高壓鋁電解電容器用TiO2-Al2O3復合陽極氧化膜的制備

1、助能材料年論文集高壓鋁電解電容器用一復合陽極氧化膜的制備。班朝磊，邵鑫，朱淑芹（聊城大學材料科學與工程學院，山東聊城聊城大學計算機學院，山東聊城）摘要：將高壓鋁電解電容器用腐蝕鋁箔在含納米高，與腐蝕化成聯(lián)動線的匹配性差，工業(yè)應用潛力不大。顆粒水溶液中煮沸，然后再在含納米顆粒的硼酸溶液中進行高壓陽極氧化，采集了恒流升壓階段槽電壓的升壓曲線，測試了化成箔比電容，與溶液未添納米。顆粒的標準化成進行了比較，結果表明，鋁箔表面由于納米。顆粒增強的。復合陽極氧化膜的形成，氧化膜形成速度增加，形成電量降低、化成箔比電容提高，具有潛在工業(yè)應用價值。關鍵詞：鋁電解電容器；鋁箔；復合陽極氧化膜；納米氧化鈦顆粒中圖

2、分類號：工業(yè)上普遍采用的高壓電極箔的形成工藝是先使腐蝕箔與高純沸水反應生成一層水合膜，再在硼酸溶液中進行陽極氧化，則水合膜的一部分在電場作用下發(fā)生脫水并結晶，使形成電量大幅度降低。若腐蝕箔水煮前后采用法或者醇鹽水解法引入高介電常數(shù)閥金屬氧化物，則由于一般需經過附近高溫熱處理工藝步驟，無疑會破壞水合膜結構，難以發(fā)揮水煮處理的優(yōu)勢。筆者探索了將腐蝕箔在添加一定濃度納米顆粒的沸水中處理，然后再在含納米。顆粒的硼酸液中進行高壓陽極氧化，可獲得高介電常數(shù)。一。復合陽極氧化膜，化成效率與比電容大幅得以提高，并對復合陽極氧化膜的結構和生長機理作了分析。表文獻標識碼：引昌鋁電解電容器是廣泛應用的一種電子元器件

3、，陽極氧化膜作為鋁電解電容器的電介質層，是鋁箔在弱酸溶液中通過陽極氧化（化成）而得到的一種致密耐電壓薄膜，其性能直接關系到鋁電解電容器的應用。隨著電器產品小型化發(fā)展趨勢及能源日趨緊張，對鋁箔陽極氧化膜的比電容與化成效率提出了更高要求。根據(jù)電容器靜電容量公式：（），式中：為電容量，。為真空介電常數(shù)，為電介質層相對介電常數(shù)，為電介質層表面積，為電介質層厚度（），為氧化膜形成電壓。為氧化膜形成常數(shù)。當為定值時要獲得較大的靜電容量，就要增加和值，減小值。值的增大可通過鋁箔的電化學擴面腐蝕技術來實現(xiàn)；而增加或減小值則需要通過改善陽極氧化膜的結構來達到。當前鋁箔電蝕擴面技術處于瓶頸階段，短時間內難以有所突

4、破；通過高介電常數(shù)閥金屬氧化物一復合陽極氧化膜的形成來改善單純鋁陽極氧化膜的結構、增加比電容顯得尤為可行，成為目前研究熱點。不同閥金屬陽極氧化膜的值如表所示，：。的值最低，：的遠遠大于：。，是一種理想的提高氧化膜比電容的材料。目前利用鈦酸乙酯、鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯等金屬醇鹽水解法或凝膠一溶膠技術沉積：涂層改善鋁陽極氧化膜性能的專利、文獻雖屢有報道，但僅局限于中、低壓鋁電解電容器電極箔的制造，并且工藝過程復雜，成本較基金項目：山東省中青年科學家獎勵基金資助項目（）收到稿件日期：通訊作者：班朝磊不同閥金屬陽極氧化膜的、值，陽極氧化膜如實驗樣品采用商品用高壓腐蝕箔，厚度為肛。隧道孔平均孔徑約“、隧

5、道孔平均長度為肛。納米氧化鈦：粉由德國公司制造，平均粒徑為。將腐蝕箔在、納米高純水溶液中煮沸，按照中華人民共和國電子行業(yè)標準（鋁電解電容器用電極箔在含納米”。硼酸液中進行形成電壓的極化成并測試比電容。形成恒流升壓階段弘曲線的記錄采用一計算機監(jiān)控系統(tǒng)，包括接口采集模塊、直流高電壓隔離轉換模塊與監(jiān)控軟件，采樣頻率：。作為對比，同時也監(jiān)控、測試了水煮液、化成液中未添加納米。時腐蝕箔標準化成時形作者簡介：班朝磊（一），男。河南安陽人，博士從事電子鋁箔腐蝕與化成研究。女自目自自月口“成恒流升壓階段曲線丑化成比電容。結果與討論電壓時間曲線圈是水煮液與化成液中添加納米）前后對陽極氧化時形成時間的影響未舔加納

6、米：時恒流升壓時間為，水煮液與化成液中添加納朱】后恒流升壓時間為；可見溶液中蠡加納米（顆粒后，可使陽極氧化過程中升壓速度顯著增加，達到額定形成電壓時所用時目比未添加納米粉時大約縮短，提高形成效率，節(jié)省電能“。囤蚋米對鋁箔月極氧化過程中電壓時問線的影響比電窖舅試結果表給出了溶液中納米：添加與否對化成箔比電容的影響標準化成時陽極箔比電容為水煮液與化成液中添加一定濃度的納米后化成后陽極箔比電容增加為，比電容提高幅度“。裹納米。對化成箔比電窖的影響篙“囂”“（）復合陽極氯化膜生長機理如圖（）所示，常壓下鋁葙高純沸水反應形成的水合氧化膜由兩層構成，成份主要是疑似波麥水鋁土（）”內層結構致密含水量少厚度大

7、約為外層疏松多孔，暈纖維刊毛狀，含水量多，厚度大約為。在高純沸水水煮液中添加納米粉，如幽（）所示，則層各處可能會密布納米顆粒。將水音鉛箔移置化成槽實施高壓形成處理時貝在陽極氧化開始階段鋁基底發(fā)生鋁的陽檻反應一，（，生成無定形氧化鋁，在層與鋁金屬之詞構成不定形層而層不發(fā)生任何變化；當化成電雎繼續(xù)上升時不定形層中心部位開始晶化由于品喇氧化鋁形成常數(shù)較小，導致氧化膜單位厚度耐電爪增大促使電挺上升速度增加在嘲巾口肴到這一現(xiàn)象。電壓繼續(xù)增時，層往高電場作用開始脫水晶化即：）（】一一：（）。一同時生成于金屬與層之問的剛極氧化物會繼續(xù)晶化。：，表面積增大速度超過陽極反應：，（）生成速度時（、）被迅速轉化為，

8、水合氧化膜的緊密內層殷其附近外胺冉電場作用也陸續(xù)轉變?yōu)榫脱趸X”。目水鋁反應時隧道孔壁形成的水告氧化膜當將層各處密市納米顆粒的水音腐蝕鋁箔移置到臺：顆粒的化戚液巾實施陽極氧化時溶液中（顆粒可能會在電場作用下或者自散、對流作用下發(fā)生遷移通過傳質作用參與陽極氧化過程值大的納米顆粒起到顆粒強化作用，提高單位厚度陽極氧化膜的耐壓能力，縮短陽極氧化過程升壓時同增加化成箔比電容。另一方面納米。顆?；蛟S可作為無定型氧化膜的晶核，降低。的形棱舒爭促使陽極氧化膜快逮品化，也會縮短陽極氧化過程升壓時問這一點有待于誅人研究。結論在傳統(tǒng)的錯電解電容器川高勝檻箔制造垃程當中通過柱水煮罐?；菀褐辛始佣舛鹊募{米一（顆粒在刖極氰化過程、納米，起刮顆粒強化作用誘發(fā)化仆用形成，（】、復舟陽微氧化膜改善單純：剛飯韞化膜的結構降助材料年論文集低了形成常數(shù)，形成電量減少，化