淺談電解電容器的陽極氧化
1)賦能機(jī)理
賦能是利用電解池原理，使經(jīng)腐蝕的鋁箱在電解池中作為陽極而表面被氧化。鋁箱整能時(shí)采用弱酸溶液(如硼酸溶液)作電解液、腐蝕鋁箔作陽極、電解槽作陰極,施加定電壓后在陽極箔上形成一定厚度的氧化膜。其電極反應(yīng)為
該電極反應(yīng)過程有氫氣在陰極逸出，陽極上新生態(tài)氧[o]使鋁氧化生成Al203,少部分[O]形成氧氣O2逸出。
鋁離子擺脫其晶格的束縛而形成Al2O3的能量是來自于外加電場(chǎng)?？紤]到鋁、氧的電極電位分別是-1.67V和+ 0.40V,它們的電極電位差為2.07V,而氧化鋁膜的厚度一般在10-6厘米量級(jí)所以，只有適當(dāng)控制賦能電壓,使氧化膜內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)E>2x 10*V/cm時(shí),陽極氧化的電極過程才得以順利進(jìn)行。
2)鋁氧化膜的結(jié)構(gòu)與賦能電解液
賦能過程中,由于賦能電解液性質(zhì)的影響、引起生長(zhǎng)氧化膜過程的急驟或緩慢、電解液對(duì)氧化膜的溶解性等,使鋁氧化膜呈現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)。由電解液性質(zhì)不同,引起氧化膜結(jié)構(gòu)大致有以下四種:
(1)在不溶解鋁及鋁氧化膜的電解液中生成致密氧化膜 目前采用的不溶解鋁和鋁氧化膜的電解液多為硼酸和硼砂水溶液，另外還有已二酸,檸檬酸、酒石酸、水楊酸等水溶液。硼酸形成液中生成的氧化膜抗水合能力差、易和水起作用，使氧化膜質(zhì)量變壞,在制造工藝中采用高溫(500C )烘膜,使氧化膜轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萜魉枰膔' - Al2O3和Y- Al2O3。
(2)在既能溶解又能生成氧化膜的電解液中生成多孔性氧化膜 目前采用的既能溶解又能生成氧化膜的電解液有草酸、磷酸、硫酸、鉻酸等水溶液。多孔膜的作用在于其隔絕工作介質(zhì)膜與外界的直接接觸，從而保護(hù)致密膜(工作介質(zhì))少受機(jī)械損傷;使進(jìn)人該膜層中的CI-和So2-不再回到襯墊材料及電解液中或進(jìn)人工作介質(zhì)膜,從而保護(hù)致密膜不被肩蝕;吸吮工作電解液,有助于對(duì)介質(zhì)膜進(jìn)行修補(bǔ)，確保致密膜能承受較高電場(chǎng)的作用。但由于多孔膜加厚了氧化膜的總厚度,導(dǎo)致單位面積陽極鋁箔形成的電容量顯著下降,所以只在特殊需要的場(chǎng)合才形成這種多孔性氧化膜。
(3)在高純水中，鋁箔表面則生成水合氧化膜(Al2O3 H20) 用作高壓或中壓電解電容器的腐蝕鋁箔，如在形成介質(zhì)氧化膜前已生成一層較厚的水合膜,則在形成時(shí),介質(zhì)膜會(huì)在水合膜下生長(zhǎng),且有一部分水 合膜被轉(zhuǎn)化成電性能較好的致密介質(zhì)膜，提高了形成效率。但水合氧化膜擱置過久會(huì)難于轉(zhuǎn)化成致密膜，還將導(dǎo)致制成的電容器損耗角正切值變大:因此要注意獲取新鮮的水合膜并及時(shí)進(jìn)行致密氧化膜的形成。
(4)多孔性氧化膜經(jīng)沸水處理，生成密封性氧化膜(封孔膜) 多孔性氧化膜經(jīng)沸不處理后會(huì)轉(zhuǎn)化成鋁水合膜,其體積較前者增大約三分之一將 原來的小孔填封,生成一層口封性的氧化膜。
