高电压铝阳极箔的电化学腐蚀制造技术

在直流电作用下将铝箔通过温度为７５℃，含３％的盐酸和１％的以氯化铝形式存在的铝的电解液槽，进行腐蚀，可以得到铝电解电容器用的高立体结构箔．这样得到的腐蚀箔具有较大的坑洞密度、坑洞伸长和好的直线形的坑洞结构，因而有很高的电容．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及应用直流电，在含盐酸和氯化铝的腐蚀槽中，对高压铝电解电容器用的高立体结构箔进行电化学腐蚀，以制造高电容铝箔。在腐蚀电解电容器用铝箔的典型方法中，一直是采用含氯化钠或其他盐和硫酸盐为主的电解液。但是所得铝箔的电容不如由本专利技术方法制得铝箔的电容高。美国专利No.4 213 835报导了一种电解腐蚀再结晶铝箔的方法。该法制造出的铝箔具有规则园筒形状的或立体的腐蚀坑洞结构，其箔面坑洞密度大于107/厘米2。此法采用了静电位法腐蚀技术。这种技术存在的问题是不适宜于大规模地生产腐蚀箔。用于制造高比电容铝箔的方法还有一些。本专利技术的目的是制造比电容有明显提高的高压箔。本专利技术的特点是，将上述铝箔通过在直流电作用下的电解液槽，以腐蚀铝电容器用铝箔。具体来说，就是将高立体结构的铝箔，在温度70～85℃和电荷70～110库仑/厘米2的条件下，通过含1.5～7%的盐酸和高达2%的以氯化铝形式存在的铝的电解液槽。电流密度为0.13～0.185安/分米2。提高铝电解电容器箔的比电容必须考虑几个因素。一个因素是要大大提高坑洞密度和坑洞结构，实质上，直线伸长的坑洞提供许多由腐蚀而产生的表面积。当坑洞密度增加时，坑洞的表面积相应增大。另一个重要因素是所用铝的类型。在本专利技术中，优先采用具有高立体结构的铝箔，因为这种铝箔在腐蚀后，坑洞结构均匀，坑洞伸长，随即提高了坑洞密度。控制增加比电容的又一重要因素是腐蚀电解液，它控制坑洞产生和腐蚀坑洞的深度和宽度。如表1所示，选择适当的待腐蚀铝箔与腐蚀电解液进行搭配，可以得到比较均匀的坑洞。表1铝箔类型 方法类型 260伏下的C，V值伏·微法/厘米2标准非立体结构 普通方法 200标准非立体结构 本专利技术方法 210新高立体结构 普通方法 210新高立体结构 本专利技术方法 305在本专利技术中，腐蚀电解液的化学性质是控制直流腐蚀高压(大于200伏)阳极铝箔的腐蚀特点的一个重要因素。在应用中，最好是用盐酸，而不用其他氯化物，因为盐酸可以防止氢氧化铝沉淀;氢氧化铝的沉淀会堵塞用本专利技术方法产生的伸长的坑洞。假若让这种沉淀发生，就会损害铝箔的高立体结构性质，从而不能充分利用高立体结构铝箔与腐蚀方法相配合所带来的好处。为了降低蒸发损失，以便使此方法更经济和更容易控制，应该把温度维持在75℃或75℃左右。本专利技术方法是很简单的一步腐蚀法。不需对现用生产设备作大修改就可以生产出电容值相当于或明显高于最好的商品铝箔。本专利技术的优点是，可以获得箔表面的坑洞密度大于107个/厘米2的腐蚀坑洞结构，腐蚀坑洞在铝箔面上均匀分布。适应预定电压要求的腐蚀直径或坑洞直径，主要决定于电解铝的腐蚀速度，在本专利技术方法中，可以小心地对电解铝的腐蚀速度进行控制。借助本专利技术方法，可得到尽可能高的表面积扩大和电容增益以及最可能小的铝箔腐蚀量，同时又保持了足够的铝箔强度。图1和3是用传统方法腐蚀的铝电解电容器用铝箔横切面的扫描式电子显微镜照片，照片中为坑洞结构。图2和4是用本专利技术方法腐蚀的铝电解电容器用铝箔横切面的扫描式电子显微镜照片，照片中为相对直的伸长的坑洞结构。图5表示腐蚀电量(库仑)对形成铝箔电容的影响。铝电解电容器用铝箔，最好是将纯度大于99.99%、具有高立方结构厚度为100微米的铝箔在75℃和直流电流的作用下，让其通过含3%的盐酸和1%的以氯化物形式存在的铝的电解液槽进行腐蚀。电流密度为0.155安/厘米2，腐蚀电量为80～90库仑/厘米2。用这种方法得到的腐蚀坑洞结构如图2和4中的扫描式电子显微镜照片所示。这些图表示腐蚀铝箔横切面的坑洞结构。浅灰色的直线结构，是铝箔的腐蚀坑洞。在坑洞上下靠近底线处，大致可看清铝箔的界面。和以图1说明的先有技术对照，显示在图2和4的扫描式电子显微镜照片中重直平面上的，相对而言，是直的伸长的坑洞结构，这是明显的。浅灰区(坑洞)进一步穿入铝箔，它们稍具规则形状。坑洞结构的密度比图1所示的先有技术高得多。照片所显示的重要事实是，许多坑洞不互相交叉。由此可见这种铝箔不会产生相互交叉坑洞的结构。当用立体观测器检查图3和4时，可以清楚地看到，本专利技术方法能得到很高的坑洞密度，而且坑洞是均匀地分布在铝箔上。在本专利技术中，应用上述厚度为100微米高立体结构的铝箔时，被溶解的铝量为8.46～9.65毫克/厘米2。下表表示在260伏和465伏下形成阳极氧化物时铝箔的比电容。CV表示电容和电压的乘积。CV/mg表示电容与电压的乘积除以每平方厘米铝箔被溶解的铝量，其值是衡量腐蚀方法相对效率的尺度。表Ⅱ被溶解的铝量 260伏 465伏毫克/厘米2CV CV/mg CV CV/mg8.46 306 36 266 319.65 304 31 271 28本专利技术中可有以下参数变化。所用的铝箔是具有很高立体结构的铝箔，即铝箔在100方向有晶粒的高定向。本专利技术发现，至少70%的晶粒在100方向定向才能获得所希望得到的结果，这是本专利技术方法的目的。这种铝箔已由Showa铝公司、Toyo铝公司和SCAl(Pechiney铝公司的子公司)商品供应。高立体性铝箔可使腐蚀得到很直的坑洞，同时保留腐蚀产生的表面积。坑洞的产生趋于更加均匀，因而增加了坑洞密度。铝箔的立体性越强，比电容越大。但是对于生产来说，根据经验，70%的铝箔立体性或稍高一点，就足够了。本专利技术其他参数范围的值同样是可行的。电解液化学的目的，在于生产具有大量氯化物的酸性介质。为了防止有氯化钠存在时产生沉淀，最好是用盐酸。加入铝的目的，是为了减少电解液槽的消耗和尽量减少在过程中更换电解质。电解液槽诸参数值的范围如下盐酸浓度的范围可为1.5～7%;以氯化铝形式存在的铝量范围为0～2%;过程温度的范围为70～85℃;电流密度的范围为0.13～0.185安/厘米2。腐蚀用电量的范围为70～110库仑/厘米2根据经验确定的上述诸参数的范围，可用于高压铝箔的大规模生产。应用上述参数范围内之值，可以高速、大量地生产铝箔，而不用为调节这些参数装设精密的调节系统，因此为实现本专利技术方法所需的装置费用相当低。在温度范围方面，温度超过85℃时，蒸发就会变成主要因素。假若温度低于70℃，结果是腐蚀过程或者不能进行，或者是工作效率低。在电流密度方面，电流密度在范围值的最低值以下时，坑洞的产生较少，坑洞密度较低。假若电流密度高于上述范围，那末由于已产生的坑洞的深化与新产生坑洞之间的竞争，使坑洞的大小不一。在任何腐蚀过程中，都要避免产生不均匀的坑洞，因为在高电压下阳极铝箔上生成一层氧化物时，许多坑洞实际上被盖住。下表列举了在应用本专利技术的方法时的一些统计试验结果，表示不同腐蚀时间所溶解的铝箔量，以及被蚀铝箔所达到的电容。表Ⅲ被溶解的铝量 在260伏下的电容毫克/厘米2微法/厘米2伏-微法/厘米26.54 0.95 2527.73 1.00 2668.81 1.04 2769.97 1.15 30611.17 1.21 321图5表示在260伏下形成铝箔时腐蚀电量σ(库仑/厘米2)对每平方厘米电容电压积(伏-微法/厘米2)的影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
在直流电的作用下将铝箔通过电解液槽腐蚀铝电解电容器用高电压箔的方法，其特征是将具有高立体结构的铝箔，在温度７０－８０℃、直流电荷７～１０库仑／厘米↑〔２〕下通过含１．５～７％的盐酸和高达２％的以氯化铝形式存在的铝的电解液槽。

【技术特征摘要】
范围之内。权利要求1.在直流电的作用下将铝箔通过电解液槽腐蚀铝电解电容器用高电压箔的方法，其特征是将具有高立体结构的铝箔，在温度70-80℃、直流电荷7～10库仑/厘米2下通过含1.5～7%的盐酸和高达2%的以氯化铝形式存在的铝的电解液槽。2.按照权利要求1的方法，其中的箔是厚度为100微米和立体性为70%或70%以上的铝箔。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺雷，
申请(专利权)人：菲利浦光灯制造公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]