混合溶液中,盐酸的浓度为5-10wt.%,硫酸的浓度为30-50wt.%,铝离子的浓度为0.5-1wt.%;所述二级直流发孔腐蚀的温度为60-70℃。
进一步地,二级直流发孔腐蚀时,所述三段组合衰减电流波形为:先加电8-15s将电流密度由0.98-0.83A/cm2衰减到0.83-0.68A/cm2;再加电10-15s将电流密度由0.83-0.68A/cm2衰减到0.227-0.075A/cm2;最后加电5-10s将电流密度由0.227-0.075A/cm2衰减到0.075-0.015A/cm2。
进一步地,第一次中处理时,所述硝酸的浓度为5-10wt.%,铁离子的浓度为0.1-0.5wt.%;所述第一次中处理温度为50-65℃,处理时间为30-60s。
进一步地,三级直流扩孔腐蚀时,所述硝酸的浓度为3-10wt.%,铝离子的浓度为0.5-2wt.%;所述三级直流扩孔腐蚀的温度为60-70℃,加电时间为400-500s,电流密度为0.1-0.25A/cm2。
进一步地,四级直流扩孔腐蚀时,所述硝酸的浓度为3-10wt.%,铝离子的浓度为0.5-2wt.%;所述四级直流扩孔腐蚀的温度为65-70℃,加电时间为400-500s,电流密度为0.1-0.25A/cm2。
进一步地,第二次中处理时,所述盐酸的浓度为5-10wt.%,铁离子的浓度为0.1-0.5wt.%;所述第二次中处理温度为50-65℃,处理时间为30-60s。
进一步地,后处理时,所述硝酸的浓度为5-15wt.%,铝离子的浓度为0.2-2wt.%;所述后处理的温度为50-60℃,处理时间为40-120s。
另一方面,本发明还提供由上述腐蚀方法制备得到的超高压腐蚀箔。
与现有技术相比,本发明具有以下技术效果:
(1)本发明的腐蚀过程中,分别采用两级发孔和两级扩孔的四级加电腐蚀方式,且一级和二级发孔腐蚀采用特殊电化学波形,分级加电有效改善孔位置的排布,特殊电化学波形腐蚀电流密度由大变小,尽量使发孔发生于同一时间,同时也使多数孔道生长于统一长度,即提高腐蚀箔容量,同时提高腐蚀箔的机械强度。
(2)本发明的腐蚀过程中,前处理分三级进行,依次采用氢氧化钠溶液、盐酸硫酸混合溶液、磷酸溶液对铝箔表面进行处理,有效去除铝箔表面的油污,杂质及自然氧化膜,调整铝箔组织结构,改善其表面状态,使其表面均匀活化,以利于发孔腐蚀时形成均匀的发孔孔洞,提高铝箔的点蚀性能。
(3)本发明的腐蚀过程中,中处理分两级进行,采用硝酸添加铁离子,盐酸添加铁离子,保证孔道内腐蚀离子等及时排出,并且中处理中所添加的离子与铝箔腐蚀孔道表层形成原电池效应,加速孔道铝壁的溶解,有效增加孔道直径。
(4)本发明腐蚀工艺制备得到的腐蚀箔,与一级发孔腐蚀工艺得到的腐蚀箔相比,腐蚀箔容量提升约13.85%以上,并且有效改善发孔数量及发孔位置的分布,增进了腐蚀箔孔位置排布的均匀性,折弯提高约9.5%以上。
附图说明
图1:本发明实施方式中一级直流发孔腐蚀中的三段组合衰减电流波形示意图;
图2:本发明实施方式中二级直流发孔腐蚀中的三段组合衰减电流波形示意图;
图3:本发明实施例1制备的腐蚀箔截面扫描电镜(SEM)形貌;
图4:本发明实施例2制备的腐蚀箔截面扫描电镜(SEM)形貌;
图5:本发明实施例3制备的腐蚀箔截面扫描电镜(SEM)形貌;
图6:本发明实施例4制备的腐蚀箔截面扫描电镜(SEM)形貌;
图7:本发明对比例1制备的腐蚀箔截面扫描电镜(SEM)形貌;
图8:本发明对比例2制备的腐蚀箔截面扫描电镜(SEM)形貌;
图9:本发明对比例3制备的腐蚀箔截面扫描电镜(SEM)形貌。
具体实施方式
现对本发明提供的腐蚀工艺进行详细说明。
根据本发明提供的实施方式,所述超高压腐蚀箔的腐蚀工艺包括:
1)前处理:将铝箔先置于氢氧化钠溶液中浸泡,再置于盐酸和硫酸的混合溶液中浸泡,最后置于磷酸溶液中浸泡;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液中进行一级发孔,加电方式采用三段组合衰减电流波形;
3)二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液中进行二级发孔,加电方式采用三段组合衰减电流波形;
4)第一次中处理:
将二级直流发孔腐蚀后的铝箔置于添加铁离子的硝酸溶液中进行第一次中处理;
5)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于添加铝离子的硝酸溶液中进行三级扩孔;
6)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于添加铝离子的硝酸溶液中进行四级扩孔;
7)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于添加铁离子的盐酸溶液中进行第二次中处理;
8)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于添加铝离子的硝酸溶液中进行后处理。
具体地,各步骤的工艺条件如下:
1)、前处理
发孔腐蚀之前,一般需要对铝箔进行清洗前处理,目的在于除掉铝箔表面的油污和氧化层。所述前处理可以在碱溶液或/和酸溶液中进行。
本发明的实施方式中,所述前处理包括:
将铝箔置于0.5-2mol/L(例如:0.5mol/L、0.8mol/L、1mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、2mol/L、)氢氧化钠溶液中,于40-65℃(例如:40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃)浸泡30-60s(例如:30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s);再将铝箔置于含1-10wt.%(例如:1wt.%、2wt.%、3wt.%、4wt.%、5wt.%、6wt.%、7wt.%、8wt.%、9wt.%、10wt.%)盐酸和10-40wt.%(例如:10wt.%、13wt.%、15wt%、20wt.%、23wt.%、25wt.%、28wt.%、30wt.%、33wt.%、35wt.%、38wt.%、40wt.%)硫酸的混合溶液中,于30-50℃(例如:30℃、35℃、40℃、45℃、50℃)浸泡30-60s(例如:30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s);最后将铝箔置于含0.1-0.3wt.%(例如:0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.25wt%、3wt.%)磷酸的溶液中,于30-60℃(例如:30℃、35℃、40℃、45℃、50℃)浸泡30-90s(例如:30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s、65s、70s、75s、80s、85s、90s)。
在一些实施方式中,所述前处理为:将铝箔置于1mol/L氢氧化钠溶液中于40-65℃浸泡30-60s,再将铝箔置于含2-10wt.%盐酸和20-40wt.%硫酸的混合溶液中于30-50℃浸泡30-60s,最后将铝箔置于含磷酸0.1-0.3wt.%的溶液中于50-60℃浸泡40-60s。
2)一级直流发孔腐蚀
一级直流发孔腐蚀为添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液。所述混合溶液中,盐酸的浓度为5-10wt.%,硫酸的浓度为30-50wt.%,铝离子的浓度为0.5-1wt.%。
所述混合溶液中,盐酸的浓度的非限制性实例包括:5wt.%、6wt.%、7wt.%、8wt.%、9wt.%、10wt.%。
所述混合溶液中,硫酸的浓度的非限制性实例包括:30wt.%、33wt.%、35wt.%、38wt.%、40wt.%、43wt.%、45wt.%、48wt.%、50wt.%。
所述混合溶液中,铝离子的浓度的非限制性实例包括:0.5wt.%、0.6wt.%、0.7wt.%、0.8wt.%、0.9wt.%、1wt.%。
在一些实施方式中,所述一级直流发孔腐蚀的腐蚀液组成为:40-45wt.%的硫酸、8-10wt.%的盐酸、0.5-0.8wt.%铝离子的混合溶液。
在一些实施方式中,所述一级直流发孔腐蚀的腐蚀液组成为:45wt.%的硫酸、10wt.%的盐酸、0.8wt.%铝离子的混合溶液。
在一些实施方式中,所述一级直流发孔腐蚀的腐蚀液组成为:40wt.%的硫酸、8wt.%的盐酸、0.5wt.%铝离子的混合溶液。
在一些实施方式中,一级直流发孔腐蚀的温度为65-70℃,例如:65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃。
所述加电方式采用三段组合衰减电流波形,如图1所示。
第一段:加电8-15s(例如:8s、9s、10s、11s、12s、13s、14s、15s)电流密度由0.98-0.83A/cm2(例如:0.98A/cm2、0.95A/cm2、0.9A/cm2、0.87A/cm2、0.85A/cm2、0.83A/cm2)(对应图1中I0)衰减到0.83-0.68A/cm2(例如:0.83A/cm2、0.82A/cm2、0.8A/cm2、0.78A/cm2、0.75A/cm2、0.72A/cm2、0.7A/cm2、0.68A/cm2)(对应图1中I1),衰减时间对应图1中时间t1。
第一段采用上述加电方式,主要是由于初始较高电流密度有效改善铝箔表面状态,增加表面发孔密度,同时逐渐降低的加电方式,提高蚀坑的分布均匀性。
第二段:加电10-15s(例如:10s、11s、12s、13s、14s、15s)电流密度由0.83-0.68A/cm2(例如:0.83A/cm2、0.82A/cm2、0.8A/cm2、0.78A/cm2、0.75A/cm2、0.72A/cm2、0.7A/cm2、0.68A/cm2)(对应图1中I1)衰减到0.227-0.075A/cm2(例如:0.227A/cm2、0.2A/cm2、0.18A/cm2、0.15A/cm2、0.1A/cm2、0.08A/cm2、0.075A/cm2)(对应图1中I2),衰减时间对应图1中时间t1-t2。
第二段加电方式起到的作用主要是为腐蚀孔道生长提供能量,这部分电流的存在促进了腐蚀过程中孔道铝壁的溶解,加速孔道的成长。
第三段:加电5-10s(例如:5s、6s、7s、8s、9s、10s)电流密度由0.227-0.075A/cm2(例如:0.227A/cm2、0.2A/cm2、0.18A/cm2、0.15A/cm2、0.1A/cm2、0.08A/cm2、0.075A/cm2)(对应图1中I2)衰减到0.075-0.015A/cm2(例如:0.075A/cm2、0.07A/cm2、0.065A/cm2、0.06A/cm2、0.055A/cm2、0.05A/cm2、0.045A/cm2、0.04A/cm2、0.035A/cm2、0.03A/cm2、0.025A/cm2、0.02A/cm2、0.015A/cm2)(对应图1中I3),衰减时间对应图1中时间t2-t3。
第三段加电电流密度相对较低,属于弱电流,这部分加电主要是保证孔道生长到足够长度,避免多数短孔现象的存在。
在一些实施方式中,一级直流发孔腐蚀中,所述三段组合衰减电流波形为:先加电8-15s将电流密度由0.9-0.83A/cm2衰减到0.82-0.7A/cm2;再加电10-13s内将电流密度由0.82-0.7A/cm2衰减到0.2-0.1A/cm2;最后加电5-10s将电流密度由0.2-0.1A/cm2衰减到0.06-0.015A/cm2。
3)二级直流发孔腐蚀
二级直流发孔腐蚀为添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液。所述混合溶液中,盐酸的浓度为5-10wt.%,硫酸的浓度为30-50wt.%,铝离子的浓度为0.5-1wt.%。
所述混合溶液中,盐酸的浓度的非限制性实例包括:5wt.%、6wt.%、7wt.%、8wt.%、9wt.%、10wt.%。
所述混合溶液中,硫酸的浓度的非限制性实例包括:30wt.%、33wt.%、35wt.%、38wt.%、40wt.%、43wt.%、45wt.%、48wt.%、50wt.%。
所述混合溶液中,铝离子的浓度的非限制性实例包括:0.5wt.%、0.6wt.%、0.7wt.%、0.8wt.%、0.9wt.%、1wt.%。
在一些实施方式中,所述二级直流发孔腐蚀的腐蚀液组成为:40-45wt.%的硫酸、8-10wt.%的盐酸、0.5-0.8wt.%铝离子的混合溶液。
在一些实施方式中,所述二级直流发孔腐蚀的腐蚀液组成为:40wt.%的硫酸、8wt.%的盐酸、0.7wt.%铝离子的混合溶液。
在一些实施方式中,二级直流发孔腐蚀的温度为60-70℃,例如:60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃。
所述加电方式采用三段组合衰减电流波形,如图2所示。
第一段:加电8-15s(例如:8s、9s、10s、11s、12s、13s、14s、15s)电流密度由0.98-0.83A/cm2(例如:0.98A/cm2、0.95A/cm2、0.9A/cm2、0.87A/cm2、0.85A/cm2、0.83A/cm2)(对应图1中I0)衰减到0.83-0.68A/cm2(例如:0.83A/cm2、0.82A/cm2、0.8A/cm2、0.78A/cm2、0.75A/cm2、0.72A/cm2、0.7A/cm2、0.68A/cm2)(对应图1中I1),衰减时间对应图2中时间0-t1。
第二段:加电10-15s(例如:10s、11s、12s、13s、14s、15s)电流密度由0.83-0.68A/cm2(例如:0.83A/cm2、0.82A/cm2、0.8A/cm2、0.78A/cm2、0.75A/cm2、0.72A/cm2、0.7A/cm2、0.68A/cm2)(对应图1中I1)衰减到0.227-0.075A/cm2(例如:0.227A/cm2、0.2A/cm2、0.18A/cm2、0.15A/cm2、0.1A/cm2、0.08A/cm2、0.075A/cm2)(对应图1中I2),衰减时间对应图2中时间t1-t2。
第三段:加电5-10s(例如:5s、6s、7s、8s、9s、10s)电流密度由0.227-0.075A/cm2(例如:0.227A/cm2、0.2A/cm2、0.18A/cm2、0.15A/cm2、0.1A/cm2、0.08A/cm2、0.075A/cm2)(对应图1中I2)衰减到0.075-0.015A/cm2(例如:0.075A/cm2、0.07A/cm2、0.065A/cm2、0.06A/cm2、0.055A/cm2、0.05A/cm2、0.045A/cm2、0.04A/cm2、0.035A/cm2、0.03A/cm2、0.025A/cm2、0.02A/cm2、0.015A/cm2)(对应图1中I3),衰减时间对应图2中时间t2-t3。
在一些实施方式中,二级直流发孔腐蚀中,所述三段衰减电流波形为:先在8-15s内将电流密度由0.95-0.83A/cm2衰减到0.82-0.7A/cm2;再在10-14s内将电流密度由0.82-0.7A/cm2衰减到0.2-0.1A/cm2;最后在5-10s内将电流密度由0.2-0.1A/cm2衰减到0.06-0.015A/cm2。
4)第一次中处理
第一次中处理的作用是保证孔道内腐蚀离子等及时排出,并且中处理中所添加的铁离子与铝箔腐蚀孔道表层形成原电池效应,加速孔道铝壁的溶解,有效增加孔道直径。
第一次中处理在添加铁离子的硝酸溶液中进行。
根据本发明的实施方式,所述硝酸的浓度为5-10wt.%,例如:5wt.%、6wt.%、7wt.%、8wt.%、9wt.%、10wt.%。
根据本发明的实施方式,铁离子的浓度为0.1-0.5wt.%,例如:0.1wt.%、0.2wt.%、0.3wt.%、0.4wt.%、0.5wt.%、。
所述第一次中处理的温度为50-65℃,例如:50℃、53℃、55℃、58℃、60℃、63℃、65℃。
所述第一次中处理的时间为30-60s,例如:30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s。
在一些实施方式中,所述第一次中处理为:将二级直流发孔后的铝箔置于铁离子浓度为0.1-0.5wt.%、盐酸浓度为5-8wt.%的溶液中,在50-65℃下浸泡30-45s。
在一些实施方式中,所述第一次中处理为:将二级直流发孔后的铝箔置于铁离子浓度为0.1-0.3wt.%、盐酸浓度为5-8wt.%的溶液中,在60-65℃下浸泡30-45s。
5)三级直流扩孔腐蚀
所述三级直流扩孔腐蚀为添加铝离子的硝酸溶液。所述硝酸的浓度为3-10wt.%,所述铝离子的浓度为0.5-1wt.%。
根据本发明的实施方式,硝酸的浓度的非限制性实例包括:3wt.%、4wt.%、5wt.%、6wt.%、7wt.%、8wt.%、9wt.%、10wt.%。
根据本发明的实施方式,铝离子的浓度的非限制性实例包括:0.5wt.%、0.6wt.%、0.7wt.%、0.8wt.%、0.9wt.%、1wt.%。
在一些实施方式中,所述三级直流扩腐蚀的腐蚀液组成为:硝酸的浓度为5-8wt.%、铝离子的浓度为0.5-2wt.%的混合溶液。
在一些实施方式中,所述三级直流扩腐蚀的腐蚀液组成为:硝酸的浓度为5wt.%、铝离子的浓度为0.5wt.%的混合溶液。
在一些实施方式中,所述三级直流扩腐蚀的腐蚀液组成为:硝酸的浓度为8wt.%、铝离子的浓度为0.7wt.%的混合溶液。
所述三级直流扩腐蚀的温度为60-70℃,例如:60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃。
所述三级直流扩腐蚀的加电时间为400-500s,例如:400s、410s、420s、430s、440s、450s、460s、470s、480s、490s、500s。
所述三级直流扩腐蚀的电流密度为0.1-0.25A/cm2,例如:0.1A/cm2、0.15A/cm2、0.16A/cm2、0.17A/cm2、0.18A/cm2、0.19A/cm2、0.2A/cm2、0.21A/cm2、0.22A/cm2、0.23A/cm2、0.24A/cm2、0.25A/cm2。
在一些实施方式中,所述三级直流扩腐蚀的条件为:温度为60℃,电流密度为0.1A/cm2,发孔时间为400s。
在一些实施方式中,所述三级直流扩腐蚀的条件为:温度为60℃,电流密度为0.1A/cm2,发孔时间为450s。
在一些实施方式中,所述三级直流扩腐蚀的条件为:温度为60℃,电流密度为0.1A/cm2,发孔时间为500s。
6)四级直流扩孔腐蚀
所述四级直流扩孔腐蚀为添加铝离子的硝酸溶液。所述硝酸的浓度为3-10wt.%,所述铝离子的浓度为0.5-1wt.%。
根据本发明的实施方式,硝酸的浓度的非限制性实例包括:3wt.%、4wt.%、5wt.%、6wt.%、7wt.%、8wt.%、9wt.%、10wt.%。
根据本发明的实施方式,铝离子的浓度的非限制性实例包括:0.5wt.%、0.6wt.%、0.7wt.%、0.8wt.%、0.9wt.%、1wt.%。
在一些实施方式中,所述四级直流扩腐蚀的腐蚀液组成为:硝酸的浓度为5-8wt.%、铝离子的浓度为0.5-2wt.%的混合溶液。
在一些实施方式中,所述四级直流扩腐蚀的腐蚀液组成为:硝酸的浓度为8wt.%、铝离子的浓度为0.7wt.%的混合溶液。
所述四级直流扩腐蚀的温度为65-70℃,例如:65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃。
所述四级直流扩腐蚀的加电时间为400-500s,例如:400s、410s、420s、430s、440s、450s、460s、470s、480s、490s、500s。
所述四级直流扩腐蚀的电流密度为0.1-0.25A/cm2,例如:0.1A/cm2、0.15A/cm2、0.16A/cm2、0.17A/cm2、0.18A/cm2、0.19A/cm2、0.2A/cm2、0.21A/cm2、0.22A/cm2、0.23A/cm2、0.24A/cm2、0.25A/cm2。
在一些实施方式中,所述四级直流扩腐蚀的条件为:温度为65℃,电流密度为0.1A/cm2,发孔时间为400s。
7)第二次中处理
第二次中处理的作用是保证孔道内腐蚀离子等及时排出,并且中处理中所添加的离子与铝箔腐蚀孔道表层形成原电池效应,加速孔道铝壁的溶解,有效增加孔道直径。
第二次中处理在添加铁离子的盐酸溶液中进行。
根据本发明的实施方式,所述盐酸的浓度为5-10wt.%,例如:5wt.%、6wt.%、7wt.%、8wt.%、9wt.%、10wt.%。
根据本发明的实施方式,所述铁离子的浓度为0.1-0.5wt.%,例如:0.1wt.%、0.2wt.%、0.3wt.%、0.4wt.%、0.5wt.%。
所述第二次中处理的温度为50-65℃,例如:50℃、53℃、58℃、60℃、63℃、65℃。
所述第二次中处理的时间为30-60s,例如:30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s。
在一些实施方式中,所述第二次中处理为:将四级直流扩孔后的铝箔置于铁离子浓度为0.1-0.5wt.%、盐酸浓度为5-8wt.%的溶液中,在60-65℃下浸泡30-45s。
在一些实施方式中,所述第二次中处理为:将四级直流扩孔后的铝箔置于铁离子浓度为0.1-0.3wt.%、盐酸浓度为5-8wt.%的溶液中,在60-65℃下浸泡30-45s。
8)后处理
所述后处理在添加铝离子的硝酸溶液中进行。所述硝酸溶液的浓度为5-15wt.%,铝离子的浓度为0.2-2wt.%。
所述硝酸溶液的浓度的非限制性实例包括:5wt.%、6wt.%、7wt.%、8wt.%、9wt.%、10wt.%。
所述铝离子的浓度的非限制性实例包括:0.2wt.%、0.4wt.%、0.6wt.%、0.8wt.%、1wt.%、1.2wt.%、1.4wt.%、1.6wt.%、1.8wt.%、2wt.%。
所述后处理的温度为50-60℃,例如:50℃、53℃、55℃、58℃、60℃。
所述后处理的时间为40-120s。
在一些实施方式中,所述后处理的时间为40-80s,例如:40s、45s、50s、55s、60s、65s、70s、75s、80s。
在一些实施方式中,所述后处理为:将第二次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.2wt.%、硝酸浓度为10wt.%的溶液中,在60℃下浸泡40s。
根据本发明的实施方式,所述超高压腐蚀箔的腐蚀工艺包括:
1)前处理:将铝箔置于0.5-2mol/L氢氧化钠溶液中于40-65℃浸泡30-60s,再将铝箔置于含1-10wt.%盐酸和10-40wt.%硫酸的混合溶液中于30-50℃浸泡30-60s,最后将铝箔置于含磷酸0.1-0.3wt.%的溶液中于30-60℃浸泡30-90s;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5-1wt.%、盐酸浓度为5-10wt.%和硫酸浓度为30-50wt.%的混合溶液中进行一级发孔;发孔腐蚀的温度为65-70℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电8-15s将电流密度由0.98-0.83A/cm2衰减到0.83-0.68A/cm2;再加电10-15s将电流密度由0.83-0.68A/cm2衰减到0.227-0.075A/cm2;最后加电5-10s将电流密度由0.227-0.075A/cm2衰减到0.075-0.015A/cm2;
3)二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铝离子0.5-1wt.%、盐酸浓度为5-10wt.%和硫酸浓度为30-50wt.%的混合溶液中进行二级发孔;发孔腐蚀的温度为60-70℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电8-15s将电流密度由0.98-0.83A/cm2衰减到0.83-0.68A/cm2;再加电10-15s将电流密度由0.83-0.68A/cm2衰减到0.227-0.075A/cm2;最后加电5-10s将电流密度由0.227-0.075A/cm2衰减到0.075-0.015A/cm2;
4)第一次中处理:将二级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1-0.5wt.%、硝酸浓度为5-10wt.%的溶液中进行第一次中处理,处理的温度为50-65℃,处理时间为30-60s;
5)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5-2wt.%、硝酸浓度为3-10wt.%的溶液中进行三级扩孔,温度为60-70℃,加电时间为400-500s,电流密度为0.1-0.25A/cm2;
6)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铝离子浓度为0.5-2wt.%、硝酸浓度为3-10wt.%的溶液中进行四级扩孔,温度为65-70℃,加电时间为400-500s,电流密度为0.1-0.25A/cm2;
7)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1-0.5wt.%、盐酸浓度为5-10wt.%的溶液中进行第二次中处理,处理温度为50-65℃,处理时间为30-60s;
8)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.2-2wt.%、硝酸浓度为5-15wt.%的溶液中进行后处理,处理温度为50-60℃,处理时间为40-120s。
以下所述的是本发明的优选实施方式,本发明所保护的不限于以下优选实施方式。应当指出,对于本领域的技术人员来说在此发明创造构思的基础上,做出的若干变形和改进,都属于本发明的保护范围。
实施例1
1)前处理:将铝箔置于1mol/L氢氧化钠溶液中于60℃浸泡30s,再将铝箔置于含2wt.%盐酸和20wt.%硫酸的混合溶液中,于30℃下浸泡30s,最后将铝箔置于含0.1wt.%磷酸的溶液中,于50℃浸泡60s;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行一级发孔;发孔腐蚀的温度为65℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电8s将电流密度由0.9A/cm2衰减到0.82A/cm2,再加电11s将电流密度由0.82A/cm2衰减到0.2A/cm2,最后加电8s将电流密度由0.2A/cm2衰减到0.06A/cm2;
3)二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行二级发孔;发孔腐蚀的温度为60℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电8s将电流密度由0.9A/cm2衰减到0.82A/cm2;再加电11s内将电流密度由0.82A/cm2衰减到0.2A/cm2;最后加电8s将电流密度由0.2A/cm2衰减到0.06A/cm2;
4)第一次中处理:将二级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1wt.%、硝酸浓度为5wt.%的溶液中,在60℃下浸泡30s;
5)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、硝酸浓度为5wt.%的溶液中进行三级扩孔,在60℃下电解500s,电流密度为0.1A/cm2;
6)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铝离子0.7wt.%、硝酸浓度为8wt.%的溶液中进行三级扩孔,在65℃下电解400s,电流密度为0.1A/cm2;
7)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1wt.%、盐酸浓度为5wt.%的溶液中,在60℃下浸泡30s;
8)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.2wt.%、硝酸浓度为10wt.%的溶液中,在60℃下浸泡40s。
本实施方式得到的电极箔(腐蚀箔)的截面扫描电镜(SEM)形貌如图3所示。由图可知,腐蚀箔孔洞孔径较大和长度尺寸较为均一,中间夹心层厚度均匀,扩孔深度一致性较好。
实施例2
1)前处理:将铝箔置于1mol/L氢氧化钠溶液中于45℃浸泡50s,再将铝箔置于含4wt.%盐酸和30wt.%硫酸的混合溶液中,于50℃下浸泡40s,最后将铝箔置于含0.2wt.%磷酸的溶液中,于55℃浸泡60s;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.8wt.%、盐酸浓度为10wt.%和硫酸浓度为45wt.%的混合溶液中进行一级发孔;发孔腐蚀的温度为65℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电10s将电流密度由0.87A/cm2衰减到0.75A/cm2,再加电13s将电流密度由0.75A/cm2衰减到0.15A/cm2,最后加电10s将电流密度由0.15A/cm2衰减到0.05A/cm2;
3)二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铝离子浓度为0.7wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行二级发孔;发孔腐蚀的温度为60℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电10s将电流密度由0.87A/cm2衰减到0.75A/cm2,再加电13s将电流密度由0.75A/cm2衰减到0.15A/cm2,最后加电10s将电流密度由0.15A/cm2衰减到0.05A/cm2;
4)第一次中处理:将二级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.2wt.%、的硝酸浓度为8wt.%的溶液中,在65℃下浸泡40s;
5)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.7wt.%、硝酸浓度为8wt.%的溶液中进行三级扩孔,在60℃下电解450s,电流密度为0.1A/cm2;
6)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铝离子浓度为0.7wt.%、硝酸浓度为8wt.%的溶液中进行四级扩孔,在65℃下电解400s,电流密度为0.1A/cm2;
7)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.3wt.%、盐酸浓度为8wt.%的溶液中,在60℃下浸泡45s;
8)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.2wt.%、硝酸浓度为10wt.%的溶液中,在60℃下浸泡40s。
本实施方式得到的电极箔(腐蚀箔)的截面扫描电镜(SEM)形貌如图4所示。由图可知,腐蚀箔孔洞孔径较大和长度尺寸较为均一,中间夹心层厚度均匀,扩孔深度一致性较好。
实施例3
1)前处理:将铝箔置于1mol/L氢氧化钠溶液中于50℃浸泡50s,再将铝箔置于含10wt.%盐酸和40wt.%硫酸的混合溶液中,于40℃下浸泡30s,最后将铝箔置于含0.3wt.%磷酸的溶液中,于60℃浸泡40s;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.8wt.%、盐酸浓度为10wt.%和硫酸浓度为45wt.%的混合溶液中进行一级发孔;发孔腐蚀的温度为65℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电15s将电流密度由0.83A/cm2衰减到0.7A/cm2,再加电13s将电流密度由0.7A/cm2衰减到0.1A/cm2,最后加电10s将电流密度由0.1A/cm2衰减到0.015A/cm2;
3)二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铝离子浓度为0.7wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行二级发孔;发孔腐蚀的温度为60℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电15s将电流密度由0.83A/cm2衰减到0.7A/cm2,再加电13s将电流密度由0.7A/cm2衰减到0.1A/cm2,最后加电10s将电流密度由0.1A/cm2衰减到0.015A/cm2;
4)第一次中处理:将二级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.3wt.%、硝酸浓度为8wt.%的溶液中,在65℃下浸泡40s;
5)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.7wt.%、硝酸浓度为8wt.%的溶液中进行三级扩孔,在60℃下电解450s,电流密度为0.1A/cm2;
6)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铝离子浓度为0.7wt.%、硝酸浓度为8wt.%的溶液中进行四级扩孔,在65℃下电解400s,电流密度为0.1A/cm2;
7)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.3wt.%、盐酸浓度为8wt.%的溶液中,在60℃下浸泡45s;
8)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.2wt.%、硝酸浓度为10wt.%的溶液中,在60℃下浸泡40s。
本实施方式得到的电极箔(腐蚀箔)的截面扫描电镜(SEM)形貌如图5所示。由图可知,腐蚀箔孔洞孔径较大和长度尺寸较为均一,中间夹心层厚度均匀,扩孔深度一致性较好。
实施例4
1)前处理:将铝箔置于1mol/L氢氧化钠溶液中于60℃浸泡30s,再将铝箔置于含2wt.%盐酸和20wt.%硫酸的混合溶液中,于30℃下浸泡30s,最后将铝箔置于含0.1wt.%磷酸的溶液中,于50℃浸泡60s;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行一级发孔;发孔腐蚀的温度为65℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电8s将电流密度由0.9A/cm2衰减到0.82A/cm2,再加电11s将电流密度由0.82A/cm2衰减到0.2A/cm2,最后加电8s将电流密度由0.2A/cm2衰减到0.06A/cm2;
3)二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铝离子0.5wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行二级发孔;发孔腐蚀的温度为60℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电10s将电流密度由0.95A/cm2衰减到0.78A/cm2;再加电14s内将电流密度由0.78A/cm2衰减到0.1A/cm2;最后加电5s将电流密度由0.1A/cm2衰减到0.02A/cm2;
4)第一次中处理:将二级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1wt.%、硝酸浓度为5wt.%的溶液中,在60℃下浸泡30s;
5)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、硝酸浓度为5wt.%的溶液中进行三级扩孔,在60℃下电解500s,电流密度为0.1A/cm2;
6)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铝离子0.7wt.%、硝酸浓度为8wt.%的溶液中进行三级扩孔,在65℃下电解400s,电流密度为0.1A/cm2;
7)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1wt.%、盐酸浓度为5wt.%的溶液中,在60℃下浸泡30s;
8)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.2wt.%、硝酸浓度为10wt.%的溶液中,在60℃下浸泡40s。
本实施方式得到的电极箔(腐蚀箔)的截面扫描电镜(SEM)形貌如图6所示。由图可知,腐蚀箔孔洞孔径较大和长度尺寸较为均一,中间夹心层厚度均匀,扩孔深度一致性较好。
对比例1
1)前处理:将铝箔置于1mol/L氢氧化钠溶液中于60℃浸泡30s,再将铝箔置于含2wt.%盐酸和20wt.%硫酸的混合溶液中,于30℃下浸泡30s,最后将铝箔置于含0.1wt.%磷酸的溶液中,于50℃浸泡60s;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行一级发孔;发孔腐蚀的温度为65℃;加电方式采用三段组合衰减电流波形:先加电8s将电流密度由0.9A/cm2衰减到0.82A/cm2,再加电11s将电流密度由0.82A/cm2衰减到0.2A/cm2,最后加电8s将电流密度由0.2A/cm2衰减到0.06A/cm2;
3)第一次中处理:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1wt.%、硝酸浓度为5wt.%的溶液中,在60℃下浸泡30s;
4)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、硝酸浓度为5wt.%的溶液中进行三级扩孔,在60℃下电解500s,电流密度为0.1A/cm2;
5)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铝离子0.7wt.%、硝酸浓度为8wt.%的溶液中进行四级扩孔,在65℃下电解400s,电流密度为0.1A/cm2;
6)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1wt.%、盐酸浓度为5wt.%的溶液中,在60℃下浸泡30s;
7)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.2wt.%、硝酸浓度为10wt.%的溶液中,在60℃下浸泡40s。
本实施方式得到的电极箔(腐蚀箔)的截面扫描电镜(SEM)形貌如图7所示。由图可知,只有一级腐蚀时腐蚀箔发孔密度不足,同时孔道长短不一,对容量和折弯强度造成影响。
对比例2
1)前处理:将铝箔置于1mol/L氢氧化钠溶液中于60℃浸泡30s,再将铝箔置于含2wt.%盐酸和20wt.%硫酸的混合溶液中,于30℃下浸泡30s,最后将铝箔置于含磷酸0.1wt.%的溶液中,于50℃浸泡60s;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行一级发孔;发孔腐蚀的温度为65℃;加电方式采用普通恒流波形:电流密度0.6A/cm2,腐蚀时间45s;
3)二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铝离子0.5wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行二级发孔;发孔腐蚀的温度为60℃;加电方式采用普通恒流波形:电流密度0.6A/cm2,腐蚀时间45s;
4)第一次中处理:将二级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1wt.%、硝酸浓度为5wt.%的溶液中,在60℃下浸泡30s;
5)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、硝酸浓度为5wt.%的溶液中进行三级扩孔,在60℃下电解500s,电流密度为0.1A/cm2;
6)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铝离子0.7wt.%、硝酸浓度为8wt.%的溶液中进行四级扩孔,在65℃下电解400s,电流密度为0.1A/cm2;
7)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1wt.%、盐酸浓度为5wt.%的溶液中,在60℃下浸泡30s;
8)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.2wt.%、硝酸浓度为10wt.%的溶液中,在60℃下浸泡40s。
本实施方式得到的电极箔(腐蚀箔)的截面扫描电镜(SEM)形貌如图8所示。由图可知,腐蚀箔孔洞分布较差同时长度尺寸相比实施例1-3均匀性较差。
对比例3
1)前处理:将铝箔置于1mol/L氢氧化钠溶液中于60℃浸泡30s,再将铝箔置于含2wt.%盐酸和20wt.%硫酸的混合溶液中,于30℃下浸泡30s,最后将铝箔置于含磷酸0.1wt.%的溶液中,于50℃浸泡60s;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行一级发孔;发孔腐蚀的温度为65℃;加电方式采用两段组合衰减电流波形:先加电8s将电流密度由0.9A/cm2衰减到0.82A/cm2,再加电11s将电流密度由0.82A/cm2衰减到0.2A/cm2;
3)二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铝离子0.5wt.%、盐酸浓度为8wt.%和硫酸浓度为40wt.%的混合溶液中进行二级发孔;发孔腐蚀的温度为60℃;加电方式采用两段组合衰减电流波形:先加电8s将电流密度由0.9A/cm2衰减到0.82A/cm2;再加电11s内将电流密度由0.82A/cm2衰减到0.2A/cm2;
4)第一次中处理:将二级直流发孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1wt.%、硝酸浓度为5wt.%的溶液中,在60℃下浸泡30s;
5)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.5wt.%、硝酸浓度为5wt.%的溶液中进行三级扩孔,在60℃下电解500s,电流密度为0.1A/cm2;
6)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于、铝离子0.7wt.%、硝酸浓度为8wt.%的溶液中进行四级扩孔,在65℃下电解400s,电流密度为0.1A/cm2;
7)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于铁离子浓度为0.1wt.%、盐酸浓度为5wt.%的溶液中,在60℃下浸泡30s;
8)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于铝离子浓度为0.2wt.%、硝酸浓度为10wt.%的溶液中,在60℃下浸泡40s。
本实施方式得到的电极箔(腐蚀箔)的截面扫描电镜(SEM)形貌如图9所示。由图可知,腐蚀箔孔洞生长长度不足,同时孔道长短不一,造成孔道对穿。
性能测试
根据国家标准《SJ/T 11140-2012铝电解电容器用电极箔》记载的标准检测方法,对上述实施例和对比例制备的铝电解电容器用电极箔进行性能测试,检测结果如表1所示。
表1
从上表数据可以看到,采用本发明的腐蚀工艺可稳定做出化成电压值达到850V以上的腐蚀箔,相对于采用恒流两级发孔的腐蚀工艺(对比例2),有效减少枝孔或小孔的产生,提高腐蚀效率和容量。从对比例1可以看到,腐蚀箔容量出现明显降低,即为一次发孔所致,同时分析SEM图片,孔道数量少于实施例1-3,同时少量孔道较长。从对比例3可以看到,发孔腐蚀采用两段衰减波形的情况下,腐蚀箔测试容量明显衰减,且部分孔道存在对穿现象。
尽管对本发明已做出了详细的说明,并列出了一些具体实例,但对本领域技术人员而言,只要不脱离本发明的精神,对本方法所做的各种调整均被视为包含在本发明的范围内。
Claims (13)
1.一种超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,所述腐蚀方法包括前处理、一级直流发孔腐蚀、二级直流发孔腐蚀、第一次中处理、三级直流扩孔腐蚀、四级直流扩孔腐蚀、第二次中处理和后处理,其中,所述一级直流发孔腐蚀和二级直流发孔腐蚀为:
一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液中进行一级发孔,加电方式采用三段组合衰减电流波形;
二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液中进行二级发孔,加电方式采用三段组合衰减电流波形。
2.根据权利要求1所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,所述腐蚀方法包括:
1)前处理:将铝箔先置于氢氧化钠溶液中浸泡,再置于盐酸和硫酸的混合溶液中浸泡,最后置于磷酸溶液中浸泡;
2)一级直流发孔腐蚀:将前处理后的铝箔置于添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液中进行一级发孔,加电方式采用三段组合衰减电流波形;
3)二级直流发孔腐蚀:将一级直流发孔腐蚀后的铝箔置于添加铝离子的盐酸和硫酸的混合溶液中进行二级发孔,加电方式采用三段组合衰减电流波形;
4)第一次中处理:将二级直流发孔腐蚀后的铝箔置于添加铁离子的硝酸溶液中进行第一次中处理;
5)三级直流扩孔腐蚀:将第一次中处理后的铝箔置于添加铝离子的硝酸溶液中进行三级扩孔;
6)四级直流扩孔腐蚀:将三级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于添加铝离子的硝酸溶液中进行四级扩孔;
7)第二次中处理:将四级直流扩孔腐蚀后的铝箔置于添加铁离子的盐酸溶液中进行第二次中处理;
8)后处理:将第二次中处理后的铝箔置于添加铝离子的硝酸溶液中进行后处理。
3.根据权利要求1或2所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,所述前处理包括:
将铝箔置于0.5-2mol/L氢氧化钠溶液中于40-65℃浸泡30-60s,再将铝箔置于含1-10wt.%
盐酸和10-40wt.%硫酸的混合溶液中于30-50℃浸泡30-60s,最后将铝箔置于含0.1-0.3wt.%磷酸的溶液中于30-60℃浸泡30-90s。
4.根据权利要求1或2所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,一级直流发孔腐蚀时,所述混合溶液中,盐酸的浓度为5-10wt.%,硫酸的浓度为30-50wt.%,铝离子的浓度为0.5-1wt.%;所述一级直流发孔腐蚀的温度为65-70℃。
5.根据权利要求1或2所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,一级直流发孔腐蚀时,所述三段组合衰减电流波形为:先加电8-15s将电流密度由0.98-0.83A/cm2衰减到0.83-0.68A/cm2;再加电10-15s将电流密度由0.83-0.68A/cm2衰减到0.227-0.075A/cm2;最后加电5-10s将电流密度由0.227-0.075A/cm2衰减到0.075-0.015A/cm2。
6.根据权利要求1或2所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,二级直流发孔腐蚀中,所述混合溶液中,盐酸的浓度为5-10wt.%,硫酸的浓度为30-50wt.%,铝离子的浓度为0.5-1wt.%;所述二级直流发孔腐蚀的温度为60-70℃。
7.根据权利要求1或2所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,二级直流发孔腐蚀时,所述三段组合衰减电流波形为:先加电8-15s将电流密度由0.98-0.83A/cm2衰减到0.83-0.68A/cm2;再加电10-15s将电流密度由0.83-0.68A/cm2衰减到0.227-0.075A/cm2;最后加电5-10s将电流密度由0.227-0.075A/cm2衰减到0.075-0.015A/cm2。
8.根据权利要求1或2所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,第一次中处理时,所述硝酸的浓度为5-10wt.%,铁离子的浓度为0.1-0.5wt.%;所述第一次中处理的温度为50-65℃,处理时间为30-60s。
9.根据权利要求1或2所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,三级直流扩孔腐蚀时,所述硝酸的浓度为3-10wt.%,铝离子的浓度为0.5-2wt.%;所述三级直流扩孔腐蚀的温度为60-70℃,加电时间为400-500s,电流密度为0.1-0.25A/cm2。
10.根据权利要求1或2所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,四级直流扩孔腐蚀时,所述硝酸的浓度为3-10wt.%,铝离子的浓度为0.5-2wt.%;所述四级直流扩孔腐蚀的温度为65-70℃,加电时间为400-500s,电流密度为0.1-0.25A/cm2。
11.根据权利要求1或2所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,第二次中处理时,所述盐酸的浓度为5-10wt.%,铁离子的浓度为0.1-0.5wt.%;所述第二次中处理的温度为50-65℃,处理时间为30-60s。
12.根据权利要求1或2所述的超高压腐蚀箔的腐蚀方法,其特征在于,后处理时,所述硝酸的浓度为5-15wt.%,铝离子的浓度为0.2-2wt.%;所述后处理的温度为50-60℃,处理时间为40-120s。
13.一种超高压腐蚀箔,其特征在于,由权利要求1-12任一项所述的腐蚀方法制备得到。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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