本發(fā)明涉及一種鋁電解電容器用陽(yáng)極箔的處理方法，具體涉及一種鋁電解電容器用超高壓陽(yáng)極腐蝕箔的腐蝕方法，屬于鋁電解電容器制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

超高壓鋁電解電容器因其電壓高、儲(chǔ)能高、充放電快和發(fā)熱低而廣泛被航空航天、車用變頻器和工業(yè)變頻等領(lǐng)域和行業(yè)所需求。大功率驅(qū)動(dòng)用變頻電源的高電壓化、低電流化是研究的主要目標(biāo)，而現(xiàn)在的很多情況是在電源中將多個(gè)電容器串聯(lián)使用以滿足高電壓的要求。為了節(jié)省空間、減低成本、提高設(shè)備的壽命和可靠性，電子行業(yè)制造商越來(lái)越要求減少串聯(lián)電容器的個(gè)數(shù)，超高壓電容器在這種環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生，并將逐步成長(zhǎng)為未來(lái)電子元器件市場(chǎng)的一大主體。

鋁電解電容器用陽(yáng)極箔須經(jīng)陽(yáng)極氧化(又稱化成處理)形成一定厚度的耐壓電介質(zhì)氧化膜，如果鋁箔表面的蝕孔口徑太小，化成過(guò)程中產(chǎn)生的氧化膜就會(huì)填滿整個(gè)蝕孔，使工作電解液無(wú)法浸入蝕孔，從而不能達(dá)到有效擴(kuò)面效果。因此，要求蝕孔的孔徑大于某一臨界值，使化成后蝕孔內(nèi)留有足夠的空間作為工作電解液的導(dǎo)電通路，只有這樣才能達(dá)到在滿足工作電壓的要求下提高電容器比容的目的。

目前在國(guó)內(nèi)行業(yè)中也有過(guò)超高壓陽(yáng)極箔腐蝕或化成方法的報(bào)到，如中國(guó)專利CN101250744A和CN102983008A中各公開了一種超高壓陽(yáng)極箔的腐蝕方法，但其電壓多為在850V以內(nèi)，電壓超過(guò)1050V的陽(yáng)極箔腐蝕工藝還未見報(bào)道，在國(guó)內(nèi)外電子材料中電壓超1050V的陽(yáng)極箔的生產(chǎn)工藝還處于空白，研究和開發(fā)應(yīng)用于超高壓鋁電解電容器陽(yáng)極箔生產(chǎn)對(duì)于填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外空白和促進(jìn)行業(yè)發(fā)展有積極作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足提供了一種超高壓高比容的陽(yáng)極腐蝕箔的腐蝕方法，該方法不僅能解決現(xiàn)有腐蝕工藝生產(chǎn)的陽(yáng)極箔蝕孔小、易堵塞、比容低、損耗高等問(wèn)題，而且在可使陽(yáng)極箔獲得高比容、低損耗的前提下具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。

本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種超高壓高比容陽(yáng)極腐蝕箔的腐蝕方法，包括前處理、電化學(xué)腐蝕和后處理過(guò)程，其特征在于，所述的電化學(xué)腐蝕分為一級(jí)腐蝕、二級(jí)腐蝕和三級(jí)腐蝕，其中：一級(jí)腐蝕為將前處理后的鋁箔放入濃度為30-50Wt％的硫酸、3-5Wt％的鹽酸、1-2Wt％的鋁離子溶液中，在60-80℃下電解50-100s，電流密度為0.3-0.6A/cm²；二級(jí)腐蝕為將一級(jí)腐蝕后的鋁箔放入濃度為5-8Wt％的硝酸、0.2-0.5Wt％的鋁離子溶液中，在65-80℃電解100-400s，電流密度為0.08-0.25A/cm²；三級(jí)腐蝕為將二級(jí)腐蝕后的鋁箔放入濃度為3-7Wt％的硝酸、0.2-0.5Wt％的鋁離子溶液中，在65-80℃電解400-700s，電流密度為0.1-0.2A/cm²。

在一些實(shí)施方式中，所述一級(jí)腐蝕的電流密度為0.40-0.60A/cm²。

在一些實(shí)施方式中，所述一級(jí)腐蝕的電流密度為0.30-0.50A/cm²。

在一些實(shí)施方式中，所述一級(jí)腐蝕的電流密度為0.35-0.55A/cm²或0.55-0.60A/cm²。

在一些實(shí)施方式中，所述一級(jí)腐蝕的電流密度為0.30-0.35A/cm²、0.35-0.45A/cm²或0.45-0.60A/cm²。

在一些實(shí)施方式中，所述一級(jí)腐蝕的電流密度為0.30-0.40A/cm²、0.40-0.50A/cm²或0.50-0.60A/cm²。

在一些實(shí)施方式中，所述二級(jí)腐蝕的電流密度為0.10-0.22A/cm²。

在一些實(shí)施方式中，所述二級(jí)腐蝕的電流密度為0.08-0.16A/cm²。

在一些實(shí)施方式中，所述二級(jí)腐蝕的電流密度為0.15-0.25A/cm²。

在一些實(shí)施方式中，所述二級(jí)腐蝕的電流密度為0.10-0.15A/cm²、0.15-0.2A/cm²或0.2-0.25A/cm²。

在一些實(shí)施方式中，所述電化學(xué)腐蝕均為直流電化學(xué)腐蝕。

在一些實(shí)施方式中，所述前處理為“將光箔放入濃度為2-5Wt％的氫氧化鈉溶液中，在30-50℃浸泡60-120s”和“將鋁箔放入濃度為1-5Wt％硫酸和10-20Wt％硝酸混合液中，在50-70℃浸泡120-180s”中的一步或兩步的結(jié)合。

在一些實(shí)施方式中，前處理為將鋁箔放入20-40℃濃度為0.5-10wt％的磷酸水溶液中浸泡2-8min。

在一些實(shí)施方式中，在一級(jí)腐蝕和二級(jí)腐蝕間還包括中處理，所述中處理為將經(jīng)過(guò)一級(jí)電化學(xué)腐蝕的箔放入pH值為5.0-9.0的溶液中，在20-30℃浸泡180-300s。

在一些實(shí)施方式中，所述pH值為5.0-9.0的溶液選自純水、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液或稀磷酸溶液。

在一些實(shí)施方式中，所述后處理為將經(jīng)過(guò)上述三級(jí)腐蝕后的鋁箔放入含2-4Wt％的硝酸、0.1-0.3Wt％的鋁離子溶液中，在50-80℃浸泡60-240s。

術(shù)語(yǔ)定義

本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的水均為純化水。

本發(fā)明中的數(shù)字均為近似值，無(wú)論有否使用“大約”或“約”等字眼。數(shù)字的數(shù)值有可能會(huì)出現(xiàn)1％、2％、5％、7％、8％、10％等差異。每當(dāng)公開一個(gè)具有N值的數(shù)字時(shí)，任何具有N+/-1％，N+/-2％，N+/-3％，N+/-5％，N+/-7％，N+/-8％或N+/-10％值的數(shù)字會(huì)被明確地公開，其中“+/-”是指加或減。

除非明確地說(shuō)明與此相反，否則，本發(fā)明引用的所有范圍包括端值。例如，“pH值為5.0-9.0的溶液選自純水、碳酸氫鈉溶液或稀磷酸溶液”表示pH值的范圍為5.0≤pH≤9.0。

本發(fā)明使用的術(shù)語(yǔ)“或”表示備選方案，如果合適的話，可以將它們組合，也就是說(shuō)，術(shù)語(yǔ)“或”包括每個(gè)所列出的單獨(dú)備選方案以及它們的組合。例如，“pH值為5.0-9.0的溶液選自純水、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液或稀磷酸溶液?！北硎緋H值為5.0-9.0的溶液為純水、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液或稀磷酸溶液之中的一種，也可以是其一種以上的組合。

在本發(fā)明所述的“超高壓陽(yáng)極箔”為Vt≥1050V的陽(yáng)極箔。

本發(fā)明前處理中的氫氧化鈉溶液可溶解鋁箔表面的油污和氧化膜，暴露鋁箔基體中的位錯(cuò)缺陷，使鋁箔表面處于活化狀態(tài)；硫酸-硝酸混合溶液可去除堿性殘留物質(zhì)，有利于在一級(jí)電解腐蝕過(guò)程中鋁箔表面產(chǎn)生均勻分布的起始腐蝕點(diǎn)。

本發(fā)明所提供的腐蝕方法采用三段式腐蝕，先通過(guò)一級(jí)電化學(xué)腐蝕在鋁箔表面產(chǎn)生均勻分布的具有一定橫向和縱向尺寸的起始腐蝕孔，為最終得到的腐蝕箔提供初始的擴(kuò)面倍率；再通過(guò)二級(jí)電化學(xué)腐蝕可對(duì)處理后的鋁箔進(jìn)行擴(kuò)孔處理，使起始腐蝕孔由錐形變?yōu)橹?，同時(shí)擴(kuò)大腐蝕孔的孔徑；最后再通過(guò)三級(jí)電化學(xué)腐蝕作用在二級(jí)電化學(xué)腐蝕基礎(chǔ)上進(jìn)一步增大孔徑，使其滿足超高壓(Vt≥1050V)的化成需求，并保持高的比容和機(jī)械性能。

本發(fā)明所提供的腐蝕方法中的后處理可去除鋁箔表面的金屬雜質(zhì)和腐蝕孔深處殘留的氯離子，經(jīng)過(guò)處理后鋁箔殘留的氯離子及金屬雜質(zhì)殘留量≤1mg/cm²。

本發(fā)明所提供的腐蝕方法中，一級(jí)腐蝕和二級(jí)腐蝕間的中處理的作用主要是以弱酸性或弱堿性溶液去除殘留在腐蝕孔內(nèi)的氯離子及其他雜質(zhì)，為后續(xù)硝酸溶液中進(jìn)行的電化學(xué)腐蝕排除干擾。

本發(fā)明的有益效果為：

1)本發(fā)明所提供腐蝕方法得到的腐蝕箔孔徑粗大、孔洞分布均勻且密度適中、孔徑尺寸離散度小，是綜合性能優(yōu)異的鋁電解電容器用超高壓陽(yáng)極箔。

2)采用本發(fā)明的腐蝕工藝生產(chǎn)出的陽(yáng)極箔不僅能滿足1000V-1100V電壓段的化成要求，而且在超高壓陽(yáng)極箔獲得高比容、低損耗的前提下，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1中腐蝕陽(yáng)極箔的表面電子顯微鏡掃描圖。

圖2為實(shí)施例2中腐蝕陽(yáng)極箔的表面電子顯微鏡掃描圖。

圖3為實(shí)施例3中腐蝕陽(yáng)極箔的表面電子顯微鏡掃描圖。

圖4為實(shí)施例4中腐蝕陽(yáng)極箔的表面電子顯微鏡掃描圖。

具體實(shí)施方式

以下所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明所保護(hù)的不限于以下優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)在此發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的基礎(chǔ)上，做出的若干變形和改進(jìn)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，實(shí)施例中所用原料均可以通過(guò)商業(yè)途徑獲得。為了進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明。

采用本發(fā)明所述的鋁電解電容器用超高壓電極箔的腐蝕方法，統(tǒng)一對(duì)乳源東陽(yáng)光精箔有限公司生產(chǎn)批號(hào)為20150314T24-4的123um的光箔進(jìn)行腐蝕處理，并對(duì)得到的腐蝕箔進(jìn)行化成處理。

實(shí)施例1

前一處理：將光箔放入濃度為2Wt％的氫氧化鈉溶液中，在30℃浸泡120s。

前二處理：將上述過(guò)前一處理的鋁箔放入濃度為1Wt％硫酸和10Wt％硝酸混合液中，在50℃浸泡180s。

一級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述前二處理的鋁箔放入濃度為30Wt％的硫酸、3Wt％的鹽酸、1Wt％的鋁離子的溶液中，在60℃下電解50s，電流密度為0.6A/cm²。

中處理：將經(jīng)過(guò)上述一級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為pH＝5.0的稀磷酸溶液中，在20℃浸泡300s。

二級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述中處理的鋁箔放入濃度為5Wt％的硝酸、0.2Wt％的鋁離子的溶液中，在80℃電解400s，電流密度為0.08A/cm²。

三級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述二級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為3Wt％的硝酸、0.2Wt％的鋁離子的溶液中，在65℃電解400s，電流密度為0.2A/cm²。

后處理：將經(jīng)過(guò)上述三級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為2Wt％的硝酸、0.1Wt％的鋁離子溶液中，在50℃浸泡240s。

實(shí)施例2

前一處理：將光箔放入濃度為3Wt％的氫氧化鈉溶液中，在40℃浸泡90s。

一級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述前二處理的鋁箔放入濃度為35Wt％的硫酸、4Wt％的鹽酸、1.5Wt％的鋁離子的溶液中，在65℃下電解60s，電流密度為0.5A/cm²。

中處理：將經(jīng)過(guò)上述一級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為pH＝9.0的碳酸氫鈉溶液中，在25℃浸泡240s。

二級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述中處理的鋁箔放入濃度為6Wt％的硝酸、0.3Wt％的鋁離子的溶液中，在70℃電解300s，電流密度為0.15A/cm²。

三級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述二級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為4Wt％的硝酸、0.3Wt％的鋁離子的溶液中，在70℃電解500s，電流密度為0.13A/cm²。

后處理：將經(jīng)過(guò)上述三級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為3Wt％的硝酸、0.2Wt％的鋁離子溶液中，在60℃浸泡180s。

實(shí)施例3

前一處理：將光箔放入濃度為4Wt％的氫氧化鈉溶液中，在50℃浸泡90s。

前二處理：將上述過(guò)前一處理的鋁箔放入濃度為3Wt％硫酸和15Wt％硝酸混合液中，在60℃浸泡150s。

一級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述前二處理的鋁箔放入濃度為40Wt％的硫酸、5Wt％的鹽酸、1Wt％的鋁離子的溶液中，在70℃下電解75s，電流密度為0.4A/cm²。

中處理：將經(jīng)過(guò)上述一級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為pH＝8.0的碳酸鈉溶液中，在30℃浸泡180s。

二級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述中處理的鋁箔放入濃度為7Wt％的硝酸、0.4Wt％的鋁離子的溶液中，在70℃電解200s，電流密度為0.2A/cm²。

三級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述二級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為5Wt％的硝酸、0.4Wt％的鋁離子的溶液中，在75℃電解600s，電流密度為0.12A/cm²。

后處理：將經(jīng)過(guò)上述三級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為4Wt％的硝酸、0.3Wt％的鋁離子溶液中，在70℃浸泡120s。

實(shí)施例4

前一處理：將鋁箔放入濃度為5Wt％硫酸和20Wt％硝酸混合液中，在70℃浸泡120s。

前二處理：將上述過(guò)前一處理的光箔放入濃度為5Wt％的氫氧化鈉溶液中，在30℃浸泡60s。

一級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述前二處理的鋁箔放入濃度為50Wt％的硫酸、5Wt％的鹽酸、2Wt％的鋁離子的溶液中，在80℃下電解100s，電流密度為0.3A/cm²。

中處理：將經(jīng)過(guò)上述一級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為pH＝6.5的稀磷酸溶液中，在30℃浸泡180s。

二級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述中處理的鋁箔放入濃度為8Wt％的硝酸、0.5Wt％的鋁離子的溶液中，在65℃電解100s，電流密度為0.25A/cm²。

三級(jí)直流電化學(xué)腐蝕：將經(jīng)過(guò)上述二級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為7Wt％的硝酸、0.5Wt％的鋁離子的溶液中，在80℃電解700s，電流密度為0.1A/cm²。

后處理：將經(jīng)過(guò)上述三級(jí)直流電化學(xué)腐蝕的鋁箔放入濃度為4Wt％的硝酸、0.3Wt％的鋁離子溶液中，在80℃浸泡60s。

實(shí)施例5

分別對(duì)實(shí)施例1-4中腐蝕后的鋁箔進(jìn)行化成處理，化成條件為：7％硼酸，90℃，0.05A/cm²，設(shè)定電壓Vfe為1100V。對(duì)腐蝕箔的抗拉強(qiáng)度和孔徑、及其化成后的成品進(jìn)行測(cè)試，測(cè)其化成后的到達(dá)電壓、損耗、電容量和Tr60、折彎R3.5，測(cè)試方法按SJ/T 11140標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果見表1。

表1.實(shí)施例1～4中得到腐蝕箔的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)

其中Tr60(s)代表測(cè)試后水煮60min后的升壓時(shí)間。

從上表可以看出采用本發(fā)明所提供的腐蝕方法得到的腐蝕箔表面孔徑粗大，能夠滿足850V～1100V的化成電壓要求，在1100V獲得高比容的前提下，腐蝕箔抗拉強(qiáng)度以及化成箔折彎R3.5都處于較高的水平，并且漏電流和損耗值都控制在了較低的范圍。