[发明专利]中高压阳极用高纯铝箔表面喷雾沉积弥散锡、锌晶核的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解电容器用中高压阳极高纯铝箔和腐蚀箔的制造领域，具体是一种中高压阳极用高纯铝箔表面喷雾沉积弥散锡、锌晶核的方法及装置。

背景技术

随着电子产品的不断发展，要求作为基础元器件的中高压铝电解电容器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用电极箔一般通过电化学腐蚀的方法在阳极用高纯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，以实现电容器的高容量和小型化目的。为了保证中高压阳极电极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。此外为了使腐蚀后的铝箔综合性能最优化，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发孔时降低铝箔表面的自腐蚀现象。

中高压阳极用高纯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过程，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，在电解质中这些表面富集的Pb、Sn、In等微量元素将与铝基体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，其结果是虽然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，在铝箔表面沉积比铝电位正的疏松的金属薄层，如Pb、In、Sn、Zn、Fe、Cu等，使其均匀的附着在铝箔表面，这些疏松的金属薄膜与铝基体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，铝基体为阳极，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，因而显著提高了隧道孔发孔的均匀性。然而，由于这些疏松的金属薄层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，既不利于比电容的大幅度提高，又降低了腐蚀铝箔的得箔率和力学性能。因此，在中高压阳极用高纯铝箔表面沉积Pb、In、Sn、Zn、Fe、Cu等电位较正金属薄层的技术至今没有在电容器铝箔工业中获得应用。

中国专利申请201310302175.5和201410004941.2公布了一种采用快速电化学沉积的方法在铝箔表面沉积出弥散的锡、锌晶核，来引导铝箔的腐蚀发孔，取得了较好的效果。但是由于在快速电化学沉积晶核的过程中始终也伴随着在铝箔表面通过化学置换出晶核的过程，导致晶核在铝箔表面的密度和分布不好控制。而采用喷雾沉积晶核技术，在铝箔表面通过化学置换反应法获得均匀弥散分布的锡、锌晶核，有可能使晶核在铝箔表面分布的更加均匀，从而提高铝箔发孔的均匀行。此外，采用喷雾沉积锡、锌晶核时，铝箔在进入雾箱后与传动导辊不接触，因此可以避免铝箔与导辊接触对金属晶核沉积过程中的影响。而这一问题在溶液中沉积金属晶核时是不可避免的，对金属晶核沉积过程会产生不利的影响。