1实验方法
采用国产107μm厚度，纯度为99.99%的低压铝电解电容器阳极箔用铝光箔作为原料。为了提高高纯铝箔的比表面积，可以按照以下步骤进行处理：首先，将高纯铝箔浸入0.5wt%磷酸溶液中，在50℃的温度下浸泡3分钟。接下来，将其放入10wt%盐酸和1wt%硫酸的混合溶液中，在35℃的温度下，以0.6A/cm2的电流密度和35Hz的电流频率下浸泡腐蚀60秒。完成发孔腐蚀后，使用13wt%盐酸、1wt%硫酸的混合溶液，在60℃的温度下浸泡60秒。随后，使用常温的纯水清洗30秒。清洗后的铝箔再放入13wt%盐酸和1wt%硫酸的混合溶液中，在25℃的温度下，以0.55A/cm2的电流密度和33Hz的电流频率下进行腐蚀60秒。然后再次使用纯水清洗30秒。清洗后的铝箔放入13wt%盐酸、1wt%硫酸的混合溶液中，在25℃的温度下，以0.5A/cm2的电流密度和28~40Hz的电流频率进行交流腐蚀60秒。之后再次使用常温的纯水清洗30秒。重复进行交流腐蚀-清洗的流程8次。完成扩孔腐蚀后，将铝箔浸泡在2wt%的40℃硝酸溶液中，浸泡时间为120秒。然后使用常温纯水清洗8分钟，最后在400-500℃的温度下进行60秒的退火处理。通过这些步骤，可以有效扩大高纯铝箔的比表面积。
2结果与分析
2.1扩孔腐蚀频率对孔洞结构的影响
在交流电腐蚀过程中，立方蚀孔的边长L与所施加的交流电频率f之间有以下关系：L∝f-0.5，即随着腐蚀频率升高，蚀孔孔径减小，但过分微小的蚀孔在化成时将被氧化膜堵塞，造成小孔的封闭，并且当频率达到某一临界值后，蚀孔内由于物质传输受到阻碍，蚀孔间腐蚀加剧，易造成腐蚀层脱落而使腐蚀箔变薄，不利于腐蚀箔静电容量的提高[1]。
随着频率的升高，蚀孔的孔径减小。然而，当频率达到一定值时，蚀孔间的腐蚀加剧，可能导致蚀孔的并孔现象[2]。因此，电源频率对交流电蚀过程具有很强的调制效果。为了进一步确定最佳的腐蚀频率，研究人员进行了一组试验，涵盖了28Hz到40Hz共计17个设定值。这些试验中，腐蚀槽液的温度设定为30℃，电流密度为0.5A/cm2，反应时间为60秒。
随着频率的增大，阳极箔的容量呈现先增加后降低的趋势。在频率为36Hz时，阳极箔的容量达到105μF/cm2。然而，当电流频率大于36Hz并继续增加时，阳极箔的容量随着频率的增加而减少。
这个观察结果表明，在一定范围内，增加腐蚀频率可以提高阳极箔的容量。然而，当频率超过某一临界值后，容量开始下降。这可能是由于蚀孔间的腐蚀加剧以及蚀孔的尺寸变小所导致的。因此，在选择最佳的腐蚀频率时，需要平衡容量的提高和频率对蚀孔尺寸和腐蚀层稳定性的影响[3]。
2.2热处理温度对氧化膜结构的影响
根据描述，阳极箔表面生成了一层微米级厚度的氧化铝膜，分为四层：无定形Al2O3层、无定形Al2O3-γ′-Al2O3混合层、γ′-Al2O3结晶层和多孔氢氧化物层。为了促进非晶氧化膜向高介电常数的γ'-Al2O3的转化，阳极箔需要经过热处理工序。
然而，分析表明，在阳极箔的断面方向存在较大的温度梯度，这导致内层的氧化膜无法充分完成晶型转变。为了解决这个问题，进行了两组热处理温度的试验，分别为400℃和500℃。同时，试验条件包括腐蚀槽液温度设定为25℃、电流密度为0.5A/cm2，电流频率为36Hz，反应时间为60秒。图1展示了在不同热处理温度下观察到的铝氧化膜晶型结构的变化。
图1不同热处理温度下铝氧化膜晶型结构变化
根据描述，图3展示了不同热处理温度下的透射电子衍射图像，左图对应热处理温度为400℃，右图对应热处理温度为500℃。根据图像观察，当热处理温度设定为500℃时，非晶氧化膜完成晶型转变的程度最高。此时，阳极箔的容量提升幅度达到了10%。
进一步提升阳极箔的热处理温度至600℃以上进行高温处理时，蚀孔层局部会发生高纯铝的熔化并出现再结晶过程。如果发生这种情况，腐蚀层的局部区域会由于高温熔化作用而导致蚀孔层倒塌，实际表面积会下降，从而使腐蚀箔的比容出现大幅度下降。
这些观察结果表明，选择适当的热处理温度可以促进非晶氧化膜向高介电常数的γ'-Al2O3的转化，并提高阳极箔的容量。然而，过高的温度可能导致蚀孔层的不稳定性，从而对腐蚀箔的性能产生负面影响[4]。因此，在生产过程中需要仔细控制热处理温度，以平衡非晶氧化膜转变和腐蚀层稳定性之间的关系。
3结论
1.随着电流频率的增加，阳极箔的容量呈现先增加后降低的趋势。在频率为36Hz时，阳极箔的蚀孔最均匀且致密，容量可达105μF/cm2。
2.热处理温度调整试验显示，在500℃的处理温度下，非晶氧化膜完成晶型转变的程度最高，阳极箔的容量提升幅度达到10%。
综合研究结果，使用99.99%高纯铝箔，在13wt%盐酸和1wt%硫酸的混合溶液中，反应温度设定为30℃，电流密度为0.5A/cm2，最佳电流频率为36Hz。此外，阳极箔经过纯水浸泡处理后，进行500℃的热处理，可以获得最大的容量提升幅度。
参考文献
[1]永田伊佐也．铝箔干式电解电容器[M]．日本蓄电器业株式会社，1985.
[2]冯哲圣，杨邦朝，徐永兴．铝电解电容器用阳极箔扩面腐蚀机理的研究[J]．电子元
[3]肖占文．电容器铝箔交流腐蚀扩面机理研究[D].成都：电子科技大学，1999.
[4]肖亚庆，张新明，靳丽．微观组织对电解电容器铝箔比电容的影响[J]．材料导报，2003，6(6)：80-83．
