[發明專利]高介電常數復合氧化鋁膜的生產方法

有效

• 申請號: 201210010959.4
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102568858A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 徐友龍;杜顯鋒;王杰;毛勝春
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01G9/045
• 分類號: H01G9/045
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于電子材料技術領域，具體涉及鋁電解電容器用高介電常數復合氧化鋁膜的生產方法。

背景技術

鋁電解電容器是電氣、電子系統中極為重要的基礎電子元件之一。隨著3C(Computer，Communication，Consumer?electronic)產業的迅猛發展，電子產品朝小型化、輕量化方向不斷邁進，作為電路中不可或缺的分立元件-鋁電解電容器——同樣也急需向小型化、輕量化方向發展。

鋁電解電容器由經過腐蝕和陽極氧化形成氧化鋁介質膜的陽極鋁箔、電解質、以及經過腐蝕的陰極鋁箔組成，由于陰極鋁箔電容量遠高于陽極鋁箔，因此，鋁電解電容器的電容量主要由陽極鋁箔決定。由比容公式C＝εS·d^-1可知，將介電常數比氧化鋁高的材料復合到氧化鋁介質中，可增加介質介電常數ε，提高陽極鋁箔比容，減少陽極鋁箔用量，實現鋁電解電容器的小型化和輕量化。

目前已有一些研究人員對鋁箔表面涂覆高介電常數氧化物展開研究，鋁箔比容獲得一定提高，但都僅限實驗室制備，專門與此研究配套的適合工業大規模聯動生產的技術基本沒有報道，而傳統的生產技術又極不匹配。

發明內容

本發明的目的是提供一種適合工業大規模聯動生產的高介電常數復合氧化鋁膜的聯動生產方法，以提高鋁電解電容器比容，實現與目前工業電化學腐蝕擴面生產的高介電常數復合氧化鋁膜的生產方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

1)前驅體膠配置：采用濕化學方法將可溶性有機金屬鹽與金屬無機鹽按金屬離子摩爾比為1∶1的比例混合得混合物，然后將混合物加入到螯合劑中得混合溶液，其中混合物中金屬離子∶螯合劑＝1∶5～20的摩爾比，再用水調節混合溶液金屬離子的濃度為0.001～0.5mol/L，同時調節pH值為0～5得前驅體膠；

2)鋁箔表面改性：將腐蝕鋁箔浸入到濃度為0.001～0.1mol/L，溫度為20～80℃的硅烷、硫醇、磷脂、磺酸鹽、聚乙二醇、聚乙烯醇、吐溫或司班表面改性劑溶液中，浸泡60～600S；

3)鋁箔表面涂覆：將表面改性后的腐蝕鋁箔浸入到溫度為20～80℃的前驅體膠中，浸泡10～300S；

4)前驅體水解：將表面涂覆有前驅體的鋁箔浸入到水解池中，水解10～300S；

5)前驅體熱處理：將鋁箔以0.3～3m/min的給進速度送入高溫爐中，以溫度梯度為20～150℃/m自室溫升至300～630℃，在300～630℃的恒溫熱處理60～600S；

6)納米復合：將熱處理后的鋁箔浸入到質量濃度為3～10％、溫度為60～95℃的己二酸銨或硼酸中，加載6～600V電壓，10～100A/m²電流進行陽極氧化，形成納米復合介質膜；

7)耐水合處理：將陽極氧化后的鋁箔浸入到質量濃度為0.05～10％、溫度為20～90℃的磷酸、磷酸二氫銨、磷鉬酸銨或正硅酸乙酯溶液中，浸泡10～600S，再重復步驟6)納米復合得到高介電常數復合氧化鋁膜。

所述的可溶性有機金屬鹽為Ti、Ta、Zr、Nb的正丁醇鹽、異丙醇鹽、辛酸鹽、庚酸鹽中的一種或兩種。

所述的金屬無機鹽為Ca、Ba、Bi、Sr的醋酸鹽、草酸鹽、硝酸鹽中的一種或兩種。

所述的螯合劑為乙二胺四乙酸、乙酰丙酮、乳酸、尿素中一種或二種。

本發明采用濕化學沉積成膜方法，首先對腐蝕鋁箔表面改性，然后在其表面生長一層高介電常數氧化物前驅體，水解后，梯度熱處理，形成高介電納米氧化物膜，再將鋁箔浸入形成液中電化學納米復合，形成具有高介電常數的納米復合介質膜，提高陽極鋁箔的比容，最后將鋁箔浸入防水合處理液中，增強鋁箔的耐水和性，以提高鋁電解電容器的使用壽命。與未處理的化成鋁箔相比，本發明能提高鋁箔比容20～50％，未處理的20Vf化成鋁箔比容量70-82μF/cm²，本發明的鋁箔比容量84-123μF/cm²。

具體實施方式

實施例1：

1)前驅體膠配置：采用濕化學方法將正丁醇鈦與醋酸鹽鈣按金屬離子摩爾比為1∶1的比例混合得混合物，然后將混合物加入到螯合劑乙二胺四乙酸中得混合溶液，其中混合物中金屬離子∶螯合劑＝1∶8的摩爾比，再用水調節混合溶液金屬離子的濃度為0.001mol/L，同時調節pH值為0～5得前驅體膠；

2)鋁箔表面改性：將腐蝕鋁箔浸入到濃度為0.005mol/L，溫度為30℃的硅烷表面改性劑溶液中，浸泡100S；