工艺参数对铝电解电容器用阳极铝箔作用的研究

工艺参数对铝电解电容器用阳极铝箔作用的研究

彭希彤

肇庆市高要区华锋电子铝箔有限公司，广东肇庆，526108

摘要:现如今随着各种科学技术的不断发展，电子产品在发展的过程当中，其趋势也开始逐渐的转向小型化以及集成化，所以铝电解电容器在进行发展的过程当中，必须要保证在性能没有问题的基础上不断地对于体积进行缩小，而在其缩小的过程当中，其非常重要的就是阳极箔。所以在本文当中也会对此进行更加详细的探讨，希望能够为相关工作者提供一定的参考意义。

关键词:铝电解电容器；阳极箔；工艺参数

引言

    铝电解电容器作为基础性电子元件，能够有效的起到通交流或者是阻直流的相关作用，与此同时还能够真正的实现快速充放电等一系列的相关功能，所以其性价比是很高的，并且其最为重要的一个特点就是本身的存储电量比较大，而且体积又非常的小，所以非常符合目前市场的发展需求。在当今社会发展的过程当中可以说各种新型科学技术开始如雨后春笋般的出现，而电子类的产品市场也越来越大，并且产品的更新换代速度也是非常快的，这也就导致各种产品开始涌现出来[1]。

1、铝电解电容器的基本构造

    在铝电解电容器当中一共包含着正级以及负级这两个构成部分，在进行电极制造时，铝箔也是绝对不能够缺少的一种原材料，阳极铝箔的表面上本身就存在着一层氧化铝的薄膜，主要是通过电化学腐蚀的工艺来形成的，而这层薄膜在整个电热器当中所充当的主要责任就是成为电介质，因此这层薄膜必须要是薄且致密的。因为比电容与电极之间本身就呈现着反比例的关系，这也就意味着如果氧化膜越薄的话，那么这两极之间的距离就会越短，更加方便于比电容的增加。如果氧化膜本身是均匀，而且非常的致密的话，那就能够有效的提升电极的耐压能力，同时也可以更好地降低漏电量，铝箔的表面存在着的一层氧化膜主要是通过阳极腐蚀或者是阳极化成而形成的，而这层氧化膜本身跟铝电解电容器的整体电容包括耐压值之间都有着一定的联系。

2、电解电容器用铝箔腐蚀工艺的相关研究

    阳极箔腐蚀技术近些年来在进行研究的过程当中，主要是以电化学腐蚀为主的，无论是铝箔的材质还是电化学腐蚀的工艺参数等，对于最终的结果必然都会造成相应的影响，而铝箔的材料的材质基本上指的就是其最为重要的内部因素，例如其实际化学成分或者是材料组织结构等。而电化学腐蚀过程当中的工艺参数其实指的就是对于各种会对于最终结果造成影响的外部因素，例如盐酸的浓度或者是腐蚀液的组成，以及在进行实验过程当中所选取的温度等，为了能够对其进行更加良好的分析，在本文主要会通过发孔腐蚀选择利用单因子变量的办法来对于各个参数进行研究[2]。

2.1发孔腐蚀阶段不同的浓度盐酸对于铝箔性能所产生的影响

    在氯化物溶液的影响条件下，高纯铝箔本身容易会出现点蚀的现象，同时这也是电化学腐蚀能够有效地扩大铝箔的比表面积当中的一个最为重要的原因之一，因此电化学腐蚀溶液当中所存在的氯离子必然也是绝对不能够缺少的，并且在合适的条件下才能够真正的提升铝箔本身的比电容。Cl－是卤族元素当中具备着比较强的侵蚀性能的离子，对于金属的表面本身具有去钝化以及离子化的作用，氯离子的存在，对于点蚀初始微孔的形成，包括成长都有着非常关键的影响。本文主要将实验条件设定在盐酸浓度为每升0.5mol、1mol、2mol、3mol、4mol、5mol、6mol，以此作为基础来对于不同浓度的盐酸可能会针对于铝箔发孔腐蚀所产生的影响进行相应的探究以及分析，经研究发现，铝箔本身的失重变化趋势跟盐酸的浓度其实是有着莫大的关系的，而且是保持一致的。如果浓度上升，那么铝箔本身的失重比例也会增加，这是因为在不断上升的盐酸浓度所产生的影响条件下，总酸度也会处在上升当中，因此本身就会不断的加剧铝箔的腐蚀致使其失重不断上升。

2.2发孔腐蚀阶段不同浓度硫酸对于铝箔性能所产生的影响

    在对于发孔腐蚀阶段的工艺参数进行研究的过程当中，硫酸浓度的控制也是非常重要的一个环节，硫酸的加入可以有利于更好的促进铝箔表面的转化膜的形成，同时也能够使铝箔的表面浸润性出现不断降低的现象，以此来更好的减少活性的点位，能够更好的缓解铝箔表面出现的全面腐蚀。不仅如此，硫酸的加入还可以增加溶液当中的氢离子的浓度，并且更好的对于总体酸度进行提升，有利于促进铝箔表面的去极化的作用的发展，在研究该参数影响时，将硫酸浓度分别设定在每升0.2mol、0.4mol、0.6mol、0.8mol、1.0mol、1.2mol。最终经过实验研究发现，硫酸浓度如果过低或者是过高，都非常的不利于铝箔比电容的提升，当浓度设定在每升1.0 mol的时候，所对应的铝箔比电容是最大数值，在这时铝箔的失重也相对比较低，这是因为Cl－和SO42－可以共存在溶液当中，同时SO42－也可以在铝箔的表面进行吸附，然后生成一层保护膜[3]。

2.3发孔腐蚀阶段不同的温度对于铝箔性能所造成的影响

    在研究的过程当中分别选取了不同的温度条件，分别是20℃、30℃、40℃、50℃、60℃以及70℃。通过对于不同的温度条件进行相应的分析之后，可以发现铝箔在腐蚀溶液当中所产生的反应会伴随着温度的上升而出现明显的加速的现象，温度的上升也会导致铝箔的失重情况不断的上升，同时也就验证了反应的速率跟温度之间是有着非常明显的联系的。如果腐蚀溶液的温度能够控制在20℃的话，那么在这个时候孔蚀本身就呈现着分布分散以及孔径比较大的特点，而溶液温度上升到60℃的时候，孔隙密度会出现明显的上升，而且孔径也比较小，比容也会逐渐上升，但是如果温度超过了60℃的话，那么铝箔的比电容也会随之出现下降的问题，这是因为蚀孔在温度不断变化的条件下，产生了蚀孔并孔，因此就会导致铝箔的比表面出现下降，直接影响了比电容的增加，所以将温度控制在60℃时是最佳的。

2.4发孔腐蚀阶段不同的电流密度对于铝箔性能的影响

    在实验中选取了八种不同大小的电流密度来研究铝箔发孔腐蚀的相关性能，所设定的电流密度分别是每平方厘米100mA、150mA、200mA、250mA、300mA、350mA以及400mA和450mA。经过对其进行分析，可以发现腐蚀电流密度的不断增加，同时也会导致铝基体的腐蚀速度出现明显的上升，并且铝箔的失重跟电流密度之间本身就是正比例关系。当电流的密度是每平方厘米100mA的时候，铝箔的表面微孔数量相对来说是比较少的，而且微孔孔径比较大，分布得非常零散，当电流密度增加到每平方厘米350mA的时候，其表面的蚀孔数量就会出现明显的增多，分布得也更加的均匀，而且尺寸相对来说比较小，这表明电流密度的变化是影响了铝箔上的蚀孔分布大小包括尺寸的，根据各个数据的具体情况来看，将电流密度选取为350mA/cm2是比较科学的。

结束语:

    综上所述，在本篇文章当中，主要以铝电解电容器的发孔腐蚀阶段为例着重研究了几种工艺参数对于铝电解电容器用阳极铝箔所产生的作用。经研究发现不同的参数数值对于最终的结果会造成直接的影响，所以在对于参数进行选定的时候必须要以实验数据最佳为准，只有这样才能够更好地推动铝电解电容器的应用。

参考文献:

[1] 杜梦萍. 工艺参数对铝电解电容器用阳极铝箔作用的研究[D]. 江苏:南京航空航天大学,2016.

[2] 翟新生,王磊,刘杨,等. 张力异步轧制对高压电解电容器阳极铝箔结构的影响[J]. 材料与冶金学报,2011,10(4):301-304.

[3] 黄丽颖,吕晓芳,何红升. 电解电容器高压阳极用高纯铝箔结构研究[J]. 电子元件与材料,2009,28(7):39-41.