一种高介电常数化成铝箔的制备方法技术

本发明专利技术公开一种高介电常数化成铝箔的制备方法，包括如下步骤：(10)原料清洗：将待加工腐蚀箔经过碱洗、酸洗和超声清洗，得到表面清洁的腐蚀箔；(20)电沉积：将表面清洁的腐蚀箔浸没于沉积溶液中，进行电化学沉积；(30)干燥：将经过电化学沉积的腐蚀箔干燥；(40)高温退火：将干燥的腐蚀箔高温退火；(50)阳极化成：将高温退火后的腐蚀箔在化成液中进行阳极化处理，得到化成铝箔。本发明专利技术化成铝箔制备方法，生产过程可控，铝电极箔介电常数高、比容量大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子材料电沉积工艺
，特别是一种生产过程可控、铝电极箔的介电常数高、比容量大的高介电常数化成铝箔的制备方法。
技术介绍
随着电子产业的迅速发展，铝电解电容器的需求量急剧上升，其小型化、片式化、耐高温和长寿命的发展趋势日益明显。在不改变铝电解电容器体积的前提下，提高比容量的根本技术途径有：扩大阳极箔表面积S、提高电介质的相对介电常数及减小电介质层的厚度。近年来，随着腐蚀扩面技术的发展，高压腐蚀系数已接近理论值，而部分阀金属氧化物的介电常数比氧化铝高，将此类金属氧化物掺杂到氧化铝膜中，从而获得高介电常数复合铝氧化膜成为目前研究的重点。复合铝氧化膜的制备方法可分为物理法和化学法。物理方法主要包括离子束溅射、射频溅射、反应溅射、磁控溅射、激光脉冲沉积、电子束蒸发、分子束外延等。物理方法的共同缺点是设备昂贵，生产成本高，工艺复杂，膜的形成速率低下，膜中的缺陷密度较高，且很难与铝电极箔联动生产线耦合，工业应用前景不大。化学方法主要是通过化学溶液沉积法来制备高比容复合膜，其主要包括水解沉积法、溶胶—凝胶法(Sol-gel)。(1)水解沉积法是利用含有阀金属的盐溶液水解沉积，经高温处理，使阀金属氧化物与Al2O3进行初步复合，最后经阳极氧化过程，在铝电极箔表面生长一层高介电常数的复合氧化膜。该水解沉积过程受处理液pH、温度、浓度等因素影响较大，目标基体上生成的沉积膜的均一性及致密性的波动较大，处理液循环更新较为频繁且配制成本较高，导致所生产的化成箔成本较高，产品性价比较低。(2)溶胶－凝胶法(Sol-gel)是指阀金属醇盐或无机盐经水解后形成溶胶，溶质聚合凝胶化后，涂覆于铝电极箔表面，再经凝胶干燥，煅烧除去所含有机成分，最终得到纳米尺度的沉积膜。该法所用原料大多为有机化合物，污染较大，生产成本较高，且处理周期较长，一般需要1～2个月。由于凝胶中液体含量大，干燥收缩易导致膜开裂，若煅烧不充分，沉积膜中将残留细孔及OH-或C。以上缺点使该法很难同铝电极箔联动生产线耦合。总之，现有技术存在的问题是：生产过程可控性较差、成品铝电极箔的介电常数低、比容量小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高介电常数化成铝箔的制备方法，生产过程可控、铝电极箔的介电常数高、比容量大。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种高介电常数化成铝箔的制备方法，包括如下步骤：(10)原料清洗：将待加工腐蚀箔经过碱洗、酸洗和超声清洗，得到表面清洁的腐蚀箔；(20)电沉积：将表面清洁的腐蚀箔浸没于沉积溶液中，进行电化学沉积；(30)干燥：将经过电化学沉积的腐蚀箔干燥；(40)高温退火：将干燥的腐蚀箔高温退火；(50)阳极化成：将高温退火后的腐蚀箔在化成液中进行阳极化处理，得到化成铝箔。优选地，所述(10)原料清洗步骤包括：(11)碱洗：将待加工腐蚀箔在0.5～1.5M氢氧化钠溶液中清洗30～90s；(12)酸洗：将碱洗后的腐蚀箔在0.5～1.5M盐酸及1.0～3.5M硫酸的混酸溶液中浸泡20～150s；(13)超声清洗：将碱洗后的腐蚀箔在超声功率为50～600W，超声频率为10～80kHz的超声条件下于去离子水中浸洗60～180s，得到表面清洁的腐蚀箔。优选地，所述(20)电沉积步骤中，所述(NH4)2[TiO(C2O4)2]和(COOH)2的混合溶液由0.005～0.02M(NH4)2[TiO(C2O4)2]及0.001～0.005M的(COOH)2混合组成，通过滴加NH4OH调节混合液pH值至4。优选地，所述(20)电沉积步骤中，腐蚀箔为工作电极，石墨板为对电极，二者之间的距离为40～70mm，电沉积温度40～70℃，电沉积电压4～10V，电沉积时间10～40min。作为改进，所述(20)电沉积步骤中，电沉积过程中辅以功率为60W、频率为28kHz的超声。沉积过程中辅以超声，可以加速离子的迁移以及溶液的分散。优选地，所述(30)干燥步骤中，干燥温度70℃，干燥时间20min。优选地，所述(40)高温退火步骤中，退火温度为450～550℃。优选地，所述(50)阳极化成步骤中，化成液由质量分数为5～15wt％的H3BO3和质量分数为的0.05～0.15wt％的NH4B5O8混合而成。优选地，所述(50)阳极化成步骤中，阳极化电压600V，阳极化时间20min。铝氧化膜表面TiO2的电沉积过程可用如下反应式表示：(NH4)2[TiO(C2O4)2]的离解：(NH4)2[TiO(C2O4)2]→TiO(C2O4)22-+2NH4+(COOH)2的离解：(COOH)2→2H++2COO-阴极析氢：2H2O+2e-→H2+2OH-阳极沉积：TiO(C2O4)22-+2OH-→TiO2+H2O+2(C2O4)2-如上述化学反应式所示，在电沉积之前，(NH4)2[TiO(C2O4)2]在水溶液中溶解，离解出TiO(C2O4)22-和NH4+离子，(COOH)2为弱电解质，在溶液中部分离解出H+和COO-离子。在交流电压下，H2O在阴极表面得电子析出氢气，并产生OH-，使得溶液中的OH-浓度相对升高，pH值变大，TiO(C2O4)22-同OH-在工作电极即腐蚀箔表面及蚀孔中反应沉积出TiO2纳米颗粒。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)通过调节电沉积液的组成、温度、pH、沉积电压及沉积时间，可控制高介电常数TiO2膜的沉积厚度。此外，此技术能与铝电极箔生产线相耦合，实现联动生产，存在技术上的可行性。(2)TiO2以纳米颗粒的形式均一致密地沉积于腐蚀箔表面及蚀孔壁面，减小了有效比表面积的衰减及膜中的缺陷，提高了其与Al2O3膜的复合效率及粘附力。(3)本工艺制备的化成箔增容效果明显。本专利技术将电沉积法引入电极箔介质膜的制备当中，以经过处理的腐蚀箔为工作电极，以石墨板为对电极，以(NH4)2[TiO(C2O4)2]及(COOH)2的混合液为电沉积液，经一定时间的电解沉积，铝电极箔表面生成一层含Ti复合物，后经高温退火，含Ti复合物转化为锐钛矿型及金红石型TiO2氧化膜，再经阳极化成技术，在铝电极箔表面生成Al2O3/TiO2复合介质膜，从而有效改善了传统工艺中单纯Al2O3膜相对介电常数较小的情况，较大程度地提高了铝电极箔的比容量。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术高介电常数化成铝箔的制备方法的主流程图。图2为图1中原料清洗步骤的流程图。具体实施方式以下各实施例采用相同的步骤。实施例中原材料均为市售。比容测试方法：参照中华人民共和国电子行业标准SJT11140-1997《铝电解电容器用阳极箔》对化成箔比容进行测定。实施例一(11)碱洗：所用腐蚀箔在1.0M氢氧化钠溶液清洗60s。(12)酸洗：将上述经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高介电常数化成铝箔的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(10)原料清洗：将待加工腐蚀箔经过碱洗、酸洗和超声清洗，得到表面清洁的腐蚀箔；(20)电沉积：将表面清洁的腐蚀箔浸没于沉积溶液中，进行电化学沉积；(30)干燥：将经过电化学沉积的腐蚀箔干燥；(40)高温退火：将干燥的腐蚀箔高温退火；(50)阳极化成：将高温退火后的腐蚀箔在化成液中进行阳极化处理，得到化成铝箔。

【技术特征摘要】
1.一种高介电常数化成铝箔的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(10)原料清洗：将待加工腐蚀箔经过碱洗、酸洗和超声清洗，得到表面清洁的腐
蚀箔；
(20)电沉积：将表面清洁的腐蚀箔浸没于沉积溶液中，进行电化学沉积；
(30)干燥：将经过电化学沉积的腐蚀箔干燥；
(40)高温退火：将干燥的腐蚀箔高温退火；
(50)阳极化成：将高温退火后的腐蚀箔在化成液中进行阳极化处理，得到化成铝
箔。
2.根据权利要求1所述的化成铝箔的制备方法，其特征在于，所述(10)原料清洗
步骤包括：
(11)碱洗：将待加工腐蚀箔在0.5～1.5M氢氧化钠溶液中清洗30～90s；
(12)酸洗：将碱洗后的腐蚀箔在0.5～1.5M盐酸及1.0～3.5M硫酸的混酸溶液中
浸泡20～150s；
(13)超声清洗：将碱洗后的腐蚀箔在超声功率为50～600W，超声频率为10～80kHz
的超声条件下于去离子水中浸洗60～180s，得到表面清洁的腐蚀箔。
3.根据权利要求1所述的化成铝箔的制备方法，其特征在于：所述(20)电沉积步
骤中，所述沉积溶液由0.005～0.02M(NH4)2[TiO(C2O4)2]及0.001～0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淮浩，胡斌，尹必跃，赵静，马坤松，朱德秋，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32