關(guān)于鋁化成箔的特性

㈠鋁屬于閥門金屬：

鋁形成的氧化膜與電解液配合產(chǎn)生閥的作用，稱之為閥門金屬。屬于閥門金屬的有：鉭（Ta）、鋁(Al)、鈮(Nb)、鈦(Ti)、鎂(Mg)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、鉍(Bi)、鉿(Hf)。

㈡鋁的氧化膜是鋁電解電容器的介質(zhì)

     在被擴(kuò)大比表面積后的“鋁腐蝕箔”表面上，通過電化學(xué)方法，生成一層鋁的氧化膜，做為鋁電解電容器的介質(zhì)。此介質(zhì)具有單向?qū)щ娦浴?/span>

⑴ 化膜的整流特性：下圖給出一個(gè)鋁電解電容器的實(shí)驗(yàn)裝置（見圖1）

  圖1                                  圖2

                                          圖3

            該裝置的電解液采用不溶解鋁和其氧化膜的溶液。當(dāng)將裝置中的開關(guān)S閉合時(shí)，鋁板為陽極，施加直流電壓，回路中有直流電流產(chǎn)生，該電流隨時(shí)間的延長(zhǎng)而漸漸減小，約經(jīng)過30分鐘左右，就達(dá)到穩(wěn)定的極小的漏電流。（見圖2）

            在電流經(jīng)過電解液時(shí)，已經(jīng)離子化的電解液中的OH-1、O-2趨向陽極與鋁離子Al+3相結(jié)合生成鋁的氧化膜Al2O3。當(dāng)拉出鋁板電極時(shí)，可見一層透明的表面膜，此薄膜便是Al2O3，起到阻止該方向電流的作用。我們把制作氧化膜 的陽極化工藝叫做“形成”或“化成”。當(dāng)漏電流達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定最小值時(shí)，形成結(jié)束，電介質(zhì)是鋁表面生成的氧化膜，電解液是陰極，錫電極是聯(lián)接電解液與外部引線的作用。因?yàn)檫€是有一定的漏電流存在，說明氧化膜并不是很完美的絕緣體，但是能滿足電解電容器的基本要求。

            從圖3可以看出把鋁作陽極加電壓時(shí)，比制作氧化膜電壓（化成電壓）低時(shí)，幾乎沒有電流，可是當(dāng)加的電壓高于制膜電壓時(shí)，電流急劇上升。另外，當(dāng)加反向電壓時(shí)，如小于2伏，也幾乎沒有電流，但一當(dāng)超過2伏時(shí)，電流也時(shí)急劇增加，該特性表明，電壓和電流是呈現(xiàn)顯著的方向性。這和整流器電特性很相似。

            由此特性出發(fā)，用該裝置構(gòu)成的電解電容器，使用時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：

A． 鋁的氧化膜具有方向性，必須把鋁電極作陽極、電解液作陰極使用。

B． 鋁的氧化膜只是對(duì)其形成電壓以下起絕緣作用，超過形成 電壓就失去絕緣性，所以必須在形成電壓以下使用。

          總之，可以這樣來解釋為什么閥門金屬經(jīng)陽極化生成的氧化膜和電解液組合后具備整流性的原理：閥門金屬一旦施加負(fù)向的電壓時(shí)，首先電解液中的氫離子（H+1） 因?yàn)槠浒霃綐O小，會(huì)穿過氧化膜，在氧化膜和金屬本身的界面處放電，生成氫氣，由于氫氣的壓力，使氧化膜局部從本體脫落，進(jìn)入電解液，產(chǎn)生大電流，這是閥門金屬的特性。而當(dāng)閥門金屬作陽極加正向電壓時(shí)，因?yàn)樵陔娊庖褐械年栯x子（OH-1、O-2）半徑大，不能通過氧化膜到陽極放電，所以幾乎沒有電流。

       ⑵氧化膜的厚度、耐壓及其它特性：

① 氧化膜的厚度：

氧化膜的厚度與鋁陽極化所用的電壓成正比關(guān)系。有人測(cè)定每100V形成電壓生長(zhǎng)氧化膜約150～200mμ，也相當(dāng)于1500～2000 (1m=103mm=106μm=109mμ=1010) 。每耐壓1伏氧化膜的厚度為15～20。所以每耐壓1伏氧化膜的厚度相當(dāng)于5～7個(gè)鋁原子重迭（鋁原子直徑為2.86）。

② 氧化膜的耐壓:

鋁的氧化膜介質(zhì)比其他非電解電容器介質(zhì)具有更大的耐壓強(qiáng)度。例如，100V耐壓氧化膜的厚度為2000，相當(dāng)于1mm厚的氧化膜耐壓為500KV。而同樣100V的有機(jī)薄膜電容器，其電介質(zhì)薄膜約為3μm=30000，相當(dāng)于1mm厚的有機(jī)薄膜耐壓為33.4KV。

③ 氧化膜的自愈性：

電解電容器陽極氧化膜耐壓強(qiáng)度高的另一個(gè)原因是氧化膜具有自愈性，所謂自愈性就是電解電容器的陽極氧化膜由于疵點(diǎn)、缺陷、雜質(zhì)附著、過電流沖擊等，使其膜局部脫落造成漏電流增加時(shí)，很快在外加電壓作用下，電解液中的氧離子就將氧化膜修補(bǔ)好，使漏電流恢復(fù)到允許值。電解液這種及時(shí)修復(fù)氧化膜的完整性，使氧化膜恢復(fù)絕緣的能力稱為氧化膜的自愈能力或稱自愈性。當(dāng)然，這種自愈能力也不是什么情況下都有效也不可能永遠(yuǎn)有效：如果疵點(diǎn)和缺陷面積很大，漏電流猛增，破壞力大于修補(bǔ)力，此時(shí)自愈能力不足以使電容器恢復(fù)到允許值，或當(dāng)電解液逐漸蒸發(fā)或干涸時(shí)，也不能修補(bǔ)氧化膜，這時(shí)氧化膜就會(huì)擊穿或失去作用。