鋁電解電容器用電子鋁箔的性能分析與比較

沈國(guó)柱

摘 要 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，電子技術(shù)行業(yè)在迅速崛起。再加上各類電子產(chǎn)品的誕生，對(duì)鋁電解電容器的質(zhì)量也提出了更高的要求。鋁電解電容器具有性能優(yōu)、容量大、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，在許多信息化電子整機(jī)產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，鋁電解電容器作為電子產(chǎn)品中的核心元件之一，在電子產(chǎn)品安全穩(wěn)定運(yùn)行過程中起著關(guān)鍵的作用。因此，為了更好地滿足信息化發(fā)展趨勢(shì)和需求，針對(duì)鋁電解電容器用電子鋁箔的性能進(jìn)行研究顯得尤為重要，在提升其生產(chǎn)工藝技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞 鋁電解電容器;電子鋁箔;性能;分析比較

引言

隨著鋁電解電容器在市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電子鋁箔市場(chǎng)需求量也在日益劇增。在市場(chǎng)推動(dòng)背景下，我國(guó)電子鋁箔項(xiàng)目投資也在大幅度的增加，并呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。目前，新疆眾和成為我國(guó)最大的電子鋁箔生產(chǎn)企業(yè)，也是全球電子鋁箔生產(chǎn)最大基地之一，其市場(chǎng)份額占據(jù)了國(guó)內(nèi)75%左右。但我國(guó)相比起日本、韓國(guó)國(guó)家的電子鋁箔生產(chǎn)水平，還存在著一定的差距。因此，為了全面提升國(guó)內(nèi)電子鋁箔的工藝水平，對(duì)鋁電解電容器用電子鋁箔性能進(jìn)行整體性分析和對(duì)比有著重要的意義，在提升電解電容器質(zhì)量的基礎(chǔ)上，為我國(guó)電子事業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展發(fā)揮出了助力的作用。

1 鋁電解電容器用電子鋁箔的性能分析實(shí)驗(yàn)

筆者根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)三個(gè)電子生產(chǎn)企業(yè)的鋁電解電容量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，得出三家企業(yè)含鋁量都大于≥99%左右，以及電子鋁箔的厚度都控制在0.1mm左右。經(jīng)過對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的微量成本分析表明，主要采用的是美國(guó)制造的原子吸收光譜儀器AAS，而從結(jié)構(gòu)和外形去判斷，則是應(yīng)用日本的J -6490LV。再采用電子顯微鏡運(yùn)用 EBSD和 SEM實(shí)施測(cè)量和掃描，在60℃的Imol/LHCl+3mol/LH2SO4，對(duì)混合酸溶液進(jìn)行陽極級(jí)化曲線和發(fā)空腐蝕對(duì)電子鋁箔的電化學(xué)性能進(jìn)行詳細(xì)分析[1]。其次，要以電子鋁箔1cm × 1cm作為工作電極，飽和甘汞電極（SCE）作為參照的電極，Pt的電級(jí)為輔助性電極。關(guān)于發(fā)孔腐蝕，采用300m A/cm2的直流實(shí)施腐蝕，其腐蝕的時(shí)間是控制在五十秒范圍內(nèi)。

2 鋁電解電容器用電子鋁箔的性能比較

2.1 表面外形對(duì)比分析

本文采用電子掃描鏡，分別對(duì)三個(gè)電子生產(chǎn)廠家的電解電容器中的鋁箔表面外形進(jìn)行對(duì)比分析，三個(gè)電子生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的電子鋁箔在外形上都存在著很大的差異，這主要和廠家不同的工藝手法有關(guān)系，特別是在我國(guó)和日本的鋁電解電容器相比之下，我國(guó)的電容器軋制的痕跡光滑度有所欠缺，比較粗糙，表面的針孔缺陷度也為明顯，而日本的鋁電解電容器則表面十分光滑憑著，條紋十分清晰勻稱。其次，電子鋁箔的質(zhì)量在工藝方法、軋制設(shè)備以及技術(shù)方面不同下，其質(zhì)量也會(huì)存在著很大的影響。因此，為了更好地縮小質(zhì)量差距，提升產(chǎn)品質(zhì)量水平，我們應(yīng)該通過不斷實(shí)踐研究，不斷借鑒和學(xué)習(xí)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和方法，從而確保電子鋁箔生產(chǎn)性能的穩(wěn)定性。最為重要的是需要不斷提升相關(guān)技術(shù)人員的綜合素養(yǎng)，嚴(yán)格要求他們的工藝操作方法和流程，這樣才能為鋁電解電容器生產(chǎn)奠定質(zhì)量保障[2]。

2.2 內(nèi)部立體織構(gòu)的分析比較

在電子鋁箔的內(nèi)部包含了立方織構(gòu)，由于在[100]方向時(shí)，它的彈性模量則處于最小的狀態(tài)，也呈現(xiàn)出比較低的輕度，直接體現(xiàn)出處于該方向時(shí)，其原子之間的結(jié)合力也是最小的。如果將它放在腐蝕的介質(zhì)中，在直流電的作用下，腐蝕會(huì)隨著[001]的方向不斷蔓延，在經(jīng)過（100）平行面時(shí)，表面又會(huì)朝內(nèi)延伸，構(gòu)成一個(gè)柱形的腐蝕，通過隧道腐蝕后，腐蝕面積也會(huì)不斷擴(kuò)大進(jìn)而造成鋁箔表面面積也有所增加。因此，得出結(jié)論，鋁箔的內(nèi)部立方織構(gòu)含量在不斷增加的基礎(chǔ)上，鋁箔的質(zhì)量也會(huì)有所影響，有顯著的提升。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，我國(guó)立方織構(gòu)技術(shù)和其他國(guó)家相比，差距不大，其電子鋁箔結(jié)構(gòu)含量都在96%以上，再加上退火處理，以及對(duì)高純度的鋁箔進(jìn)行退熱處理，加強(qiáng)對(duì)雜質(zhì)元素的控制在鋁中的分布，可以將立方織構(gòu)與R的比例進(jìn)行對(duì)比和分析，在成品退火時(shí)，立方織構(gòu)的含量將會(huì)達(dá)到一定的比例，高純度的鋁箔含量也會(huì)有所降低，并且二級(jí)退火溫度和時(shí)間控制在3H/190°+2H/520°。另外，電場(chǎng)作為重要的勢(shì)能場(chǎng)，對(duì)高純鋁箔進(jìn)行退火處理，可以將立方織構(gòu)的結(jié)晶溫度控制在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，進(jìn)而保證結(jié)晶后立方織構(gòu)的強(qiáng)度，但始終沒有改變結(jié)晶織構(gòu)的演變規(guī)律和形成機(jī)制[3]。

2.3 發(fā)孔形貌比較分析

鋁電解電容器的腐蝕化成是從根源上處理比表面面積問題，通過對(duì)鋁箔表面腐蝕溶解部分所構(gòu)成的凹凸不平的形狀去提升比表面積。科學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)鹽酸和硫酸等溶液可以垂直于鋁箔表面<100>方面的隧道孔，生成寬度為40-50μm方形腐蝕孔，生長(zhǎng)為1-2μm。電子鋁箔的腐蝕發(fā)空對(duì)后續(xù)的擴(kuò)孔起著重要的影響，有效的發(fā)孔對(duì)擴(kuò)孔的順利進(jìn)行起著關(guān)鍵的作用，可以避免方孔坍塌脫落問題，對(duì)提升高鋁箔比表面積有著積極的作用和影響。對(duì)幾種發(fā)孔形貌進(jìn)行觀察，日本所生產(chǎn)的電子鋁箔發(fā)孔分布均勻，大小方孔也比較一致，而中國(guó)電子鋁箔生產(chǎn)廠的發(fā)孔分布也十分均勻，發(fā)孔率較高，但孔的尺寸卻不一致，這樣會(huì)導(dǎo)致在后續(xù)擴(kuò)孔的過程中大孔之間的合并，而小孔卻得不到均勻的擴(kuò)大，造成其小孔位置發(fā)生堵塞問題，這種情況下，對(duì)電極鋁箔比表面的提升有著不利的影響[4]。

3 結(jié)束語

總而言之，電子鋁箔作為鋁電解電容器中的重要生產(chǎn)材料，只有控制好電子鋁箔的生產(chǎn)質(zhì)量，則能提升電解電容器的質(zhì)量。因此，本文對(duì)電子鋁箔的實(shí)際性能進(jìn)行了詳細(xì)的探究和比較，從全方位角度上深入把握住電子鋁箔的生產(chǎn)工藝好方法，進(jìn)而提升鋁電解電容器的生產(chǎn)性能和質(zhì)量，帶動(dòng)電子生產(chǎn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 翟新生，王磊，劉楊，等.微量元素含量及分布對(duì)高壓電子鋁箔織構(gòu)及性能的影響[J].稀有金屬材料與工程，2013，42（8）：1552-1557.

[2] 鄭紅梅，吳玉程，黃新民，等.鋁電解電容器用電子鋁箔的性能分析與比較[J].功能材料與器件學(xué)報(bào)，2012，18（1）：10-16.

[3] 李媛樂.高壓電子鋁箔組織結(jié)構(gòu)和性能的對(duì)比研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2010.

[4] 左宏.偏析材高壓電子鋁箔的組織演變與性能研究[D].沈陽：東北大學(xué)，2014.