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)

     在被擴大比表面積后的“鋁腐蝕箔”表面上，通過電化學方法，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：下圖給出一個鋁電解電容器的實驗裝置（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。當將裝置中的開關(guān)S閉合時，鋁板為陽極，施加直流電壓，回路中有直流電流產(chǎn)生，該電流隨時間的延長而漸漸減小，約經(jīng)過30分鐘左右，就達到穩(wěn)定的極小的漏電流。（見圖2）

            在電流經(jīng)過電解液時，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。當拉出鋁板電極時，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”。當漏電流達到一個穩(wěn)定最小值時，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。因為還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，比制作氧化膜電壓（化成電壓）低時，幾乎沒有電流，可是當加的電壓高于制膜電壓時，電流急劇上升。另外，當加反向電壓時，如小于2伏，也幾乎沒有電流，但一當超過2伏時，電流也時急劇增加，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，使用時必須注意以下幾點：

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向的電壓時，首先電解液中的氫離子（H+1） 因為其半徑極小，會穿過氧化膜，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，進入電解液，產(chǎn)生大電流，這是閥門金屬的特性。而當閥門金屬作陽極加正向電壓時，因為在電解液中的陽離子（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。有人測定每100V形成電壓生長氧化膜約150～200mμ，也相當于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于5～7個鋁原子重迭（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)具有更大的耐壓強度。例如，100V耐壓氧化膜的厚度為2000，相當于1mm厚的氧化膜耐壓為500KV。而同樣100V的有機薄膜電容器，其電介質(zhì)薄膜約為3μm=30000，相當于1mm厚的有機薄膜耐壓為33.4KV。

③ 氧化膜的自愈性：

電解電容器陽極氧化膜耐壓強度高的另一個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、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，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好，使漏電流恢復到允許值。電解液這種及時修復氧化膜的完整性，使氧化膜恢復絕緣的能力稱為氧化膜的自愈能力或稱自愈性。當然，這種自愈能力也不是什么情況下都有效也不可能永遠有效：如果疵點和缺陷面積很大，漏電流猛增，破壞力大于修補力，此時自愈能力不足以使電容器恢復到允許值，或當電解液逐漸蒸發(fā)或干涸時，也不能修補氧化膜，這時氧化膜就會擊穿或失去作用。