鋁箔腐蝕過程陽極液中供電的研究

蔡小宇　熊傳勇

摘要：文章簡單分析了鋁電解電容器用陽極箔腐蝕工序陽極銅輥供電帶來的負(fù)面影響，著重研究液中供電所需槽液的配方、溫度等工藝。發(fā)現(xiàn)：在保證腐蝕箔電性能不低于原水平的情況下，陽極液中供電能有效提高腐蝕箔的生產(chǎn)效率，使腐蝕箔的外觀質(zhì)量得到明顯提升。

關(guān)鍵詞：鋁箔腐蝕；陽極液；液中供電；外觀質(zhì)量

中圖分類號：TG172 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）17-0023-02

1 概述

鋁電解電容器用陽極箔腐蝕工序主要包含以下流程：前處理、一級腐蝕、二級腐蝕、化學(xué)洗滌、烘干等五個步驟。其中一級腐蝕和二級腐蝕為電化學(xué)腐蝕，陽極供電是靠鋁箔與銅輥接觸完成。該導(dǎo)電方式的導(dǎo)電能力主要取決于鋁箔與銅輥包角大小、鋁箔與銅輥表面接觸狀態(tài)。在實際生產(chǎn)過程中此導(dǎo)電方式存在的主要缺點有：（1）鋁箔與導(dǎo)電輥接觸點，存在局部點電位電壓較高，從而擊穿鋁箔或形成密集打火點，導(dǎo)致鋁箔外觀質(zhì)量下降，造成廢品。（2）要保證銅輥與鋁箔有很好的導(dǎo)電性，必須長期對銅輥表面進(jìn)行研磨與清洗，這個過程會使銅離子粘附在鋁箔表面，帶入到電解液中。當(dāng)電解液中的銅離子積聚到一定程度時會使鋁箔的腐蝕量及蝕孔數(shù)量、狀態(tài)發(fā)生變化，影響腐蝕箔的電性能，嚴(yán)重時會出現(xiàn)過量腐蝕情況。（3）為了避免第一點的現(xiàn)象發(fā)生，施加的電流密度不能太大，制約了生產(chǎn)效率的提高。

為了解決傳統(tǒng)銅輥加電方式的這些不足，我們提出了增大鋁箔導(dǎo)電面積的液中供電方法，如圖1所示：

圖1

新供電方法需要解決兩個關(guān)鍵技術(shù)問題：一個是液中供電極板的材質(zhì)；另一個是液中供電槽液的工藝配方。本文作者主要針對后者進(jìn)行了大量的研究工作。

2 試驗

本試驗采用具有高立方織構(gòu)占有率（>95%）的高壓鋁光箔，純度為99.99%、厚度為120μm。除加電方式與傳統(tǒng)方式不同外，前處理、一級腐蝕、二級腐蝕等各步驟均沒有變化。供電槽導(dǎo)電介質(zhì)主要嘗試了各種酸（或添加添加劑）的水溶液，并調(diào)整了槽液濃度、溫度。對腐蝕鋁箔進(jìn)行外觀質(zhì)量分析及按國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測量比電容。

3 結(jié)果與討論

（1）選用不同的化工材料作液供電介質(zhì)、50℃，一級腐蝕電流為200mA/cm2時，一級腐蝕電壓、液饋后鋁箔外觀質(zhì)量、失鋁量如表1：

從表1數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，一級腐蝕使用液中供電電壓均比使用銅輥供電高，即使是最好的配方，電壓也比銅輥供電高13%，這主要是因為液中離子遷移的導(dǎo)電能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬導(dǎo)體以及供電距離加大的緣故。這意味著施加同樣的電流密度、生產(chǎn)效率一樣的情況下，使用液中供電比用銅輥供電生產(chǎn)用電成本會略有增加。

在腐蝕箔的質(zhì)量方面：除用已二酸銨做導(dǎo)電介質(zhì)的比容較低外，其他樣品的比容均與銅輥加電的樣品相當(dāng)或略高。液中加電的箔樣失鋁量均比銅輥加電的大，這對提高腐蝕箔的機(jī)械強(qiáng)度不利，造成失鋁量增加的主要原因是供電液對鋁箔有化學(xué)腐蝕的作用。再觀察液供后鋁箔的外觀質(zhì)量發(fā)現(xiàn)：用有機(jī)酸做液中供電介質(zhì)時鋁箔發(fā)硬、后續(xù)腐蝕量加大，不利于綜合性能的提高；用硝酸或含添加劑的硝酸混合液做液中供電介質(zhì)時，由于硝酸的氧化作用使鋁箔生成一層薄薄的氧化膜，對后續(xù)的化成工序會造成嚴(yán)重的質(zhì)量影響；用磷酸或含添加劑的磷酸混合液做液中供電介質(zhì)時，除失鋁量略大外，腐蝕箔的外觀質(zhì)量與電性能均沒有受到明顯的影響，液中供電介質(zhì)的選擇可著重考慮對磷酸系的研究。

（2）12%磷酸+0.05%T1的混合溶液做供電介質(zhì)，不同溫度及不同電流密度對一級腐蝕電壓及腐蝕箔質(zhì)量的影響如表2和表3所示。

從表2我們可以看出：隨著供電液的溫度升高，一級腐蝕電源電壓略有下降，這是因為溫度越高，供電液中的陰離子活性越大、運動速度越快、導(dǎo)電能力越強(qiáng)，所以電壓越低。同理，由于溫度越高，磷酸的腐蝕能力越強(qiáng)，所以腐蝕箔的失鋁量略有上升，對提高產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度不利。除較低溫度時腐蝕箔表面會產(chǎn)生氧化膜外，其他溫度生產(chǎn)的腐蝕箔外觀質(zhì)量及電性能都沒有明顯的變化。

從表3我們可以看出：不管是液中供電還是銅輥供電，隨著一級腐蝕電流密度的增加，腐蝕箔的比容、失鋁量沒有明顯變化。銅輥加電，一級腐蝕電流加到200mA/cm2時，腐蝕箔表面開始出現(xiàn)輕微打火點，當(dāng)一次電流達(dá)到300mA/cm2時出現(xiàn)嚴(yán)重打火點；液中供電不會出現(xiàn)打點情況。生產(chǎn)過程中，在規(guī)定的電流密度下允許施加的電流密度越大，生產(chǎn)生產(chǎn)效率越高。所以，液中供電既可以解決大電流密度時的打火現(xiàn)象，也可以提高腐蝕箔的生產(chǎn)

效率。

4 結(jié)語

（1）液中供電不但可提高腐蝕箔的外觀質(zhì)量，還可提高生產(chǎn)效率。

（2）液中供電的主要工藝配方為：12%磷酸+0.05%T1水溶液、50℃。