高压电子铝箔腐蚀机理及计算机模拟仿真研究

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在铝电解电容器产业中,增大阳极铝箔的真实表面积是提高电容器电容的有效途径之一,采用合理的腐蚀方法可以有效的在铝箔表面形成隧道型蚀孔,从而扩大其有效面积。本文通过化学和电化学腐蚀的方法,研究了高压电子铝箔腐蚀工艺的预处理、发孔和扩孔工艺,对铝箔的腐蚀机理做出了科学的解释和说明。试验中,采用电子扫描电镜对腐蚀铝箔表面进行观测,比较不同腐蚀方案后铝箔的表面形貌;采用电化学分析仪对铝箔在腐蚀液中的腐蚀参数进行测量,比较铝箔在不同腐蚀液中的腐蚀难易程度及速率;最后通过计算机模拟仿真技术,使用模拟软件Materi als Studio软件,对铝晶体进行模拟仿真计算,通过分析(100)(110)(111)三个晶面的电子密度及静电势能,讨论了电子铝箔不同晶面的稳定性及腐蚀机理。研究发现,预处理对电子铝箔的后期扩孔影响显著,该工艺可以调整铝箔的表面结构,改善铝箔状态,使得后期扩面腐蚀时,在铝箔表面形成大量均匀的蚀孔,从而有效的扩大铝箔的表面积。通过对铝箔晶面的计算机模拟仿真研究,对铝箔的腐蚀机理进行分析和讨论,说明铝箔晶体不同晶面((100)面、(110)面、(111)面)的腐蚀难易程度。在铝晶体腐蚀过程中,有一定的结晶学特征,由于<100>方向上具有最小的弹性模量值,该方向点阵畸变和弹性模量畸变较小,(100)面上更容易偏聚更多的杂质原子,使得腐蚀的活化点增多,在腐蚀过程中,表面蚀坑的数量大大的增加;而(110)(111)面在腐蚀中,晶面的结构使铝箔该面基本处于钝化状态,因而腐蚀进行的较慢。从电子铝箔的晶面腐蚀特征中看到,在轧制铝箔时,保证其表面<100>织构占有率可以有效的扩大腐蚀箔的有效表面积。通过研究分析和讨论铝箔的腐蚀机理,认识腐蚀的微观过程,对后期研究和改善铝箔的腐蚀工艺,提高腐蚀箔有效表面积具有重要的理论指导作用。
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