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

论文摘要

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HC1-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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 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