关于铝化成箔的特性

㈠铝属于阀门金属：

铝形成的氧化膜与电解液配合产生阀的作用，称之为阀门金属。属于阀门金属的有：钽（Ta）、铝（Al）、铌（Nb）、钛（Ti）、镁（Mg）、锆（Zr）、锌（Zn）、铋（Bi）、铪（Hf）。

㈡铝的氧化膜是铝电解电容器的介质

     在被扩大比表面积后的“铝腐蚀箔”表面上，通过电化学方法，生成一层铝的氧化膜，做为铝电解电容器的介质。此介质具有单向导电性。

⑴ 化膜的整流特性：下图给出一个铝电解电容器的实验装置（见图1）

  图1                                  图2

                                          图3

            该装置的电解液采用不溶解铝和其氧化膜的溶液。当将装置中的开关S闭合时，铝板为阳极，施加直流电压，回路中有直流电流产生，该电流随时间的延长而渐渐减小，约经过30分钟左右，就达到稳定的极小的漏电流。（见图2）

            在电流经过电解液时，已经离子化的电解液中的OH-1、O-2趋向阳极与铝离子Al+3相结合生成铝的氧化膜Al2O3。当拉出铝板电极时，可见一层透明的表面膜，此薄膜便是Al2O3，起到阻止该方向电流的作用。我们把制作氧化膜 的阳极化工艺叫做“形成”或“化成”。当漏电流达到一个稳定最小值时，形成结束，电介质是铝表面生成的氧化膜，电解液是阴极，锡电极是联接电解液与外部引线的作用。因为还是有一定的漏电流存在，说明氧化膜并不是很完美的绝缘体，但是能满足电解电容器的基本要求。

            从图3可以看出把铝作阳极加电压时，比制作氧化膜电压（化成电压）低时，几乎没有电流，可是当加的电压高于制膜电压时，电流急剧上升。另外，当加反向电压时，如小于2伏，也几乎没有电流，但一当超过2伏时，电流也时急剧增加，该特性表明，电压和电流是呈现显著的方向性。这和整流器电特性很相似。

            由此特性出发，用该装置构成的电解电容器，使用时必须注意以下几点：

A． 铝的氧化膜具有方向性，必须把铝电极作阳极、电解液作阴极使用。

B． 铝的氧化膜只是对其形成电压以下起绝缘作用，超过形成 电压就失去绝缘性，所以必须在形成电压以下使用。

          总之，可以这样来解释为什么阀门金属经阳极化生成的氧化膜和电解液组合后具备整流性的原理：阀门金属一旦施加负向的电压时，首先电解液中的氢离子（H+1） 因为其半径极小，会穿过氧化膜，在氧化膜和金属本身的界面处放电，生成氢气，由于氢气的压力，使氧化膜局部从本体脱落，进入电解液，产生大电流，这是阀门金属的特性。而当阀门金属作阳极加正向电压时，因为在电解液中的阳离子（OH-1、O-2）半径大，不能通过氧化膜到阳极放电，所以几乎没有电流。

       ⑵氧化膜的厚度、耐压及其它特性：

① 氧化膜的厚度：

氧化膜的厚度与铝阳极化所用的电压成正比关系。有人测定每100V形成电压生长氧化膜约150～200mμ，也相当于1500～2000 （1m=103mm=106μm=109mμ=1010） 。每耐压1伏氧化膜的厚度为15～20。所以每耐压1伏氧化膜的厚度相当于5～7个铝原子重迭（铝原子直径为2.86）。

② 氧化膜的耐压:

铝的氧化膜介质比其他非电解电容器介质具有更大的耐压强度。例如，100V耐压氧化膜的厚度为2000，相当于1mm厚的氧化膜耐压为500KV。而同样100V的有机薄膜电容器，其电介质薄膜约为3μm=30000，相当于1mm厚的有机薄膜耐压为33.4KV。

③ 氧化膜的自愈性：

电解电容器阳极氧化膜耐压强度高的另一个原因是氧化膜具有自愈性，所谓自愈性就是电解电容器的阳极氧化膜由于疵点、缺陷、杂质附着、过电流冲击等，使其膜局部脱落造成漏电流增加时，很快在外加电压作用下，电解液中的氧离子就将氧化膜修补好，使漏电流恢复到允许值。电解液这种及时修复氧化膜的完整性，使氧化膜恢复绝缘的能力称为氧化膜的自愈能力或称自愈性。当然，这种自愈能力也不是什么情况下都有效也不可能永远有效：如果疵点和缺陷面积很大，漏电流猛增，破坏力大于修补力，此时自愈能力不足以使电容器恢复到允许值，或当电解液逐渐蒸发或干涸时，也不能修补氧化膜，这时氧化膜就会击穿或失去作用。