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1、内蒙古科技大学硕士学位论文 摘 要摘 要 铝电解电容器的高性能小型化即高比电容化是当前的发展趋势通过稀土微合金化提高电解电容器铝箔的比电容可以充分发挥稀土的资源优势提高相关产品的竞争力电容器比电容大小与铝箔的电解腐蚀扩面率密切相关因此研究稀土Ce对电解电容器铝箔的电解腐蚀的影响很有必要 本研究以制备过程中添加不同Ce含量的稀土铝箔和高纯铝箔为主要研究对象通过先对铝箔半成品进行冷轧和再结晶退火以制成0.11mm厚的铝箔再对一定大小的铝箔样品依次经过抛光前处理电解抛光直流电解腐蚀腐蚀后处理及腐蚀比电容测试实验中运用Axiovert25型金相显微镜和QUANTA400环境扫描电子显微镜对腐蚀后铝箔进
2、行了微观观察分析并运用英国Solartron公司的SI1287加SI1260EIS交流阻抗测试仪对腐蚀箔的比电容进行了测试分析之后对大量所得实验照片和数据进行对比分析从而对Ce含量对铝箔直流电解腐蚀的影响规律进行了研究 研究结果表明外加电压或电流腐蚀液成分和温度以及腐蚀时间是影响铝箔直流电解腐蚀的主要外界因素然而在相同外界条件下一定量范围内随着Ce含量的增加腐蚀铝箔的腐蚀坑孔径减小密度增大而深度加深此外研究得添加适量Ce的稀土铝箔的腐蚀比电容值比高纯铝箔的也相应偏高而且不同Ce含量的稀土铝箔能获取最大腐蚀比电容的腐蚀工艺也有所不同在本实验中以加入Ce含量为0.0074%时的稀土铝箔在一定工艺下
3、所获取的最大腐蚀比电容值最大其值为29.72F/cm2 关键词关键词铈铈铝箔铝箔直流电解腐蚀直流电解腐蚀腐蚀形貌腐蚀形貌比电容比电容 内蒙古科技大学硕士学位论文 Abstract The high performance, miniaturization, namely high specific capacitance of the aluminum electrolytic capacitor is the current development tendency. Enhance the electrolytic capacitor aluminum foils specific cap
4、acitance by means of the rare earth micro alloying, which can make full use of favorable resources and enhance the competitive power of the related products. The specific capacitance of the electrolytic capacitor is related to the magnification of the extending surface area of the aluminum foil.So i
5、ts necessary to study the effect of rare-earth Ce on the electrolytic etching of electrolytic capacitor aluminum foil. This research take Ce aluminum foil of different Ce content and high pure aluminum foil as main subject investigated. Through cold rolling of semi-manufactured aluminum foil and rec
6、rystallization annealing of aluminum foil, which be made into 0.11mm thick. And through fore treatmenting of aluminum foils which have been gived appropriate size, electrolytic polishing, DC electrolytic etching, post treatment and testing of the etching specific capacitance. In the experiment, stud
7、y the etching pattern of the etched aluminum foil by means of the Axiovert25 metallographic microscope and the QUANTA400 environmental scanning electronic microscope. And using the SI1287+SI1260 impedance instrument to test AC electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and study the specific capac
8、itance of the etched aluminum foil. At last, through studing the experiment findings, to find out the effect of rare-earth Ce on the DC electrolytic etching of aluminum foil. The results showed that the voltage or current gived, the component and temperature of electrolytic solution and the etching
9、time are the main external factors on electrolytic etching.But in this experiment, along with the Ce content increases, the aperture of the corrosion pit of the etched aluminum foil becomes smaller, but the number of it increases and the depth becomes bigger. And the results also showed, compare to
10、high pure aluminum foil, the specific capacitance of the rare-earth aluminum foil alloyed with Ce in proper content is higher. Besides, the external etching condition of the rare-earth aluminum foil in diffent Ce content can attain the biggest etched specific capacitance is diffent. The etched speci
11、fic capacitance in rare-earth aluminum foil with Ce in a concentration of 0.0074% can reach 29.72F/cm2 which is the biggest. Key WordsCe, aluminum foil, DC electrolytic etching, etching pattern, specific capacitance 独 创 性 说 明独 创 性 说 明 本人郑重声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果尽我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方 外论文中不包含
12、其他人已经发表或撰写的研究成果也不包含为获得 内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并 表示了谢意 签名_ 日期_ 关于论文使用授权的说明关于论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留使用学位论文的规定 即学校有权保留送交论文的复印件允许论文被查阅和借阅学校可 以公布论文的全部或部分内容可以采用影印缩印或其他复制手段保 存论文 保密的论文在解密后应遵循此规定保密的论文在解密后应遵循此规定 签名_ 导师签名_ 日期_ 内蒙古科技大学硕士学位论文 - 1 - 引 言引 言 电解电容器作为整流滤波讯号的旁
13、路与耦合能量的贮存与转换特别是在电源电路中无法替代的元器件其性能和体积将直接影响到电子整机的性能和体积由于制作简单价格低廉性能优越质量可靠铝电解电容器在电子产品中已得到了广泛的应用而且伴随着电气电子工业的飞速发展铝电解电容器生产规模与市场需求仍在不断增长为了适应电子产品小型化高性能的发展趋势需要开发高比电容的电容器铝电解电容器的比电容与其电介质层的有效表面积和介电常数成正比与电介质层的厚度成反比因此高比容电极箔的获取主要是通过三个方面来实现的改进腐蚀工艺提高扩面倍率减小一定化成电压下的平均电介质层厚度和对电介质层进行改性以提高介电常数其中电介质层厚度取决于工作电压铝氧化膜的介电常数是定值因此通
14、过腐蚀扩大铝箔的表面积是提高腐蚀箔比电容的关键技术电化学腐蚀简称电蚀作为目前最为有效的扩面技术已受到各国的极大重视 但是至今对制约铝箔表面积扩大的主要因素与蚀坑生长动力学的具体关系尚不完全明确铝电极箔腐蚀扩面系数k=C/C蚀后蚀前与理论值也相差甚远这一现状使铝电解电容器的优势受到严峻的挑战为此近年来国外对电极铝箔电解腐蚀机理的研究特别重视在揭示蚀坑生长规律方面取得了长足的进展促进了腐蚀技术的提高和腐蚀工艺的革新经济效益显著国内从80年代初才开始涉及这一领域相关的基础及应用研究缺乏目前国内有限的研究力量又主要集中在腐蚀液的配方上对扩面腐蚀机理研究不多从长远来讲这将妨碍先进工艺的开发 另外从八十年
15、代开始我国便先后从日本法国引进了20多条腐蚀生产线多为HCl或HCl-H2SO4腐蚀体系在腐蚀技术上获得了一定发展但这些生产线多只能加工纯度高均匀性较好立方织构度高表面状态良好的原引进厂家铝箔原料通用性差不适应国产铝箔严重阻碍了电容器用铝箔的国产化进程针对国产铝箔目前技术水平有必要研制出一种更新更好的扩面工艺本研究就是着眼于微观电蚀机理通过往高纯铝箔制备中添加微量稀土Ce然后对高纯铝箔和已添加不同微量Ce的稀土铝箔分别进行直流电解腐蚀而后研究其腐蚀性能的方法以期找出Ce含量对铝箔直流电解腐蚀的影响规律从而寻求新的可以提高铝箔腐蚀扩面率的先进工艺 内蒙古科技大学硕士学位论文 - 2 - 1 文献
16、综述文献综述 1.1 电解电容器用铝箔 电解电容器用铝箔 1.1.1 电解电容器简介 电解电容器简介 电解电容器是电器产品中不可缺少的元件之一铝质电解电容器以其性能优良价格低廉用途广泛等特点在近二十年得到很大的发展据估算铝质电解电容器的产值约占所有类型电容器产值的 50%随着铝电解电容器生产的发展我国对电解电容器铝箔的需求也迅速增长预计近几年内对其需求大约以 15%的平均年幅上升年需求光箔在 3 万吨以上我国已成为世界铝电解电容器用铝箔的主要生产和消费地之一 铝电解电容器主要利用铝箔再氧化处理后呈现优异的介电性能因此其技术要求和生产过程与传统的包装铝箔有显著的差异其中技术难点主要集中于高压和低压阳极铝箔的生产研制根据电容器的电容量公式C=S/3.6d为介质介电常数S为电极有效面积d 为电介质层厚度其中电介质层厚度d 取决于工作电压铝氧化膜的介电常数 是定值因此只有增加铝箔的面积S才能获得高的电容量值然而简单地增加面积虽然可以增加电容量但同时也增加了电容器的
