發孔電解液和高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法

2023-06-05 12:25:06

專利名稱：發孔電解液和高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法
技術領域：
本發明涉及生產鋁電解電容器用電極箔的技術領域，是一種發孔電解液和高比表面積鋁 電解電容器電極箔生產方法。
技術背景在已知的鋁電解電容器用鋁箔腐蝕工藝中，通常要經過三個工藝步驟第一步前處理對要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔進行鹼洗或酸洗，鹼洗主要除去箔面 的油汙、缺陷及氧化膜；酸洗不僅起到以上作用，而且可以在鋁箔表面形成孔洞起始點。第二步腐蝕發孔在前述步驟l的基礎上，採用含有強烈點蝕作用的陰離子(如氯離子 )在鋁箔表面上進行發孔腐蝕，使鋁箔表面隨機分布許多初始孔洞；第三步腐蝕擴孔在前述步驟2的基礎上，採用具有擴孔作用的磷酸和硝酸在初始孔洞 的基礎上進行擴孔腐蝕，使原來孔徑小、孔深小的孔洞能徑向和橫向生長，使其具備所需規 格的鋁電解電容器所需孔徑及孔深；第四步後處理將經過l、 2、 3步驟處理後的鋁箔浸入硝酸或硝酸鹽溶液中進行化學腐 蝕，不僅可以除去對化成有危害的氯離子，而且可以在一定程度上擴孔。通過掃描電鏡觀察上述現有技術生產所得鋁電解電容器用鋁箔的腐蝕孔洞孔形態不一， 呈圓狀、方狀或不規則並孔，通過對掃描電鏡照片中孔徑、最小孔間距及孔面積分布進行測 量，得出附圖l、附圖2和附圖3的統計分布圖，由上述統計分布圖可以看出現有技術生產所 得的鋁電解電容器用電極箔有關參數數據分布呈偏峰型，屬於數據分布不良類型，也說明孔 洞分布參數不均勻。而且現有技術生產所得鋁電解電容器用電極箔根據日本JCC標準測量比 容僅為達O. 60 y F/ci/至0. 65 y F/ci/左右，數據離散率較高。上述現有技術還存在以下缺陷經鹼或酸液清洗後的鋁箔表面變得非常活潑，直接電蝕， 易引起鋁箔表面發生全面溶解，蝕層剝脫，箔迅速變薄，機械強度下降，擴面率低。發明內容本發明提供了一種發孔電解液和高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法，克服了現有 技術之不足，其能控制鋁電解電容器用電極箔腐蝕起點的均勻發孔，並大幅度提高鋁電解電 容器用電極箔的比表面積。發明的技術方案之一是這樣來實現的 一種用於高比表面積鋁電解電容器電極箔的發孔
電解液，其按重量百分比主要含有1%至3%的氯化鋁、10%至30%的硫酸的水溶液。本發明的技術方案之二是這樣來實現的一種高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法，其按下述步驟進行第一步前處理對需要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔進行鹼洗或酸洗； 第二步陽極氧化把前處理後的鋁光箔放入溫度為5。C至3(TC的磷酸溶液中，以lmA/ci/至10mA/ci/的直流恆流並將電壓從0伏升至設定電壓40伏至110伏後，在不斷電的條件下將電流驟降到O.Ol mA/ ci/至0. lmA/ ci/後，恆流氧化至氧化電壓降到1伏至10伏；第三步酸浸處理在第二步的基礎上，將鋁箔放入5(TC至9(rC10。/。至50。/。的硝酸溶液中浸泡1分鐘至10分鐘；第四步腐蝕發孔在第三步的基礎上，在6(TC至75。C的發孔電解液中加電5伏/10安至 10伏/40安腐蝕5秒至2分鐘；第五步擴孔在第四步的基礎上，在40。C至85。C的擴孔電解液中加電2伏/7安至10伏/25 安腐蝕擴孔處理1分鐘至3分鐘，其中，擴孔電解液為1%至5%的硝酸鋁、3%至15%的磷酸的水 溶液；第六步後處理將經過以上步驟處理後的鋁箔浸入0.5%至1%的硝酸溶液，在4(TC至85i: 浸泡10秒至3分鐘後，除氯根，去離子水清洗，晾乾得到所需要的高比表面積鋁電解電容器 用的電極箔。本發明的技術方案之三是這樣來實現的一種高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法，其按下述步驟進行第一步前處理對需要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔進行鹼洗或酸洗； 第二步陽極氧化把前處理後的鋁光箔放入溫度為5。C至3(TC的磷酸溶液中，以lmA/ci/至10mA/ci/的直流恆流並將電壓從0伏升至設定電壓40伏至110伏後，恆壓400秒至7小時，在不斷電的條件下將電流驟降到O.Ol mA/ ci/至0. lmA/ ci/後，恆流氧化至氧化電壓降到1伏至10伏；第三步酸浸處理在第二步的基礎上，將鋁箔放入5(TC至9(rC10。/。至50。/。的硝酸溶液中浸 泡1分鐘至10分鐘；第四步腐蝕發孔在第三步的基礎上，在6(TC至75。C的發孔電解液中加電5伏/10安至10 伏/40安腐蝕5秒至2分鐘；第五步擴孔在第四步的基礎上，在40。C至85。C的擴孔電解液中加電2伏/7安至10伏/25 安腐蝕擴孔處理1分鐘至3分鐘，其中，擴孔電解液為1%至5%的硝酸鋁、3%至15%的磷酸的水
溶液；第六步後處理將經過以上步驟處理後的鋁箔浸入0.5%至1%的硝酸溶液，在4(TC至85i: 浸泡10秒至3分鐘後，除氯根，去離子水清洗，晾乾得到所需要的高比表面積鋁電解電容器 電極箔。下面是對上述技術方案的進一步優化和/或選擇上述發孔電解液按重量百分比可主要含有1%至2.2%的氯化鋁、10%至22%的硫酸的水溶液上述前處理中所述的鹼洗是將需要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔在4(TC至8(rC的P/。至 10%的氫氧化鈉溶液中處理1分鐘至10分鐘。上述第二步陽極氧化中的磷酸濃度可為1%至30% 。本發明工藝簡單、操作方便、對環境造成公害少，通過本發明所得到的鋁電解電容器用 的電極箔，其孔徑分布、孔面積及最小孔間距分布呈最佳的正態分布，實現了能控制鋁電解 電容器用電極箔腐蝕起點的均勻發孔，並大幅度提高鋁電解電容器用電極箔的比容值，使所 製成的鋁電解電容器的比表面積10%至15%，比容值達O. 70 y F/ci/至0. 75 y F/cm2。


附圖1為現有技術所得鋁電解電容器用電極箔的腐蝕孔洞的孔徑分布圖，附圖2為現有技術所得鋁電解電容器用電極箔的腐蝕孔洞的孔面積分布圖，附圖3為現有技術所得鋁電解電容器用電極箔的腐蝕孔洞的最小孔間距分布圖；附圖4為本發明所得鋁電解電容器用電極箔的腐蝕孔洞的孔徑分布圖，附圖5為本發明所得鋁電解電容器用電極箔的腐蝕孔洞的孔面積分布圖，附圖6為本發明所得鋁電解電容器用電極箔的腐蝕孔洞的最小孔間距分布圖；具體實施方式
本發明不受下述實施例的限制，可根據上述本發明的技術方案和實際情況來確定具體的 實施方式。下面結合實施例對本發明作進一步論述實施例1 ，該高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法按下述步驟進行 第一步前處理對需要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔進行鹼洗或酸洗；第二步陽極氧化把前處理後的鋁光箔放入溫度為5r或i8r或3(rc的磷酸溶液中，以lmA/ci/或5mA/ci/或10mA/ci/的直流恆流並將電壓從0伏升至設定電壓40伏或75伏或110伏後 ，在不斷電的條件下將電流驟降到O. 01mA/ci/或0. 05mA/ci/驟降或0. lmA/ci/後，恆流氧化至
氧化電壓降到1伏或5伏或10伏；第三步酸浸處理在第二步的基礎上，將鋁箔放入5(TC或7(rC或9(rC10。/。或30。/。或50。/o的 硝酸溶液中浸泡1分鐘或6分鐘或10分鐘；第四步腐蝕發孔在第三步的基礎上，在60。C或75。C的發孔電解液中加電5伏/10安或 10伏/40安腐蝕5秒或30秒或60秒或90秒或2分鐘，其中，發孔電解液為按重量百分比主要含 有1%的氯化鋁、10%的硫酸的水溶液，或者發孔電解液為按重量百分比主要含有2. 2%的氯化鋁 、22%的硫酸的水溶液，或者發孔電解液為按重量百分比主要含有1%的氯化鋁、22%的硫酸的 水溶液，或者發孔電解液為按重量百分比主要含有2.2%的氯化鋁、10%的硫酸的水溶液，或 者發孔電解液為按重量百分比主要含有3%的氯化鋁、30%的硫酸的水溶液；第五步擴孔在第四步的基礎上，在4(TC或85。C的擴孔電解液中加電2伏/7安或10伏 /25安腐蝕擴孔處理1分鐘或3分鐘，其中，擴孔電解液為1%的硝酸鋁、3%的磷酸的水溶液， 或者擴孔電解液為5%的硝酸鋁、15%的磷酸的水溶液，或者擴孔電解液為1%的硝酸鋁、15%的 磷酸的水溶液，或者擴孔電解液為5%的硝酸鋁、3%的磷酸的水溶液；第六步後處理將經過以上步驟處理後的鋁箔浸入0.5%或1%的硝酸溶液，在4(TC或85i: 浸泡10秒或60秒或90秒或120秒或150秒或3分鐘後，除氯根，去離子水清洗，晾乾得到所需 要的高比表面積鋁電解電容器用的電極箔。實施例2，該高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法按下述步驟進行第一步前處理對需要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔進行鹼洗或酸洗；第二步陽極氧化把前處理後的鋁光箔放入溫度為5。C或3(TC的磷酸溶液中，以l mA/ci/至10mA/ci/的直流恆流將電壓從0伏升設定電壓40伏或75伏或110伏後，恆壓400秒或 1000秒或2000秒或3000秒或1小時或3小時或5小時或7小時，在不斷電的條件下將電流驟降到 0.01 mA/ci/或0. lmA/ci/後，恆流氧化至氧化電壓降到1伏或10伏；第三步酸浸處理在第二步的基礎上，將鋁箔放入5(TC或9(rC10。/。或50。/。的硝酸溶液中浸 泡1分鐘或10分鐘；第四步腐蝕發孔在第三步的基礎上，在60。C或75。C的發孔電解液中加電5伏/10安至10 伏/40安腐蝕5秒或30秒或60秒或90秒或2分鐘，其中，發孔電解液為按重量百分比主要含有 1%的氯化鋁、10%的硫酸的水溶液，或者發孔電解液為按重量百分比主要含有2. 2%的氯化鋁、 22%的硫酸的水溶液，或者發孔電解液為按重量百分比主要含有1%的氯化鋁、22%的硫酸的水 溶液，或者發孔電解液為按重量百分比主要含有2.2%的氯化鋁、10%的硫酸的水溶液，或者 發孔電解液為按重量百分比主要含有3%的氯化鋁、30%的硫酸的水溶液；
第五步擴孔在第四步的基礎上，在4(TC或85。C的擴孔電解液中加電2伏/7安或10伏 /25安腐蝕擴孔處理1分鐘或3分鐘，其中，擴孔電解液為1%的硝酸鋁、3%的磷酸的水溶液， 或者擴孔電解液為5%的硝酸鋁、15%的磷酸的水溶液，或者擴孔電解液為1%的硝酸鋁、15%的 磷酸的水溶液，或者擴孔電解液為5%的硝酸鋁、3%的磷酸的水溶液；第六步後處理將經過以上步驟處理後的鋁箔浸入0.5%或1%的硝酸溶液，在4(TC或85i: 浸泡10秒或60秒或90秒或120秒或150秒或3分鐘後，除氯根，去離子水清洗，晾乾得到所需 要的高比表面積鋁電解電容器用的電極箔。在上述實施例中前處理中所述的鹼洗是將需要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔在4(TC 或801:的1%或10%的氫氧化鈉溶液中處理1分鐘或10分鐘；第二步陽極氧化中的磷酸濃度為 1%或30%。在本發明中百分比含量都為重量百分比含量。 本發明的優點1、 工藝簡單、操作方便整個工藝與傳統工藝相比較只是在前處理後多加一道陽極氧 化及酸浸步驟，小樣生產兩道工序僅需時間15分鐘左右；使用材料是常用無公害的磷酸、硝 酸、硫酸，設備只需可製冷的不鏽鋼循環系統(製冷範圍在5-2(TC之間)， 一般工業生產可 輕易達到；常用的直流電源均可達到要求，具體功率視樣品大小而定。2、 通過對相應掃描電鏡照片分析，表面狀態分布均勻，對抑制鋁箔在電蝕過程中全面 溶解和促進蝕坑向縱深方向生長更為有利。孔洞尺寸達700-900nm左右，孔密度達108-101/(^2之間，各孔洞獨立存在，有極少並孔，孔洞分布均勻，孔壁鈍化，不易腐蝕， 孔底經處理後活化易腐蝕，孔洞分布可控。而目前常用腐蝕工藝得到孔洞尺寸在700nm-ly m左右，孔密度達106-107個/，2左右，並孔很多，箔面孔洞分布是隨機不可控。原箔表面質 量無較強依賴性將現有技術所得過鋁電解電容器用的電極箔與本發明所得鋁電解電容器用 的電極箔進行平行實驗，通過對相應掃描電鏡照片進行測量統計得到附圖1至6;從附圖1至3 得知現有技術得到的鋁電解電容器用的電極箔的箔孔分布狀態不一，孔洞尺寸達700nm-l y m ，孔密度達106個/，2左右，並孔較多；從附圖4至6得知本發明所得到的鋁電解電容器用 的電極箔的孔徑分布、孔面積及最小孔間距分布呈正態分布。從統計學角度來講，正態分布 屬於最佳分布，也就是說本發明所得鋁電解電容器用的電極箔上孔洞的分布比現有技術所得 過鋁電解電容器用的電極箔上孔洞分布均勻。3、 可在一定程度上提高靜電容量。上述實施例所得鋁電解電容器用電極箔根據日本JCC標準測量品比容即比表面積平均為 0. 70y F/ci/至0. 75y F/cmz，現有技術生產所得鋁電解電容器用電極箔比容即比表面積 0. 60y F/ci/至0. 65y F/cm2，因此本發明提高了鋁電解電容器用電極箔比表面積10%至15%。 4、可有效抑制鋁箔在腐蝕中的全面溶解。 現有技術腐蝕後箔面減薄約6 y m左右，本技術腐蝕後箔面減薄3-4 y m左右，在一定程 度上節約了生產成本。通過本發明有效地改善了鋁電解電容器用光箔的表面狀態，提高了鋁箔電蝕性能，克服 或減小了光箔因純度及軋制工藝的差異對電蝕過程造成的不利影響，在其表面形成均勻分布 的氧化膜，將形成的氧化膜從箔面剝離，經掃描電鏡觀察可以測量到孔徑分布在500nm左右， 膜厚在800nm左右，相應的鋁基體孔洞均勻分布，從而使鋁箔表面發孔起始點分布均勻。
權利要求
1. 一種用於高比表面積鋁電解電容器電極箔的發孔電解液，其特徵在於按重量百分比主要含有1％至3％的氯化鋁、10％至30％的硫酸的水溶液。
2、根據權利要求l所述的發孔電解液，其特徵在於按重量百分比 主要含有1%至2. 2%的氯化鋁、10%至22%的硫酸的水溶液。
3、 一種利用權利要求1或2所述發孔電解液的高比表面積鋁電解電 容器電極箔生產方法，其特徵在於按下述步驟進行第一步前處理對需要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔進行鹼洗或酸洗； 第二步陽極氧化把前處理後的鋁光箔放入溫度為5。C至3(TC的磷酸溶液中，以l mA/cm2至10mA/cm2的直流恆流並將電壓從0伏升至設定電壓40伏至110伏後，在不斷電的條件 下將電流驟降到O. 01 mA/ cm2至0. lmA/ cm2後，恆流氧化至氧化電壓降到1伏至10伏；第三步酸浸處理在第二步的基礎上，將鋁箔放入5(TC至9(rC10。/。至50。/。的硝酸溶液中 浸泡1分鐘至10分鐘；第四步腐蝕發孔在第三步的基礎上，在6(TC至75。C的發孔電解液中加電5伏/10安至 10伏/40安腐蝕5秒至2分鐘；第五步擴孔在第四步的基礎上，在4(TC至85。C的擴孔電解液中加電2伏/7安至10伏 /25安腐蝕擴孔處理1分鐘至3分鐘，其中，擴孔電解液為1%至5%的硝酸鋁、3%至15%的磷酸的 水溶液；第六步後處理將經過以上步驟處理後的鋁箔浸入O. 5%至1%的硝酸溶液，在4(TC至85i: 浸泡10秒至3分鐘後，除氯根，去離子水清洗，晾乾得到所需要的高比表面積鋁電解電容器 用的電極箔。
4、根據權利要求3所述的高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方 法，其特徵在於前處理中所述的鹼洗是將需要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔在4(TC至8(rC的 1%至10%的氫氧化鈉溶液中處理1分鐘至1 O分鐘。
5、根據權利要求3所述的高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法，其特徵在於第二步陽極氧化中的磷酸濃度為1%至30%。
6、根據權利要求4所述的高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法，其特徵在於第二步陽極氧化中的磷酸濃度為1%至30%。
7、 一種利用權利要求1或2所述發孔電解液的高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法，其特徵在於按下述步驟進行第一步前處理對需要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔進行鹼洗或酸洗； 第二步陽極氧化把前處理後的鋁光箔放入溫度為5。C至3(TC的磷酸溶液中，以lmA/cm2至10mA/cm2的直流恆流並將電壓從0伏升至設定電壓40伏至110伏後，恆壓400秒至7小時，在不斷電的條件下將電流驟降到O. 01mA/cm2至0. lmA/cm2後，恆流氧化至氧化電壓降到l伏至10伏；第三步酸浸處理在第二步的基礎上，將鋁箔放入5(TC至9(rC10。/。至50。/。的硝酸溶液中 浸泡1分鐘至10分鐘；第四步腐蝕發孔在第三步的基礎上，在6(TC至75。C的發孔電解液中加電5伏/10安至 10伏/40安腐蝕5秒至2分鐘；第五步擴孔在第四步的基礎上，在4(TC至85。C的擴孔電解液中加電2伏/7安至10伏 /25安腐蝕擴孔處理1分鐘至3分鐘，其中，擴孔電解液為1%至5%的硝酸鋁、3%至15%的磷酸的 水溶液；第六步後處理將經過以上步驟處理後的鋁箔浸入O. 5%至1%的硝酸溶液，在4(TC至85i: 浸泡10秒至3分鐘後，除氯根，去離子水清洗，晾乾得到所需要的高比表面積鋁電解電容器 電極箔。
8、根據權利要求7所述的高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方 法，其特徵在於前處理中所述的鹼洗是將需要腐蝕的鋁電解電容器用鋁光箔在4(TC至8(rC的 1%至10%的氫氧化鈉溶液中處理1分鐘至1 O分鐘。
9、根據權利要求7所述的高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方 法，其特徵在於第二步陽極氧化中的磷酸濃度為1%至30%。
10、根據權利要求8所述的高比表面積鋁電解電容器電極箔生產 方法，其特徵在於第二步陽極氧化中的磷酸濃度為1%至30%。
全文摘要
一種發孔電解液和高比表面積鋁電解電容器電極箔生產方法，該發孔電解液主要含有氯化鋁和硫酸的水溶液，該生產方法按第一步前處理、第二步陽極氧化、第三步酸浸處理、第四步腐蝕發孔、第五步擴孔、第六步後處理進行。本發明工藝簡單、操作方便、對環境造成公害少，通過本發明所得到的鋁電解電容器用的電極箔，其孔徑分布、孔面積及最小孔間距分布呈最佳的正態分布，實現了能控制鋁電解電容器用電極箔腐蝕起點的均勻發孔，並大幅度提高鋁電解電容器用電極箔的比容值，使所製成的鋁電解電容器的比表面積10％至15％，比容值達0.70μF/cm2至0.75μF/cm2。
文檔編號C25F3/04GK101210342SQ20061020148
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月30日 優先權日2006年12月30日
發明者濤 洪, 敏 郭 申請人:新疆眾和股份有限公司