冯哲圣
材料导报
高比容铝电极箔制造技术是实现铝电解电容器小型化的关键技术,本论文从提高铝电极箔电蚀扩面倍率及提高介质膜介电常数两个不同角度出发,对低压铝电极箔增容技术的机理及相关工艺进行了详细研究,大幅度地提高了国产铝电极箔比容水平,所取得的主要结论及创新性的结果如下:
(1)提出了高纯铝在腐蚀性介质体系中发生点蚀时,蚀核萌生机制和蚀孔生长机制研究了高纯铝在不同腐蚀介质中点蚀萌生时的恒电位电化学电流噪声,结果表明:蚀核的萌生主要来自于高纯铝表面膜结构内部与表面的活性点;这些活性点主要与高纯铝表面膜结构与电化学条件相关,而与溶液组成并无直接关系;蚀核的萌生是高纯铝表面膜结构中活性点与侵蚀性离子的相互作用的结果.活性点能否萌生为蚀核受溶液中侵蚀性离子的攻击作用与缓蚀性离子的保护作用共同影响,因此也受溶液组成的影响;Cl浓度的增加可提高蚀核的萌生几率,而SO2-4离子的加入则大幅度降低了高纯铝在含Cl溶液中蚀核萌生几率.
(2)对高纯铝交流腐蚀机理进行了研究,首次提出了Cl氧空位输运侵蚀机制,以及SO2-4氧空位缓蚀作用机制采用三角波动电位扫描法研究了高纯铝交流腐蚀机理,提出了Cl通过存在于侵蚀膜内微晶晶界上的氧空位输运,从而对铝基体进行侵蚀的机制.并利用上述机制对相关实验现象进行了解释.对SO2-4在铝电极箔电蚀扩面工程中缓蚀作用机理进行了研究,指出SO2-4的独特缓蚀作用为:在点蚀萌生时,通过氧空位阻断机制阻止蚀孔萌生,但一旦蚀孔生成,促进蚀孔迅速增大,同时蚀孔内发孔数量增加.因此一定量SO2-4的添加有利于铝电极箔海绵层结构的生成.
(3)建立了YF基元生长模型对铝电极箔理论扩面倍率进行了计算针对已有的铝电极箔理论扩面倍率计算模型不能准确反映中低压铝电极箔的海绵状蚀孔特征的缺点,提出了YF基元生长模型对铝电极箔理论扩面倍率进行了较为准确地计算.结果表明:目前实际的扩面倍率在高压部分与理论扩面倍率很接近,但在中低压部分实际扩面倍率与理论扩面倍率相差较大.因此高压铝电极箔通过电蚀扩面提高比容的前景较小,而对于中低压铝电极箔,提高单位面积静电容量的余地还很大.
(4)研究了交流发孔工艺发孔工艺是铝电极箔电蚀扩面工程中的关键工艺,本文分析对比了低压铝电极箔交流发孔工艺与直流发孔工艺.对交流发孔工艺进行了工艺研究,优选出了一套较好的交流发孔工艺参数,该工艺与常规蚀孔生长工艺进行配套后,腐蚀箔比容在51Vf时可达到18.8μF/cm2.
(5)研究了高介电常数的介质膜生长技术提高铝电极箔介质膜的介电常数可大幅度地提高铝电极箔比容.本文研究了一系列与目前工业联动腐蚀、化成线具有良好兼容性的后处理增容技术,并对相关机制进行了研究.其中经过磷酸-铬酸处理或胺类溶液处理,提高铝氧化膜内γ'-Al2O3或γ-Al 2O3的含量,在合适的工艺条件下,国产铝电极箔比容在51Vf下分别可增容37.5%和35%.首次提出并研究了通过无机盐水解的技术途径在铝介质膜内复合高介电常数阀金属氧化物,在实验室工艺条件下,铝电极箔比容在51Vf下可增容45.6%.目前该技术已申请国家发明专利.
(6)将小波及小波包信号分解及重构引入测试信号的分析处理中,取得了良好效果在高纯铝点蚀机理的研究方面,首次提出了电化学噪声小波包分解子带能量谱分析技术,该分析技术具有表现电化学噪声信号"指纹"特征的能力,对腐蚀体系、腐蚀类型及腐蚀状态都具有较强的敏感性.对高纯铝变频腐蚀机制所进行的研究中,采用小波包时频分解,证明了高纯铝变频腐蚀动力学机制仍服从Tafel关系.首次基于小渡包分解与信号重构方法,给出了在进行变频腐蚀动力学机制研究中动力学参数βa的实时测量方法.
关键词:
铝电解电容器
,
铝电极箔
,
比容
,
点蚀
,
高介电常数
,
机理
,
小波分析
张钱献
,
郑国渠
,
蔡超
,
李纯
,
张昭
功能材料
采用直流电阳极氧化法在高纯铝箔上制备了多孔阳极氧化铝(AAO)膜,同时采用扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)和电化学阻杭谱(EIS)等技术对AAO膜的表面形貌、厚度和比表面电容性质等进行了表征.结果表明,AAO膜由垂直于膜表面的、孔径在60～80nm之间的平行纳米孔道组成,膜的多孔层厚度约为20μm左右;AAO膜的比表面电容值约为5μF/cm2,使用电压范围约为200～250V;该结果表明,多孔阳极氧化铝在中高压铭电解电容器的阳极箔上的应用存在着较好的前景.
关键词:
阳极氧化铝
,
铝电解电容器
,
阳极箔
,
比电容
,
电化学阻抗谱
朱淑芹
,
班朝磊
材料热处理学报
应用正交实验方差分析研究了高压铝电解电容器用铝箔电解扩面腐蚀时,发孔腐蚀液中H2SO4浓度、HCl浓度、温度、电解电流密度和电解腐蚀时间对铝箔腐蚀扩面效果的影响;采用扫描电镜观测和极化曲线测试研究了发孔腐蚀液中H2SO4浓度变化对腐蚀铝箔表面形貌、横截面形貌以及电蚀发孔点蚀能力的影响.结果表明:腐蚀液中H2SO4浓度是最重要的影响因素,随着H2SO4浓度的增加,极化曲线上点蚀电流密度减小、发孔密度降低、隧道孔长度减小、并孔程度减轻,在本研究范围内,较佳的腐蚀工艺条件为:盐酸浓度1.4 mol·L-1、硫酸浓度3.2 mol· L-1、温度73℃、电流密度0.30 A·cm-2、时间50 s.
关键词:
正交实验
,
方差分析
,
铝电解电容器
,
电解腐蚀
班朝磊
,
邵鑫
,
王长征
,
何业东
材料热处理学报
水煮处理前或后,将腐蚀铝箔作为阴极,在Zr(NO3)4溶液中进行直流电解沉积→500℃热氧化处理,然后在硼酸溶液中进行2级阳极氧化制得复合阳极氧化膜.用计算机监控系统采集了阳极氧化过程中的升压取线,用扫描电镜(SEM)和EDS能谱分析了氧化膜表面形貌和成分,用电化学交流阻抗(EIS)、LCR数字电桥测试了阳极氧化膜的电化学性能.结果表明:水煮处理前对腐蚀铝箔实施电解沉积-热氧化处理,可以使阳极氧化过程形成电量降低20％,氧化膜中Zr含量较高,氧化膜的比电容提高,但比电阻减小;水煮处理后对腐蚀铝箔实施电解沉积-热氧化处理,则阳极氧化时形成电量增加,阳极氧化膜中Zr含量较低,氧化膜比电容降低,但比电阻较高.
关键词:
铝电解电容器
,
电解沉积
,
铝箔
,
复合阳极氧化膜
郑红梅
,
吴玉程
,
黄新民
,
胡学飞
,
刘勉诚
,
杨蓓蓓
功能材料与器件学报
doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2012.01.003
利用原子吸收光谱仪(AAS)、电子扫描电镜(SEM)、电子背散射技术(EBSD)、电化学工作站等方法对不同厂家生产的铝电解电容器用电子铝箔各方面的性能进行比较和分析.结果表明,国产铝箔在微量元素设计和杂质控制,立方织构控制方面已达到国外同类产品的先进技术水平,但表面加工质量,氧化层均一性和微量元素的分布控制方面与国外存在差距.
关键词:
电子铝箔
,
铝电解电容器
,
微量元素
,
立方织构
,
点蚀
王志申
,
何业东
,
孙志华
,
刘明
,
张晓云
,
陆峰
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.05.004
采用极化曲线和场发射扫描电镜等方法,研究了铝电解电容器高压电子箔在高温强酸性溶液中的点蚀机理.结果表明:在开路状态下铝光箔在硫酸盐酸发孔溶液中可以产生点蚀,测到自腐蚀电位就是点蚀电位；形成隧道孔后,阳极极化曲线出现点蚀电位,且点蚀过电位与隧道孔长度之间存在线性关系.根据点蚀的微电池模型及其在阳极极化下微电池的腐蚀极化图,提出产生上述现象的原因是阳极极化时带孔铝箔的表面由阴极向阳极转变,其转变的临界点即所测到的点蚀电位.
关键词:
铝电解电容器
,
阳极箔
,
点蚀
,
腐蚀极化图
班朝磊
,
朱淑芹
,
侯加林
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.03.031
阐述小孔腐蚀在铝电解电容器用铝箔质量评价中的应用机理。首先简要介绍电容器铝箔立方织构的形成过程和特征,及小孔腐蚀的一般电化学特点；然后模拟计算多晶体铝箔材料各晶面弹性模量、各晶面原子密度和各晶向原子密度；最后用HCl、HNO3、HF组成的特定侵蚀剂对电容器铝箔实施小孔腐蚀,用扫描电子显微镜( SEM)和光学显微镜( OM)对小孔腐蚀后的铝箔表面形貌与横截面形貌进行观察分析。电容器铝箔侵蚀后表面呈现大量正方形蚀孔,电容器铝箔发生小孔腐蚀具有方向性,蚀孔隧道总是沿着垂直或平行于铝箔表面的方向发展；<100>、<110>和<111>晶向的原子密度依次为2/a、2.12/a、1.15/a,a为晶胞参数,{100}、{110}和{111}晶面的原子密度依次为5/a2、4.24/a2、13.85/a2,{100}、{110}和{111}晶面的弹性模量依次为98.418、109.449、113.2678 GPa,蚀孔隧道活性尖端由{111}晶面构成以降低表面能,蚀孔隧道钝化壁由{100}晶面组成以保持钝化膜稳定。电容器铝箔正方形点蚀表面形貌与铝箔织构有特定的对应关系,织构{100}<001>含量可以通过计算铝箔表面正方形蚀坑面积的方法来估算。
关键词:
小孔腐蚀
,
铝电解电容器
,
铝箔
,
立方织构
,
局部腐蚀
,
钝化
