CN112853457B - 一种高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置，包括两个一次发孔槽，支架和翻面装置；所述的支架分为两层，每层各安装有一个一次发孔槽，支架的侧面设置有一个翻面装置；所述的一次发孔槽包括电解液槽体，电解液槽体中设置有至少两组方向竖直向下的石墨极板组，每组石墨极板组连接一台高频开关电源；电解液槽体中还设置有用于引导铝箔前进的辊筒。在使用本发明进行腐蚀发孔时，铝箔的发孔面与一次发孔槽的底面平行，因此能有效排出铝箔在发孔腐蚀中箔面和孔内产生的气泡，还能避免铝箔上端出现大量气泡堆积，最终提高发孔分布的均匀性，增大腐蚀箔孔径，从而提高腐蚀箔容量。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器用阳极箔腐蚀技术领域，具体涉及一种高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置。
背景技术
高容量小型化是铝电解电容器的发展趋势。研究表明，通过对具有{100}织构的高纯铝箔进行电解腐蚀以扩大其比表面积、提高比电容，是铝电解电容器小型化最有效的技术途径。
高压阳极箔的电解腐蚀工艺一般为：前处理、发孔腐蚀、中级处理1、扩孔腐蚀1、中级处理2、扩孔腐蚀2、后处理（即化洗）等七个主要步骤。其中，中级处理和扩孔腐蚀可重复至2~8次，形成多级中级处理及扩孔腐蚀。前处理的主要作用为除去光箔表面油污、杂质及氧化膜，改善表面状态，促进铝箔下一步发孔腐蚀时形成均匀分布的隧道孔；发孔腐蚀为通过施加直流电在铝箔表面形成具有一定长度和孔径的初始隧道孔；中级处理有清除发孔箔表面残留药液和对扩孔腐蚀后的铝箔进行孔型调整和深度生长的作用。扩孔腐蚀的作用为在初始隧道孔的基础上进一步通电腐蚀，使隧道孔孔径进一步扩大至所需尺寸，避免化成时隧道孔被氧化膜堵死，获得高比电容；后处理的主要作用则是消除铝箔表面残留的金属杂质、箔灰以及隧道孔内的氯离子。
铝箔表面形成均匀分布的高密度、尺寸(孔径、孔深)合理的隧道孔是获得高比容的关键。传统的电解腐蚀工艺大多采用单段或多段石墨极板与铝箔平行的传统发孔方法，其方法如图1所示。传统发孔方法在发孔过程中孔内生成的气泡难以排出，滞留在铝箔表面的气泡不仅会影响发孔分布的均匀性和孔深的一致性，还会造成氢脆现象，影响制成的电子铝箔的性能。其次，在传统的电解腐蚀工艺中，腐蚀槽内会产生的大量气泡，气泡上涌会使液面波动，对铝箔上端发孔腐蚀效果产生影响。
专利号为CN201920698669.0的专利公开了一种高压腐蚀箔反应槽反应气泡筛离装置，其装置对大量生成的气体有一定的筛离作用，但铝箔上端仍有大量气泡的堆积，会造成液面波动。专利号为ZL201711486915.8的专利公开了一种铝箔电解加电电极装置，该装置能够减少加电过程中产生的气体所带来的气泡对铝箔表面的冲击，并实现极板间的循环量可控制，但不能有效排出孔内的气泡。
发明内容
本发明的目的在于针对传统发孔方法所存在的缺陷，提供一种高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置，不仅能有效排出铝箔在发孔腐蚀中箔面和孔内产生的气泡，还能避免铝箔上端出现大量气泡堆积，最终提高发孔分布的均匀性，增大腐蚀箔孔径，从而提高腐蚀箔容量。
为实现上述的目的，本发明公开了一种高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置，包括两个一次发孔槽，支架和翻面装置；
所述的支架分为两层，每层各安装有一个一次发孔槽，支架的侧面设置有一个翻面装置；所述的翻面装置包括传动辊Ⅰ和传动辊Ⅱ，传动辊Ⅰ位于传动辊Ⅱ的上方；
所述的一次发孔槽包括电解液槽体，电解液槽体的中部设置有至少两组方向竖直向下的石墨极板组，每组石墨极板组连接一台高频开关电源的负极；所述的石墨极板组，包括铜排和至少两块石墨极板，石墨极板之间相互平行并列，并且通过铜排连接在一起，石墨极板之间有间距；所述的石墨极板的底面不封闭，四个侧面使用耐高温绝缘材料板封闭；
所述的电解液槽体的两端各设置有一根导电铜辊，导电铜辊位于电解液槽体的上方，且位于电解液槽体和石墨极板组之间；所述的导电铜辊接高频开关电源的正极，导电铜辊的下方各设置有一根陶瓷辊筒，陶瓷辊筒的位置要低于石墨极板组的底面，而且导电铜辊、陶瓷辊筒、石墨极板组、传动辊Ⅰ和传动辊Ⅱ之间相互平行。
本发明的进一步说明，所述的一次发孔槽设置有2～4组石墨极板组，每组石墨极板组包括2～8块石墨极板，所述的石墨极板之间的间距为20～100mm。所述的石墨极板之间保留的间距便于电化学反应过程中产出的气体和孔内气泡向上排放。
本发明的进一步说明，所述的石墨极板的高度为400～1000mm。合理控制石墨极板的高度便于合理利用空间和降低安装成本。
本发明的进一步说明，所述的石墨极板组的下方设置有至少一根陶瓷辊筒。铝箔在经过各石墨极板组的底面时，石墨极板组下方的陶瓷辊筒起支撑作用，可以减少铝箔在发孔过程中的摆动。
本发明的工作原理：铝箔在发孔时通过放置于支架上层的一次发孔槽的导电铜辊输送进入电解液槽体，此时铝箔的发孔面与石墨极板相互平行，然后通过导电铜辊下方的陶瓷辊筒后将铝箔的发孔面的方向调整为与一次发孔槽底面平行，并通过各个石墨极板组的底面，对铝箔上表面进行发孔，然后依次通过另一端的陶瓷辊筒和导电铜辊输出并进入翻面装置；翻面装置先将铝箔的发孔面和未发孔面的方向互换，再将铝箔输送至放置于支架下层的一次发孔槽对另一面未完成发孔的面进行发孔，完成一次全面发孔，该过程可重复2~5次。
本发明的优点：
1.本发明一次发孔槽内设置的陶瓷辊筒和导电铜辊引导铝箔通过各个石墨极板组的底面进行腐蚀发孔时，铝箔的发孔面始终保持与一次发孔槽底面平行，能使反应生成的气泡向上快速排出，有效的解决了铝箔表面气泡吸附、局部发孔不均匀和孔的深度不一致的问题，完成腐蚀发孔的铝箔有更好的初始蚀孔结构和腐蚀均匀度，达到提升腐蚀箔容量的目的。
2.本发明对铝箔的上下表面进行分开发孔，进一步保证发孔均匀性和发孔深度的一致性。
3.本发明控制石墨极板组和石墨极板的数量便于合理利用空间和降低安装成本，石墨极板之间保留的间距便于电化学反应过程中产出的气体和孔内气泡向上排放。
4.本发明控制石墨极板的高度便于合理利用空间和降低安装成本。
5.本发明石墨极板组的下方设置的陶瓷辊筒不仅起支撑作用，还可以减少铝箔在发孔过程中的摆动，以提高蚀孔的质量。
附图说明
图1是传统铝箔电解的腐蚀发孔装置的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的部分剖视图。
图4是本发明的一次发孔槽的结构示意图。
图5是本发明的翻面装置的结构示意图。
图6是本发明的石墨极板组的结构示意图。
图7是本发明的气泡排出示意图。
图8是实验例1获得的铝箔的SEM电镜图片。
图9是实验例2获得的铝箔的SEM电镜图片。
附图标记：
1-一次发孔槽，2-支架，3-翻面装置，4-电解液槽体，5-石墨极板组，6-导电铜辊，7-陶瓷辊筒，8-传动辊Ⅰ，9-传动辊Ⅱ，10-石墨极板，11-铜排。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
实施例1:
一种高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置，包括两个一次发孔槽1，支架2和翻面装置3；
所述的支架2分为两层，每层各安装有一个一次发孔槽1，支架2的侧面的设置有一个翻面装置3；所述的翻面装置3包括传动辊Ⅰ8和传动辊Ⅱ9，传动辊Ⅰ8位于传动辊Ⅱ9的上方；
所述的一次发孔槽1包括电解液槽体4，电解液槽体4的中部设置有3组方向竖直向下的石墨极板组5，每组石墨极板组5连接一台高频开关电源的负极；所述的石墨极板组5包括铜排11和4块石墨极板10，石墨极板10之间相互平行并列，并且通过铜排11连接在一起，石墨极板10之间有50mm的间距；所述的石墨极板10的底面不封闭，四个侧面使用耐高温绝缘材料板封闭；
所述的电解液槽体4的两端各设置有一根导电铜辊6，导电铜辊6位于电解液槽体4的上方，且位于电解液槽体4和石墨极板组5之间；所述的导电铜辊6接高频开关电源的正极，导电铜辊6的下方各设置有一根陶瓷辊筒7，陶瓷辊筒7的位置要低于石墨极板组5的底面，而且导电铜辊6、陶瓷辊筒7、石墨极板组5、传动辊Ⅰ8和传动辊Ⅱ9之间相互平行。
本实施例的工作原理：铝箔在发孔时通过放置于支架上层的一次发孔槽1的导电铜辊6输送进入电解液槽体4，此时铝箔的发孔面与石墨极板10相互平行，然后通过导电铜辊6下方的陶瓷辊筒7后将铝箔的发孔面的方向调整为与一次发孔槽1底面平行，并通过各个石墨极板组5的底面，对铝箔的上表面进行发孔，然后依次通过另一端的陶瓷辊7和导电铜辊6输出并进入翻面装置3；翻面装置3先将铝箔的发孔面和未发孔面的方向互换，再将铝箔输送至放置于支架2下层的一次发孔槽1对另一面未完成发孔的面进行发孔，完成一次全面发孔，该过程可重复2~5次。
实施例2：
该实施例与实施例1的不同之处在于：所述的电解液槽体4内设置有2组石墨极板组5；所述的石墨极板组5内有2块石墨极板10，石墨极板10之间的间距为20mm；所述石墨极板组5的高度为400mm。石墨极板组5的下方设置有一根陶瓷辊筒7。铝箔在经过各个石墨极板组5的底面进行腐蚀发孔时，铝箔的下方有陶瓷铜辊7支撑。
该实施例的工作原理与实施例1相同。
实施例3：
该实施例与实施例1的不同之处在于：所述的电解液槽体4内设置有4组石墨极板组5；所述的石墨极板组5内有8块石墨极板10，石墨极板10之间的间距为100mm；所述石墨极板组5的高度为1000mm。石墨极板组5的下方设置有两根陶瓷辊筒7。铝箔在经过各个石墨极板组5的底面进行腐蚀发孔时，铝箔的下方有陶瓷铜辊7支撑。
本实施例与实施例1的工作原理相同。
对比例1：
使用如图1所示的传统铝箔电解的腐蚀发孔装置进行腐蚀发孔。
实验例1：
使用实施例1-3和对比例的腐蚀发孔装置进行对铝箔进行腐蚀发孔，其发孔腐蚀条件：3%盐酸和25%硫酸的混合溶液，70℃，750 mA/ cm2。后续再经4次中处理+硝酸扩孔后，得到的铝箔根据“中华人民共和国电子行业标准SJ/T 11140-2012：铝电解电容器用电极箔”进行520 V化成。测定获得的铝箔的比容值，具体结果见表1。
表1用传统装置和本发明装置获得的铝箔的比容值
| 例号 | 实施方式 | 520Vf腐蚀箔Cap（μf/cm2） | 520Vf腐蚀箔散差（%） | 折曲强度（回） |
| 对比例1 | 传统装置 | 0.805 | 3.55 | 56 |
| 实施例1 | 本发明装置 | 0.831 | 1.85 | 60 |
| 实施例2 | 本发明装置 | 0.845 | 2.05 | 62 |
| 实施例3 | 本发明装置 | 0.843 | 1.77 | 63.5 |
从表1可以看出，采用本发明的高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置得到的腐蚀箔比容相对更高，高压520VF检测腐蚀箔比容相对可以提高3.2~5.0%，散差减少1.0%以上，折弯提强度提高4~7回。
实验例2：
使用实施例1-3和对比例的腐蚀发孔装置进行对铝箔进行腐蚀发孔，其发孔腐蚀条件：3%盐酸和25%硫酸的混合溶液，70℃，850 mA/ cm2。后续再经4次中处理+硝酸扩孔后，得到的铝箔根据“中华人民共和国电子行业标准SJ/T 11140-2012：铝电解电容器用电极箔”进行600V化成。测定获得的铝箔的比容值，具体结果见表2。
表2用传统装置和本发明装置获得的铝箔的比容值
| 例号 | 实施方式 | 600Vf腐蚀箔Cap（μf/cm2） | 600Vf腐蚀箔散差（%） | 折曲强度（回） |
| 对比例1 | 传统装置 | 0.623 | 3.81 | 56 |
| 实施例1 | 本发明装置 | 0.652 | 1.82 | 60 |
| 实施例2 | 本发明装置 | 0.667 | 1.79 | 62 |
| 实施例3 | 本发明装置 | 0.666 | 1.75 | 63.5 |
从表2数据可以得出，采用本发明的高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置得到的腐蚀箔比容相对更高，高压600VF检测腐蚀箔比容相对可以提高4.7~7.1%，散差减少1.9%以上，折弯提高4~7回，超高压性能提升更为明显。
从图8和图9可以得出，采用本发明的高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置得到的腐蚀箔表面孔分布更为均匀，腐蚀箔表面孔孔径更大，更有利于高压和超高压电极箔使用。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置，其特征在于：包括两个一次发孔槽（1），支架（2）和翻面装置（3）；
所述的支架（2）分为两层，每层各安装有一个一次发孔槽（1），支架（2）的侧面设置有一个翻面装置（3）；所述的翻面装置（3）包括传动辊Ⅰ（8）和传动辊Ⅱ（9），传动辊Ⅰ（8）位于传动辊Ⅱ（9）的上方；
所述的一次发孔槽（1）包括电解液槽体（4），电解液槽体（4）的中部设置有至少两组方向竖直向下的石墨极板组（5），每组石墨极板组（5）连接一台高频开关电源的负极；所述的石墨极板组（5）包括铜排（11）和至少两块石墨极板（10），石墨极板（10）之间相互平行并列，并且通过铜排（11）连接在一起，石墨极板（10）之间有间距；所述的石墨极板（10）的底面不封闭，四个侧面使用耐高温绝缘材料板封闭；
所述的电解液槽体（4）的两端各设置有一根导电铜辊（6），导电铜辊（6）位于电解液槽体（4）的上方，且位于电解液槽体（4）和石墨极板组（5）之间；所述的导电铜辊（6）接高频开关电源的正极，导电铜辊（6）的下方各设置有一根陶瓷辊筒（7），陶瓷辊筒（7）的位置低于石墨极板组（5）的底面，而且导电铜辊（6）、陶瓷辊筒（7）、石墨极板组（5）、传动辊Ⅰ（8）和传动辊Ⅱ（9）之间相互平行；
所述的一次发孔槽（1）设置有2～4组石墨极板组（5），每组石墨极板组（5）包括2～8块石墨极板（10），所述的石墨极板（10）之间的间距为20～100mm；
所述的石墨极板组（5）的下方设置有至少一根陶瓷辊筒（7）。
2.根据权利要求1所述的一种高压铝电解电子铝箔的腐蚀发孔装置，其特征在于：所述的石墨极板（10）的高度为400～1000mm。
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