一种利用化学转化膜技术的铝箔腐蚀工艺的制作方法

本发明涉及铝箔腐蚀，具体涉及一种利用化学转化膜技术的铝箔腐蚀工艺。

背景技术：

1、电解电容器阳极铝箔是一种功能材料，其内在组织结构和外在加工与其腐蚀化成行为有非常密切的联系，其生产难度大，技术含量高，国内由于设备及技术方面问题，部分高端产品(高比容和高强度)一直依赖进口。随着铝电解电容器小型化的发展，对阳极箔的容量要求越来越高。近几年，随着电子产品需求的高速增长，电解电容器的产量不断增加，对电解电容器阳极铝箔的需求也不断增加，获得高比容电解电容器的关键技术之一就是利用特殊的电化学扩面技术在铝箔表面往纵深方向腐蚀出大量蚀孔以提高比表面积。

2、腐蚀工艺流程一般包括以下步骤：前处理、一级发孔腐蚀、中间清洗、二级扩孔腐蚀、后处理。前处理是对光箔进行电蚀前所做的预处理，主要作用是除去铝箔表面的油污、杂质及氧化膜等，重新调整铝箔组织结构，改善其表面状态，使其表面均匀，以有利于一级腐蚀时形成均匀分布的初始蚀洞，提高铝箔的电蚀性能。无论从现有研究还是从实际生产，都可以证实，合理的前处理，能有效改善光箔表面状态，提高铝箔扩面率，也就是提高铝箔的静电容量。前处理的主要目的是提高铝箔表面蚀孔分布的均匀性，促进串联并孔的发生并抑制团簇式并孔的发生，以及降低发孔时铝箔表面的腐蚀减薄。现有的前处理主要包括：热处理、表面粗糙度控制、表面清洗、阴极极化处理、阳极极化处理、表面氧化、沉积惰性金属等。前处理工艺是在一定温度下，将铝箔置于酸或碱液中浸泡几分钟，这样处理在除去铝箔表面油污和氧化膜外，也溶解了铝箔表层有利于腐蚀发孔的铁、铜等杂质元素，从而导致一级腐蚀孔洞分布不均匀、孔洞的密度不足，再经过二次腐蚀后，蚀孔腐蚀不均匀情况就更加明显，会形成箔面色差，直接影响铝箔的一致性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用化学转化膜技术的铝箔腐蚀工艺，该工艺减少了高压正极箔不规律腐蚀引起的并孔，实现腐蚀蚀孔的均匀分布，从而提高铝箔利用率，增加电极箔表面积。化学转化膜技术原理清晰，操作简单，本发明将其与铝电解电容器用高压铝箔制造技术相结合，能有效实现腐蚀蚀孔的均匀分布，且该方法用于双面腐蚀，易大面积加工，适合产线连续作业。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种利用化学转化膜技术的铝箔腐蚀工艺，该工艺针对厚度范围为80-150μm的铝箔光箔进行腐蚀，具体包括如下步骤：

4、(1)预处理：对铝箔光箔进行表面处理，以清除表面油污，提高光箔表面活性；

5、(2)化学转化膜制备：经步骤(1)预处理的铝箔采用化学转化液进行处理，从而在铝箔表面生成一层化学转化膜；所述化学转化液为氢氟酸和硫酸的水溶液，并通过氨水将化学转化液的ph值调节至3.00-5.50；

6、(3)一级发孔腐蚀：将经步骤(2)处理后的铝箔送入腐蚀槽进行电化学腐蚀，在铝箔正反表面均形成均匀分布的腐蚀发孔；

7、(4)中处理腐蚀：采用溶液b溶解铝箔蚀孔中铝粉颗粒和反应产物；

8、(5)二级扩孔腐蚀：将经过步骤(4)处理后的铝箔进行水洗，然后放进溶液c中进行二级直流加电扩孔腐蚀，所述的二级直流扩孔腐蚀中施加电流的时间为200-500s，施加电流的密度为50-500ma/cm2；温度为70-90℃；

9、(6)后处理：将经过步骤(5)处理的铝箔进行水洗，然后放进入溶液d中进行浸泡处理，所述溶液d为质量百分比浓度为2-5％的硝酸溶液

10、(7)干燥：将经过步骤(6)处理的铝箔用纯水清洗干净后，然后烘干、卷收腐蚀箔。

11、上述步骤(1)预处理过程为：将铝箔放进溶液a中浸泡处理，所述溶液a的组成为：3-10wt.％磷酸或10-20％wt.硫酸，其余为水；处理温度：50-80℃；处理时间：50-200s。

12、上述步骤(2)中，所化学转化液中氢氟酸的含量为1.00-2.50mol/l，硫酸含量为7.0-12.0mol/l；采用化学转化液进行处理的温度为30-40℃，处理时间为50-200s，所述化学转化膜膜层厚度为1-3μm。

13、上述步骤(2)中，采用化学转化液对铝箔进行处理时，化学转化液装于储液槽内(一般用树脂材质)，并使铝箔在储液槽内化学转化液中进行传动，在传动作用下，铝箔经过储液槽内的化学转化液处理后，由储液槽中拉出并在铝箔表面附着一层化学转化膜。

14、上述步骤(3)中，所述电化学腐蚀采用直流电腐蚀，具体过程为：将经步骤(2)处理后的铝箔进行水洗，然后放进溶液b中进行一级发孔腐蚀，所述溶液b的组成为：hcl为0.6-0.9mol/l、h2so4为3.5-4.2mol/l、其余为水；所述一级发孔腐蚀过程中，施加电流密度为200-800ma/cm2，加电时间为50-120s；处理温度为65-75℃；腐蚀过程通过加入新的溶液b(不含al3+)控制腐蚀液中al3+为0.2-0.5mol/l。

15、上述步骤(4)中具体过程为：将经过步骤(3)处理的铝箔在溶液b中浸泡，温度为65-75℃，浸泡处理时间60-120s。

16、上述步骤(5)中，所述溶液c组成为：硝酸8-12wt.％、十二烷基苯磺酸钠0.2-0.5％wt.％、其余为水。

17、上述步骤(6)中，所述的后处理中，浸泡时间为100-200s，所述溶液d的温度为50-70℃。

18、上述步骤(7)中，烘干温度为120-300℃，烘干处理时间为1-2.5分钟。

19、本发明工艺可制备出规格为510-730v的铝腐蚀箔，所述腐蚀箔的孔洞数量为(2.2-3.0)×107个/cm2，平均孔径为0.80-1.15μm。

20、本发明设计机理如下：

21、本发明主要技术关键点是所述氟铝酸盐化学转化膜制备技术结合现有腐蚀工艺可在对产品机械性能略有提升的基础上，利用氟离子高穿透性，透过氧化膜与铝基体反应，增加腐蚀起始点，而后通过电化学腐蚀发孔，有效提升蚀孔数量和均匀性，同时化学转化膜可在短时间内抑制铝箔表面的平削式溶解，保证了铝箔厚度不过多减薄，在保证腐蚀孔长度，保证容量的同时，可保留更多的铝芯层厚度，有效提升机械性能指标，获得具有更高容量的腐蚀箔产品。氟铝酸盐化学转化膜结构疏松，性质不稳定，在实现短时间抑制作用后将被完全溶解，不会残留在腐蚀箔表面。

22、本发明设计原理及有益效果如下：

23、1、本发明通过在铝箔表面附着化学转化膜层，经过电化学腐蚀后，在铝箔正反表面形成腐蚀发孔，相对于传统的发孔工艺，本发明制造方法能够有效地控制后期电腐蚀发孔的均匀分布。由于其工艺步骤简单，操作方便，易批量化生产，具有较好的应用价值。

24、2、本发明可操作性较强，提升腐蚀箔比容效果显著，采用本发明化学转化膜技术，使现有腐蚀工艺生产的腐蚀铝箔容量提升2～5％，同时机械性能略有提升。

25、3、本发明在现有铝箔腐蚀工艺前处理中引入化学转化膜制备技术，提升腐蚀发孔的致密性和均匀性，使腐蚀铝箔发孔数量和均匀性增大，从而提高产品容量和机械性能。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、扩孔处理和后处理。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，而铝箔的表面状态主要由腐蚀前预处理方式决定。铝箔表面预处理主要包括热处理、酸、碱处理、阴极极化处理、氧化处理和沉积惰性金属处理等。在一定的酸度下氢氟酸与铝反应生成化学转化膜，即充分暴露铝箔表面缺陷，提高发孔的均匀性和数量，最终制备出具有更高密度、长短更均匀的腐蚀铝箔，又可抑制箔面表面溶解。