Травление и формовка анодной алюминиевой фольги

Объекты с неоднородными характеристиками имеют место в производстве электронных и радиотехнических изделий. К ним относятся процессы травления и формовки анодной алюминиевой фольги для электролитических конденсаторов. Каждый из этих технологических процессов образует подгруппу объектов, имеющих одинаковую физическую природу, один и тот же подвергаемый изменению, исходный материал – анодную алюминиевую фольгу.

Травлению подвергается предварительно крацованная фольга для увеличения интегральной поверхности в результате электрохимической динамической обработки в растворе поваренной соли. Прошедшая травление фольга промывается в водопроводной воде, очищается в дихлораторе и сушится. Качество фольги оценивается коэффициентом травления k _тр . Структура поверхности фольги, зависящая от обработки при прокатке и отжиге, существенно влияет на качество травления. Неоднородность исходной структуры алюминиевой фольги влечёт за собой различную восприимчивость к травлению. Поэтому при травлении фольги получается неоднородная по структуре поверхность не только для одного рулона, но и между рулонами при одних и тех же значениях технологических параметров. Т.к. в ванне травления имеет место неоднородность температурных электрических полей, то после травления структура неоднородна и по ширине ленты фольги, что в свою очередь, приводит к неравномерной её отмывке от ионов хлора, которые влияют на последующую формовку. Кроме того, травление фольги производится для высоковольтных и низковольтных анодов.

Т.о. как показывает анализ, процесс травления алюминиевой фольги характеризуется рядом неоднородностей:

· по структуре фольги при поступлении на агрегат травления (производственная неоднородность неуправляемых входных переменных);

· физическим полем в ванне травления (конструкционная неоднородность неуправляемых входных переменных);

· статистическими и динамическими характеристиками при травлении фольги для анодов, формируемых на низкие и высокие напряжения

· неоднородностью, обусловленной различием связи в статике и динамике, в зависимости от диапазонов управления;

На первом этапе исследования были выделены два ряда объектов (l = 2): агрегаты травления для анодов формируемых на:

– низкие напряжения;

– высокие напряжения.

Анодная Al фольга после травления имеет неодинаковые значения коэффициентов травления как вдоль рулона и по ширине ленты фольги, так и от рулона к рулону, и поэтому образование оксидного слоя в результате электрохимического процесса формовки протекает с неодинаковой скоростью.

С изменением коэффициента травления k _тр , коэффициент передачи по удельной ёмкости фольги не остаётся постоянным и зависит от напряжения формовки. Это в первую очередь объясняется тем, что электрическая ёмкость фольги в большой степени определяется не толщиной оксидной плёнки, а предварительно развитой поверхностью при травлении и структурной поверхности фольги. Al фольга, поступающая на формовку, также обладает различной восприимчивостью к образованию оксидной плёнки в зависимости от режимов предшествующего процесса травления, от уровня загрязнения поверхности фольги ионами Cl и наличия дефектов Al фольги.

При формовке анодной Al фольги её обработка складывается из времени образования оксидной плёнки t_о и её закрепления t_з . За время t_о ёмкость фольги достигает заданной величины C _уд , а время закрепления t_з оксидной плёнки определяет качество заформованной фольги по уровню тока утечки I _ут , который она имеет в зависимости от ёмкости. При уменьшении времени t_з ток утечки возрастает, при хранении фольги может достигнуть значения выше допустимого. И тот и другой этапы формовки определяют качество заформованной фольги, и существенно влияют на её выходные параметры. Поэтому весь процесс формовки разделяется на этап коррекции удельной ёмкости от начального её значения, определяемого толщиной естественной оксидной плёнки, до заданного значения и этап стабилизации, на котором происходит закрепление образованной при формовке оксидной плёнки.

Кроме того, при формовке имеют место старение, появление осадков, накопление оксида Al , что влияет на скорость образования оксидной плёнки и приводит к изменению во времени характеристик агрегатов формовки. Источниками неоднородностей при формовке анодной фольги являются различие агрегатов по конструкции, формовочному напряжению, исходным материалам, а так же наличие неоднородных физических полей, различие в оценке качества ведения процесса и его многоэтапность. На первом этапе исследования было выделено две подгруппы агрегатов формовки, каждая из которых содержит два ряда объектов (высоковольтные и низковольтные).

Задача

Требуется получить математическое описание процесса формовки анодной Al фольги для электролитических конденсаторов по току утечки I _ут для высоковольтного агрегата типа II.

травление электролитический конденсатор алюминиевый

Решение

Так как степень неоднородности a_нор = 0,89 оказалась > a_нокр = 0,84, то неоднородность