0引言

铝电解电容器由于制作成本相对较低、性能优越、制作工艺简单而被广泛应用于电子产业中。随着电子产业的迅.速发展,对铝电解电容器小型化、片式化、高性能化提出了更高的要求。根据平面电容器静电容量计算公式(C=eS/d)可知,电容器比电容C正比于介电常数ε和电介质层的有效表面积S,并且反比于电介质层厚度d,其中铝箔表面铝氧化膜的介电常数e为定值,且电介质层厚度d在很大程度上由工作电压决定,当工作电压--定时,d是--定的。因此,通过电化学腐蚀扩大比表面积提高阳极箔的比电容是行之有效的扩容方法。

目前广泛采用的工艺是先在HCI-H2SO,的混合液中直流发孔，以在铝箔表面形成密度高、分散均匀的细小隧道孔,接着在HNO3溶液中直流扩孔,从而在--定程度上增加铝箔的比表面积提高其比电容。研究表明,由于铝箔表面发孔具有随机性,相互靠近的蚀孔在扩孔过程中易发生并孔、团簇、过腐蚀及蚀孔长度分布不均匀等现象,从而导致铝箔减薄、力学性能下降及比电容减小。因此,通过在扩孔腐蚀过程中添加适量的缓蚀剂,可以有效地降低腐蚀箔的自腐蚀作用,提高腐蚀箔的力学性能;同时减少并孔团簇现象的发生，减缓蚀孔内壁的腐蚀,加大腐蚀隧道长度及腐蚀箔的比表面积,进而提高其比电容。张泽远等通过在盐酸硫酸溶液中进行发孔处理,随后在添加乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)的硝酸溶液中扩孔，研究了EDTA-2Na对化成箔比电容的影响。结果表明,EDTA-2Na浓度为0.5g.Lr',化成温度为75C,化成时间为500s时,化成箔的比电容可达0.445μF●cm-',与未添加EDTA-2Na的化成箔相比,其比电容增幅达11.25%。杨文峰等在盐酸溶液中分别加人聚乙二醇和聚丙烯酸钠作为缓蚀剂,结果表明两种缓蚀剂对阳极箔都具有--定的缓蚀作用,且比表面积S均有所提高,与未添加缓蚀剂的样品相比,添加聚乙二醇和聚丙烯酸钠的阳极箔的比电容分别提高了42.8%和59.6%。由于缓蚀剂相对分子质量大链节长、分子尺寸或者分子基团较大,且高分子链的相互作用和缠绕,使其难以进人铝箔隧道孔内部，主要吸附于铝箔表面,从而使铝箔表面的侵蚀减少,扩孔反应尽可能发生于蚀孔内部101但缓蚀剂在铝箔扩孔缓蚀过程中依然存在一些问题:

(1)由于腐蚀箔表面缺陷各处的电荷尖端效应使箔面各处对缓蚀剂分子的吸附均--性较差(图1a),即箔面各处缓蚀效果存在较大差异,箔面未被缓蚀剂吸附的区域易产生局部过腐蚀(局部发生并孔现象),蚀孔孔径均--性较差,铝箔厚度T(Thickness)减小，失重增加(图1c)。

(2)吸附于箔面的缓蚀剂虽有助于减缓电解液中侵蚀性阴离子对箔面的整体腐蚀,但由于孔口处吸附的缓蚀剂产生位阻效应,增大了侵蚀性阴离子进人蚀孔内部的阻力(图le),导致孔内阴离子浓度减小,扩孔能力不足,即蚀孔深度及孔容积减小，比表面积及比电容降低。针对上述问题,本实验拟在缓蚀扩孔过程中引人磁场，以普遍使用的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为阴离子缓蚀剂,利用磁场对电解液中带电离子产生的磁致涡流(MHD,Magnetohydrodynamics)效应,强化DBS-向铝箔表面、NO,向蚀孔内部的传质,促使DBS-在铝箔表面产生MHD微涡流,从而达到改善DBS在箔面各处的分布均--性,减小铝箔整体腐蚀及失重,增加比电容的目的。

具体利用MHD效应的目的是:

(1)通过MHD效应使运动的带电离子DBS-受到洛伦兹力的作用,驱使其在电场方向上向箔面进行涡流前进式运动,减小传质阻力;同时使DBST在箔面各处发生MHD微涡流运动,改善其在箔面各处吸附的分布均匀性(图1b),进而减小铝箔表面腐蚀及失重现象(厚度T,图1d)。

(2)通过MHD对NO,-产生的微涡流效应,加大蚀孔口处扰动,减小箔面孔口处吸附的DBS-对NO,~的传质阻力,即减小电解液中侵蚀性阴离子NO,向蚀孔内部的传质阻力(图1f)，提高其在蚀孔内部的含量，使电化学腐蚀主要发生在蚀孔内部,从而达到增加蚀孔长度及孔容积,提高比表面积及比电容的目的。