腐蝕條件對電極箔性能的影響

胡知健

摘要 研究了不同的發(fā)孔腐蝕條件對初始蝕孔型貌的影響以及對腐蝕箔電性能的影響，實驗發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整發(fā)孔腐蝕的溫度、電流密度及腐蝕時間，可以有效的控制腐蝕箔孔徑的大小及深度，從而可以獲得高性能的腐蝕箔。

關(guān)鍵詞 電極箔；發(fā)孔腐蝕；比容

中圖分類號TM7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）49-0027-02

鋁電解電容器用電極箔是電子信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)元器件類產(chǎn)品的電子專用材料，其靜電容量的大小極大程度上影響著電子線路的小型化、集成化發(fā)展。要提高其靜電容量關(guān)鍵在于鋁光箔的質(zhì)量及電化學腐蝕條件選取。目前在國內(nèi)的電極箔生產(chǎn)中，腐蝕箔的生產(chǎn)工藝流程一般分為：前處理、發(fā)孔腐蝕、擴孔腐蝕、化學洗滌、烘干等5個步驟，每個步驟的作用均不相同。其中，發(fā)孔腐蝕的主要作用是使經(jīng)過前處理的光箔表面形成均勻密集的、具有一定深度及大小的細孔，這些細孔再經(jīng)過二次擴孔腐蝕后，能大幅的提高鋁箔的比表面積（即：靜電容量）。發(fā)孔腐蝕是整個腐蝕過程中最重要一環(huán)，對腐蝕箔質(zhì)量的高低起著決定性的作用。本文著重探討在前處理、發(fā)孔腐蝕液、擴孔腐蝕、化學腐蝕、烘干等條件不變的情況下，其它發(fā)孔腐蝕條件對腐蝕箔性能的影響。

1 實驗材料及方法

實驗材料采用進口高純軟態(tài)鋁箔, 其立方織構(gòu)占有率（＞95%）；主要化學成分（質(zhì)量分數(shù)%）為：Si<0.025,Fe<0.025,Cu<0.006,Al≥99.99；厚度為112μm。

首先將鋁光箔在53℃的磷酸水溶液中進行前處理，然后在F液中進行發(fā)孔腐蝕，在86.5℃的A液中施加39mA/cm2的電流密度進行擴孔腐蝕1 800s，擴孔后的腐蝕箔在78℃的硝酸溶液中進行化學洗滌120s，烘干后即得腐蝕箔。腐蝕鋁箔首先測量失鋁量，然后按日本JCC標準在375V化成后測量比電容。

氧化膜耐壓值采用揚州雙鴻電子的YTV-50A智能型陽極箔TV特性漏電流測試儀測試，比電容采用常州惠友電子的HF2817型LCR數(shù)字電橋測試。腐蝕鋁箔表面的蝕孔形貌和孔密度是采用KYKY-2800B掃描電子顯微鏡觀察和拍照。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 發(fā)孔腐蝕液不同溫度對腐蝕箔比容及失鋁量的影響如下表1

從以上的圖像可以看出：發(fā)孔腐蝕溫度越高時，剩余的鋁基體越厚、腐蝕孔密度越大、孔徑越小。從腐蝕箔的最后性能看，溫度越高失鋁量越大，最高比容出現(xiàn)在76℃~80℃之間，這主要是因為發(fā)孔溫度太低時，雖然孔洞較深，但密度不夠；而當溫度過高時比容反而下降的原因為：第一，腐蝕液的氧化性提高，使鋁箔表面容易出現(xiàn)鈍化，阻礙了侵蝕離子向深處腐蝕的能力，致使蝕孔較淺；第二，由于箔表面氧化、侵蝕動作頻率提高，使箔表面腐蝕量加大，雖然失鋁量增加，但比容卻沒有同比的上升；第三，溫度高時由于孔的密度較高，經(jīng)過擴孔腐蝕后，出現(xiàn)并孔使實際比表面積反而下減少、比容下降。

2.2 發(fā)孔腐蝕電流密度對腐蝕箔性能影響如下表2

從以上檢測數(shù)據(jù)及橫截面圖像可以看出：電流密度越大，腐蝕孔密度越高、比容越高，相應(yīng)的失鋁量也越大；鋁箔剩余的鋁基體厚度隨著電流密度的增大，略有增加。這可能是因為大電流密度時激發(fā)的初始蝕點較多，使后蝕孔生長時箔比表面的電流密度反而下降，在反復成膜、侵蝕時強度減弱，導致蝕孔深度變淺、剩余鋁基體增厚。同時我們發(fā)現(xiàn)，隨著電流密度的提高，腐蝕孔的深度更整齊、孔徑也略小。這主要是因為：大電流密度時減少了因鋁箔表面狀態(tài)差異導致的電流分布不均的因素。

2.3 發(fā)孔腐蝕時間對腐蝕箔性能影響如下表3

從不同發(fā)孔腐蝕時間所測出來的腐蝕性能及其電鏡橫截面圖片可以看出：隨著發(fā)孔腐蝕時間的增加，腐蝕箔的比容逐步提高，但提高到一定程度時，提高幅度明顯下降，且失鋁量突然大幅增加，可以預(yù)測到，當再延長發(fā)孔腐蝕時間時，腐蝕箔的性能肯定會明顯下降。從橫截面圖像可以看出，發(fā)孔腐蝕時間越長，蝕孔越深、剩余鋁基體厚度越薄，這也同時驗證了發(fā)孔時間長比容高的特性。發(fā)孔時間對腐蝕孔的密度和孔徑大小影響不大。

3 結(jié)論

通過調(diào)整發(fā)孔腐蝕工藝條件能有效的改變腐蝕箔孔洞的型狀，穩(wěn)定的控制腐蝕箔的電性能。從本次的研究結(jié)果看，各工藝條件對腐蝕孔的影響作用有明顯區(qū)別：

對蝕孔深度影響最明顯的是發(fā)孔腐蝕液的溫度，其次是發(fā)孔腐蝕的時間。溫度越低或腐蝕時間越長，腐蝕孔的長度越深，剩余鋁基體厚度越薄。

對腐蝕孔密度影響最明顯的因素是發(fā)孔腐蝕的電流密度，其次是發(fā)孔腐蝕液的溫度。電流密度越大、溫度越高，腐蝕孔的密度越高。但溫度過高時，腐蝕孔的深度較淺，不利于提高比容；電流密度太大、初始蝕孔密度過大時，在擴孔腐蝕后很容易出現(xiàn)并孔或蠶蝕，也不利于比容的進一步提高。

以上的3個因素對腐蝕孔孔徑的大小影響作用均不明顯，只是當發(fā)孔腐蝕液的溫度較低、蝕孔密度較低時，初始蝕孔的孔徑才略增大。這進一步說明，在中高壓腐蝕生產(chǎn)過程中至少需要有兩級（發(fā)孔腐蝕和擴孔腐蝕）以上的腐蝕才能獲得高比容、高品質(zhì)的產(chǎn)品。