铝箔腐蚀过程阳极液中供电的研究
摘要：文章简单分析了铝电解电容器用阳极箔腐蚀工序阳极铜辊供电带来的负面影响，着重研究液中供电所需槽液的配方、温度等工艺。发现：在保证腐蚀箔电性能不低于原水平的情况下，阳极液中供电能有效提高腐蚀箔的生产效率，使腐蚀箔的外观质量得到明显提升。
关键词：铝箔腐蚀；阳极液；液中供电；外观质量
中图分类号：TG172 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0023-02
1 概述
铝电解电容器用阳极箔腐蚀工序主要包含以下流程：前处理、一级腐蚀、二级腐蚀、化学洗涤、烘干等五个步骤。其中一级腐蚀和二级腐蚀为电化学腐蚀，阳极供电是靠铝箔与铜辊接触完成。该导电方式的导电能力主要取决于铝箔与铜辊包角大小、铝箔与铜辊表面接触状态。在实际生产过程中此导电方式存在的主要缺点有：（1）铝箔与导电辊接触点，存在局部点电位电压较高，从而击穿铝箔或形成密集打火点，导致铝箔外观质量下降，造成废品。（2）要保证铜辊与铝箔有很好的导电性，必须长期对铜辊表面进行研磨与清洗，这个过程会使铜离子粘附在铝箔表面，带入到电解液中。当电解液中的铜离子积聚到一定程度时会使铝箔的腐蚀量及蚀孔数量、状态发生变化，影响腐蚀箔的电性能，严重时会出现过量腐蚀情况。（3）为了避免第一点的现象发生，施加的电流密度不能太大，制约了生产效率的提高。
为了解决传统铜辊加电方式的这些不足，我们提出了增大铝箔导电面积的液中供电方法，如图1所示：
图1
新供电方法需要解决两个关键技术问题：一个是液中供电极板的材质；另一个是液中供电槽液的工艺配方。本文作者主要针对后者进行了大量的研究工作。
2 试验
本试验采用具有高立方织构占有率（>95%）的高压铝光箔，纯度为99.99%、厚度为120μm。除加电方式与传统方式不同外，前处理、一级腐蚀、二级腐蚀等各步骤均没有变化。供电槽导电介质主要尝试了各种酸（或添加添加剂）的水溶液，并调整了槽液浓度、温度。对腐蚀铝箔进行外观质量分析及按国家行业标准测量比电容。
3 结果与讨论
（1）选用不同的化工材料作液供电介质、50℃，一级腐蚀电流为200mA/cm2时，一级腐蚀电压、液馈后铝箔外观质量、失铝量如表1：
从表1数据可以发现，一级腐蚀使用液中供电电压均比使用铜辊供电高，即使是最好的配方，电压也比铜辊供电高13%，这主要是因为液中离子迁移的导电能力远远低于金属导体以及供电距离加大的缘故。这意味着施加同样的电流密度、生产效率一样的情况下，使用液中供电比用铜辊供电生产用电成本会略有增加。
在腐蚀箔的质量方面：除用已二酸铵做导电介质的比容较低外，其他样品的比容均与铜辊加电的样品相当或略高。液中加电的箔样失铝量均比铜辊加电的大，这对提高腐蚀箔的机械强度不利，造成失铝量增加的主要原因是供电液对铝箔有化学腐蚀的作用。再观察液供后铝箔的外观质量发现：用有机酸做液中供电介质时铝箔发硬、后续腐蚀量加大，不利于综合性能的提高；用硝酸或含添加剂的硝酸混合液做液中供电介质时，由于硝酸的氧化作用使铝箔生成一层薄薄的氧化膜，对后续的化成工序会造成严重的质量影响；用磷酸或含添加剂的磷酸混合液做液中供电介质时，除失铝量略大外，腐蚀箔的外观质量与电性能均没有受到明显的影响，液中供电介质的选择可着重考虑对磷酸系的研究。
（2）12%磷酸+0.05%T1的混合溶液做供电介质，不同温度及不同电流密度对一级腐蚀电压及腐蚀箔质量的影响如表2和表3所示。
从表2我们可以看出：随着供电液的温度升高，一级腐蚀电源电压略有下降，这是因为温度越高，供电液中的阴离子活性越大、运动速度越快、导电能力越强，所以电压越低。同理，由于温度越高，磷酸的腐蚀能力越强，所以腐蚀箔的失铝量略有上升，对提高产品的机械强度不利。除较低温度时腐蚀箔表面会产生氧化膜外，其他温度生产的腐蚀箔外观质量及电性能都没有明显的变化。
从表3我们可以看出：不管是液中供电还是铜辊供电，随着一级腐蚀电流密度的增加，腐蚀箔的比容、失铝量没有明显变化。铜辊加电，一级腐蚀电流加到200mA/cm2时，腐蚀箔表面开始出现轻微打火点，当一次电流达到300mA/cm2时出现严重打火点；液中供电不会出现打点情况。生产过程中，在规定的电流密度下允许施加的电流密度越大，生产生产效率越高。所以，液中供电既可以解决大电流密度时的打火现象，也可以提高腐蚀箔的生产
效率。
4 结语
（1）液中供电不但可提高腐蚀箔的外观质量，还可提高生产效率。
（2）液中供电的主要工艺配方为：12%磷酸+0.05%T1水溶液、50℃。
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