化成前处理对提高铝箔比容的影响

化成前处理对提高铝箔比容的影响 杨富国1,2，慕金芳3，王玉玲3，程秀梅3，王 跃3，张金武3，徐长征3 （1. 浙江大学化学系，浙江 杭州 310027；2. 横店集团东磁股份有限公司博士后工作站，浙江 东阳 322118；3. 淮北东磁电子有限公司，安徽 淮北 235000） 摘要: 利用化成前引入高介电常数金属氧化物的方法，研究了 TiO2 涂层对提高铝箔比容的影响。结果表明：腐蚀箔在 6%（质量分数）钛酸乙酯的乙醇溶液中，浸泡 5 s，然后在 450℃ 恒温 10 min，在210 V 下有机酸化成，阳极氧化膜的结构与性能得到改善，铝箔比容可提高 10%，从而可有效提高形成效率。 关键词: 铝箔；二氧化钛；阳极氧化膜；比容 中图分类号: TM535 文献标识码: A 文章编号:1001-2028（2004）03-0001-02   Effect of Pretreatment on Specific Capacitance of Etched Al Foils YANG Fu-guo1,2, MU Jin-fang3, WANG Yu-ling3, CHENG Xiu-mei3, WANG Yao3， ZHANG Jin-wu3, XU Chang-zheng3 ( 1. Department of Chemistry, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 2. Hengdian Group DMEGC Magnetics Co.,Ltd. Dongyang 322118, China; 3.Huaibei DMEGC Electronics Co.,Ltd, Huaibei 235000, China) Abstract: The effect of TiO2 coatings on specific capacitance of etched aluminum foils has been studied by using introduced metal oxides with high permittivity into etched aluminum foils. The results show that an oxidation treatment for etched foils before anodic formation is provided to improve the structure and performance of anode oxide film, the foils are capable of obtaining an increased capacitance by 10%, while etched foils were first treated by immersing in the 6 wt% C8H20O4Ti ethanol solution for 5 s, and then heated at 450℃ for 10 min. Key words: aluminum foil; TiO2; anode oxide film; specific capacitance   变频器用大型铝电解电容器 余小文，邹云鹏，何维满 (江西信达电子有限公司，江西 景德镇 333000） 摘要：针对用于变频器中的大型铝电解电容器的技术特点，重点分析了影响此类电容器耐纹波电流能力的因素。通过选用合适的原材料、 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 零部件等，使得该型号产品的性能参数完全达到了其技术指标，并能满足用户的需求。 关键词：变频器；铝电解电容器；纹波电流 1 引言 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。随着电力电子器件的发展，变频技术也在不断发展。从20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。目前，变频器已广泛地应用在电力、能源、冶金、矿山和石化等行业的大功率风机、水泵等设备中。变频器的变频调速功能，不仅创造了明显的直接经济效益，而且也能带来更大的宏观经济效益和社会效益。 低压通用变频器，其主电路控制方式一般采用VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频和矩阵式交－交控制变频等。除采用矩阵式交 交控制方式的变频器外，另三种控制方式的变频器其电路结构均为交-直-交变频。其共同点是输入功率因数低、谐波电流大，直流电路均需要大的储能电容。而矩阵式交-交变频虽省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容器。但该技术目前尚未成熟，不能推广应用。因此在目前实用的变频器中，均需使用大型铝电解电容器来平滑变频电路的输入电压。 2 变频器对大型铝电解电容器的技术要求 变频器的简单工作原理图如图1所示。 图1 变频器的简单工作原理图 图1中示出，有两处需用铝电解电容器，该种大型铝电解电容器是用于平滑滤波的，对其主要技术要求如下： 1)耐大纹波电流； 2)体积小，是一般电解电容器的2/3～3/4； 3)高压、大容量、即高CV值； 4)长寿命； 5)高可靠性和安全性。 江西信达电子公司研制成功的CDC03型螺钉结构大型铝电解电容器就具备上述特点，该产品的主要性能指标详见表1和表2所列，外形图如图2所示，外形 尺寸 手机海报尺寸公章尺寸朋友圈海报尺寸停车场尺寸印章尺寸 如表3所列。 图2 外形图及尺寸表 表1 CDC03型主要技术指标 使用环境温度/℃ －25～＋85 额定电压范围/V 400 标称电容量范围/μF 1000～10000 标称电容量允许偏差 M(±20％) 漏电流 ≤0.01CRUR(μA)或5mA（取较小者）(5min) 损耗角正切值(tgδ)(25℃、120Hz) 0.25 耐久性 ＋85℃，施加带纹波电流的额定工作电压3000h，恢复16h后电容量变化率：±20％初始测量值以内漏电流：≤初始规定值损耗角正切值：≤200％初始规定值 高温贮存 ＋85℃、500h后，施加额定工作电压30min，恢复24～48h后电容量变化率：±10％初始测量值以内漏电流：≤初始规定值tanδ：≤200％初始规定值     表2  CDC03型标称电容量CR、额定电压UR、额定纹波电流Ir与外形尺寸对应表 UR=400V CR/μF D×L/mm×mm Ir/A 1000 50×75 5 1500 50×100 5.6 2200 75×85 6.9 3300 75×102 9.5 4700 75×102 12 6800 80×150 16.5 8200 80×150 18.1 10000 90×157 25       表3外形尺寸mm D±1.0 50 50 75 75 80 90 L 75 100 85 102 150 157 F±0.5 22 22 32 32 35 32               3  影响大型铝电解电容器耐纹波电流能力的因素 通常情况下纹波电流Ir为 Ir= (1) 式中：α为散热系数； Δt为电容芯包温度与环境温度差（温升）； A为电容外表面积。 从式（1）中可知，纹波电流Ir与 和 成正比。散热系数α，它包括幅射散热和对流散热，它不仅与产品表面的温度差、直径大小、直立或横卧有关，而且与芯包结构、电容器内的导热情况、热流方向、芯包固定方式等密切相关。 由铝电解电容器等效电路可知 tanδ=ωCR(2) 式中：R为等效串联电阻，它由三部分所组成，即 R=R1＋R2＋R3（3） 式中：R1是氧化膜介质损耗所代表的等效串联电阻； R3是极板、导电层的欧姆电阻以及其间的接触电阻； R2是电解质所代表的等效串联电阻，即 R2=φ·ρ·d/2s(4) 式中：φ为电解纸的渗透系数； ρ为工作电解液的电阻率（Ω·cm)； d为电解纸的厚度（cm）； s为阳极箔的外观几何尺寸（cm2）。 由以上分析可知，选用氧化膜介质损耗小的铝箔，选择渗透系数小、厚度薄的电解纸，降低工作电解液的电阻率和粘度，改进产品结构等都可明显降低产品的tanδ。通过降低tanδ，增大产品的散热系数，都可提高产品耐纹波电流的能力，从而保证产品达到寿命长等要求。 4  原材料的选用 4.1  工作电解液的研制 为满足大纹波电流、长寿命、高可靠性等要求，研制了电阻率低、闪火电压高、形成能力强、高温性能稳定的新型高性能工作电解液。 4.2  阳极箔和电解纸的选择 CDC03型产品选用了化成电压较高、氧化膜质量稳定、比容恰当的进口化成箔；选用了从NKK公司进口的高密度、薄型、耐电压高的综合性能优良的电解纸。 5  芯包结构和零部件的设计 5.1  芯包结构的设计 将阳极箔均匀分段，采用多对引线条引出和特殊芯包结构，明显地减小了极板的等效串联电阻，降低了产品的tanδ，从而提高了产品耐纹波电流的能力。 5.2  零部件的设计 设计了新型盖板和铝外壳。此新型盖板使用了性能更优的聚苯硫醚工程塑料作为主体材料，并采用了复合结构的引出螺母，设计了防爆性能更优、可靠性高、一致性好的防爆阀。 6  硬件的保障 为了保证产品具有高的可靠性、安全性及实现特殊芯包结构，信达公司斥巨资引进了大型全自动铆卷机和铝壳封口机，设计制造了特殊的老化和老化筛选设备。 7  关键 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 的研究、控制和保证 在铝箔分切时，对切割毛刺和铝箔粉尘进行了加严控制。研制了新型铆装工艺，制作了专用铆装模具。研究出了特殊的老化及老化筛选工艺。 8  产品试验情况和用户使用情况 根据以上分析，选择合适的阳极箔和电解纸，浸渍新型的工作电解液，使用新设计的零部件，采用特殊的制造工艺生产的CDC03型400V10000μFφ90×157产品，其试验情况详见表4。 表4  CDC03型400V10000μFφ90×157产品的寿命试验情况 项目 常温 施加额定负荷3000h后 C/μF tanδ IL/mA,5min(系试验5min时测得的漏电流值) |ΔC/C|/％ tanδ IL/mA,5min 试样X 9116 0.059 1.8 3.89 0.082 1.6 标准 8000～12000 0.250 5 20 0.500 5               注：该产品在50Hz下实际施加的纹波电流仍为25A，即纹波电流频率系数为1。 9  建议 1）目前我国铝电解电容器的技术质量水平已经发生了质的飞跃，对于变频器用大型铝电解电容器，无论从质量上还是价格上乃至售后服务，已经和国外同类产品难分伯仲，完全可以替代进口产品。 2）在变频器设计时，建议适当考虑可靠性与冗余设计的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，避免此类电解电容器出现早期失效。 作者简介 何维满（1966－），男，江西信达电子有限公司副总经理。1988年毕业于电子科技大学电子元件与材料专业，长期从事铝电解电容器研制、制造技术，管理等工作。   氧化膜形貌对铝电解电容器寿命的影响 朱绪飞1，宋  晔1，魏纯香1，顾义明2，陈卫东2 （1.南京理工大学化工学院，江苏  南京 210014；2.南通海立电子有限公司，江苏 南通  226361） 摘要: 对三种高压阳极化成铝箔进行了SEM的形貌和EDS组分分析，用三种铝箔分别制成400 V，6 800 μF电容器并进行了耐久性试验对比，对电容器性能和阳极化成铝箔氧化膜形貌之间的关系进行了探讨。结果表明：隧道腐蚀铝箔的氧化膜残存的杂质离子多，容易击穿；氧化膜表面过多的羟基对电容器的漏电流影响很大。 关键词: 电子元件技术；化成铝箔；SEM；EDS；氧化膜；铝电解电容器；比容；漏电流 中图分类号: TM535        文献标识码:A        文章编号:1001-2028（2004）08-0051-03 Influence of Oxide Film Surface Appearance on Capacitor Load Life ZHU Xu-fei1 , SONG Ye1, WEI Chun-xiang1, GU Yi-ming2, CHEN Wei-dong2 (1. Chemical-engineering Institute,Nanjing University of Science & Technology, Nanjing  210014, China; 2. Nantong Hicon Electronics Co.LTD., Nantong  226361, China） Abstract: Three kinds of formed aluminum foil were analyzed by SEM and EDS.Capacitors of 400V，6800μF were manufactured using these alumium foil and the durability experiments were carried out.The connection of electric properties of the capacitors and the configuration of oxide film of aluminum foil were discussed.The results show that the impurity ions remained in the tunnel of etched aluminum foil lead to the puncture easily. Overabundance hydroxyl group on the surface of  oxide film have effect on the leakage current of capacitiors. Key words: electronic component thchnology; formed aluminum foil; SEM; EDS; oxide film; aluminum electrolytic capacitors; specific capacitance; leakage current