一种Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］／ＴｉＯ↓［２］复合介质膜铝电极箔的制备方法，属于电子材料技术领域。本发明专利技术采用阴极电化学沉积技术，通过惰性金属阳极以及可溶性钛盐溶液体系，在铝腐蚀箔表面沉积ＴｉＯ↓［３］（Ｈ↓［２］Ｏ）↓［ｘ］；然后经温控热处理，使ＴｉＯ↓［３］（Ｈ↓［２］Ｏ↓［）］ｘ分解得到锐钛矿型ＴｉＯ↓［２］纳米高介氧化膜；最后通过常规阻挡型铝阳极氧化技术，在铝腐蚀箔表面制备高介电常数的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］／ＴｉＯ↓［２］复合介质膜，从而得到Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］／ＴｉＯ↓［２］复合介质膜铝电极箔。本方法所制备的铝电极箔，其表面复合介质膜在厚度与传统介质膜厚度相同的情况下，具有更高的介电常数，可有效提高铝电极箔的电容水平。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子材料
，涉及一种复合介质膜铝电极箔的制备方法，利用本专利技术 制备的铝电极箔主要用于铝电解电容器中。
技术介绍
铝电解电容器以其单位体积比率容量高、成本低廉的特点，在电子元器件领域起到不可 或缺的作用。铝电解电容器的核心构件是铝电极箔，在铝电极箔表面采用阳极氧化工艺处理 后获得的铝氧化介质膜，是铝电解电容器形成电容特性的关键材料。小型化、高性能化、长 寿命化是铝电解电容器目前发展的主要方向。铝电解电容器实现小型化的关键是高比率容量(简称比容)铝电极箔的制备。依据平板电容器静电容量基本公式Coc￡()&S/"，可通过以下三种途径提高铝电极箔比容的技术-第一、减小铝电极箔表面介质膜的厚度c/;第二、增加铝电极箔比表面积S;第三、提高铝电极箔表面介质膜的介电常数^。实际上，耐电压特性也是衡量铝电极箔的一个重要指标，铝氧化介质膜的厚度与耐电压密切相关，目前在相同耐电压下，能大幅度减少介质膜厚度的 技术手段尚缺乏，因此通过技术途径一实现铝电极箔比容水平大幅度提高的难度很大。目前 工业上广泛采用技术途径二提高铝电极箔比容水平，其技术手段是通过在混酸体系中对铝光 箔实施化学及电化学的腐蚀扩面处理，在铝电极箔表面形成微观腐蚀坑洞，增加铝电极箔比 表面积，从而达到提高铝电极箔比容的目的。长期以来，技术途径二一直是工业上提高铝电 极箔比容水平的主要方法。然而，为保证铝电极箔必要的机械强度，电化学腐蚀扩面不能无 限进行。近十年来，工业产品的电化学腐蚀扩面倍率已接近理论倍率，通过扩大电极箔比表 面积的方法来提高比容日益困难。在该技术途径上，研究人员通过调整铝光箔表面织构，优 化腐蚀液体系，采用变频腐蚀电源及多级腐蚀工艺等多种手段使腐蚀箔表面蚀孔形态控制更 加精确，蚀孔密度进一步提高，蚀孔不断细化，尽可能逼近理论扩面倍率。但过细的微孔将 导致工作电解质浸润困难，引起铝电解电容器损耗上升、阻抗特性与频率特性下降。因此通 过技术途径二实现铝电极箔比容水平已经进入瓶颈阶段。作为目前铝电极箔增容技术的主要方向，利用复合铝介质膜制备技术提高介电常数的方 法，亦即技术途径三成为实现铝电解电容器小型化的关键，受到广泛关注。通常按照传统工艺制备出的铝电极箔介质膜是Al203，其介电常数在8 10左右，若能将 具有高介电特性的金属氧化物(高介电相)引入到铝阳极氧化膜中，可形成高介电常数复合 介质膜，能有效提高铝电极箔比容。为能在对铝腐蚀箔进行阳极氧化(工业上称为化成)过 程中实现有效复合，通常高介电相选择为阀金属体系的氧化物，如化205 (介电常数为28)， Nb205 (介电常数为41)， Ti02 (介电常数为48)等。目前实现高介电相与Al203复合的技术手段主要有合金化方法、物理气相沉积(PVD法)、 溶胶凝胶法、水解沉积法等。巳有专利特开平4-42519通过物理方法沉积Ti金属醇盐制备出 高介电常数复合介质膜，但以h技术成膜介电损耗过大，且针对低压段(《50V)效果并不明显。 专利ZL03114518.3通过溶胶凝胶法实现了铁电材料复合介质膜生长技术。溶胶凝胶法所制备 铁电材料复合介质膜，由于铁电材料烧结温度较高，在制备过程中铝电极箔容易烧毁，而且 整个溶胶凝胶过程周期较长。
技术实现思路
本专利技术提供一种Al20/Ti02复合介质膜铝电极箔的制备方法，将常规应用于光催化和纳 米材料制备领域的阴极电化学沉积技术引入到铝电极箔介质膜制备技术中，通过选择惰性金 属阳极以及可溶性钛盐溶液体系，实现在铝电极箔表面预沉积纳米厚度的高介电相，然后通 过常规阻挡型铝阳极氧化技术，在铝箔表面制备高介电常数复合介质膜。本方法所制备的铝 电极箔，其表面复合介质膜在厚度与传统介质膜厚度相同的情况下，具有更高的介电常数， 可有效提高铝电极箔的电容水平。本专利技术技术方案如下一种Al20/Ti02复合介质膜铝电极箔的制备方法，如图1所示，包括以下步骤步骤l:配制TiCU和H202的混合电解液。首先将TiCl4溶于醇类有机溶剂和去离子水的 混合溶剂中，然后滴加H202水溶液，直至得到颜色范围在橙黄色至棕红色之间的溶液。步骤l中的具体反应过程如下Ti4++H202+(n-2)H20 — (4—n)++nH+ ，由于混合溶液体系反应生成含 (")+络合离子，其中n等于2、 3或4，使得整个混合溶液体系呈现一定的色彩，当TiCl4和H202的比例含量和浓度在一定范围内连续变化时，整个混合溶液体系的颜色在橙黄色至棕红色之间连续变化。步骤2:将惰性金属和铝腐蚀箔浸渍于步骤1所得的电解液中，以惰性金属为正极，铝5腐蚀箔为负极，进行阴极电化学沉积，在铝腐蚀箔表面沉积得到Ti03(H20)x。 步骤2中的具体反应过程如下 2H20+2e-—H2+20IT(4-n)++(4-n)OH-+(x-l)H20—Ti03(H20)x步骤3:采用去离子水清洗步骤2所得的表面沉积有Ti03(H20)x的铝腐蚀箔。步骤4:对步骤3清洗后的表面沉积有Ti03(H20)x的铝腐蚀箔进行温控热处理，使沉积 于铝腐蚀箔表面的Ti03(H20)x经过退火脱水得到Ti02，从而在铝腐蚀箔表面得到Ti02的纳米 氧化膜。步骤4中的具体反应过程如下 2Ti03(H20)x—2Ti02 + 02+2xH20步骤5:对步骤4所得的表面具有Ti02纳米氧化膜的铝腐蚀箔进行阳极氧化，得到具有 Al203/Ti02复合介质膜的铝电极箔。上述技术方案需进一步说明的是1、 步骤l中配制TiCl4和H202的混合电解液时，所述H202的用量宜超过TiCU的用量。因为TiCl4和H202的混合电解液中存在如下反应Ti4++H202+(n-2)H20 — [Ti(02)(OH)n.2f-n)++nH+ 。只有在H202过量的情况下，Ti4+才能充分反应生成 [Ti(02)(OH)n.2f'n)+ ，否则部分Tf+可能与OH'反应生成Ti(OH)4沉淀，这样就不利于Ti"的 充分利用。2、 步骤1中配制TiCU和H202的混合电解液时，所述去离子水和醇类有机溶剂的体积比 为3:1。所述醇类有机溶剂可以是甲醇、乙醇或丙醇。3、 TiCU禾Q H202的混合电解液中，溶质TiCU和H202的浓度会影响步骤2阴极电化学沉 积的效果，如果TiCU和H202的浓度过大，会使得Ti03(H20、在铝腐蚀箔表面沉积不均匀。 实际操作时，宜控制混合电解液中TiCU禾n H202的浓度在0.001~0.1mol/L之间。4、 步骤2进行阴极电化学沉积时，具体采用衡流直流电源进行阴极电沉积，电流为 0.001MA,电压为5 50V，电沉积温度为0~30'C，电沉积时间为1~20分钟。5、 步骤3对步骤2所得的表面沉积有Ti03(H20)x的铝腐蚀箔采用去离子水清洗，其目的是清洗掉铝腐蚀箔表面残留的电解液，尤其是其中的cr离子，以免cr离子对铝腐蚀箔产生 腐蚀、破坏作用。6、 步骤4对清洗后的表面沉积有Ti03(H20)x的铝腐蚀箔进行温控热处理时，具体步骤如下步骤4-l:对清洗后的表面沉积有Ti03(H20)x的铝腐蚀箔进行低温热处理，以去除表面沉积有Ti03(H20)x的铝腐蚀箔表面的水分和醇类有机溶剂。具体温度控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］／ＴｉＯ↓［２］复合介质膜铝电极箔的制备方法，包括以下步骤： 步骤１：配制ＴｉＣｌ↓［４］和Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］的混合电解液。首先将ＴｉＣｌ↓［４］溶于醇类有机溶剂和去离子水的混合溶剂中，然后滴加Ｈ↓［２］Ｏ ↓［２］水溶液，直至得到颜色范围在橙黄色至棕红色之间的溶液； 步骤２：将惰性金属和铝腐蚀箔浸渍于步骤１所得的电解液中，以惰性金属为正极，铝腐蚀箔为负极，进行阴极电化学沉积，在铝腐蚀箔表面沉积得到ＴｉＯ↓［３］（Ｈ↓［２］Ｏ）↓［ｘ］； 步骤３：采用去离子水清洗步骤２所得的表面沉积有ＴｉＯ↓［３］（Ｈ↓［２］Ｏ）↓［ｘ］的铝腐蚀箔； 步骤４：对步骤３清洗后的表面沉积有ＴｉＯ↓［３］（Ｈ↓［２］Ｏ）↓［ｘ］的铝腐蚀箔进行温控热处理，使沉积于铝腐蚀箔表面的ＴｉＯ↓ ［３］（Ｈ↓［２］Ｏ）↓［ｘ］经过退火脱水得到ＴｉＯ↓［２］，从而在铝腐蚀箔表面得到ＴｉＯ↓［２］的纳米氧化膜； 步骤５：对步骤４所得的表面具有ＴｉＯ↓［２］纳米氧化膜的铝腐蚀箔进行阳极氧化，得到具有Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］／ＴｉＯ↓［ ２］复合介质膜的铝电极箔。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯哲圣，梁孜，陈金菊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。