CN111748840A - 一种电极箔及其金相的电化学抛光装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，包括：压力容器、阳电极、阴电极，压力容器的顶部安装有可开合的密封端盖，压力容器内部安装有电极箔固定装置，电极箔固定装置与阳电极相连并进行悬挂固定，还包括：电化学抛光液循环装置、清洗装置、干燥装置，电化学抛光液循环装置与压力容器相连，电化学抛光液循环装置能够将电化学抛光液注入压力容器内并进行回收，清洗装置能够在电化学抛光后对压力容器的内壁、电极箔及其金相进行清洗，所述干燥装置通过加热盘管及排气系统将电极箔或其金相进行干燥，利用该装置对电极箔及其金相进行电化学抛光后的样品可直接用扫描电镜或金相显微镜观测，简化制样流程。

Description

一种电极箔及其金相的电化学抛光装置及方法

技术领域

本发明涉及电极箔表面抛光领域，尤其涉及一种电极箔及其金相的电化学抛光装置及方法。

背景技术

电极箔是铝电解电容器的核心材料，像电池一样,铝电解电容器有正极、负极两种极片，因此存在阳极、阴极两种电极箔，其中，阴极电极箔使用腐蚀箔；阳极电极箔使用化成箔。高纯铝箔通过多道电化学工序加工成表面分布微米或纳米孔洞结构的腐蚀箔。腐蚀箔再通过化成电化学工序形成表面覆盖一层均匀的氧化铝薄膜的化成箔，氧化铝膜的微观结构是电极箔的比表面积的关键因子，这决定了化成箔的静电容量，最终影响电容器的电气性能指标。

由于电极箔的表面覆盖氧化铝粉末等杂质，所以必须经过表面处理才能观测到其微观形貌。其中，最为关键的步骤之一为电化学抛光技术。但是，目前电极箔抛光采用纯手工操作的方式，效率低下，一次只能抛光一个样品，无法满足大批量电极箔样品测试的能力。

另外，传统电抛方法电化学抛光液消耗较大，且抛光后的电极箔的表面质量不高。

发明内容

针对上述背景技术中的问题，本发明提供一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，包括：压力容器、阳电极、阴电极，其特征在于，所述压力容器的顶部安装有可开合的密封端盖，所述压力容器内部安装有电极箔固定装置，所述电极箔固定装置与所述阳电极相连并进行悬挂固定，电极箔及其金相放入压力容器内通过所述电极箔固定装置与阳极相连，所述压力容器的内壁设置有铜箔层，所述铜箔层与所述阴电极相连，还包括：电化学抛光液循环装置、清洗装置，所述电化学抛光液循环装置与所述压力容器相连，所述电化学抛光液循环装置能够将电化学抛光液注入所述压力容器内并进行回收，所述清洗装置能够在电化学抛光后对压力容器的内壁、电极箔及其金相进行清洗。

进一步的，所述电化学抛光液循环装置包括：电化学抛光液储存罐、离心泵，所述压力容器的底部开设有电化学抛光液入口、电化学抛光液出口，所述电化学抛光液储存罐与所述电化学抛光液入口通过第一管道连通，所述离心泵安装在所述第一管道上，所述电化学抛光液出口与所述电化学抛光液储存罐之间通过第二管道连通,所述电化学抛光液入口与所述电化学抛光液出口的位置处均安装有电控阀门。

进一步的，所述电化学抛光液储存罐位于所述压力容器下方，当所述电化学抛光液出口打开时所述压力容器内的电化学抛光液能够自动回流到所述电化学储存罐内。

进一步的，所述清洗装置包括：进水管道、三废管道，所述压力容器的侧壁顶部开设有进水口、所述压力容器的底部开设有排污口，所述进水口与所述进水管道相连，所述排污口与所述三废管道连通，所述进水口与所述排污口上均安装有电控阀门。

进一步的，还包括：气搅拌装置，所述气搅拌装置包括：压缩喷气装置、进气管道，所述压力容器的侧壁下方开设有进气口，所述压力容器的顶部开设有出气口，所述压缩喷气装置的喷气口通过进气管道与所述进气口相连，所述进气口上安装有单向阀，所述单向阀控制气体单向进入所述压力容器内。

进一步的，还包括：抛光液冷却装置，所述抛光液冷却装置包括：冷却盘管，所述冷却盘管安装在所述压力容器内部，所述冷却盘管的两端贯穿所述压力容器与外界相连，所述冷却盘管内能够通入冷却液从而对抛光液进行降温处理。

进一步的，还包括：干燥装置，所述干燥装置包括：加热盘管，所述加热盘管安装在所述压力容器内部，所述加热盘管的两端通电后能够向外辐射热量。

进一步的，还包括：温度传感器，所述温度传感器有多个安装在所述压力容器的内壁上，用于检测压力容器内部的温度。

进一步的，所述电极箔固定装置包括：电极箔夹具，所述电极箔夹具有多个并竖直安装在所述电极箔固定装置上，电极箔及其金相通过电极箔夹具固定在所述压力容器内并与所述阳电极相连。

本发明还提供一种电极箔及其金相的电化学抛光方法，按照以下步骤实施：

一、电极箔及其金相放入装有电化学抛光液的压力容器中，电极箔及其金相与阳电极相连，压力容器的内壁设置阴电极；

二、将阳电极与阴电极接入电路中开始进行电化学抛光处理；

三、电化学抛光完成后将电化学抛光液进行收集并循环利用；

四、对电极箔及其金相和压力容器内表面用清水进行表面清理；

五、对电极箔及其金相进行干燥处理，完成电极箔及其金相的电化学抛光处理。

与现有技术相比，本发明提供一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，具有以下有益效果：

1.本发明在压力容器和电化学抛光液循环装置，电化学抛光液循环装置将电化学抛光液注入到压力容器内，电极箔在压力容器内进行电化学抛光处理，电化学抛光完成后利用电化学抛光液循环装置将电化学抛光液收集并进行循环使用，提高电化学抛光液的使用效率。

2.本发明在电极箔及其金相进行电化学抛光完成后利用清洗装置对电极箔及其金相和压力容器内壁进行表面清洗，将残留的电化学抛光液和杂质进行清理，提高电极箔及其金相的表面质量。

3.本发明在电化学抛光过程中利用电化学抛光液冷却装置对电话写抛光液进行冷却处理，防止电化学抛光过程中受温度影响。

4.本发明在电化学抛光过程中利用气搅拌装置对电化学抛光液进行搅拌处理，保证抛光处理均匀稳定。

5.本发明在电化学抛光完成后利用干燥装置对产品进行干燥处理，通过与气搅拌装置配合可以加快产品的干燥效率。

6.本发明提供一种电极箔及其金相的电化学抛光方法，包括抛光流程和后续的后处理步骤可以简化制样流程,干燥后的样品可直接用扫描电镜或金相显微镜观测。

附图说明

图1为一种电极箔及其金相的电化学抛光装置的结构示意图。

图2为对比例1产品的微观形貌图。

图3为对比例1过度抛光后产品的微观形貌图。

图4为实施例4产品的微观形貌图。

其中：1-排气口；2-冷却盘管；3-进气口；401-电化学抛光液入口；402-电化学抛光液出口；5-排污口；6-加热盘管；7-进水口；8-压力容器；9-电极箔固定装置；10-阳电极；11-阴电极。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有电化学抛光方法——对比例1

(1)发孔腐蚀：在盐酸、草酸混酸溶液中进行发孔腐蚀15s，得到发孔腐蚀箔一张。

(2)扩孔腐蚀：在硝酸溶液中进行扩孔腐蚀100s，得到扩孔腐蚀箔一张。

(3)在高氯酸：无水乙醇＝1:4溶液中电解抛光上述一张扩孔腐蚀箔，电压25V，温度30℃，再用扫描电镜SEM拍摄照片，此样品的微观形貌如图2所示。

对比例效果：

由于上述方法未能彻底处理掉电极箔的表面覆盖氧化铝粉末等杂质。而且采用纯手工操作的方式，效率低下，一次只能抛光一个样品，无法满足大批量电极箔样品测试的能力。另外，由于传统电抛光方法没有冷却装置，温度上升快，容易造成电极箔的抛光过度现象，如图3所示。

实施例1

(1)发孔腐蚀：在盐酸、草酸混酸溶液中进行发孔腐蚀19s，得到发孔腐蚀箔25张。

(2)扩孔腐蚀：在硝酸溶液中进行扩孔腐蚀113s，得到扩孔腐蚀箔25张。

(3)在电极箔及其金相的电化学抛光装置中电解抛光上述25张扩孔腐蚀箔，电压25V，温度30℃，再用扫描电镜SEM拍摄照片，此样品的微观形貌如图3所示。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

如同1所示，本发明提供一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，包括：压力容器8、阳电极10、阴电极11，所述压力容器8的顶部安装有可开合的密封端盖，所述压力容器8内部安装有电极箔固定装置9，所述电极箔固定装置9与所述阳电极10相连并进行悬挂固定，电极箔及其金相放入压力容器8内通过所述电极箔固定装置9与阳电极10相连，所述电极箔固定装置9包括：电极箔夹具，所述电极箔夹具有多个并竖直安装在所述电极箔固定装置上，电极箔及其金相通过电极箔夹具固定在所述压力容器8内并与所述阳电极10相连，所述压力容器8的内壁设置有铜箔层，所述铜箔层与所述阴电极11相连，还包括：电化学抛光液循环装置、清洗装置、温度传感器，所述温度传感器有多个安装在所述压力容器的内壁上，用于检测压力容器内部的温度，所述电化学抛光液循环装置与所述压力容器相连，所述电化学抛光液循环装置能够将电化学抛光液注入所述压力容器8内并进行回收，所述电化学抛光液循环装置包括：电化学抛光液储存罐、离心泵，所述压力容器的底部开设有电化学抛光液入口401、电化学抛光液出口402，所述电化学抛光液储存罐与所述电化学抛光液入口4通过第一管道连通，所述离心泵安装在所述第一管道上，所述电化学抛光液出口402与所述电化学抛光液储存罐之间通过第二管道连通,所述电化学抛光液入口与所述电化学抛光液出口的位置处均安装有电控阀门，所述电化学抛光液储存罐位于所述压力容器8下方，当所述电化学抛光液出口402打开时所述压力容器8内的电化学抛光液能够自动回流到所述电化学储存罐内，所述清洗装置能够在电化学抛光后对压力容器8的内壁、电极箔及其金相进行清洗，所述清洗装置包括：进水管道、三废管道，所述压力容器8的侧壁顶部开设有进水口7、所述压力容器8的底部开设有排污口5，所述进水口7与所述进水管道相连，所述排污口5与所述三废管道连通，所述进水口7与所述排污口5上均安装有电控阀门。

实施例2

如同所示，本发明提供一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，与实施例1相比，还包括：气搅拌装置，所述气搅拌装置包括：压缩喷气装置、进气管道，所述压力容器8的侧壁下方开设有进气口3，所述压力容器8的顶部开设有出气口，所述压缩喷气装置的喷气口通过进气管道与所述进气口3相连，所述进气口3上安装有单向阀，所述单向阀控制气体单向进入所述压力容器8内。

其余结构与实施例1均相同。

实施例3

如同所示，本发明提供一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，与实施例1相比，还包括：抛光液冷却装置，所述抛光液冷却装置包括：冷却盘管2，所述冷却盘管2安装在所述压力容器8内部，所述冷却盘管2的两端贯穿所述压力容器与外界相连，所述冷却盘管2内能够通入冷却液从而对抛光液进行降温处理。

其余结构与实施例1均相同。

实施例4

如同所示，本发明提供一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，与实施例2相比，还包括：干燥装置，所述干燥装置包括：加热盘管6，所述加热盘管6安装在所述压力容器8内部，所述加热盘管8的两端通电后能够向外辐射热量，当电极箔及其金相清洗完成后启动干燥装置将电极箔表面残留的水进行蒸发，同时压缩喷气装置能够协同所述干燥装置加快电极箔及其金相的干燥速率。

其余结构与实施例2均相同。

本发明提供一种电极箔及其金相的电化学抛光方法，按照以下步骤实施：

一、电极箔及其金相放入装有电化学抛光液的压力容器中，电极箔及其金相与阳电极相连，压力容器的内壁设置阴电极；

二、将阳电极与阴电极接入电路中开始进行电化学抛光处理；

三、电化学抛光完成后将电化学抛光液进行收集并循环利用；

四、对电极箔及其金相和压力容器内表面用清水进行表面清理；

五、对电极箔及其金相进行干燥处理，完成电极箔及其金相的电化学抛光处理。

下面结合电极箔及其金相的电化学抛光装置具体说明该电极箔及其金相电化学抛光方法：

打开压力容器8顶部的密封端盖，将电极箔及其金相通过电极箔固定装置9上的电极箔夹具进行固定并与阳电极相连；将压力容器8上的密封端盖闭合；打开电化学抛光液入口401处的电控阀门并启动离心泵使电化学抛光液储存罐内的电化学抛光液压入压力容器8内；电化学抛光液入口401处的电控阀门闭合并将阳电极10、阴电极11对电极箔及其金相进行电化学抛光处理，期间根据温度传感器测得的温度启动气搅拌装置和电化学抛光液冷却装置保证电化学抛光程序稳定进行；电化学抛光程序完成后打开电化学抛光液出口402处的电控阀门使电化学抛光液回流至电化学抛光液储存罐内；利用清洗装置对电极箔及其金相、压力容器内表面残留的抛光液和残渣进行清理；清理完成后启动干燥装置将电极箔及其金相表面的水蒸发掉，同时可以根据情况启动气搅拌装置加块烘干速度，干燥后的样品可直接用扫描电镜或金相显微镜观测，此样品的微观形貌如图4所示。

实施例效果：

一次抛光25个样品，且由于冷却装置控制电抛光温度，抛光效果良好，能彻底处理掉电极箔的表面覆盖氧化铝粉末等杂质。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相通的功能或者获得与其基本相通的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (10)

1.一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，包括：压力容器、阳电极、阴电极，其特征在于，所述压力容器的顶部安装有可开合的密封端盖，所述压力容器内部安装有电极箔固定装置，所述电极箔固定装置与所述阳电极相连并进行悬挂固定，电极箔及其金相放入压力容器内通过所述电极箔固定装置与阳极相连，所述压力容器的内壁设置有铜箔层，所述铜箔层与所述阴电极相连，还包括：电化学抛光液循环装置、清洗装置，所述电化学抛光液循环装置与所述压力容器相连，所述电化学抛光液循环装置能够将电化学抛光液注入所述压力容器内并进行回收，所述清洗装置能够在电化学抛光后对压力容器的内壁、电极箔及其金相进行清洗。

2.根据权利要求1所述的一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，其特征在于，所述电化学抛光液循环装置包括：电化学抛光液储存罐、离心泵，所述压力容器的底部开设有电化学抛光液入口、电化学抛光液出口，所述电化学抛光液储存罐与所述电化学抛光液入口通过第一管道连通，所述离心泵安装在所述第一管道上，所述电化学抛光液出口与所述电化学抛光液储存罐之间通过第二管道连通,所述电化学抛光液入口与所述电化学抛光液出口的位置处均安装有电控阀门。

3.根据权利要求2所述的一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，其特征在于，所述电化学抛光液储存罐位于所述压力容器下方，当所述电化学抛光液出口打开时所述压力容器内的电化学抛光液能够自动回流到所述电化学储存罐内。

4.根据权利要求1所述的一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，其特征在于，所述清洗装置包括：进水管道、三废管道，所述压力容器的侧壁顶部开设有进水口、所述压力容器的底部开设有排污口，所述进水口与所述进水管道相连，所述排污口与所述三废管道连通，所述进水口与所述排污口上均安装有电控阀门。

5.根据权利要求1所述的一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，其特征在于，还包括：气搅拌装置，所述气搅拌装置包括：压缩喷气装置、进气管道，所述压力容器的侧壁下方开设有进气口，所述压力容器的顶部开设有出气口，所述压缩喷气装置的喷气口通过进气管道与所述进气口相连，所述进气口上安装有单向阀，所述单向阀控制气体单向进入所述压力容器内。

6.根据权利要求1所述的一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，其特征在于，还包括：抛光液冷却装置，所述抛光液冷却装置包括：冷却盘管，所述冷却盘管安装在所述压力容器内部，所述冷却盘管的两端贯穿所述压力容器与外界相连，所述冷却盘管内能够通入冷却液从而对抛光液进行降温处理。

7.根据权利要求1所述的一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，其特征在于，还包括：干燥装置，所述干燥装置包括：加热盘管，所述加热盘管安装在所述压力容器内部，所述加热盘管的两端通电后能够向外辐射热量。

8.根据权利要求1所述的一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，其特征在于，还包括：温度传感器，所述温度传感器有多个安装在所述压力容器的内壁上，用于检测压力容器内部的温度。

9.根据权利要求1所述的一种电极箔及其金相的电化学抛光装置，其特征在于，所述电极箔固定装置包括：电极箔夹具，所述电极箔夹具有多个并竖直安装在所述电极箔固定装置上，电极箔及其金相通过电极箔夹具固定在所述压力容器内并与所述阳电极相连。

10.一种电极箔及其金相的电化学抛光方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

一、电极箔及其金相放入装有电化学抛光液的压力容器中，电极箔及其金相与阳电极相连，压力容器的内壁设置阴电极；

二、将阳电极与阴电极接入电路中开始进行电化学抛光处理；

三、电化学抛光完成后将电化学抛光液进行收集并循环利用；

四、对电极箔及其金相和压力容器内表面用清水进行表面清理；

五、对电极箔及其金相进行干燥处理，完成电极箔及其金相的电化学抛光处理。

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