專利名稱：氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子材料制備技術領域，特別涉及氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法。
背景技術：
隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展，電子產品的集成化程度越來越高，電子整機產品更加的小型化，便攜化。這就要求各種電子元件朝微小型方向發(fā)展。鋁電解電容器具有比容大的優(yōu)點而在電子產品中大量使用，但目前還無法集成化，其體積制約了電子整機產品的小型化。鋁電解電容器的體積受制于陽極箔的比容，提高陽極箔的比容可以縮小其體積。陽極箔的比電容量理論上與陽極氧化膜的介電常數(shù)、比表面積成正比，與厚度成反比。為了提高比電容量，可以提高介電常數(shù)和比表面積，降低厚度，但技術上已經(jīng)很難再提高腐蝕箔比表面積，而厚度決定于工作電壓。因而提高介電常數(shù)是一種可取的方法。
通常制備鋁電解電容器的陽極氧化膜的方法是將腐蝕箔浸在硼酸或其銨鹽、己二酸或其銨鹽等水溶液中施加一定的電壓進行陽極氧化而形成Al2O3介質膜。這種介質膜的介電常數(shù)不高，通常介于8～10之間。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高電解電容器的電容量的氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的制備方法為首先將鈦的有機鹽與鰲合劑按1∶1～5的體積比在40-80℃下進行6-24小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為0.01～5mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中0.5～3分鐘，取出晾干后直接放入450～600℃的空氣中熱處理5～60分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為1～15％的弱酸銨鹽溶液中，在10～300V的電壓下陽極氧化5～120分鐘，然后在450～550℃熱處理1～10分鐘后，再次置入上述的弱酸銨鹽溶液中，在相同的電壓下陽極氧化1～10分鐘即可。
本發(fā)明所說的鈦的有機鹽為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯或鈦酸四乙酯；鰲合劑為純乳酸、醋酸、乙酰丙酮或乙二醇甲醚溶液；弱酸銨鹽溶液為己二酸銨、硼酸銨或磷酸二氫銨溶液。
由于氧化鈦的介電常數(shù)遠遠高于氧化鋁，所以本發(fā)明在腐蝕鋁箔表面先形成一層形成高介電常數(shù)的氧化膜，然后再陽極氧化，從而形成高介電常數(shù)的復合介質膜，按照本發(fā)明的制備方法能制備出介電常數(shù)超過10的復合介質層，從而制備出高比電容量的鋁電解電容器的陽極箔。
實施例1首先將鈦酸四丁酯與純乳酸溶液按1∶1的體積比在80℃下進行6小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為0.01mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中3分鐘，取出晾干后直接放入450℃的空氣中熱處理60分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為15％的己二酸銨溶液中，在10V的電壓下陽極氧化5分鐘，然后在450℃熱處理10分鐘后，再次置入上述的己二酸銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化1分鐘即可。
實施例2首先將鈦酸異丙酯與純醋酸溶液按1∶4的體積比在50℃下進行12小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為0.1mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中2分鐘，取出晾干后直接放入600℃的空氣中熱處理5分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為8％的硼酸銨溶液中，在300V的電壓下陽極氧化120分鐘，然后在550℃熱處理1分鐘后，再次置入上述的硼酸銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化10分鐘即可。
實施例3首先將鈦酸四乙酯與乙酰丙酮溶液按1∶2的體積比在70℃下進行20小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為3mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中1分鐘，取出晾干后直接放入500℃的空氣中熱處理30分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為1％的磷酸二氫銨溶液中，在100V的電壓下陽極氧化70分鐘，然后在500℃熱處理5分鐘后，再次置入上述的磷酸二氫銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化5分鐘即可。
實施例4首先將鈦酸四丁酯與純乙二醇甲醚溶液按1∶3的體積比在40℃下進行24小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為1mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中2.5分鐘，取出晾干后直接放入560℃的空氣中熱處理20分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為7％的己二酸銨溶液中，在200V的電壓下陽極氧化100分鐘，然后在520℃熱處理3分鐘后，再次置入上述的己二酸銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化8分鐘即可。
實施例5首先將鈦酸異丙酯與純乳酸溶液按1∶5的體積比在60℃下進行18小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為5mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中0.5分鐘，取出晾干后直接放入480℃的空氣中熱處理45分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為5％的硼酸銨溶液中，在80V的電壓下陽極氧化50分鐘，然后在480℃熱處理8分鐘后，再次置入上述的硼酸銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化5分鐘即可。
實施例6首先將鈦酸四乙酯與純乙酰丙酮溶液按1∶2.5的體積比在73℃下進行10小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為2.5mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中1.5分鐘，取出晾干后直接放入530℃的空氣中熱處理38分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為10％的磷酸二氫銨溶液中，在150V的電壓下陽極氧化80分鐘，然后在465℃熱處理6分鐘后，再次置入上述的磷酸二氫銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化6分鐘即可。
由于氧化鈦的介電常數(shù)遠遠高于氧化鋁，所以本發(fā)明在腐蝕鋁箔上先形成一層氧化鈦薄膜再通過陽極氧化在腐蝕鋁箔表面形成復合陽極氧化膜，制備出介電常數(shù)超過10的復合介質層，從而制備出高比電容量的鋁電解電容器的陽極箔。
權利要求
1.氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，其特征在于1)首先將鈦的有機鹽與鰲合劑按1∶1～5的體積比在40-80℃下進行6-24小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為0.01～5mol/l制成鈦的有機鹽溶液；2)然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中0.5～3分鐘，取出晾干后直接放入450～600℃的空氣中熱處理5～60分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；3)最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為1～15％的弱酸銨鹽溶液中，在10～300V的電壓下陽極氧化5～120分鐘，然后在450～550℃熱處理1～10分鐘后，再次置入上述的弱酸銨鹽溶液中，在相同的電壓下陽極氧化1～10分鐘即可。
2.根據(jù)權利要求1所述的氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，其特征在于所說的鈦的有機鹽為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯或鈦酸四乙酯。
3.根據(jù)權利要求1所述的氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，其特征在于所說的鰲合劑為純乳酸、醋酸、乙酰丙酮或乙二醇甲醚溶液。
4.根據(jù)權利要求1所述的氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，其特征在于所說的弱酸銨鹽溶液為己二酸銨、硼酸銨或磷酸二氫銨溶液。
5.根據(jù)權利要求1所述的氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，其特征在于首先將鈦酸四丁酯與純乳酸溶液按1∶1的體積比在80℃下進行6小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為0.01mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中3分鐘，取出晾干后直接放入450℃的空氣中熱處理60分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為15％的己二酸銨溶液中，在10V的電壓下陽極氧化5分鐘，然后在450℃熱處理10分鐘后，再次置入上述的己二酸銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化1分鐘即可。
6.根據(jù)權利要求1所述的氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，其特征在于首先將鈦酸異丙酯與純醋酸溶液按1∶4的體積比在50℃下進行12小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為0.1mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中2分鐘，取出晾干后直接放入600℃的空氣中熱處理5分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為8％的硼酸銨溶液中，在300V的電壓下陽極氧化120分鐘，然后在550℃熱處理1分鐘后，再次置入上述的硼酸銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化10分鐘即可。
7.根據(jù)權利要求1所述的氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，其特征在于首先將鈦酸四乙酯與乙酰丙酮溶液按1∶2的體積比在70℃下進行20小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為3mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中1分鐘，取出晾干后直接放入500℃的空氣中熱處理30分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為1％的磷酸二氫銨溶液中，在100V的電壓下陽極氧化70分鐘，然后在500℃熱處理5分鐘后，再次置入上述的磷酸二氫銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化5分鐘即可。
8.根據(jù)權利要求1所述的氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，其特征在于首先將鈦酸四丁酯與純乙二醇甲醚溶液按1∶3的體積比在40℃下進行24小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為1mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中2.5分鐘，取出晾干后直接放入560℃的空氣中熱處理20分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為7％的己二酸銨溶液中，在200V的電壓下陽極氧化100分鐘，然后在520℃熱處理3分鐘后，再次置入上述的己二酸銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化8分鐘即可。
9.根據(jù)權利要求1所述的氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，其特征在于首先將鈦酸異丙酯與純乳酸溶液按1∶5的體積比在60℃下進行18小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為5mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中0.5分鐘，取出晾干后直接放入480℃的空氣中熱處理45分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為5％的硼酸銨溶液中，在80V的電壓下陽極氧化50分鐘，然后在480℃熱處理8分鐘后，再次置入上述的硼酸銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化5分鐘即可。
10.根據(jù)權利要求1所述的氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，其特征在于首先將鈦酸四乙酯與純乙酰丙酮溶液按1∶2.5的體積比在73℃下進行10小時的鰲合反應，然后再加水調節(jié)使鈦的濃度為2.5mol/l制成鈦的有機鹽溶液；然后將腐蝕鋁箔浸入鈦的有機鹽溶液中1.5分鐘，取出晾干后直接放入530℃的空氣中熱處理38分鐘，在腐蝕鋁箔上形成氧化鈦薄膜；最后將形成氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔置入質量濃度為10％的磷酸二氫銨溶液中，在150V的電壓下陽極氧化80分鐘，然后在465℃熱處理6分鐘后，再次置入上述的磷酸二氫銨溶液中，在相同的電壓下陽極氧化6分鐘即可。
全文摘要
氧化鈦/氧化鋁高介復合陽極氧化膜的制備方法，該方法采用溶膠—凝膠方法制備鈦的前驅體，通過浸漬提拉把這種前驅體涂覆在腐蝕鋁箔表面，經(jīng)過熱處理后，形成一層具有高介電常數(shù)的氧化鈦薄膜，然后將這種涂有氧化鈦薄膜的腐蝕鋁箔進行陽極氧化，形成一層高介電常數(shù)的復合陽極氧化膜。由于氧化鈦的介電常數(shù)遠遠高于氧化鋁，使得制備的復合薄膜介電常數(shù)超過10，從而可以大幅度地提高鋁電解電容器的比容量，而且該方法工藝簡單，操作方便。
文檔編號H01G9/042GK1766168SQ20051009613
公開日2006年5月3日 申請日期2005年10月10日 優(yōu)先權日2005年10月10日
發(fā)明者徐友龍, 杜顯鋒, 鄭瑞麟, 王風雨 申請人:西安交通大學