微量镓对高压阳极铝箔再结晶织构及腐蚀发孔性能的影响

摘要

阳极铝箔是生产高压铝电解电容器的关键材料，经过多年发展，国产高压阳极铝箔的立方织构占有率已能稳定在95％以上，但其在环保型盐酸-硫酸体系中的电化学腐蚀扩面效果差。为了提高高压铝箔的扩面效果，开发适应于盐酸-硫酸腐蚀体系的铝箔，本文在研究微量Ga对高纯铝电化学性能影响的基础上，利用光学显微镜、扫描电镜和电化学工作站研究了微量Ga对铝箔立方织构强度及腐蚀发孔性能的影响。主要结果如下:
　　 (1)微量Ga能提高高纯铝在含氯离子溶液中的电化学活性，即使其含量仅40ppm。500℃退火1h后，相对高纯铝，Al-40ppmGa的开路电位向负电位方向移动约0.1～0.15V、点蚀电位负移约0.12V;但其活化效果不及0.5％Ga，同时受热处理工艺影响。
　　 (2)微量Ga不会阻碍强立方织构的形成，即使其含量接近80ppm。Ga含量低于80ppm时，含Ga铝箔的立方织构强度与相同工艺制备的常规铝箔的相当甚至更强;其中，Ga含量为20ppm时，铝箔的立方织构占有率超过95％，此后随Ga含量增加，立方织构占有率有所起伏，但都在90％以上。
　　 (3)成品退火后，Ga会在铝箔表面富集，进而提高铝箔对氯离子的敏感性及改善其在HCl-H2SO4体系中的腐蚀发孔性能。相对常规铝箔，在T≈540℃、t≤2h工艺区间退火的含Ga铝箔的点蚀电位负移至约-0.855V，腐蚀区面积比提高至95％～98％。其中，Ga含量20ppm时，铝箔表面蚀坑众多、孔径适中、分布较均匀;而Ga含量增加至约80ppm时，腐蚀区内局部区域形成粗大蚀坑，铝箔腐蚀发孔性能有所降低。
　　 (4)相对国产商用铝箔，自制含Ga铝箔的腐蚀发孔性能得到显著改善。直流电化学腐蚀发孔时，含Ga铝箔的蚀点萌生率高，腐蚀区扩展速率快，直流电蚀仅30s时的腐蚀区面积比已超过75％，而此时国产铝箔的不足10％;120s时含Ga铝箔表面约98％的区域发生腐蚀。若通过碱酸处理预先改善含Ga铝箔表面质量，其腐蚀发孔性能可达到进口商用铝箔的水平。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 铝电解电容器及其用铝箔概述

1．1．1 铝电解电容器简介

1．1．2 铝电解电容器增容的基本原理和方法

1．1．3 高压电解电容器用阳极铝箔的基本要求

1．2 阳极铝箔的再结晶织构

1．2．1 再结晶立方织构的形成机理

1．2．2 微量元素对再结晶立方织构的影响

1．3 高压阳极铝箔的腐蚀发孔

1．3．1 阳极铝箔直流电化学腐蚀过程

1．3．2 直流电化学腐蚀机制

1．4 微量元素表面偏析及其对铝箔腐蚀发孔性能的影响

1．4．1 表面偏析现象及其理论研究

1．4．2 影响表面偏析的因素简介

1．4．3 微量元素表面偏析及其对铝箔发孔性能的影响

1．5 本文研究意义及内容

第二章 研究方案和实验过程及方法

2．1 研究方案

2．2 实验用原料成分设计及铸锭制备

2．3 电化学测试用纯铝样品制备

2．4 实验用铝箔制备工艺

2．5 铝箔直流电化学腐蚀发孔处理

2．5．1 预处理工序

2．5．2 铝箔腐蚀发孔处理

2．6 样品检测分析

第三章 微量Ga和热处理对高纯铝电化学性能的影响

3．1 Ga含量对高纯铝电化学性能的影响

3．1．1 实验过程

3．1．2 金相组织观察

3．1．3 电化学性能分析

3．2 退火温度和时间对高纯铝电化学性能的影响

3．2．1 实验过程

3．2．2 动电位极化曲线测试与分析

3．3 本章小结

第四章 微量Ga和热处理对铝箔再结晶织构的影响

4．1 微量Ga对高压铝箔再结晶织构的影响

4．1．1 实验过程

4．1．2 各铝箔样品的组织结构观察

4．1．3 微量Ga对成品箔再结晶立方织构的影响

4．2 中间退火对含Ga铝箔再结晶织构的影响

4．2．1 实验过程

4．2．2 中间退火前后铝箔显微组织观察

4．2．3 中间退火对铝箔立方织构的影响

4．3 成品退火对含Ga铝箔再结晶织构的影响

4．3．1 实验过程

4．3．2 各退火态G20铝箔样品的微观组织观察

4．3．3 各退火态G20铝箔的立方织构体积分数测定

4．3．4 成品退火工艺对含Ga铝箔再结晶织构的影响分析

4．4 本章小结

第五章 含Ga高压阳极铝箔的腐蚀发孔性能

5．1 微量Ga对阳极铝箔腐蚀发孔性能的影响

5．1．1 实验过程

5．1．2 腐蚀发孔后表面形貌观察

5．1．3 动电位极化曲线测试

5．1．4 实验结果分析

5．2 成品退火工艺对含Ga铝箔腐蚀发孔性能的影响

5．2．1 实验过程

5．2．2 腐蚀发孔形貌观察

5．2．3 动电位极化曲线测试

5．2．4 实验结果分析

5．3 自制铝箔和商用铝箔腐蚀发孔性能的比较

5．3．1 含Ga铝箔和国产商用铝箔的腐蚀发孔过程观察

5．3．2 商用铝箔腐蚀发孔性能及和含Ga铝箔比较

5．4 碱酸预处理对含Ga铝箔腐蚀发孔性能的影响

5．4．1 碱酸预处理铝箔的腐蚀发孔形貌观察

5．4．2 碱酸预处理铝箔的极化曲线测试

5．4．3 实验结果分析

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间已发表的论文