[发明专利]一种中高压电子铝箔表面电沉积弥散锌晶核的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解电容器用中高压阳极铝光箔和腐蚀箔的制造领域，具体是一种中高压铝箔表面电沉积弥散锌晶核的方法。

背景技术

随着电子产品的不断发展，作为基础元器件的中高压铝电解电容器势必具有高容量和小型化的特点，以满足电子产品的发展需要。中高压铝电解电容器中使用的阳极铝箔一般通过电化学腐蚀的方法在铝箔表面生成大量的隧道孔以扩大其表面积，从而提高比电容。为了保证中高压电极铝箔具有所需要的缠绕性能，腐蚀后的铝箔还必须具有一定的拉伸强度和折弯性能，为此需要在腐蚀铝箔的中间保持一定厚度的没有被腐蚀的纯铝层。因此为了使腐蚀后的铝箔性能最大化，中高压铝箔在腐蚀过程中，需要提高铝箔表面蚀孔分布的均匀性、尽量避免并孔的发生以及降低发孔时铝箔表面的自腐蚀。

中高压铝箔腐蚀的工艺主要包括：腐蚀前预处理、发孔处理、扩孔处理。铝箔发孔时，孔的形态和分布方式主要由铝箔的表面状态决定，铝箔表面预处理涉及各种物理和化学的处理，包括热处理、表面粗糙度控制、除油清洗、酸、碱处理、阴极极化处理、阳极氧化处理、表面氧化、沉积惰性金属等。目前，国内外提高中高压腐蚀铝箔的性能主要是通过两种途径来实现的。第一种途径：在中高压铝箔中加入ppm级的Pb、Sn、In等微量元素，通过退火热处理使铝箔中的Pb、Sn、In等微量元素在铝箔表面发生富集，在电解质中这些Pb、Sn、In等微量元素与铝构成大量的腐蚀微电池。在阳极电解腐蚀过程中，铝箔表面存在的这些微电池可以提高铝箔腐蚀发孔的均匀性，其结果是生成隧道孔的均匀性提高了，但同时铝箔的腐蚀减薄也增加了，前者使铝箔的比电容得到提高，而后者使腐蚀铝箔的机械性能下降。第二种途径：通过预处理进一步提高铝箔发孔的均匀性，甚至实现隧道孔的有序排列，使比电容得到显著的提高，同时抑制铝箔的腐蚀减薄。

大量的研究表明，在铝箔表面沉积电位比铝正的疏松金属薄层，如Pb、In、Sn、Zn、Fe、Cu等，使其均匀的附着在铝箔表面，沉积的这些疏松的金属薄膜与铝箔构成的微电池可以改善铝箔发孔的均匀性。但同时会加速铝箔表面的自腐蚀，导致铝箔的减薄（W.Lin,G.C.Tu,C.F.Lin and Y.M.Peng,The effects of lead impurity on the DC-etching behavior of aluminum for electrolytic capacitor usage,Corrosion Science,Vol.38,No.6,(1996),pp.889-907.）（W.Lin,G.C.Tu,C.F.Lin and Y.M.Peng,The effects of indium impurity on the DC-etching behavior of aluminum for electrolytic capacitor usage,Corrosion Science,Vol.39,No.9,(1997),pp.1531-1543.）在这些微电池中，沉积的疏松的金属薄膜中的金属粒子为阴极，铝箔为阳极，由此增加了铝箔表面发生腐蚀的活性点，降低了发生孔蚀的临界电位，因而提高了隧道孔发孔的均匀性。但因为这些疏松的金属薄膜中的金属粒子的面密度很高，在铝箔表面形成了大量的腐蚀微电池，其面密度远远超过需要发孔的面密度，因而加速了铝箔表面自腐蚀，引起铝箔显著减薄，即不利于比电容的大幅度提高，又降低了铝箔的利用率和腐蚀箔的力学性能。因此，在中高压铝箔表面沉积Pb、In、Sn、Zn、Fe、Cu等电位较正金属薄层的技术至今没有在电子铝箔工业中获得应用。

采用快速电沉积的方法在铝箔表面沉积出弥散的锡晶核，来引导铝箔的腐蚀发孔，取得了较好的效果（专利受理号：201310302175.5）。锌作为电位比铝正的元素，也能够与铝基体构成局部微电池来引导铝箔的腐蚀发孔，而且锌的电极电位比锡的负（Zn²⁺:-0.763V,Sn⁴⁺:+0.05V），即可以引导铝箔的腐蚀发孔，又不容易引起过腐蚀，另外电沉积锌需要的电量比电沉积锡低，有利于提高铝箔发孔的质量和降低生产成本。