一種基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電子材料工藝技術領域，特別是一種基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置。
【背景技術】
[0002]對于高壓鋁電解電容器，它的核心構件即為陽極鋁電極箔，當前研宄主要集中于如何提高其比容量，而提高比容的有效途徑即為增加其有效表面積，為了增大表面積一般采用電化學腐蝕法來處理鋁箔，其一般工藝流程為:開卷一預處理一清洗一烘干一第一直流電解一第二直流電解一水洗一烘干一腐蝕箔，第一直流電解腐蝕時，鋁箔表面引發初始蝕孔，這是整個腐蝕工藝的關鍵，直接影響到蝕孔孔徑的大小及分布。
[0003]在ZL 201120294583.5、ZL 201010291860.7中，腐蝕工藝是在高壓箔腐蝕裝置中進行的，所使用的高壓箔腐蝕裝置如圖1所示:循環泵5從腐蝕槽2的底部吸口吸入腐蝕液10，經流量計7控制流量后從腐蝕槽2的四個上角循環注入腐蝕槽2。現有的高壓箔腐蝕裝置對鋁箔進行腐蝕時在發孔階段和擴孔階段均存在技術問題。在發孔階段，這樣的循環方式并不能保證氯離子的濃度的均一性，鋁箔表面各蝕點處氯離子的濃度存在較大的差異，這不利于發孔機率、蝕孔的形貌和蝕孔的均一性；在這樣的循環方式下，由于箔表面的擾動效果低下，當腐蝕發生時將會出現局部過熱的現象。
[0004]在擴孔階段，由于氯離子濃度的不均勻以及擾動效果的不同，氯離子的擴孔速率不同。隨著蝕孔深度及傳質阻力的增加，氯離子的擴散速率將會下降，同時在孔內逆向擴散的鋁離子同樣受到蝕孔的深度以及傳質阻力的影響，鋁離子的擴散速率也會下降，最終的蝕孔前端的氯化鋁達到飽和，蝕孔停止生長。這就使形成的腐蝕箔蝕孔深度不均勻，孔徑大小不一。在化成過程中，由于氧化膜厚度的不斷增長，一些孔徑較小孔深較淺的蝕孔將會被填埋。導致了比表面積的進一步減小，繼而使蝕刻箔的比電容更小。以840Vfll0ym超高壓鋁箔為例，其容量僅為:0.22?0.27 μ f/cm2。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種能夠提高鋁箔容量，減少箔表面局部過熱的基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置。
[0006]實現本發明目的的技術解決方案為:一種基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，包括鋁箔、腐蝕槽和兩個電極板，所述兩個電極板設置在腐蝕槽內，腐蝕液置于腐蝕槽內，在兩個電極板上分別粘接超聲波換能器，該超聲波換能器完全浸沒在腐蝕液中，鋁箔在傳動時從兩個電極板之間穿過。
[0007]本發明與現有技術相比，其顯著優點:(I)通過本裝置處理后的鋁箔表面蝕孔的分布及大小基本均一，呈圓柱狀，鋁芯邊界清楚、厚度適中，腐蝕深度一致性較好，從而進一步增大了鋁箔的有效表面積及折彎強度，提高了鋁箔的容量。(2)本裝置強化了箔面與溶液主體的熱交換，提高了箔面各蝕點間溫度場的均一性，同時減少了箔表面局部過熱現象的發生。(3)本裝置有效的降低了槽內電壓降，即在電化學腐蝕過程中電解槽內產生較多的氫氣，新生的氫氣吸附于電極表面，隨著腐蝕過程的進行，氣泡在電極上的附著量增加，這將導致槽內電壓降的升高。當加以超聲作用后，超聲的空化伴隨的機械效應，產生聲沖流、沖擊波、微射流，這將加大腐蝕液的擾動效應，及時將電極表面不斷生成的氣體帶走或使氣體破碎，減小了由于氣泡阻礙傳質導致的極化效應，即降低了槽內電壓降。
[0008]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
【附圖說明】
[0009]圖1是現有技術中的高壓箔腐蝕裝置結構示意圖。
[0010]圖2是本實用新型的結構示意圖。
[0011]圖3是本實用新型中板聲源的立體結構示意圖。
[0012]圖4是本實用新型中板聲源的一維視圖。
【具體實施方式】
[0013]結合圖2，本發明基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，包括鋁箔1、腐蝕槽2、導電輥筒3、傳動輥筒4、循環泵5、循環管6、流量計7和兩個電極板8，所述兩個電極板8設置在腐蝕槽2內，腐蝕液10置于腐蝕槽2內，導電輥筒3安裝在腐蝕槽2的外面，傳動輥筒4位于腐蝕槽2內并安裝在電極板8的下面。所述循環泵5的進口通過循環管與腐蝕槽2底部的腐蝕液相通，所述循環泵5的出口通過循環管與腐蝕槽頂部的腐蝕液相通，循環泵5出口與循環管之間設有流量計7。所述循環泵5從腐蝕槽2的底部吸口吸入腐蝕液10，經流量計7控制流量后從腐蝕槽2的四個上角循環注入腐蝕槽2。在兩個電極板8上分別粘接超聲波換能器9，該超聲波換能器9完全浸沒在腐蝕液10中；通過導電輥筒3和傳動輥筒4傳動的鋁箔I在傳動時從兩個電極板8之間穿過。所述超聲波換能器9或稱為超聲換能器，是在超聲頻率范圍內將交變的電信號轉換成聲信號或將聲信號轉換為電信號的能量轉換器件。如圖3、4所示，電極板8耦合超聲波換能器9構成板聲源。
[0014]其中，所述兩個電極板8大小及材質均相同，間距可以為450?550mm，該兩個電極板8可以沿腐蝕槽2的中心對稱設置。兩個電極板8上的超聲波換能器9數量相同，每個電極板上的超聲波換能器均勻分布，個數可以為4?9個，這樣超聲波換能器總數可以是8-18個。各超聲波換能器可以沿腐蝕槽2的中心對稱分布在兩個電極板8上，如圖3、圖4所示。所述超聲波換能器9在平行且正對鋁箔I的寬度的方向上，超聲波換能器的連線長度大于鋁箔I的寬度。超聲波換能器9超聲輸出功率可以為100?1200W，超聲頻率為20?10KHz ο
[0015]本發明基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，通過超聲的引入，在液體中產生的微小空化泡空化崩潰產生的湍動效應、微擾效應以及沖擊波作用使箔面層流層減薄，加速腐蝕液中氯離子向界面的傳質；利用超聲微射流、湍動效應在箔表面生成的“平面擾動”作用，強化箔面各蝕點間氯離子傳質迀移，減小箔表面氯離子濃差，改善了發孔均勻性；就單孔而言，利用超聲微射流作用強化了隧道孔內氯離子及腐蝕產物進出孔道的傳質效果，可提高各蝕孔內氯離子濃度及反應速率的均一性，從而增大了隧道孔長度的均一性，減少因腐蝕產物三氯化鋁沉積在箔面導致擴孔不足現象的發生；利用超聲空化效應產生的聲沖流，沖擊波，微射流等增強對箔面層流層及隧道孔口的擾動，強化箔面與溶液主體的熱交換，提高各蝕點間的溫度均一性，減少了箔表面局部過熱現象的發生。這較大程度大的增加了鋁箔的表面積。
[0016]下面以實施例進行說明本發明的工作過程。
[0017]實施例
[0018]本發明基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置的結構同上，其中兩個電極板8之間的距離為500mm，所述流量計7控制的流量5m3/h，每塊電極板上超聲波換能器9的個數為9個，超聲頻率為36KHz，輸出功率為600W。
[0019]在無超聲作用時，經過多次實驗發現當循環流量為5m3/h時，蝕刻鋁箔達到了較好容量效果。當確定最佳循環流量5m3/h時，輔助超聲作用，同一功率作用下，經過多次的實驗發現當超聲頻率為36KHz時，達到了最佳的頻率，此時蝕刻鋁箔的容量有較大幅度的提升。當確定最佳循環流量5m3/h和最佳超聲頻率36KHz時，經過多次實驗發現當超聲波輸出功率為600W時，達到了最佳的輸出功率，此時蝕刻鋁箔的容量達到最優。以840Vf，厚度IlOym鋁箔為例，通過本發明超聲強化熱質傳遞技術后的容量為:0.26?0.29 μ f/cm2,同時產品105°C高溫壽命試驗時間突破10000h-15000h。
【主權項】
1.一種基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，包括鋁箔(I)、腐蝕槽(2)和兩個電極板(8)，所述兩個電極板(8)設置在腐蝕槽(2)內，腐蝕液(10)置于腐蝕槽(2)內，其特征在于:在兩個電極板(8)上分別粘接超聲波換能器(9)，該超聲波換能器(9)完全浸沒在腐蝕液(10)中，鋁箔(I)在傳動時從兩個電極板(8)之間穿過。
2.根據權利要求1所述的基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，其特征在于:所述兩個電極板⑶的間距為450?550mm。
3.根據權利要求1所述的基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，其特征在于:兩個電極板(8)沿腐蝕槽(2)的中心對稱設置。
4.根據權利要求1所述的基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，其特征在于:兩個電極板(8)上的超聲波換能器(9)數量相同，每個電極板上的超聲波換能器均勻分布，個數為4?9個。
5.根據權利要求3或4所述的基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，其特征在于:各超聲波換能器沿腐蝕槽(2)的中心對稱分布在兩個電極板(8)上。
6.根據權利要求1或4所述的基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，其特征在于:所述超聲波換能器(9)在平行且正對鋁箔(I)的寬度的方向上，超聲波換能器的連線長度大于鋁箔(I)的寬度。
7.根據權利要求1或4所述的基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，其特征在于:所述超聲波換能器(9)超聲輸出功率為100?1200W，超聲頻率為20?10KHz。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于超聲強化熱質傳遞提高高壓箔容量的裝置，包括鋁箔、腐蝕槽、兩個電極板，所述兩個電極板設置在腐蝕槽內，腐蝕液置于腐蝕槽內，在兩個電極板上分別粘接超聲波換能器，該超聲波換能器完全浸沒在腐蝕液中，鋁箔在傳動時從兩個電極板之間穿過。本實用新型處理后的鋁箔表面蝕孔的分布及大小基本均一，呈圓柱狀，鋁芯邊界清楚、厚度適中，腐蝕深度一致性較好，從而進一步增大了鋁箔的有效表面積及折彎強度，提高了鋁箔的容量；本實用新型強化了箔面與溶液主體的熱交換，提高了箔面各蝕點間溫度場的均一性，同時減少了箔表面局部過熱現象的發生；同時本實用新型有效的降低了槽內電壓降。
【IPC分類】H01G9-045, H01G9-055, C25F7-00
【公開號】CN204516590
【申請號】CN201520217789
【發明人】張淮浩, 胡斌, 童杰, 趙靜, 馬坤松, 朱德秋
【申請人】揚州大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月10日