高压铝电解电容器用TiO2-Al2O3复合阳极氧化膜的制备

1、助能材料年论文集高压铝电解电容器用一复合阳极氧化膜的制备。班朝磊，邵鑫，朱淑芹（聊城大学材料科学与工程学院，山东聊城聊城大学计算机学院，山东聊城）摘要：将高压铝电解电容器用腐蚀铝箔在含纳米高，与腐蚀化成联动线的匹配性差，工业应用潜力不大。颗粒水溶液中煮沸，然后再在含纳米颗粒的硼酸溶液中进行高压阳极氧化，采集了恒流升压阶段槽电压的升压曲线，测试了化成箔比电容，与溶液未添纳米。颗粒的标准化成进行了比较，结果表明，铝箔表面由于纳米。颗粒增强的。复合阳极氧化膜的形成，氧化膜形成速度增加，形成电量降低、化成箔比电容提高，具有潜在工业应用价值。关键词：铝电解电容器；铝箔；复合阳极氧化膜；纳米氧化钛颗粒中图

2、分类号：工业上普遍采用的高压电极箔的形成工艺是先使腐蚀箔与高纯沸水反应生成一层水合膜，再在硼酸溶液中进行阳极氧化，则水合膜的一部分在电场作用下发生脱水并结晶，使形成电量大幅度降低。若腐蚀箔水煮前后采用法或者醇盐水解法引入高介电常数阀金属氧化物，则由于一般需经过附近高温热处理工艺步骤，无疑会破坏水合膜结构，难以发挥水煮处理的优势。笔者探索了将腐蚀箔在添加一定浓度纳米颗粒的沸水中处理，然后再在含纳米。颗粒的硼酸液中进行高压阳极氧化，可获得高介电常数。一。复合阳极氧化膜，化成效率与比电容大幅得以提高，并对复合阳极氧化膜的结构和生长机理作了分析。表文献标识码：引昌铝电解电容器是广泛应用的一种电子元器件

3、，阳极氧化膜作为铝电解电容器的电介质层，是铝箔在弱酸溶液中通过阳极氧化（化成）而得到的一种致密耐电压薄膜，其性能直接关系到铝电解电容器的应用。随着电器产品小型化发展趋势及能源日趋紧张，对铝箔阳极氧化膜的比电容与化成效率提出了更高要求。根据电容器静电容量公式：（），式中：为电容量，。为真空介电常数，为电介质层相对介电常数，为电介质层表面积，为电介质层厚度（），为氧化膜形成电压。为氧化膜形成常数。当为定值时要获得较大的静电容量，就要增加和值，减小值。值的增大可通过铝箔的电化学扩面腐蚀技术来实现；而增加或减小值则需要通过改善阳极氧化膜的结构来达到。当前铝箔电蚀扩面技术处于瓶颈阶段，短时间内难以有所突

4、破；通过高介电常数阀金属氧化物一复合阳极氧化膜的形成来改善单纯铝阳极氧化膜的结构、增加比电容显得尤为可行，成为目前研究热点。不同阀金属阳极氧化膜的值如表所示，：。的值最低，：的远远大于：。，是一种理想的提高氧化膜比电容的材料。目前利用钛酸乙酯、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯等金属醇盐水解法或凝胶一溶胶技术沉积：涂层改善铝阳极氧化膜性能的专利、文献虽屡有报道，但仅局限于中、低压铝电解电容器电极箔的制造，并且工艺过程复杂，成本较基金项目：山东省中青年科学家奖励基金资助项目（）收到稿件日期：通讯作者：班朝磊不同阀金属阳极氧化膜的、值，阳极氧化膜如实验样品采用商品用高压腐蚀箔，厚度为肛。隧道孔平均孔径约“、隧

5、道孔平均长度为肛。纳米氧化钛：粉由德国公司制造，平均粒径为。将腐蚀箔在、纳米高纯水溶液中煮沸，按照中华人民共和国电子行业标准（铝电解电容器用电极箔在含纳米”。硼酸液中进行形成电压的极化成并测试比电容。形成恒流升压阶段弘曲线的记录采用一计算机监控系统，包括接口采集模块、直流高电压隔离转换模块与监控软件，采样频率：。作为对比，同时也监控、测试了水煮液、化成液中未添加纳米。时腐蚀箔标准化成时形作者简介：班朝磊（一），男。河南安阳人，博士从事电子铝箔腐蚀与化成研究。女自目自自月口“成恒流升压阶段曲线丑化成比电容。结果与讨论电压时间曲线圈是水煮液与化成液中添加纳米）前后对阳极氧化时形成时间的影响未舔加纳

6、米：时恒流升压时间为，水煮液与化成液中添加纳朱】后恒流升压时间为；可见溶液中蠡加纳米（颗粒后，可使阳极氧化过程中升压速度显著增加，达到额定形成电压时所用时目比未添加纳米粉时大约缩短，提高形成效率，节省电能“。囤蚋米对铝箔月极氧化过程中电压时问线的影响比电窖舅试结果表给出了溶液中纳米：添加与否对化成箔比电容的影响标准化成时阳极箔比电容为水煮液与化成液中添加一定浓度的纳米后化成后阳极箔比电容增加为，比电容提高幅度“。裹纳米。对化成箔比电窖的影响篙“嚣”“（）复合阳极氯化膜生长机理如图（）所示，常压下铝葙高纯沸水反应形成的水合氧化膜由两层构成，成份主要是疑似波麦水铝土（）”内层结构致密含水量少厚度大

7、约为外层疏松多孔，晕纤维刊毛状，含水量多，厚度大约为。在高纯沸水水煮液中添加纳米粉，如幽（）所示，则层各处可能会密布纳米颗粒。将水音铅箔移置化成槽实施高压形成处理时贝在阳极氧化开始阶段铝基底发生铝的阳槛反应一，（，生成无定形氧化铝，在层与铝金属之词构成不定形层而层不发生任何变化；当化成电雎继续上升时不定形层中心部位开始晶化由于品喇氧化铝形成常数较小，导致氧化膜单位厚度耐电爪增大促使电挺上升速度增加在嘲巾口肴到这一现象。电压继续增时，层往高电场作用开始脱水晶化即：）（】一一：（）。一同时生成于金属与层之问的刚极氧化物会继续晶化。：，表面积增大速度超过阳极反应：，（）生成速度时（、）被迅速转化为，

8、水合氧化膜的紧密内层殷其附近外胺冉电场作用也陆续转变为晶型氧化铝”。目水铝反应时隧道孔壁形成的水告氧化膜当将层各处密市纳米颗粒的水音腐蚀铝箔移置到台：颗粒的化戚液巾实施阳极氧化时溶液中（颗粒可能会在电场作用下或者自散、对流作用下发生迁移通过传质作用参与阳极氧化过程值大的纳米颗粒起到颗粒强化作用，提高单位厚度阳极氧化膜的耐压能力，缩短阳极氧化过程升压时同增加化成箔比电容。另一方面纳米。颗粒或许可作为无定型氧化膜的晶核，降低。的形棱舒争促使阳极氧化膜快逮品化，也会缩短阳极氧化过程升压时问这一点有待于诛人研究。结论在传统的错电解电容器川高胜槛箔制造垃程当中通过柱水煮罐。化戚液中潦加定浓度的纳米一（颗粒在刖极氰化过程、纳米，起刮颗粒强化作用诱发化仆用形成，（】、复舟阳微氧化膜改善单纯：刚饭韫化膜的结构降助材料年论文集低了形成常数，形成电量减少，化