خوردگی و تشکیل فویل های آنودایز شده برای خازن های الکترولیتی آلومینیومی

علامت شیمیایی آلومینیوم Al، وزن اتمی آن 27 و عدد اتمی آن 13 است، یعنی 13 الکترون دارد. تعداد الکترون های پوسته بیرونی آن 3 است، بنابراین می تواند 3 الکترون را از دست بدهد و در طول یونیزاسیون به یک کاتیون سه ظرفیتی تبدیل شود. آلومینیوم فلزی یک فلز سبک سفید با وزن مخصوص نور، پردازش آسان، هدایت الکتریکی و حرارتی خوب و مقاومت در برابر خوردگی قوی است.

خوردگی فویل آلومینیومی

بزرگترین مزیت خازن های الکترولیتی آلومینیومی ظرفیت خازنی زیاد در واحد حجم است. این به دلیل افزایش سطح فویل های آند مورد استفاده در خازن های الکترولیتی آلومینیومی است که تحت عملیات اچینگ شیمیایی و الکتروشیمیایی قرار گرفته اند. با توجه به گنجاندن عناصر فلزی مانند مس، آهن و سرب در فویل آلومینیومی با پتانسیل الکترود بالاتر از Al، رفتار خوردگی آن در محلول های الکترولیت مانند اسید هیدروکلریک.

ناحیه آند: Al-3e=A13 plus

A13 plus nH2O{2}}A13 plus nH2O

رابط فلزی/محلول A13 به علاوه 3CI-=A1C13

کاتد: 2H به علاوه 2e=H2

روش های مختلفی برای گسترش سطح فویل آلومینیومی وجود دارد، مانند اچ شیمیایی، اچ DC، اچ AC-DC، اچ AC، واکنش جابجایی و غیره.

1. روش خوردگی شیمیایی

به دلیل ماهیت آمفوتریک آلومینیوم، می تواند هم در اسیدها و هم در لیز خورده شود. اسید دارای اثر فرسایشی قوی است، به ویژه اسید هیدروکلریک و نمک های آن، که می تواند عیوب سطح فویل آلومینیوم را فرسایش دهد و نقطه شروع خوردگی را تشکیل دهد. از نظر مکانیسم خوردگی آن، عمدتاً شامل خوردگی حلالیت و خوردگی میکرو باتری محلی است. فویل آلومینیومی در لیس، شکل خوردگی آن عمدتاً خوردگی مسطح است.

2. روش خوردگی DC

روش اچینگ DC به این صورت است که از فویل آلومینیومی به عنوان الکترود مثبت منبع تغذیه و هادی دیگر به عنوان الکترود منفی منبع تغذیه استفاده می شود و جریان DC را در الکترولیت هایی مانند اسید هیدروکلریک اعمال می کند. پارامترهای خوردگی مناسب مانند چگالی جریان، غلظت محلول، نوع محلول و دمای مایع را انتخاب کنید. این پارامترها با توجه به نیازهای مختلف فویل خوردگی تعیین می شوند. بنابراین، روش اچینگ هنوز به طور گسترده استفاده می شود. اکثر فویل های آلومینیومی آند برای لامپ های ولتاژ بالا و فلاش از روش اچینگ DC استفاده می کنند.

خوردگی DC، خوردگی تونل است و عوامل موثر بر خوردگی تونل، ترکیب و دمای محلول اچینگ، زمان خوردگی الکتریکی، پتانسیل یا جریان پلاریزاسیون و ساختار کریستالی حالت سطح فویل آلومینیومی است. در میان آنها، بیشترین تأثیر ولتاژ یا جریان پلاریزاسیون، محتوای CL محلول خوردگی و دمای خوردگی است. سطح پتانسیل پلاریزاسیون تأثیر قابل توجهی بر تراکم گودال، جهت رشد گودال، سرعت رشد و طول تونل دارد. با افزایش دمای مایع، سرعت تشکیل تونل افزایش می‌یابد، در حالی که عرض تونل باریک‌تر می‌شود.

3. روش خوردگی AC.

اصل خوردگی AC اساساً مانند روش خوردگی DC است، با این تفاوت که وقتی فویل آلومینیومی در نیم سیکل مثبت AC باشد، فویل آلومینیوم خورده شده و زمانی که در نیم سیکل منفی قرار دارد خورده نمی شود. خوردگی AC می تواند حفره های میکرو اچینگ با چگالی بالا و یکنواخت را روی سطح فویل آلومینیومی ایجاد کند تا بیشترین سطح ویژه فویل خورده شده را به دست آورد، بنابراین به طور گسترده در خوردگی فویل با فشار کم استفاده می شود.

فرکانس جریان خوردگی نیز تأثیر زیادی دارد. آزمایش نشان می‌دهد که افزایش فرکانس، کاهش حفره‌های حفره‌ای، افزایش چگالی حفره‌های خوردگی و بهبود یکنواختی توزیع سوراخ‌های خوردگی برای افزایش حجم ویژه مفید است. فویل آلومینیومی هنگامی که فرکانس به یک مقدار بحرانی خاص افزایش می یابد، سوراخ حفره ای به راحتی در یک سوراخ بزرگ ادغام می شود زیرا سوراخ حفره بسیار کوچک است. در نتیجه، سطح ویژه ورق آلومینیوم کاهش می یابد و حجم ویژه C کاهش می یابد. با افزایش چگالی جریان، حجم مخصوص افزایش می‌یابد، اما زمانی که جریان بیش از حد زیاد باشد، ایجاد حفره‌های خوردگی سریع است که به راحتی باعث ریزش فیلم خوردگی و در نتیجه کاهش حجم ویژه C می‌شود.

با طولانی شدن زمان خوردگی، سوراخ های حکاکی شده به طور کامل رشد می کنند، اما اگر زمان خوردگی بیش از حد طولانی باشد، فویل آلومینیومی نازک می شود و هدف از بزرگ شدن سطح محقق نمی شود. بنابراین عوامل زیادی بر کیفیت خوردگی فویل آلومینیومی تأثیر می‌گذارند و فرمول محلول اچینگ و محلول اچینگ باید به طور جامع در نظر گرفته شود. دما، زمان خوردگی، فرکانس منبع تغذیه و چگالی جریان و غیره بر پارامترهای فرآیند خوردگی تأثیر می‌گذارند. خوردگی اساساً یک فرآیند الکتروشیمیایی است و خوردگی فویل آلومینیوم تحت تأثیر عوامل داخلی مربوط به خود فلز آلومینیوم مانند خواص، ترکیب، ساختار و وضعیت سطحی آلومینیوم و همچنین وجود تغییر شکل مکانیکی و داخلی است. فشار؛ دومی مربوط به خوردگی است. عوامل خارجی و ترکیب، غلظت، دمای مایع مایع خورنده، وضعیت جریان مایع خورنده، مقدار و فرکانس جریان اعمال شده و غیره.

عوامل زیر ارتباط نزدیکی با خوردگی فویل آلومینیومی دارند:

(1) تأثیر خلوص فویل آلومینیوم

(2) تأثیر تغییر شکل مکانیکی و تنش داخلی.

(3) تأثیر عملیات حرارتی.

(4) تأثیر مقدار pH محلول الکترولیت.

(5) تأثیر ترکیب و غلظت مایع خورنده.

(6) تأثیر دما و چگالی جریان محلول خورنده.

(7) تأثیر طول زمان خوردگی