CN110164696B - 一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，包括下列步骤：A、前处理：将铝箔放入温度为35～45℃的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中，浸泡40～60s；B、发孔：将经前处理后的铝箔放入温度为65～75℃，含有质量百分比为10～15％盐酸和35～45％硫酸的混合溶液中，控制腐蚀电流密度为250～400mA/cm2，进行发孔腐蚀100～120s；C、扩孔：将发孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为80～90℃、质量百分比为11～15％的硝酸溶液中，控制扩孔电流为50～150mA/cm2，进行扩孔9～12min；D、后处理；E、干燥。本发明的电化学腐蚀工艺，工艺简单，工艺过程容易控制，能有效保证制得的中高压阳极箔的箔面质量稳定，兼具高比容和高强度。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器用中高压阳极箔生产技术领域，具体涉及一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺。
背景技术
由于制作简单、价格低廉、性能优越、质量可靠，铝电解电容器在电了产品中已得到了广泛的应用。而且，伴随着电气、电了工业的匕速发展，铝电解电容器生产规模与市场需求仍在不断增长。为了适应电了产品小型化、高性能的发展趋势，需要开发高比电容的电容器。铝电解电容器的比电容与其电介质层的有效表面积和介电常数成正比，与电介质层的厚度成反比。因此，高比容电极箔制造技术主要是通过三个方面来实现的：改进腐蚀工艺提高扩面倍率、减小一定化成电压下的平均电介质层厚度和对电介质层进行改性以提高介电常数。其中电介质层厚度取决于工作电压，铝氧化膜的介电常数是定值，因此，通过腐蚀扩大铝箔的表面积，是提高腐蚀箔比电容的关键技术。
但是，目前的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺还存在以下问题：容易因工艺过程控制不当，而使得中高压阳极箔的箔面质量不稳定；且中高压阳极箔的真实腐蚀系数较实用极限腐蚀系数还有很大的提升空间，难以获得高比容、高强度(弯折次数高)兼顾的中高压阳极箔。
基于上述情况，本发明提出了一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺。本发明的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，工艺简单，工艺过程容易控制，能有效保证制得的中高压阳极箔的箔面质量稳定，具有高比容、高强度(弯折次数高)兼顾的性能。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，包括下列步骤：
A、前处理：
将铝箔放入温度为35～45℃的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中，浸泡40～60s，然后用去离子水冲洗2～5遍；所述氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中氢氧化钠和氢氧化钾的摩尔浓度分别为0.06～0.08mol/L和0.02～0.03mol/L；
以上前处理工艺步骤，相对于传统的用酸进行前处理而言，处理速度更快，效率更高，处理时的温度更低，节约能耗，且处理效果好，能有效保证制得的中高压阳极箔的箔面质量稳定，具有高比容、高强度(弯折次数高)兼顾的性能。此外，相比于单独使用一种碱，如氢氧化钠或氢氧化钾而言，处理速度也更快，能提高制得的中高压阳极箔的箔面质量稳定性和高强度(弯折次数高)。
B、发孔：
将经前处理后的铝箔放入温度为65～75℃，含有质量百分比为10～15％盐酸和35～45％硫酸的混合溶液中，控制腐蚀电流密度为250～400mA/cm2，进行发孔腐蚀100～120s；
以上前处理工艺步骤，相对于传统的发孔工艺步骤而言，并更好地针对了本发明的工艺体系，优化了工艺条件，使得更加容易准确控制，保证制得的中高压阳极箔的箔面质量稳定，具有高比容、高强度(弯折次数高)兼顾的性能。
C、扩孔：
将发孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为80～90℃、质量百分比为11～15％的硝酸溶液中，控制扩孔电流为50～150mA/cm2，进行扩孔9～12min；
以上前处理工艺步骤，相对于传统的扩孔工艺步骤而言，并更好地针对了本发明的工艺体系，优化了工艺条件，使得更加容易准确控制，保证制得的中高压阳极箔的箔面质量稳定，具有高比容、高强度(弯折次数高)兼顾的性能。
D、后处理：
将扩孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为70～80℃，含有质量百分比为3～5％的硝酸溶液中浸泡2～3min；
E、干燥：
将后处理后的铝箔用去离子水洗净，放入干燥设备中，控制温度为70～90℃，进行干燥2～5h，即得到中高压阳极箔。
本发明的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，工艺简单，工艺过程容易控制，能有效保证制得的中高压阳极箔的箔面质量稳定，具有高比容、高强度(弯折次数高)兼顾的性能。
优选的，步骤A中，所述的铝箔为铝含量≥99.99％、厚度为120um的电解电容器阳极用铝箔。
优选的，步骤B中，所述含有质量百分比为10～15％盐酸和35～45％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.35～0.45％的亚硝酸锌。
以上前处理工艺步骤，加入了0.35～0.45％的亚硝酸锌，作为一种缓蚀剂，更好地适应(匹配)了本发明的工艺体系，能提高制得的中高压阳极箔的箔面质量稳定性，强度(弯折次数高)，也一定程度地提高了比容。
优选的，步骤B中，所述含有质量百分比为10～15％盐酸和35～45％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.5～0.7％的异丙醇。
以上前处理工艺步骤，加入了0.5～0.7％的异丙醇，作为一种添加剂，更好地适应(匹配)了本发明的工艺体系，提高了制得的中高压阳极箔的比容和箔面质量稳定性，也一定程度地提高了强度(弯折次数高)。
优选的，步骤C中，所述质量百分比为11～15％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.65～0.85％的亚硝酸锌。
以上前处理工艺步骤，加入了0.65～0.85％的亚硝酸锌，作为一种缓蚀剂，更好地适应(匹配)了本发明的工艺体系，能提高制得的中高压阳极箔的箔面质量稳定性，强度(弯折次数高)，也一定程度地提高了比容。
优选的，步骤C中，所述质量百分比为11～15％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.15～0.25％的甲苯磺酸。
以上前处理工艺步骤，加入了0.15～0.25％的甲苯磺酸，作为一种添加剂，更好地适应(匹配)了本发明的工艺体系，提高了制得的中高压阳极箔的比容和箔面质量稳定性，也一定程度地提高了强度(弯折次数高)。
优选的，步骤A中，前处理：将铝箔放入温度为40℃的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中，浸泡55s，然后用去离子水冲洗3遍；所述氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中氢氧化钠和氢氧化钾的摩尔浓度分别为0.07mol/L和0.024mol/L；
优选的，步骤B中，发孔：将经前处理后的铝箔放入温度为68℃，含有质量百分比为12.5％盐酸和42％硫酸的混合溶液中，控制腐蚀电流密度为280mA/cm2，进行发孔腐蚀110s；所述含有质量百分比为12.5％盐酸和42％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.41％的亚硝酸锌；所述含有质量百分比为12.5％盐酸和42％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.65％的异丙醇。
优选的，步骤C中，扩孔：将发孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为82℃、质量百分比为13％的硝酸溶液中，控制扩孔电流为75mA/cm2，进行扩孔11min；所述质量百分比为13％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.75％的亚硝酸锌；所述质量百分比为13％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.18％的甲苯磺酸。
优选的，步骤E中，所述干燥设备为烘箱。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，工艺简单，工艺过程容易控制，能有效保证制得的中高压阳极箔的箔面质量稳定，具有高比容、高强度(弯折次数高)兼顾的性能。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，包括下列步骤：
A、前处理：
将铝箔放入温度为35～45℃的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中，浸泡40～60s，然后用去离子水冲洗2～5遍；所述氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中氢氧化钠和氢氧化钾的摩尔浓度分别为0.06～0.08mol/L和0.02～0.03mol/L；
B、发孔：
将经前处理后的铝箔放入温度为65～75℃，含有质量百分比为10～15％盐酸和35～45％硫酸的混合溶液中，控制腐蚀电流密度为250～400mA/cm2，进行发孔腐蚀100～120s；
C、扩孔：
将发孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为80～90℃、质量百分比为11～15％的硝酸溶液中，控制扩孔电流为50～150mA/cm2，进行扩孔9～12min；
D、后处理：
将扩孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为70～80℃，含有质量百分比为3～5％的硝酸溶液中浸泡2～3min；
E、干燥：
将后处理后的铝箔用去离子水洗净，放入干燥设备中，控制温度为70～90℃，进行干燥2～5h，即得到中高压阳极箔。
实施例2：
一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，包括下列步骤：
A、前处理：
将铝箔放入温度为35℃的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中，浸泡60s，然后用去离子水冲洗2遍；所述氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中氢氧化钠和氢氧化钾的摩尔浓度分别为0.08mol/L和0.02mol/L；
B、发孔：
将经前处理后的铝箔放入温度为65℃，含有质量百分比为15％盐酸和35％硫酸的混合溶液中，控制腐蚀电流密度为400mA/cm2，进行发孔腐蚀120s；
C、扩孔：
将发孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为80℃、质量百分比为15％的硝酸溶液中，控制扩孔电流为150mA/cm2，进行扩孔12min；
D、后处理：
将扩孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为70℃，含有质量百分比为5％的硝酸溶液中浸泡3min；
E、干燥：
将后处理后的铝箔用去离子水洗净，放入干燥设备中，控制温度为70℃，进行干燥5h，即得到中高压阳极箔。
在本实施例中，步骤A中，所述的铝箔为铝含量≥99.99％、厚度为120um的电解电容器阳极用铝箔。
在本实施例中，步骤B中，所述含有质量百分比为15％盐酸和35％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.35％的亚硝酸锌。
在本实施例中，步骤B中，所述含有质量百分比为15％盐酸和35％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.5％的异丙醇。
在本实施例中，步骤C中，所述质量百分比为15％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.65％的亚硝酸锌。
在本实施例中，步骤C中，所述质量百分比为15％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.15％的甲苯磺酸。
在本实施例中，步骤E中，所述干燥设备为烘箱。
经测试，本实施例的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺制得的中高压阳极箔的的520Vt比容为0.62uF/cm2，强度(弯折次数134次)，箔面质量稳定，具有高比容、高强度(弯折次数高)兼顾的性能。
实施例3：
一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，包括下列步骤：
A、前处理：
将铝箔放入温度为45℃的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中，浸泡40s，然后用去离子水冲洗5遍；所述氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中氢氧化钠和氢氧化钾的摩尔浓度分别为0.06mol/L和0.03mol/L；
B、发孔：
将经前处理后的铝箔放入温度为75℃，含有质量百分比为10％盐酸和45％硫酸的混合溶液中，控制腐蚀电流密度为250mA/cm2，进行发孔腐蚀100s；
C、扩孔：
将发孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为90℃、质量百分比为11％的硝酸溶液中，控制扩孔电流为50mA/cm2，进行扩孔9min；
D、后处理：
将扩孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为80℃，含有质量百分比为3％的硝酸溶液中浸泡2min；
E、干燥：
将后处理后的铝箔用去离子水洗净，放入干燥设备中，控制温度为90℃，进行干燥2h，即得到中高压阳极箔。
在本实施例中，步骤A中，所述的铝箔为铝含量≥99.99％、厚度为120um的电解电容器阳极用铝箔。
在本实施例中，步骤B中，所述含有质量百分比为10％盐酸和45％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.45％的亚硝酸锌。
在本实施例中，步骤B中，所述含有质量百分比为10％盐酸和45％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.7％的异丙醇。
在本实施例中，步骤C中，所述质量百分比为11％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.85％的亚硝酸锌。
在本实施例中，步骤C中，所述质量百分比为11％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.25％的甲苯磺酸。
在本实施例中，步骤E中，所述干燥设备为烘箱。
经测试，本实施例的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺制得的中高压阳极箔的的520Vt比容为0.65uF/cm2，强度(弯折次数136次)，箔面质量稳定，具有高比容、高强度(弯折次数高)兼顾的性能。
实施例4：
一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，包括下列步骤：
A、前处理；
B、发孔；
C、扩孔；
D、后处理：
将扩孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为75℃，含有质量百分比为4.5％的硝酸溶液中浸泡2.5min；
E、干燥：
将后处理后的铝箔用去离子水洗净，放入干燥设备中，控制温度为80℃，进行干燥3h，即得到中高压阳极箔。
在本实施例中，步骤A中，所述的铝箔为铝含量≥99.99％、厚度为120um的电解电容器阳极用铝箔。
在本实施例中，步骤A中，前处理：将铝箔放入温度为40℃的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中，浸泡55s，然后用去离子水冲洗3遍；所述氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中氢氧化钠和氢氧化钾的摩尔浓度分别为0.07mol/L和0.024mol/L；
在本实施例中，步骤B中，发孔：将经前处理后的铝箔放入温度为68℃，含有质量百分比为12.5％盐酸和42％硫酸的混合溶液中，控制腐蚀电流密度为280mA/cm2，进行发孔腐蚀110s；所述含有质量百分比为12.5％盐酸和42％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.41％的亚硝酸锌；所述含有质量百分比为12.5％盐酸和42％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.65％的异丙醇。
在本实施例中，步骤C中，扩孔：将发孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为82℃、质量百分比为13％的硝酸溶液中，控制扩孔电流为75mA/cm2，进行扩孔11min；所述质量百分比为13％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.75％的亚硝酸锌；所述质量百分比为13％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.18％的甲苯磺酸。
在本实施例中，步骤E中，所述干燥设备为烘箱。
经测试，本实施例的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺制得的中高压阳极箔的的520Vt比容为0.68uF/cm2，强度(弯折次数145次)，箔面质量稳定，具有高比容、高强度(弯折次数高)兼顾的性能。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，其特征在于，包括下列步骤：
A、前处理：
将铝箔放入温度为35～45℃的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中，浸泡40～60s，然后用去离子水冲洗2～5遍；所述氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中氢氧化钠和氢氧化钾的摩尔浓度分别为0.06～0.08mol/L和0.02～0.03mol/L；
B、发孔：
将经前处理后的铝箔放入温度为65～75℃，含有质量百分比为10～15％盐酸和35～45％硫酸的混合溶液中，控制腐蚀电流密度为250～400mA/cm2，进行发孔腐蚀100～120s；
C、扩孔：
将发孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为80～90℃、质量百分比为11～15％的硝酸溶液中，控制扩孔电流为50～150mA/cm2，进行扩孔9～12min；
D、后处理：
将扩孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为70～80℃，含有质量百分比为3～5％的硝酸溶液中浸泡2～3min；
E、干燥：
将后处理后的铝箔用去离子水洗净，放入干燥设备中，控制温度为70～90℃，进行干燥2～5h，即得到中高压阳极箔。
2.根据权利要求1所述的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，其特征在于，步骤A中，所述的铝箔为铝含量≥99.99％、厚度为120um的电解电容器阳极用铝箔。
3.根据权利要求1所述的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，其特征在于，步骤B中，所述含有质量百分比为10～15％盐酸和35～45％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.35～0.45％的亚硝酸锌。
4.根据权利要求1所述的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，其特征在于，步骤B中，所述含有质量百分比为10～15％盐酸和35～45％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.5～0.7％的异丙醇。
5.根据权利要求1所述的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，其特征在于，步骤C中，所述质量百分比为11～15％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.65～0.85％的亚硝酸锌。
6.根据权利要求1所述的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，其特征在于，步骤C中，所述质量百分比为11～15％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.15～0.25％的甲苯磺酸。
7.根据权利要求1所述的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，其特征在于，步骤A中，前处理：将铝箔放入温度为40℃的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中，浸泡55s，然后用去离子水冲洗3遍；所述氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中氢氧化钠和氢氧化钾的摩尔浓度分别为0.07mol/L和0.024mol/L。
8.根据权利要求1所述的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，其特征在于，步骤B中，发孔：将经前处理后的铝箔放入温度为68℃，含有质量百分比为12.5％盐酸和42％硫酸的混合溶液中，控制腐蚀电流密度为280mA/cm2，进行发孔腐蚀110s；所述含有质量百分比为12.5％盐酸和42％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.41％的亚硝酸锌；所述含有质量百分比为12.5％盐酸和42％硫酸的混合溶液中还含有质量百分比为0.65％的异丙醇。
9.根据权利要求1所述的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，其特征在于，步骤C中，扩孔：将发孔后的铝箔用去离子水洗净，放入温度为82℃、质量百分比为13％的硝酸溶液中，控制扩孔电流为75mA/cm2，进行扩孔11min；所述质量百分比为13％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.75％的亚硝酸锌；所述质量百分比为13％的硝酸溶液中还含有质量百分比为0.18％的甲苯磺酸。
10.根据权利要求1所述的用于中高压阳极箔生产的电化学腐蚀工艺，其特征在于，步骤E中，所述干燥设备为烘箱。
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