陈金菊
,
冯哲圣
,
郭洪蕾
,
杨邦朝
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2006.02.014
用水解沉积-阳极氧化法制备高介电常数的Al-Ti复合氧化膜,通过XPS分析Al-Ti复合氧化膜的成分及各元素的相对含量.监测铝电极箔恒电流阳极氧化过程中的升压曲线,对复合氧化膜的介电常数进行理论计算,并测试铝电解电容器的容量及耐久性.结果表明:铝电极箔在含钛无机盐溶液中的最佳处理时间为10min,处理后的铝电极箔阳极氧化速率高于纯铝电极箔,Al-Ti复合氧化膜中的高介电常数相为TiO2.对16V/1000μF规格的铝电解电容器,形成Al-Ti复合氧化膜的样品,容量提高率为23%,且耐久性良好,复合氧化膜介电常数的理论计算值与实验结果较为一致.
关键词:
铝电极箔
,
水解沉积
,
阳极氧化
,
高介电常数
,
Al-Ti复合氧化膜
陈金菊
,
冯哲圣
,
郭红蕾
,
杨邦朝
功能材料
利用金相显微镜分析软质交流腐蚀箔、直交流腐蚀箔及硬质交流腐蚀箔的表面及断面蚀孔形貌,监测腐蚀箔恒电流阳极氧化过程中的升压曲线,并测试腐蚀箔阳极氧化后的比容、漏电流、抗拉强度及折弯次数.结果表明,软质交流腐蚀箔的蚀孔形貌呈灌木状;直-交流腐蚀箔的蚀孔呈乔木和灌木状分布,蚀孔中有部分大而稀疏的隧道孔,扩面倍率最小;而硬质交流腐蚀箔的蚀孔呈蜂窝状,孔洞细密,扩面倍率最大.直-交流腐蚀箔的漏电流最小,硬质交流腐蚀箔的抗拉强度及折弯次数最大.
关键词:
软质交流腐蚀箔
,
直-交流腐蚀箔
,
硬质交流腐蚀箔
,
蚀孔形貌
陈金菊
,
冯哲圣
,
郭红蕾
,
杨邦朝
功能材料
目前通过电化学方法增大铝阳极箔的有效表面积已越来越困难,铝电解电容器的阳极箔正面临一场新的技术革新:形成高介电常数的复合氧化膜来提高铝氧化膜的比容.本文对形成复合氧化膜的化学方法,复合氧化膜的生长机理,当前研究热点及形成复合氧化膜技术的未来发展进行了综合评述.
关键词:
铝箔
,
电容量
,
复合氧化膜
,
阳极氧化
,
介电常数
卢云
,
申蓉
,
冯哲圣
,
曹奎
功能材料
化学成分对磁致伸缩波导丝的性能产生重要影响.中频感应熔炼技术制备出Ni-Fe磁致伸缩合金铸锭,研究了Ni、Fe含量对合金磁性能、相结构以及合金金相的影响,并分析产生变化的原因.研究表明,提高Ni含量为43%时,合金的磁致伸缩系数最高、磁性γ相强度增强,而矫顽力变化不明显.
关键词:
磁致伸缩材料
,
Ni-Fe合金
,
磁性能
冯哲圣
,
王焱
,
杨邦朝
,
向勇
,
赖玲庆
功能材料
LiFePO4正极材料具有原料来源广泛、比容量高、工作电压适中、循环性能好和电化学性能稳定等优点,被认为是下一代锂离子电池首选正极材料.介绍了LiFePO4的橄榄石型晶体结构及主要合成工艺,讨论了针对其缺点的改性研究,并对LiFePO4未来发展方向作了展望.
关键词:
磷酸铁锂
,
正极材料
,
锂离子电池
申蓉
,
卢云
,
杨邦朝
,
冯哲圣
材料导报
从高压铝阳极箔的立方织构、腐蚀技术、化成工艺等方面概述了目前高压铝电解电容器用电极箔研究领域的最新进展,其中包括加入稀土净化铝锭基体、发坑和扩孔的腐蚀技术、复合高介电常数氧化膜.最后预测了超高压、电真空沉积氧化膜的发展方向.
关键词:
电解电容器
,
化成
,
添加剂
,
腐蚀
,
高介电常数
冯哲圣
材料导报
高比容铝电极箔制造技术是实现铝电解电容器小型化的关键技术,本论文从提高铝电极箔电蚀扩面倍率及提高介质膜介电常数两个不同角度出发,对低压铝电极箔增容技术的机理及相关工艺进行了详细研究,大幅度地提高了国产铝电极箔比容水平,所取得的主要结论及创新性的结果如下:
(1)提出了高纯铝在腐蚀性介质体系中发生点蚀时,蚀核萌生机制和蚀孔生长机制研究了高纯铝在不同腐蚀介质中点蚀萌生时的恒电位电化学电流噪声,结果表明:蚀核的萌生主要来自于高纯铝表面膜结构内部与表面的活性点;这些活性点主要与高纯铝表面膜结构与电化学条件相关,而与溶液组成并无直接关系;蚀核的萌生是高纯铝表面膜结构中活性点与侵蚀性离子的相互作用的结果.活性点能否萌生为蚀核受溶液中侵蚀性离子的攻击作用与缓蚀性离子的保护作用共同影响,因此也受溶液组成的影响;Cl浓度的增加可提高蚀核的萌生几率,而SO2-4离子的加入则大幅度降低了高纯铝在含Cl溶液中蚀核萌生几率.
(2)对高纯铝交流腐蚀机理进行了研究,首次提出了Cl氧空位输运侵蚀机制,以及SO2-4氧空位缓蚀作用机制采用三角波动电位扫描法研究了高纯铝交流腐蚀机理,提出了Cl通过存在于侵蚀膜内微晶晶界上的氧空位输运,从而对铝基体进行侵蚀的机制.并利用上述机制对相关实验现象进行了解释.对SO2-4在铝电极箔电蚀扩面工程中缓蚀作用机理进行了研究,指出SO2-4的独特缓蚀作用为:在点蚀萌生时,通过氧空位阻断机制阻止蚀孔萌生,但一旦蚀孔生成,促进蚀孔迅速增大,同时蚀孔内发孔数量增加.因此一定量SO2-4的添加有利于铝电极箔海绵层结构的生成.
(3)建立了YF基元生长模型对铝电极箔理论扩面倍率进行了计算针对已有的铝电极箔理论扩面倍率计算模型不能准确反映中低压铝电极箔的海绵状蚀孔特征的缺点,提出了YF基元生长模型对铝电极箔理论扩面倍率进行了较为准确地计算.结果表明:目前实际的扩面倍率在高压部分与理论扩面倍率很接近,但在中低压部分实际扩面倍率与理论扩面倍率相差较大.因此高压铝电极箔通过电蚀扩面提高比容的前景较小,而对于中低压铝电极箔,提高单位面积静电容量的余地还很大.
(4)研究了交流发孔工艺发孔工艺是铝电极箔电蚀扩面工程中的关键工艺,本文分析对比了低压铝电极箔交流发孔工艺与直流发孔工艺.对交流发孔工艺进行了工艺研究,优选出了一套较好的交流发孔工艺参数,该工艺与常规蚀孔生长工艺进行配套后,腐蚀箔比容在51Vf时可达到18.8μF/cm2.
(5)研究了高介电常数的介质膜生长技术提高铝电极箔介质膜的介电常数可大幅度地提高铝电极箔比容.本文研究了一系列与目前工业联动腐蚀、化成线具有良好兼容性的后处理增容技术,并对相关机制进行了研究.其中经过磷酸-铬酸处理或胺类溶液处理,提高铝氧化膜内γ'-Al2O3或γ-Al 2O3的含量,在合适的工艺条件下,国产铝电极箔比容在51Vf下分别可增容37.5%和35%.首次提出并研究了通过无机盐水解的技术途径在铝介质膜内复合高介电常数阀金属氧化物,在实验室工艺条件下,铝电极箔比容在51Vf下可增容45.6%.目前该技术已申请国家发明专利.
(6)将小波及小波包信号分解及重构引入测试信号的分析处理中,取得了良好效果在高纯铝点蚀机理的研究方面,首次提出了电化学噪声小波包分解子带能量谱分析技术,该分析技术具有表现电化学噪声信号"指纹"特征的能力,对腐蚀体系、腐蚀类型及腐蚀状态都具有较强的敏感性.对高纯铝变频腐蚀机制所进行的研究中,采用小波包时频分解,证明了高纯铝变频腐蚀动力学机制仍服从Tafel关系.首次基于小渡包分解与信号重构方法,给出了在进行变频腐蚀动力学机制研究中动力学参数βa的实时测量方法.
关键词:
铝电解电容器
,
铝电极箔
,
比容
,
点蚀
,
高介电常数
,
机理
,
小波分析
申蓉
,
卢云
,
冯哲圣
,
杨邦朝
,
曹奎
功能材料
以Ni-Fe为主要成份制备磁致伸缩波导丝,研究了热处理对合金棒和波导丝性能的影响.试验表明,热处理后的合金棒软磁性能得到改善,饱和磁致伸缩系数能提高4.0×10-5左右;波导丝热处理后热弹系数能从负上升到零,弹性模量随着热处理温度的升高先升高后降低,而热处理温度对波导丝热膨胀系数基本没影响.
关键词:
磁致伸缩
,
波导丝
,
热处理
,
Ni-Fe合金
陈金菊
,
顾德恩
,
冯哲圣
,
杨邦朝
功能材料
通过含钛无机盐的水解沉积及高温热处理,铝电极箔表面形成高介电常数氧化物--TiO2膜层,然后在己二酸铵溶液中恒电流阳极氧化,形成Al-Ti复合氧化膜.AFM观测了含钛无机盐水解沉积过程中,铝电极箔表面形貌的变化.在铬酸和磷酸的混合溶液中测试了氧化膜的耐电压随溶解时间的变化.通过SIMS检测了复合氧化膜中Al3+、Ti4+的强度随溅射时间的变化.膜溶解试验及SIMS检测结果表明Al-Ti复合氧化膜由3层组成,外层和中间层为Al、Ti、O不同配比的混合物,内层则为纯的A12O3.铝电极箔比容随氧化膜耐电压的变化关系曲线表明,60V耐电压下,Al-Ti复合氧化膜的比容提高率为51%.
关键词:
铝电极箔
,
水解沉积
,
阳极氧化
,
Al-Ti复合氧化膜
,
TiO2
顾德恩
,
陈金菊
,
冯哲圣
,
杨邦朝
功能材料
采用溶液浸渍法在低压腐蚀铝箔表面沉积一层Ti氧化物,然后将试样在有机盐水溶液中阳极氧化至20.0V.在恒流升压过程中,记录电压-时间曲线.借助XPS和XRD等分析手段分析阳极氧化膜结构,并对复合阳极氧化膜的生长机理进行了探讨.结果表明:含Ti处理液浸渍处理后,试样阳极氧化的电压-时间曲线斜率显著增大,阳极氧化膜是由Al2O3和TiO2构成的复合阳极氧化膜,其介电常数高于Al2O3阳极氧化膜,使阳极箔比容提高24.8%.
关键词:
阳极箔
,
介电常数
,
浸渍
,
复合阳极氧化膜
