تآكل وتشكيل رقائق مؤكسدة لمكثفات الألومنيوم الالكتروليتية

الرمز الكيميائي للألمنيوم هو Al ، ووزنه الذري هو 27. 0 ، ورقمه الذري هو 13 ، مما يعني أنه يحتوي على 13 إلكترونًا. عدد الإلكترونات في غلافها الخارجي هو 3 ، لذلك يمكن أن تفقد 3 إلكترونات لتصبح كاتيون ثلاثي التكافؤ أثناء التأين. معدن الألمنيوم هو معدن فاتح اللون ذو جاذبية خاصة بالضوء ، ومعالجة سهلة ، وموصلية كهربائية وحرارية جيدة ، ومقاومة قوية للتآكل.

تآكل رقائق الألومنيوم

أكبر ميزة للمكثفات الالكتروليتية الألومنيوم هي السعة الكبيرة لكل وحدة حجم. ويرجع ذلك إلى زيادة مساحة السطح لرقائق الأنود المستخدمة في المكثفات الالكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم والتي خضعت لمعالجات حفر كيميائية وكهروكيميائية. نظرًا لإدراج عناصر معدنية مثل النحاس والحديد والرصاص في رقائق الألومنيوم مع إمكانات إلكترود أعلى من Al ، فإن سلوك التآكل في المحاليل المنحل بالكهرباء مثل حمض الهيدروكلوريك ؛

منطقة الأنود: Al -3 e=A13 plus

A13 بالإضافة إلى nH2O=A13 بالإضافة إلى nH2O

واجهة معدنية / محلول A13 plus plus 3CI -= A1C13

الكاثود: 2H بالإضافة إلى 2e=H2

هناك طرق مختلفة لتوسيع مساحة سطح رقائق الألومنيوم ، مثل النقش الكيميائي ، وحفر التيار المستمر ، وحفر AC-DC ، وحفر التيار المتردد ، وتفاعل الإزاحة ، إلخ.

1. طريقة التآكل الكيميائي

نظرًا لطبيعة الألمنيوم المتذبذبة ، يمكن أن يتآكل في كل من الأحماض والقنوات. للحمض تأثير تآكل قوي ، وخاصة حمض الهيدروكلوريك وأملاحه ، والتي يمكن أن تآكل العيوب الموجودة على سطح رقائق الألومنيوم وتشكل نقطة البداية للتآكل. فيما يتعلق بآلية التآكل ، فإنه يشمل بشكل أساسي التآكل القابل للذوبان والتآكل المحلي للبطارية الدقيقة ؛ رقائق الألومنيوم في الغسول ، يكون شكله من التآكل أساسًا للتآكل المستوي.

2. طريقة DC للتآكل

طريقة النقش بالتيار المستمر هي استخدام رقائق الألومنيوم كقطب موجب لمصدر الطاقة ، والموصل الآخر كقطب سالب لمصدر الطاقة ، وتطبيق تيار مستمر في إلكتروليت مثل حمض الهيدروكلوريك. حدد معلمات التآكل المناسبة مثل كثافة التيار وتركيز المحلول ونوع المحلول ودرجة حرارة السائل. يتم تحديد هذه المعلمات وفقًا للمتطلبات المختلفة لرقائق التآكل. لذلك ، لا تزال طريقة الحفر مستخدمة على نطاق واسع حتى الآن. تستخدم معظم رقائق الألومنيوم المصنّعة للجهد العالي ومصابيح الفلاش طريقة الحفر بالتيار المستمر.

تآكل التيار المستمر هو تآكل النفق ، والعوامل التي تؤثر على تآكل النفق هي تكوين ودرجة حرارة محلول الحفر ، ووقت التآكل الكهربائي ، وإمكانات الاستقطاب أو التيار ، والبنية البلورية لحالة سطح رقائق الألومنيوم. من بينها ، التأثير الأكبر هو جهد الاستقطاب أو التيار ، ومحتوى CL من محلول التآكل ، ودرجة حرارة التآكل. مستوى إمكانات الاستقطاب له تأثير كبير على كثافة الحفرة واتجاه نمو الحفرة ومعدل النمو وطول النفق. مع زيادة درجة حرارة السائل ، تزداد سرعة تكوين النفق ، بينما يصبح عرض النفق أضيق.

3. طريقة التآكل AC.

مبدأ تآكل التيار المتردد هو في الأساس نفس طريقة تآكل التيار المستمر ، باستثناء أنه عندما يكون ورق الألومنيوم في نصف دورة موجبة من التيار المتردد ، فإن رقائق الألومنيوم تتآكل ولا تتآكل عندما تكون في نصف دورة سالبة. يمكن أن ينتج عن تآكل التيار المتردد حفر حفر دقيقة عالية الكثافة وموحدة على سطح رقائق الألومنيوم للحصول على أكبر مساحة سطح محددة للرقائق المتآكلة ، لذلك فهي تستخدم على نطاق واسع في تآكل الرقائق ذات الضغط المنخفض.

تردد تيار التآكل له تأثير كبير أيضًا. أظهرت التجربة أن زيادة التردد ، وتقليل فتحات التنقر ، وزيادة كثافة حفر التآكل ، وتحسين انتظام توزيع فتحات التآكل مفيدة لزيادة الحجم النوعي للحفر. رقائق الألومنيوم. عندما يزيد التردد إلى قيمة حرجة معينة ، من السهل دمج ثقب التجويف في حفرة كبيرة لأن ثقب التجويف صغير جدًا. نتيجة لذلك ، تقل مساحة السطح المحددة لرقائق الألومنيوم ، ويقل الحجم المحدد C. مع زيادة كثافة التيار ، يزداد الحجم المحدد ، ولكن عندما يكون التيار كبيرًا جدًا ، يكون تكوين حفر التآكل سريعًا ، مما يؤدي بسهولة إلى سقوط طبقة التآكل ، مما يؤدي إلى انخفاض الحجم المحدد C.

مع إطالة وقت التآكل ، تنمو الثقوب المحفورة بشكل كامل ، ولكن إذا كان وقت التآكل طويلًا جدًا ، فسيتم ترقق رقائق الألومنيوم ولن يتحقق الغرض من توسيع السطح. لذلك ، هناك العديد من العوامل التي تؤثر على جودة التآكل لرقائق الألومنيوم ، ويجب مراعاة صيغة محلول الحفر ومحلول النقش بشكل شامل. تؤثر درجة الحرارة ووقت التآكل وتكرار مصدر الطاقة وكثافة التيار وما إلى ذلك على معلمات عملية التآكل. التآكل هو في الأساس عملية كهروكيميائية ، ويتأثر تآكل رقائق الألومنيوم بالعوامل الداخلية المتعلقة بمعدن الألومنيوم نفسه ، مثل الخصائص والتركيب والهيكل والحالة السطحية للألمنيوم ، فضلاً عن وجود تشوه ميكانيكي وداخلي. ضغط عصبى؛ والثاني مرتبط بالتآكل. العوامل الخارجية والتركيب والتركيز ودرجة حرارة السائل للسائل المسبب للتآكل ، وحالة تدفق السائل المسبب للتآكل ، وحجم وتكرار التيار المطبق ، إلخ.

ترتبط العوامل التالية ارتباطًا وثيقًا بتآكل رقائق الألومنيوم:

(1) تأثير نقاء رقائق الألومنيوم

(2) تأثير التشوه الميكانيكي والضغط الداخلي.

(3) تأثير المعالجة الحرارية.

(4) تأثير قيمة الرقم الهيدروجيني لمحلول الإلكتروليت.

(5) تأثير تكوين وتركيز السائل المسبب للتآكل.

(6) تأثير درجة الحرارة والكثافة الحالية لمحلول التآكل.

(7) تأثير طول زمن التآكل