《鋁箔的發孔腐蝕方法及腐蝕箔的製造方法》是乳源瑤族自治縣東陽光化成箔有限公司於2017年8月16日申請的專利，該專利的公布號為CN107488871A，申請公布日為2017年12月19日，發明人是陳錦雄、羅向軍、汪啟橋、呂根品。
《鋁箔的發孔腐蝕方法及腐蝕箔的製造方法》該發孔腐蝕方法包括N級發孔腐蝕處理和N‑1次剝離處理，其中N為大於或等於2的整數，每兩級發孔腐蝕處理之間進行一次剝離處理；每一級發孔腐蝕處理為：將鋁箔置於含有硫酸和鹽酸的腐蝕液中浸泡，同時施加電流進行電解腐蝕；每一次剝離處理為：將鋁箔置於氟矽酸溶液中浸泡。該發明還涉及一種腐蝕箔的製造方法，該製造方法依序包括預處理、發孔腐蝕、擴孔腐蝕和後處理步驟，所述發孔腐蝕按照上述發孔腐蝕方法進行。該發明的發孔腐蝕方法能提高鋁箔發孔的均勻性和數量，從而能提升腐蝕箔的比容，其具有容易實現、減薄厚度、有利於縮小電容器體積的優點。
2020年11月，《鋁箔的發孔腐蝕方法及腐蝕箔的製造方法》獲得第六屆廣東專利獎銀獎。
（概述圖為《鋁箔的發孔腐蝕方法及腐蝕箔的製造方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：鋁箔的發孔腐蝕方法及腐蝕箔的製造方法
- 申請人：乳源瑤族自治縣東陽光化成箔有限公司
- 申請日：2017年8月16日
- 申請號：2017107016269
- 公布號：CN107488871A
- 公布日：2017年12月19日
- 發明人：陳錦雄、羅向軍、汪啟橋、呂根品
- 地址：廣東省韶關市乳源縣開發區
- 分類號：C25F3/04(2006.01)I、H01G9/055(2006.01)I
- 代理機構：廣州駿思智慧財產權代理有限公司
- 代理人：潘雯瑛
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
鋁電解電容器是廣泛套用於電子電器行業的一種儲能元件，而鋁電解電容器用陽極箔是其重要的原材料，陽極箔的結構特性決定著鋁電解電容器的電性能。隨著電子信息技術的快速發展，新型整機的誕生，對小型化、片式化、中高壓大容量電解容器的需求量不斷增長，這對陽極箔的比容提出了更高的要求。
陽極箔是指在電解電容器中用作陽極的鋁箔，其由高純鋁箔先經過電解腐蝕工藝擴大表面積，再經過電化成工藝在表面形成一層氧化膜而製得。陽極箔按使用電壓可分為中高壓陽極箔和低壓陽極箔。中高壓陽極箔的電解腐蝕工藝通常為：鋁箔→預處理→一級發孔腐蝕→擴孔腐蝕→後處理→腐蝕箔。預處理的作用是除去光箔表面油污、雜質及氧化膜，改善表面狀態，促進鋁箔下一步發孔腐蝕時形成均勻分布的隧道孔。發孔腐蝕的作用是通過施加電流在鋁箔表面形成具有一定孔徑和深度的初始隧道孔。擴孔腐蝕的作用是在初始隧道孔的基礎上進一步通電腐蝕，使隧道孔的孔徑進一步擴大至所需尺寸，獲得高比容。後處理的主要作用則是消除鋁箔表面殘留的金屬雜質、箔灰以及隧道孔內的氯離子等。
在實際生產中，各廠家通過各種手段提升鋁箔單位面積的比容，如提升發孔腐蝕的均勻性、提高光箔厚度、保持腐蝕後鋁箔的余厚等等。最理想方式是通過同時提升腐蝕發孔的均勻性和隧道孔深入發展的均勻性，再提高鋁箔整體的發孔密度，自然能提升腐蝕箔的比容，但這種方式在技術上實現的難度最大，腐蝕過程中的均勻性控制也是陽極箔製造技術發展中難以突破的瓶頸。而增大光箔厚度或者保持腐蝕後鋁箔的余厚的方式，在一定程度上能提高比容，但由於製得的陽極箔厚度過厚，在製造電容器卷繞時會增加卷包的體積，影響電容器的殼號，而且製得的電容器的性能也會受到影響。
發明內容
專利目的
《鋁箔的發孔腐蝕方法及腐蝕箔的製造方法》的目的在於，提供一種鋁箔的發孔腐蝕方法，該發孔腐蝕方法能提高鋁箔發孔的均勻性和數量，從而能提昇陽極箔的比容，其具有容易實現、減薄厚度、有利於縮小電容器體積的優點。
技術方案
《鋁箔的發孔腐蝕方法及腐蝕箔的製造方法》通過以下技術方案來實現：一種鋁箔的發孔腐蝕方法，該發孔腐蝕方法包括N級發孔腐蝕處理和N-1次剝離處理，其中N為大於或等於2的整數，每兩級發孔腐蝕處理之間進行一次剝離處理；每一級發孔腐蝕處理為：將鋁箔置於含有硫酸和鹽酸的腐蝕液中浸泡，同時施加電流進行電解腐蝕；每一次剝離處理為：將鋁箔置於氟矽酸溶液中浸泡。
該發明的發孔腐蝕方法在多級發孔腐蝕處理之間採取剝離處理措施，利用氟矽酸溶液對硫酸鋁膜即Al2（SO4）3的溶解能力，對鋁箔在上一級發孔腐蝕處理時表面形成的硫酸鋁膜進行剝離，因此能重新裸露出更多的鋁基材，並製造出新的缺陷點，使鋁箔在下一級發孔腐蝕處理中重新獲得更多的箔面發孔和孔洞深入的機會，從而提高鋁箔整體發孔的均勻性和數量，達到比容提升的目的，同時適當地減薄了鋁箔整體的厚度。
相對於2017年8月之前的技術採取的一級發孔腐蝕處理方式，該發明採取至少兩級發孔腐蝕處理和至少一次剝離處理相配合的發孔腐蝕模式，能及時除去鋁箔在發孔腐蝕處理時表面形成的酸化膜，便於後續發孔腐蝕階段新孔洞的產生和深入，更容易實現對鋁箔發孔的均勻性和數量的有效控制，提高鋁箔整體發孔的均勻性和數量，進而獲得高比容。
相對於通過增大光箔厚度、保持腐蝕後鋁箔的余厚來提升比容的方式，該發明採取的剝離處理措施雖然會使鋁箔厚度減薄，但因為發孔數量的增加，能有效確保鋁箔的比容不會下降甚至有所提升，而且由於鋁箔整體厚度適當減薄，在保證機械強度的前提下，有利於在製造電容器卷繞時減小卷包的體積，從而縮小電容器的體積，符合電解容器向小型化發展的趨勢。
進一步地，每一級發孔腐蝕處理中，所用腐蝕液中硫酸的質量百分比為32～35％、鹽酸的質量百分比為4～5％，浸泡溫度為70～76℃，施加電流的平均電流密度為0.5～0.55安/平方厘米，處理時間為25～50秒。通過限定每一級發孔腐蝕處理所用腐蝕液的濃度、溫度、電流密度、處理時間的工藝參數，確保發孔的均勻性和數量。
進一步地，每一次剝離處理中，所用氟矽酸溶液的質量分數為1～4％，浸泡溫度為50～70℃，浸泡時間為25～50秒。通過限定每一次剝離處理所用氟矽酸溶液的濃度、溫度和時間，確保能有效去除鋁箔表面硫酸鋁膜，同時避免鋁箔被過度剝蝕。進一步地，N級發孔腐蝕處理的總時間為50～200秒，N-1次剝離處理的總時間為25～150秒。
進一步地，N為3或4。發孔腐蝕處理的級數N和剝離處理的次數N-1可根據實際所需做出調整，當N等於3或4時，能有效控制鋁箔發孔的均勻性和數量，而且發孔腐蝕槽和剝離處理槽所需的數量適中，在2017年8月之前的生產線的基礎上容易對設備進行改造。
該發明還提供一種腐蝕箔的製造方法，該製造方法依序包括預處理、發孔腐蝕、擴孔腐蝕和後處理步驟，所述發孔腐蝕按照上述任一項所述的發孔腐蝕方法進行。
通過掃描隧道顯微鏡圖片分析，該發明的製造方法所得腐蝕箔表面的孔洞分布均勻，孔徑主要分布在0.08～0.1微米，孔密度在10～10/平方厘米，整體厚度比2017年8月之前的常規技術得到的腐蝕箔更薄2～4微米。
進一步地，所述預處理為：取純度大於或等於99.99％的軟態電子鋁箔置於質量分數為0.5～5％的磷酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60～90℃，浸泡時間為50～70秒。進一步地，所述擴孔腐蝕為：將經過發孔腐蝕的鋁箔置於質量分數為5～8％的硝酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60～75℃，同時施加平均電流密度為0.15～0.2安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為400～600秒。
進一步地，所述後處理為：將經過擴孔腐蝕的鋁箔置於質量分數為4～6％的硝酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60～70℃，浸泡時間為60～80秒，取出後用純水洗淨，然後在120～200℃下烘乾，得到腐蝕箔。進一步地，在發孔腐蝕之後、擴孔腐蝕之前，用自來水對鋁箔進行清洗；在擴孔腐蝕之後、後處理之前，用自來水對鋁箔進行清洗。
附圖說明
圖1為實施例1製造腐蝕箔的工藝流程圖；
圖2為實施例2製造腐蝕箔的工藝流程圖；
圖3為實施例3製造腐蝕箔的工藝流程圖。
附圖說明
權利要求
1.一種鋁箔的發孔腐蝕方法，其特徵在於：包括N級發孔腐蝕處理和N-1次剝離處理，其中N為大於或等於2的整數，每兩級發孔腐蝕處理之間進行一次剝離處理；每一級發孔腐蝕處理為：將鋁箔置於含有硫酸和鹽酸的腐蝕液中浸泡，同時施加電流進行電解腐蝕；每一次剝離處理為：將鋁箔置於氟矽酸溶液中浸泡。
2.根據權利要求1所述的鋁箔的發孔腐蝕方法，其特徵在於：每一級發孔腐蝕處理中，所用腐蝕液中硫酸的質量百分比為32～35％、鹽酸的質量百分比為4～5％，浸泡溫度為70～76℃，施加電流的平均電流密度為0.5～0.55安/平方厘米，處理時間為25～50秒。
3.根據權利要求1所述的鋁箔的發孔腐蝕方法，其特徵在於：每一次剝離處理中，所用氟矽酸溶液的質量分數為1～4％，浸泡溫度為50～70℃，浸泡時間為25～50秒。
4.根據權利要求1-3任一項所述的鋁箔的發孔腐蝕方法，其特徵在於：N級發孔腐蝕處理的總時間為50～200秒，N-1次剝離處理的總時間為25～150秒。
5.根據權利要求4所述的鋁箔的發孔腐蝕方法，其特徵在於：N為3或4。
6.一種腐蝕箔的製造方法，依序包括預處理、發孔腐蝕、擴孔腐蝕和後處理步驟，其特徵在於：所述發孔腐蝕按照權利要求1-5任一項所述的發孔腐蝕方法進行。
7.根據權利要求6所述的腐蝕箔的製造方法，其特徵在於：所述預處理為：取純度大於或等於99.99％的軟態電子鋁箔置於質量分數為0.5～5％的磷酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60～90℃，浸泡時間為50～70秒。
8.根據權利要求6所述的腐蝕箔的製造方法，其特徵在於：所述擴孔腐蝕為：將經過發孔腐蝕的鋁箔置於質量分數為5～8％的硝酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60～75℃，同時施加平均電流密度為0.15～0.2安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為400～600秒。
9.根據權利要求6所述的腐蝕箔的製造方法，其特徵在於：所述後處理為：將經過擴孔腐蝕的鋁箔置於質量分數為4～6％的硝酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60～70℃，浸泡時間為60～80秒，取出後用純水洗淨，然後在120～200℃下烘乾，得到腐蝕箔。
10.根據權利要求5-9任一項所述的腐蝕箔的製造方法，其特徵在於：在發孔腐蝕之後、擴孔腐蝕之前，用自來水對鋁箔進行清洗；在擴孔腐蝕之後、後處理之前，用自來水對鋁箔進行清洗。
實施方式
實施例1
參閱圖1，其為該實施例製造腐蝕箔的工藝流程圖，該實施例具體按以下步驟進行：
（1）預處理：取純度大於或等於99.99％、厚度為123微米的軟態電子鋁箔置於質量分數為4％的磷酸溶液中浸泡，浸泡溫度為65℃，浸泡時間為60秒。
（2）第1級發孔腐蝕：將經過預處理的鋁箔置於按質量百分比計含有35％硫酸和5％鹽酸的腐蝕液中浸泡，浸泡溫度為75℃，同時施加平均電流密度為0.5安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為50秒。
（3）第1次剝離處理：將經過第1級發孔腐蝕的鋁箔置於質量分數為3％的氟矽酸溶液中浸泡，浸泡溫度為65℃，浸泡時間為35秒。
（4）第2級發孔腐蝕：將經過第1次剝離處理的鋁箔置於按質量百分比計含有35％硫酸和5％鹽酸的腐蝕液中浸泡，浸泡溫度為75℃，同時施加平均電流密度為0.5安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為50秒。
（5）水洗：用自來水對經過第2級發孔腐蝕的鋁箔進行清洗。
（6）擴孔腐蝕：將水洗後的鋁箔置於質量分數為7％的硝酸溶液中浸泡，浸泡溫度為70℃，同時施加平均電流密度為0.15安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為500秒。
（7）水洗：用自來水對經過擴孔腐蝕的鋁箔進行清洗。
（8）後處理：將水洗後的鋁箔置於質量分數為5％的硝酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60℃，浸泡時間為80秒，取出後用純水洗淨，然後在150℃下烘乾，得到腐蝕箔。
實施例2
參閱圖2，其為該實施例製造腐蝕箔的工藝流程圖，該實施例具體按以下步驟進行：
（1）預處理：取純度大於或等於99.99％、厚度為123微米的軟態電子鋁箔置於質量分數為5％的磷酸溶液中浸泡，浸泡溫度為65℃，浸泡時間為60秒。
（2）第1級發孔腐蝕：將經過預處理的鋁箔置於按質量百分比計含有33％硫酸和4.5％鹽酸的腐蝕液中浸泡，浸泡溫度為74.5℃，同時施加平均電流密度為0.53安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為40秒。
（3）第1次剝離處理：將經過第1級發孔腐蝕的鋁箔置於質量分數為2.5％的氟矽酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60℃，浸泡時間為30秒。
（4）第2級發孔腐蝕：將經過第1次剝離處理的鋁箔置於按質量百分比計含有33％硫酸和4.5％鹽酸的腐蝕液中浸泡，浸泡溫度為74.5℃，同時施加平均電流密度為0.53安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為40秒。
（5）第2次剝離處理：將經過第2級發孔腐蝕的鋁箔置於質量分數為2.5％的氟矽酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60℃，浸泡時間為30秒。
（6）第3級發孔腐蝕：將經過第2次剝離處理的鋁箔置於按質量百分比計含有33％硫酸和4.5％鹽酸的腐蝕液中浸泡，浸泡溫度為74.5℃，同時施加平均電流密度為0.53安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為40秒。
（7）水洗：用自來水對經過第3級發孔腐蝕的鋁箔進行清洗。
（8）擴孔腐蝕：將水洗後的鋁箔置於質量分數為7％的硝酸溶液中浸泡，浸泡溫度為70℃，同時施加平均電流密度為0.15安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為500秒。
（9）水洗：用自來水對經過擴孔腐蝕的鋁箔進行清洗。
（10）後處理：將水洗後的鋁箔置於質量分數為5％的硝酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60℃，浸泡時間為80秒，取出後用純水洗淨，然後在180℃下烘乾，得到腐蝕箔。
實施例3
參閱圖3，其為該實施例製造腐蝕箔的工藝流程圖，該實施例具體按以下步驟進行：
（1）預處理：取純度大於或等於99.99％、厚度為123微米的軟態電子鋁箔置於質量分數為2％的磷酸溶液中浸泡，浸泡溫度為75℃，浸泡時間為60秒。
（2）第1級發孔腐蝕：將經過預處理的鋁箔置於按質量百分比計含有32％硫酸和4.2％鹽酸的腐蝕液中浸泡，浸泡溫度為74℃，同時施加平均電流密度為0.55安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為30秒。
（3）第1次剝離處理：將經過第1級發孔腐蝕的鋁箔置於質量分數為2％的氟矽酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60℃，浸泡時間為25秒。
（4）第2級發孔腐蝕：將經過第1次剝離處理的鋁箔置於按質量百分比計含有32％硫酸和4.2％鹽酸的腐蝕液中浸泡，浸泡溫度為74℃，同時施加平均電流密度為0.55安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為30秒。
（5）第2次剝離處理：將經過第2級發孔腐蝕的鋁箔置於質量分數為2％的氟矽酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60℃，浸泡時間為25秒。
（6）第3級發孔腐蝕：將經過第2次剝離處理的鋁箔置於按質量百分比計含有32％硫酸和4.2％鹽酸的腐蝕液中浸泡，浸泡溫度為74℃，同時施加平均電流密度為0.55安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為30秒。
（7）第3次剝離處理：將經過第3級發孔腐蝕的鋁箔置於質量分數為2％的氟矽酸溶液中浸泡，浸泡溫度為60℃，浸泡時間為25秒。
（8）第4級發孔腐蝕：將經過第3次剝離處理的鋁箔置於按質量百分比計含有32％硫酸和4.2％鹽酸的腐蝕液中浸泡，浸泡溫度為74℃，同時施加平均電流密度為0.55安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為30秒。
（9）水洗：用自來水對經過第4級發孔腐蝕的鋁箔進行清洗。
（10）擴孔腐蝕：將水洗後的鋁箔置於質量分數為7％的硝酸溶液中浸泡，浸泡溫度為70℃，同時施加平均電流密度為0.15安/平方厘米的電流進行電解腐蝕，處理時間為500秒。
（11）水洗：用自來水對經過擴孔腐蝕的鋁箔進行清洗。
（12）後處理：將水洗後的鋁箔置於質量分數為6％的硝酸溶液中浸泡，浸泡溫度為65℃，浸泡時間為60秒，取出後用純水洗淨，然後在200℃下烘乾，得到腐蝕箔。
性能測試
對實施例1～3製得的腐蝕箔以及2017年8月之前的技術製得的腐蝕箔分別進行性能測試，已有技術在發孔腐蝕工序中不進行剝離處理。性能測試項目包括折曲強度、靜電容量和減薄厚度，其中，減薄厚度＝預處理前的軟態電子鋁箔厚度－腐蝕箔厚度，具體的檢測結果如下表1。
表1
由表1可看出，實施例2、3所得的腐蝕箔的靜電容量明顯高於2017年8月之前的技術製得的腐蝕箔，實施例1所得的腐蝕箔的靜電容量與2017年8月之前的技術製得的腐蝕箔相當，實施例1-3所得的腐蝕箔的折曲強度與2017年8月之前的技術製得的腐蝕箔相當，且厚度更加減薄了2～4微米。該檢測結果表明，該發明在多級發孔腐蝕處理之間採取剝離處理的發孔模式，能在保證腐蝕箔機械強度的前提下，提升腐蝕箔的靜電容量和減小腐蝕箔的厚度。
榮譽表彰
2020年11月，《鋁箔的發孔腐蝕方法及腐蝕箔的製造方法》獲得第六屆廣東專利獎銀獎。
