一種超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法，將腐蝕鋁箔浸泡處理液中處理，處理完后用去離子水清洗干凈，得到預(yù)處理后的鋁箔；將預(yù)處理后的鋁箔浸在50～90℃的己二酸銨水溶液中進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化，直至形成陽(yáng)極氧化膜鋁箔；將陽(yáng)極氧化膜鋁箔在300～600℃下進(jìn)行2～5min熱處理，得到熱處理后的鋁箔；將熱處理后的鋁箔于30～80℃在質(zhì)量濃度為0.01～5％的含磷化合物水溶液中處理1-20min，然后在4-13V的電壓和不大于20mA/cm2的電流密度下進(jìn)行電化學(xué)處理，得到超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔。與未處理的陽(yáng)極鋁箔相比，本發(fā)明制得的超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔能提高鋁箔比容10～20％。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著便攜電子、工業(yè)變頻、新能源、電動(dòng)汽車(chē)、高鐵交通等領(lǐng)域的快速發(fā)展，作為電路中不可或缺的鋁電解電容器獲得了廣泛應(yīng)用，其工作電壓也不斷地朝超高電壓(>600VW，DC-Link應(yīng)用)和超低電壓(<4VW，固體電容器應(yīng)用)方向延伸，因而對(duì)鋁電解電容器陽(yáng)極鋁箔的制備技術(shù)提出越來(lái)越高的要求。
[0003]對(duì)于超低電壓鋁電解電容器，由于氧化膜的厚度極小(<10nm)，因而鋁電解電容器性能受氧化膜質(zhì)量的影響尤為突出，因此，獲得高質(zhì)量的超薄納米氧化膜是超低電壓鋁電解電容器制備的關(guān)鍵。
[0004]通常，鋁放在空氣中，其表面會(huì)與空氣或水汽迅速生成一層自然氧化膜，厚度在3-5nm，而對(duì)于工作電壓為4V以下的鋁電解電容器，陽(yáng)極鋁箔的介質(zhì)氧化膜的厚度只需5nm左右，這與自然氧化膜厚度相當(dāng)。由于陽(yáng)極氧化膜的介電常數(shù)、擊穿場(chǎng)強(qiáng)、耐水合性等都遠(yuǎn)優(yōu)于自然氧化鋁，因此，在極低電壓陽(yáng)極氧化膜鋁箔制備過(guò)程中，要盡量去除自然氧化鋁，增加陽(yáng)極氧化膜的含量，從而提高其比容、漏電流、耐水合等性能。
[0005]目前，針對(duì)鋁電解電容器的陽(yáng)極氧化過(guò)程中自然氧化膜去除的研宄沒(méi)有報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出了一種超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法，該方法能夠有效去除自然氧化膜，得到的超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔的比容大大提高。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0008]1)將腐蝕鋁箔浸泡在質(zhì)量濃度為0.01?5%的處理液中進(jìn)行處理，處理完后用去離子水清洗干凈，得到預(yù)處理后的鋁箔；其中，處理液采用酸溶液、堿溶液或鹽溶液，處理溫度為70?90°C，處理時(shí)間為1?200s ；
[0009]2)將預(yù)處理后的鋁箔浸在50?90°C、質(zhì)量濃度為2?15%的己二酸銨水溶液中，然后在4-13V的電壓和不大于lOOmA/cm2的電流密度下進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化，直至形成陽(yáng)極鋁箔；
[0010]3)將陽(yáng)極鋁箔在300?600°C下進(jìn)行2?5min熱處理，得到熱處理后的鋁箔；
[0011]4)將熱處理后的鋁箔于30?80°C在質(zhì)量濃度為0.01?5%的含磷化合物水溶液中處理l_20min，然后在4-13V的電壓和不大于20mA/cm2的電流密度下進(jìn)行電化學(xué)處理，得到超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔。
[0012]所述的步驟1)中的酸溶液包括草酸水溶液、醋酸水溶液、檸檬酸水溶液、磷酸、偏硅酸水溶液、乳酸水溶液中的一種或多種。
[0013]所述的步驟1)中的堿溶液包括氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氨水中的一種或多種。
[0014]所述的步驟1)中的鹽溶液包括碳酸鈉水溶液、碳酸鉀水溶液、碳酸氫鈉水溶液、碳酸氫鉀水溶液、磷酸二氫銨水溶液、偏硅酸鈉水溶液、磷酸鈉水溶液中的一種或多種。
[0015]所述的步驟4)熱處理后的鋁箔在含磷化合物溶液中進(jìn)行處理前重復(fù)步驟2)以對(duì)熱處理后的鋁進(jìn)行補(bǔ)形成。
[0016]所述的步驟4)中的含磷化合物水溶液包括磷酸、亞磷酸水溶液、次亞磷酸水溶液、磷鉬酸水溶液、磷鎢酸水溶液、磷酸二氫銨水溶液、磷酸氫二銨水溶液、亞磷酸銨水溶液、次亞磷酸銨水溶液、磷鉬酸銨水溶液、磷鎢酸銨水溶液中的一種或多種。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]本發(fā)明采用化學(xué)處理方法在陽(yáng)極氧化前將鋁箔浸泡在處理液中，腐蝕掉表面的自然氧化膜，隨即，將鋁箔浸泡在形成液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極氧化鋁箔比容的提高，該方法適合工業(yè)大規(guī)模聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)，能有效去除自然氧化膜；與未處理的形成鋁箔相比，本發(fā)明能提高鋁箔比容10?20%。

【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:
[0020]1)化學(xué)預(yù)處理:將腐蝕鋁箔浸泡在質(zhì)量濃度為3%的草酸水溶液中進(jìn)行處理，處理完后用去離子水充分清洗干凈，得到預(yù)處理后的鋁箔；其中，處理溫度為7°C，處理時(shí)間為 120s ；
[0021]2)鋁箔形成:將預(yù)處理后的鋁箔浸在80°C、質(zhì)量濃度為12%的己二酸銨水溶液中，在4V的電壓和50mA/cm2的電流密度下進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化，直至形成陽(yáng)極鋁箔；
[0022]3)熱處理:將陽(yáng)極銷(xiāo)箔在460°C下進(jìn)行2min熱處理，得到熱處理后的銷(xiāo)箔；
[0023]4)補(bǔ)形成:將熱處理后的鋁箔再次在步驟2)的條件下進(jìn)行陽(yáng)極氧化以進(jìn)行補(bǔ)形成；
[0024]5)耐水合處理:將補(bǔ)形成后的鋁箔于60°C在質(zhì)量濃度為濃度0.05%的次亞磷酸水溶液中處理lmin，然后進(jìn)行電化學(xué)處理，得到超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔；其中，電化學(xué)處理的電壓為4V，電流密度為50mA/cm2。
[0025]本實(shí)施例經(jīng)過(guò)步驟1)至步驟5)處理后的鋁箔的比容比只經(jīng)過(guò)步驟2)至步驟5)處理后的鋁箔的比容高13%。
[0026]實(shí)施例2:
[0027]1)化學(xué)預(yù)處理:將腐蝕鋁箔浸泡在質(zhì)量濃度為0.01%的酸溶液中進(jìn)行處理，處理完后用去離子水充分清洗干凈，得到預(yù)處理后的鋁箔；其中，酸溶液中的溶質(zhì)是由質(zhì)量比為1:1的醋酸和乳酸組成，處理溫度為90°C，處理時(shí)間為Is ;
[0028]2)鋁箔形成:將預(yù)處理后的鋁箔浸在50°C、質(zhì)量濃度為2%的己二酸銨水溶液中，在13V的電壓和5mA/cm2的電流密度下進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化，直至形成陽(yáng)極鋁箔；
[0029]3)熱處理:將陽(yáng)極鋁箔在300°C下進(jìn)行5min熱處理，得到熱處理后的鋁箔；
[0030]4)補(bǔ)形成:將熱處理后的鋁箔再次在步驟2)的條件下進(jìn)行陽(yáng)極氧化以進(jìn)行補(bǔ)形成；
[0031]5)耐水合處理:將補(bǔ)形成后的鋁箔于30°C在質(zhì)量濃度為濃度5%的磷酸二氫銨水溶液中處理lOmin，然后進(jìn)行電化學(xué)處理，得到超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔；其中，電化學(xué)處理的電壓為13V，電流密度為lOmA/cm2。
[0032]本實(shí)施例中的酸溶液還可以替換為檸檬酸水溶液、磷酸或偏硅酸水溶液。
[0033]實(shí)施例3:
[0034]1)化學(xué)預(yù)處理:將腐蝕鋁箔浸泡在質(zhì)量濃度為5%的氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行處理，處理完后用去離子水充分清洗干凈，得到預(yù)處理后的鋁箔；其中，處理溫度為25°C，處理時(shí)間為100s ；
[0035]2)鋁箔形成:將預(yù)處理后的鋁箔浸在90°C、質(zhì)量濃度為5%的己二酸銨水溶液中，在7V的電壓和lOOmA/cm2的電流密度下進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化，直至形成陽(yáng)極鋁箔；
[0036]3)熱處理:將陽(yáng)極銷(xiāo)箔在600°C下進(jìn)行3min熱處理，得到熱處理后的銷(xiāo)箔；
[0037]4)補(bǔ)形成:將熱處理后的鋁箔再次在步驟2)的條件下進(jìn)行陽(yáng)極氧化以進(jìn)行補(bǔ)形成；
[0038]5)耐水合處理:將補(bǔ)形成后的鋁箔于80°C在質(zhì)量濃度為濃度0.01%的含磷化合物溶液中處理20min，然后進(jìn)行電化學(xué)處理，得到超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔；其中，含磷化合物溶液中的溶質(zhì)由質(zhì)量比為3:1的磷鎢酸銨和磷鉬酸銨組成；電化學(xué)處理的電壓為8V，電流密度為70mA/cm2。
[0039]本實(shí)施例中的氫氧化鈉水溶液還可以替換為溶質(zhì)采用質(zhì)量比為3:1的氫氧化鉀和氫氧化鈉的堿溶液。
[0040]實(shí)施例4:
[0041]1)化學(xué)預(yù)處理:將腐蝕鋁箔浸泡在質(zhì)量濃度為0.6%的氨水中進(jìn)行處理，處理完后用去離子水充分清洗干凈，得到預(yù)處理后的鋁箔；其中，處理溫度為48°C，處理時(shí)間為60s ；
[0042]2)鋁箔形成:將預(yù)處理后的鋁箔浸在72°C、質(zhì)量濃度為15%的己二酸銨水溶液中，在10V的電壓和44mA/cm2的電流密度下進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化，直至形成陽(yáng)極鋁箔；
[0043]3)熱處理:將陽(yáng)極銷(xiāo)箔在500°C下進(jìn)行4min熱處理，得到熱處理后的銷(xiāo)箔；
[0044]4)補(bǔ)形成:將熱處理后的鋁箔再次在步驟2)的條件下進(jìn)行陽(yáng)極氧化以進(jìn)行補(bǔ)形成；
[0045]5)耐水合處理:將補(bǔ)形成后的鋁箔于45°C在質(zhì)量濃度為濃度0.5%的含磷化合物溶液中處理5min，然后進(jìn)行電化學(xué)處理，得到超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔；其中，含磷化合物溶液中的溶質(zhì)由質(zhì)量比為3:1的亞磷酸銨、次亞磷酸銨和亞磷酸組成；電化學(xué)處理的電壓為7V，電流密度為100mA/cm2。
[0046]實(shí)施例5:
[0047]1)化學(xué)預(yù)處理:將腐蝕鋁箔浸泡在質(zhì)量濃度為1%的碳酸鉀水溶液中進(jìn)行處理，處理完后用去離子水充分清洗干凈，得到預(yù)處理后的鋁箔；其中，處理溫度為30°C，處理時(shí)間為150s ；
[0048]2)鋁箔形成:將預(yù)處理后的鋁箔浸在70°C、質(zhì)量濃度為14%的己二酸銨水溶液中，在6V的電壓和2mA/cm2的電流密度下進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化，直至形成陽(yáng)極鋁箔；
[0049]3)熱處理:將陽(yáng)極銷(xiāo)箔在500°C下進(jìn)行2min熱處理，得到熱處理后的銷(xiāo)箔；
[0050]4)補(bǔ)形成:將熱處理后的鋁箔再次在步驟2)的條件下進(jìn)行陽(yáng)極氧化以進(jìn)行補(bǔ)形成；
[0051]5)耐水合處理:將補(bǔ)形成后的鋁箔于50°C在質(zhì)量濃度為濃度0.8%的磷酸氫二銨水溶液中處理12min，然后進(jìn)行電化學(xué)處理，得到超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔；其中，電化學(xué)處理的電壓為10V，電流密度為40mA/cm2。
[0052]本實(shí)施例中的碳酸鉀水溶液還可以替換為碳酸鈉水溶液、碳酸氫鈉水溶液、碳酸氫鉀水溶液或磷酸二氫錢(qián)水溶液。
[0053]實(shí)施例6:
[0054]1)化學(xué)預(yù)處理:將腐蝕鋁箔浸泡在質(zhì)量濃度為2%的鹽溶液中進(jìn)行處理，處理完后用去離子水充分清洗干凈，得到預(yù)處理后的鋁箔；其中，鹽溶液中的溶質(zhì)為質(zhì)量比為1:1的偏娃酸鈉和磷酸鈉；處理溫度為60°C，處理時(shí)間為110s ；
[0055]2)鋁箔形成:將預(yù)處理后的鋁箔浸在50°C、質(zhì)量濃度為5%的己二酸銨水溶液中，在4V的電壓和lOmA/cm2的電流密度下進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化，直至形成陽(yáng)極鋁箔；
[0056]3)熱處理:將陽(yáng)極銷(xiāo)箔在500°C下進(jìn)行3min熱處理，得到熱處理后的銷(xiāo)箔；
[0057]4)補(bǔ)形成:將熱處理后的鋁箔再次在步驟2)的條件下進(jìn)行陽(yáng)極氧化以進(jìn)行補(bǔ)形成；
[0058]5)耐水合處理:將補(bǔ)形成后的鋁箔于60°C在質(zhì)量濃度為濃度1%的含磷化合物溶液中處理20min，然后進(jìn)行電化學(xué)處理，得到超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔；其中，含磷化合物溶液中的溶質(zhì)由質(zhì)量比為1:1的磷鉬酸和磷鎢酸組成；電化學(xué)處理的電壓為10V，電流密度為40mA/cm20
[0059]上述實(shí)施例2-6中制得的超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔與未處理的陽(yáng)極鋁箔相比，能提高鋁箔比容10?20%。
【權(quán)利要求】
1.一種超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將腐蝕鋁箔浸泡在質(zhì)量濃度為0.0l?5%的處理液中進(jìn)行處理，處理完后用去離子水清洗干凈，得到預(yù)處理后的鋁箔；其中，處理液采用酸溶液、堿溶液或鹽溶液，處理溫度為70?90°C，處理時(shí)間為I?200s ； 2)將預(yù)處理后的鋁箔浸在50?90°C、質(zhì)量濃度為2?15%的己二酸銨水溶液中，然后在4-13V的電壓和不大于lOOmA/cm2的電流密度下進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化，直至形成陽(yáng)極鋁箔； 3)將陽(yáng)極鋁箔在300?600°C下進(jìn)行2?5min熱處理，得到熱處理后的鋁箔； 4)將熱處理后的鋁箔于30?80°C在質(zhì)量濃度為0.01?5%的含磷化合物水溶液中處理l-20min，然后在4-13V的電壓和不大于20mA/cm2的電流密度下進(jìn)行電化學(xué)處理，得到超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法，其特征在于:所述的步驟I)中的酸溶液包括草酸水溶液、醋酸水溶液、檸檬酸水溶液、磷酸、偏硅酸水溶液、乳酸水溶液中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法，其特征在于:所述的步驟I)中的堿溶液包括氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氨水中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法，其特征在于:所述的步驟I)中的鹽溶液包括碳酸鈉水溶液、碳酸鉀水溶液、碳酸氫鈉水溶液、碳酸氫鉀水溶液、磷酸二氫錢(qián)水溶液、偏娃酸鈉水溶液、磷酸鈉水溶液中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法，其特征在于:所述的步驟4)熱處理后的鋁箔在含磷化合物溶液中進(jìn)行處理前重復(fù)步驟2)以對(duì)熱處理后的鋁進(jìn)行補(bǔ)形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低電壓陽(yáng)極氧化鋁箔制造方法，其特征在于:所述的步驟4)中的含磷化合物水溶液包括磷酸、亞磷酸水溶液、次亞磷酸水溶液、磷鉬酸水溶液、磷鎢酸水溶液、磷酸二氫銨水溶液、磷酸氫二銨水溶液、亞磷酸銨水溶液、次亞磷酸銨水溶液、磷鉬酸銨水溶液、磷鎢酸銨水溶液中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】C25D11/20GK104499028SQ201410834573
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月27日
【發(fā)明者】徐友龍, 杜顯鋒, 王杰 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)