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研究生:劉泓旻
研究生(外文):Hung-Min Liu
論文名稱:鋁電解電容器用低壓陽極箔鋁箔之研發
論文名稱(外文):The study of the anode foil of aluminum electroytic capacitor
指導教授:歐炳隆
指導教授(外文):Bin-Lung Ou
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:陽極鋁箔鋁電解電容器
外文關鍵詞:the anode foil of aluminumcapacitor
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摘要
本篇論文主要是針對鋁電解電容器(aluminum electrolytic capacitor)用低壓陽極箔進行研究。經不同製程參數下之鋁箔,藉由電化學蝕刻之微結構的調查。
實驗首先利用ICP-AES來分析低壓陽極箔內所含之微量元素,確定其元素及含量,以便後續之研究。探討不同製程參數,分別對不同均質化、冷加工量、熱滾軋及安定化處理(stablizing treatment),在不同製程下之電蝕箔進行研究。透過極圖分析(pole figure)及穿透式電子顯微鏡(TEM),了解微鋁箔的集合組織和微組織結構。
在電化學蝕刻之後,再按照EIAJ的規範對電蝕箔做化成處理,並量測其靜電容量及重量損失率。利用光學顯微鏡(OM)及掃描式電子顯微鏡(SEM),來觀察電蝕箔之截面腐蝕形態及表面的腐蝕孔洞分佈情形。藉由這些分析方法,來比較不同製程參數所造成之腐蝕組織,對鋁電解電容器用低壓陽極箔之靜電容量的影響。
由實驗得知:在實施不同冷加工量的鋁箔,靜電容量差異不大,其中以90%最佳;而均質化和熱滾軋溫度的提升,可使孔洞分布均勻,減少粗大的孔洞產生,進而增加靜電容量;在安定化處理方面,適當的安定化可使集中的差排消解,得到較佳的差排分佈,經安定化處理其靜電容量都比未安定化處理提昇許多。


Abstract
The experiment is aimed at the study of the anode foil of aluminum electrolytic capacitor. In this paper, the electrochemical behavior of high purity aluminum foils with the different parameter of the thermal treatment has been studied.
First of all, the chemical compositions of high purity aluminum foils were determined before etching by using the analysis of ICP-AES. This research will examine different parameter of procedure such as different homogenization treatment, cold rolling, hot rolling, and stabilizing treatment. The texture of Al-foil was analyzed by pole figure, and microstructure observation was used by transmission electron microscope (TEM) .
After electrochemical etching, we forming according to EIAJ standard and measure its capacitance and rate of weight loss. To discuss the effect of capacitance caused by etched structure, the morphology of etched surface and cross section was observed by scanning electron microscope (SEM) and optical microscope (OM).From the observation of etched microstructure , the effect of procedure factors on the etching behavior of high purity aluminum foils could be studied in details.
In the results of experiment, it was found that the capacitance is similar under different cold-rolled. When the temperature of homogenization treatment and hot-rolled was raised, the capacitance will be increase. And then it had fine pit which distributed uniform .The fitting of stabilizing treatment could scatter dislocation. And the sample of stabilizing treatment was carry out , it had better capacitance than not stabilizing treatment.


謝誌…………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………….Ⅱ
摘要 ……………………………………………………………….Ⅲ
目錄 ……………………………………………………………….IV
表目錄 …………………………………………………………….VII
圖目錄 …………………………………………………………….VIII
第一章緒論 ………………………………………………………1
一、序言 ………………………………………………………1
二、理論基礎與論文回顧 ……………………………………3
2.1 電容器的基本構造與原理 ………………………...3
2.2 增加陽極鋁箔表面積的方法 ……………………...7
2.3 電蝕的機構與原理 ………………………………….8
2.3.1 交流電蝕 ……………………………………….9
2.4 電蝕溶液之影響 ……………………….……………9
2.4.1 鋁在含氯離子溶液中的腐蝕形態………………10
2.4.2氯離子在電蝕過程中所扮演的角色……………11
2.5 鋁箔性質對電蝕工程之影響……………………….11
2.5.1 微量元素…………………………………………12
2.5.2 織構(Texture)….………………………………13
2.5.3 差排密度(Dislocation Density)………………
2.6 電蝕前處理之影響……………………………………
2.7電蝕液成份及溫度的影響……………………………
2.8 洗淨、後處理及乾燥的影響 ………………………..
2.9 化成處理 …………………………………………….
第二章本文 ………………………………………………………
一、前言 ………………………………………………………
二、實驗步驟與方法 …………………………………………
2.1 鋁原箔之製造…………………………………………
2.2 鋁原箔之成份分析……………………………………
(1) 試片前處理 ……………………………………….
(2) 微量成份分析樣本之製作…………………………
(3) 檢量液之製作 ……………………………………
(4) 感應耦合電漿原子放射光譜儀(ICP-AES)分析微量成份………………………..……………………
(5)合金結果計算方式 ……….……………………….
2.3 鋁原箔之金相觀察……………………………………
2.4 穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察……………………….
2.5 電化學蝕刻處理 …………………………………….
2.6 電蝕箔之化成處理 ………………………………….
2.6.1 低壓化成…………………………………..……
2.7 實驗數據的量測………………………………………
2.7.1 靜電容量的量測…………………………………
2.7.2鋁箔引張的量測………………………………….
2.7.3鋁箔折曲的量測………………………………….
2.8 腐蝕組織之觀察………………………………………
2.8.1 腐蝕截面之觀察……………………………….
2.8.2 腐蝕表面之觀察…………………………………
三、結果與討論 ………………………………………………
3.1 鋁原箔成份分析結果 ………………………………
3.2 冷加工量大小對鋁箔電蝕舉動的影響……………..
(1) 製程………………………………………………..
(2) 截面腐蝕OM和表面腐蝕SEM的觀察………………
(3) 微結構晶粒組織TEM的觀察………………………
(4) 小結…………………………………………………
3.3均質化溫度對靜電容量的影響………………………
(1) 製程…………………………………………………
(2) 截面腐蝕OM和表面腐蝕SEM的觀察………………
(3) 極圖觀察與分析…………………………………..
(4) 小結…………………………………………………
3.4熱軋延溫度對腐蝕行為的影響………………………
(1) 製程…………………………………………………
(2) 截面腐蝕OM和表面腐蝕SEM的觀察………………
(3) 極圖觀之分析………………………………………
(4) 小結………………………………………………..
3.5不同安定化退火對靜電容量的影響…………………
(1) 製程…………………………………………………
(2) 截面腐蝕OM和表面腐蝕SEM的觀察………………
(3) 極圖分析……………………………………
(4) 小結…………………………………………………
3.6 安定化對腐蝕形態的影響……………………………
3.7 不同製程的電蝕箔對引張折曲的影響……………..
3.8最佳製程製造的鋁箔之電蝕結果……………………
四、 結論……………………………………………………..
五、參考文獻…………………………………………………
六、圖表………………………………………………………


[1].山口謙四郎,’’電解用高純度箔’’日本輕金屬雜誌., vol. 35, no. 11, pp. 365-371, (1985)[2].小島浩一;表面技術協會第12回ARS, p.6(1996)[3].永田伊佐也;電解蓄電器評論, 31, no 2 (1977)[4].永田伊佐也;乾式電解(中譯);日本蓄電器工業株式會社刊(1985)[5] Chirstopher K. Dyer and Robert S. Alwitt, “Surface Changes during A.C. Etching of Aluminum”, J. Electrochem. Soc., Vol. 128, No. 2, pp. 300-305, 1981.[6] Eiichi SGANUMA, Yuji TANNO, Takeshi ITO, Akira FUNAKOSHI and Kenzo MATSUKI, “Surface Films Formed on Aluminum during AC Etching in Hydrochloric Acid Solution”, 表面技術, Vol. 41, No. 10, pp. 1049-1053, 1990.[7] J. FLIS , L. KOWALCZYK, “Effect of sulphate anions on tunnel of aluminium”, J. Electrochem. Soc.:JOURNAL OF APPLIED ELECTROCHEMISTRY, 25 ,pp. 501-507, 1995.[8].柯賢文﹔腐蝕極其防制,1st ed,全華科技圖書股份有限公司, chap 7,(1995)[9] H. P. Hack, “Metals Handbook, vol.13, Corrosion 9th ed.”, ASM, Metals Park, OH, pp.234, 1987.[10] 川島 浪夫, 中村 雄造, 西坂 基,日本輕金屬雜誌, vol. 21, pp.54,1956.[11] 川島 浪夫, 中村 雄造, 西坂 基,日本輕金屬雜誌, vol. 5, pp.121,1952.[12] P. C. M. de Haan, J. van Ri jkom and J. A. H. Sontgerath, “Materials Science Forum”, vols. 217-222, pp. 765-770, 1996[13] Nobuyoshi KANZAKI, “Current Situation and Issues of Surface Treatment for Aluminum Electrolytic Capacitor”, 表面技術, vol.48, no.10,pp.976-981,1997.[14] Izaya NAGATA, “Aluminum foils for electrolytic capacitors from the stand point of capacitor manufacturers”, 日本輕金屬雜誌,vol.38,no.9,pp.552-557,1988.[15] 特許公報; 昭51-34108, 昭38-21872 公開特許公報; 昭52-120364, 昭53-16857

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