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浅述缓蚀剂对 中高压铝 电解 电容器铝箔的影响 聊城大学材料学院 一 张臣 班朝磊 摘要 ： 浅述了缓蚀剂的作 0 的作用。 用的缓蚀剂类型与特点。 0引言 的具体应用。简述了中高压铝电解电 并简单总结了目前国内腐蚀电容器5 日 极铝箔常 铝 电解 电容 器是现 代 电子产 品 中不可或 缺 的元件 之一。 由于 它制作 成本相 对低廉 ， 性 能优越 ，制 作工 艺简单 ，所 以其 市场 规模 已经 日渐庞 大， 已在 电子产 品中有 了广泛应 用 。随着现代 电子科 学技术 的突 飞猛 进，铝 电解 电容器 的产量与 市场需求 也在迅速 增长 并且 正朝着 小型化 ，高能化 ，成 本最 小化的 方 向发展 。为 了最大程 度的实 现 电容器 的高 能化 ，提高 比电容便 是重 中之重， 已知 电容 器 的比 电容正 比于介 电常数和 电介质层 的有 效表面 积，并且 反 比于 电介质层 的厚度 ，而 铝氧化 膜 的介 电常数 是定值 ，电介质层 厚度 往往 由工作 电压来决 定，所 以增 大铝箔 的 比 表面积 便成为 了 目前 最可行 、最 便捷 的扩容 方法 。 目前广泛 应用 的方法是对 铝箔 的表面 进行腐 蚀扩孔 以增大表 面积 ，从 而增大 比 电 容 ，缓蚀 剂在其 中起到 了重要 的作用 。本 文 主 要研 究了缓蚀 剂对 中高压铝 电解 电容器 比 电容的影 响 ，并进 行简要介绍和概述 。 1 缓蚀剂在中高压电解电容器 中的作用 目前常采用的高比电容铝箔的制备方法是 将 高纯铝箔放入含有盐酸的混合 电解液 中用直 流 电长时间侵蚀，从而使铝箔表面生成均匀的 孔洞， 但 电解液中的盐酸同时也会使铝箔变薄， 腐蚀孔不能深入生长，从而使比电容 降低。这 就要求添加缓蚀剂来 削弱盐酸侵蚀液对铝箔的 自腐蚀作用。 1 1 试验 此试 验 的电解液 为盐酸 ，添 加少量 的 聚 丙烯酸作为缓蚀剂 ，使用直流电流进行腐蚀。 结果为表 1 所示，图表表 明：缓蚀剂使中压 腐 蚀铝箔的 比电容提高 2 3 左右，失重有所 降低 1 2 。 表 1扩孔腐蚀添加缓蚀剂下腐蚀铝箔的比 电容和失重 ( 2 0 0 V ) T a b 1 C a p a c it y a n d w e i g h t l o s s o f c o r r o d e d f o i1 S ( 2 0 0 V ) 1 2 试验结论 观察扩孔后照片以及孔径分布可以得 出： 使用缓蚀剂可 以增大孔密度、减小孔径 。对 于 缓蚀机 理，可 以理解为 由于分子量很大、链节 较长、分子尺寸较大 ，同时线性高分子的相互 作用和缠绕，使之难 以进入铝箔隧道孔 的蚀孔 内部，只能吸附在铝箔表面，从而使铝箔表面 的侵蚀减少，侵蚀扩孔仅仅发生在蚀孔 内部， 所以可 以在失重较小 的情况下获得较高的比电 容 2 。 2 缓蚀剂的作用机理 上述试验中应用 了有机高分子缓蚀剂聚丙 烯酸，虽然添加量较少，但是有效的抑制了铝 箔在盐酸 电解液中的自腐蚀，使得其电学性能 明显加强。而缓蚀剂种类繁多，对铝箔的缓蚀 效果各有不同，这就要求我们对每种缓蚀剂 的 作用机理做出深入 的了解进而在不同的电解液 中使用最适合的缓蚀剂。 根据缓蚀剂对腐蚀介质中金属 电极表面 的 作用原理，我们可以把缓蚀剂分为界面一直作 用、电解质层抑制作用、膜抑制作用、钝化膜 抑制作用四种 ，也可以简化分为界面作用机理 和相界作用机理两种 3 。本文主要讨论铝电解 电容器阳极箔的缓蚀，而阳极缓蚀剂主要是对 电池的阳极电化学过程起阻滞作用，以引起阳 极极化作用增 强，使腐蚀 电位正移。从而抑制 电子在阳极的交换，使得腐蚀 电流减小，从而 达到缓蚀的目的。 从图 l 的伊文斯极化 图我们可 以看出：E a 为阳极的初始点位，E c为阴极的初始电位。在 未加缓蚀 剂时，阳极的极化 曲线 E a A和阴极极 化曲线 E c A相交与点 A 。A点对应的点位为腐蚀 点位 E o ，对应的电流也正是腐蚀电流 I o 。在加 入某种阳极型缓蚀剂以后，阳极极化阻力增大， Ac a dem i c 学术 该现象在伊文斯 曲线图上 可表示为阳极的极化 曲线 的斜率增大。由图可得阳极极化 曲线与阴 极极化曲线交与点 A 丰 。这时的腐蚀点位相应的 上移到 E ，并且对应的腐蚀 电流为 I 。由此可 以得 出结论，适量加入缓蚀剂之后，腐蚀点位 增大，腐蚀 电流减小，从而抑制了阳极 电极反 应 的发 生 。 主 图 1缓蚀剂对伊文斯极化曲线的影响 Fi g 1 T h e e f f e c t o f i n h i b it o r f o r E v a n s p o l a riz a t i o n c u r v e s 2 1 其他缓蚀剂 除了聚丙烯酸， 阳极型缓蚀剂还有铬酸盐、 重铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐、亚铁 氰化钠、烷基胺、硫醇等 3 。 在此 引用 日本学者 的实验。他提 出 含有 磺酸基 的可溶性高分子电解质可 以有效的抑制 铝箔表面的溶解。此类电解质包括聚苯乙烯磺 酸、苯酚磺 酸甲醛缩合体、聚 乙烯磺酸 以及他 们的盐。实验在 3 l O V条件下化成，实验结果如 表 2所示 2 4 。 表 2不同缓蚀剂对铝箔比电容的影响 T a b 2 T h e e f f e c t o f d j ff e r e n t i n h ibi t o t f o r t h e s p e c if i c c a p a c i t a n c e o f A L f o i l S 聚苯乙 苯酚磺 聚乙烯 缓蚀剂 无 酸甲醛 烯磺酸 磺酸 缩合体 比电容 l 0 ( 一 6 ) ( F 1 2 0 1 4 l 1 3 8 1 4 0 C m 2 ) 虽然磺酸 基实验 证 明的可溶性高 分子 电 中国机械 M a c h i n e C h i n a 1 7 1 Ac a d em i c 学术 解质在 一定程 度上可 以增 加铝箔 的比 电容 ， 但 是 目前该种 电解质 的作 用机理并 不是十分 明确 。 2 2 有关缓蚀剂的讨论 可以肯定的是，缓蚀剂并没有一种明确的 定义，因为一种物质是否能够作为缓蚀剂是有 高度的选择性的。如在高温高压条件下的氧气 可 以作为不锈钢在氨基甲酸胺介质中的缓蚀剂 ， 少量水分是不锈钢在高浓度醋酸介质中的缓蚀 剂等。某种缓蚀剂对一种金属起到缓蚀作用的 同时有可能对另一种金属起到腐蚀作用。并且 有时有些单独使用缓蚀 效果不好的化合物，经 过一定比例混合之后能够具有 良好 的缓蚀性能。 所 以说 目前大量的无机化合物和有机化合物都 有成为优良缓蚀剂的可能。 3 总结 通过 以上论述 ，可以得到以下结论： 3 1 铝电解 电容器作为现代 电子产品的重 要元件，增大 比电容是非常重要的。而增大铝 电解 电容器的比电容常用 的有效方法是提高铝 箔的比表面积。 3 2 通过 电解对铝箔表面进行均匀孔蚀是 提高比电容的关键技术。 3 3 电解扩面技术常常面临铝箔的自腐蚀 问题，这便要求使用高效 的缓蚀剂来减缓铝箔 的自腐蚀，从而使孔蚀均匀化。 3 4 缓蚀剂可用 于减缓铝 箔表面 的 白腐 蚀 ，并且缓蚀剂种类繁多，对气氛和介质等具 有较高的选择性 。不同缓蚀剂间还可通过混合 等方式增强其缓蚀能力，这就要求我们理解各 种缓蚀剂的作用机理，特别是有机缓蚀剂的结 构 ，才能够 充分运用规律来不断找 到更多高性 能的缓蚀剂，从而更大程度上的提高铝箔的比 电容。 参考文献 1 闰康平，王建 中，严季新。中高压电 容器铝箔扩孔液 中缓蚀剂的作用。电子元件与 材料，2 0 0 l ，2 0( 6 ) 1 0 0 卜2 0 2 8 2 王银华 ，杜国栋，许金 强，等 。中高 压铝 电解 电容器 阳极箔研究进展。电子元件与 材料，2 0 0 6 ，2 5 ( 6 ) ： l 0 0 卜2 0 2 8 3 崔维汉，唐梦奇，许淳淳，等 。中国 防腐蚀工程师实用技术大全 ( 第一册)。2 0 0 1 4 连藤柴治，朝畏浩之，神保晴男。鼋 解 了尹 、廿用 7 j I三二 宁厶箔 工,1于二 方法 P 特朋平 7 - 1 2 3 0 9 9 1 9 9 5 1 2 2 5 作者简介 张臣 ( 1 9 9 1 一 )，男，汉族 ，学士，聊城大 学材料学院本科生 1 7 2 M a c h in e C h i n a中国机械 切屑产 生 因素及数控 机床排屑器综述 一 战国璋 摘 要 ： 本文通过分析几种常见切屑种类及产生机理 ， 总结出不同种类切屑间的转化关系及对机 床和工件加工质量的影响 ， 然后对不同类型国产排屑器特点及适用范围进行分类 ， 并对排屑 器频发故障建立故障树 分析其故障原因 ， 提出切实、可行的预防措施 ， 不但大大降低排屑 器故障率 ， 提高工作效率 ， 改善车间环境 ， 为实现高效、低耗、节能、环保的加工生产奠定 基础。 1 引 言 伴 随着当今科学技术的飞速发展和社会现 代化建设的进步 ，制造业也得到了迅猛发展， 越来越多的企业为了促进 自身的发展，购置 了 许多先进尖端 的制造 设备，以适应我国高速低 耗的发展要求。然而在车间机械加工过程中常 常会产生大量 四处飞溅 的切屑，其中含有大量 的切削油液，不但严重破坏工作环境，不易清 理，而且影响生产效率，不同种类的切 屑对整 个加工和机床设备的影响也不尽相 同，排屑器 是数控机床中重要辅助装置之一， 其结构简单， 发生故障虽不危及人身安全，但会对生产加工 造成巨大不利影响，本文针对 如何控制切屑 的 形态 以及合理的选择排屑器种类并提高可靠性 进行了总结。 2 切屑 2 1 切屑种类 由于加工材质、加工方式、加工刀具的多 种多样，以及切削用量三要素的不同，加工过 程 中所产生的切屑种类也不尽相同，主要分为 带状切屑、 挤裂切屑、单元切屑、 崩碎切屑四种， 如下图所示，其中前三种为切削塑性材料产生 的切屑，最后一种为切削脆性材料常产生的切 屑。 台 带 虢 切 麒 挤 辩 切 瓣 单 元 切 蛹 崩 碎 切 艉 栩 辫类 型 2 2 切屑影响因素 从下表 1 可 以看出，切屑的种类主要与切 削速度 、切削厚度、刀具前角、材料性能等因 素有关 ，而挤裂切屑与带状切屑和单元切屑可 以通过改变 以上因素来得到，比如减小挤裂切 屑加工刀具的前角 ，降低切 削速度，或增加切 削深度，就可得到单元切屑，若增大刀具前角， 提高切 削速度，或较小切削深度便形成带状切 屑，掌握切屑此变化规律，便可以控制切屑形 态，己达到断屑 ，卷屑的 目的，得 到便于清理 和运输的切屑，不但可以改善车间的加工环境， 提高生产效率，还可 以保护 刀具及加工设备 。 ( 见表 1) 3注意事项 产生崩碎切屑 的切削加 工过程不稳，常常 出现机械振动，降低加工精度 ，而且极 易破坏 刀具和加工设备，造成巨大经济损失，因此应 力