초록 ▼

알루미늄의 에칭은 부식현상을 이용하여 표면에 핏트를 형성함으로서 전극면적을 증가시켜 알루미늄 전해커패시터의 양극제조에 이용되고 있다. 최근에 전자제품이 경박단소화됨에 따라서 커패시터의 정전용량을 최대화할 필요성이 증대되고 있으며, 이는 전극 표면적의 증가에 의하여 가능하다. 알루미늄 표면에 존재하는 산화피막은 알루미늄 금속이 접하고 있는 환경과의 점촉을 차단함으로서 금속을 보호하는 기능을 지니고있다. 그러나 염소이온과 같은 공격적인 이온과 점촉하였을 때 피막의 일부는 파괴되어 알루미늄은 국부적으로 용액내에 용출되며, 그

알루미늄의 에칭은 부식현상을 이용하여 표면에 핏트를 형성함으로서 전극면적을 증가시켜 알루미늄 전해커패시터의 양극제조에 이용되고 있다. 최근에 전자제품이 경박단소화됨에 따라서 커패시터의 정전용량을 최대화할 필요성이 증대되고 있으며, 이는 전극 표면적의 증가에 의하여 가능하다. 알루미늄 표면에 존재하는 산화피막은 알루미늄 금속이 접하고 있는 환경과의 점촉을 차단함으로서 금속을 보호하는 기능을 지니고있다. 그러나 염소이온과 같은 공격적인 이온과 점촉하였을 때 피막의 일부는 파괴되어 알루미늄은 국부적으로 용액내에 용출되며, 그 결과 육면체의 핏트를 형성시킨다. 그러나 핏트표면위에 산화피막이 형성될 경우 알루미늄의 용출이 억제됨으로써 핏트의 형상은 변화하게 되며, 이의 관찰을 통하여 산화피막이 금속의 용해에 미치는 영향에 대한 조사가 가능하다. 또한 핏트의 형상, 크기 및 밀도등은 전극의 표면적에 밀접한 관계를 지니고 있는 것으로 알려져 있으며, 실제적으로 교류에칭방법이 전극면적의 확대를 위하여 널리 이용되고 있다. 이외에도 전극면적의 확대를 위하여 산화피막형성제를 첨가하여 에칭하는 방법이 알려져 있으나, 산화피막 형성제가 핏트 구조에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다.본 연구에서는 산화피막 형성제인 황산용액을 주 에칭용액인 염산용액내에 첨가시 알루미늄 표면에 형성되는 에칭구조의 변화에 대한 연구를 통하여, 피막형성제가 핏트형성에 미치는 효과 및 교류에칭시에 피막형성제 및 환원분극이 알루미늄 전극의 정전용량에 미치는영향을 조사하고자 하였다. 그 결과 황산농도가 증가함에 따라 황산의 화학적 흡착에 기인한 부식억제 현상이 관찰되며, 이는 핏팅전위를 귀측으로 이동시킨다. 또한 황산첨가시 핏트내부에 보호성 산화피막을 생성시킴으로서 알루미늄의 전 표면에 핏트의 밀도를 증가시킨다. 이와 함께 핏트의 환원분극은 환원전위에 머무르는 시간이 증가함에 따라 피막의 보호성이 증가하나, 특정시간 이상에서는 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 위 결과를 이용한 교류에칭시에 환원분극시간과 황산농도의 상호 최적화가 필요함을 알 수 있었다.본 연구결과는 금속의 용해가 발생하고 있는 영역(핏트)내에서 산화피막 형성제가 부식억제에 미치는 영향에 대한 이해와 함께 알루미늄 전해커패시터의 정전용량의 최대화에 요구되는 최적에칭조건 의 설정을 위한 기초자료로 활용이 기대된다.

Abstract ▼

Aluminum etching has been used to manufacture an anode inaluminum electrolytic capacitors, and its main purpose is to increase the surface area byroughing the surface. Present trends in electronics require to minimize the size andthickness and it demands the large electrode area in capac

Aluminum etching has been used to manufacture an anode inaluminum electrolytic capacitors, and its main purpose is to increase the surface area byroughing the surface. Present trends in electronics require to minimize the size andthickness and it demands the large electrode area in capacitor industries since thecapacitance is proportional to surface area. The surface area can be increased by thepresence of a large number of small pits on the aluminum surface which can be formedby the dissolution of aluminum. However, most metals have an oxide film on theirsurface and these films show a good resistance to corrosion by preventing metallicmaterial from aggressive environments. This protective oxide film on aluminum isdamaged in the presence of aggressive anions such as Cl-, and it resulted in the rapiddissolution of aluminum metal. Pitting in the cubic structure is a common observationin aluminum corrosion. However, metal dissolution is prohibited when passive oxidefilm is formed on the actively dissolving aluminum surface within etch pits, so thattopographic changes resulting from passivation takes place. Therefore, the effects ofoxide film on actively dissolving aluminum can be investigated by monitoring thesurface topographic changes. The surface area is heavily dependent on etch pit density,size, and morphology which affected by the film on inner pits, and also dependent onthe passivating agent added into etching solution. However, the effect of passivatingagent on the aluminum etching has not been extensively studied.A hot HCl solution was used as a main etching solution and sulfuric acid as apassivating agent is added into etching solution. The present work was intended toillucidate the effect of passivating agent and/or cathodic polarization on aluminumetching and the capacitance. As the concentration of sulfuric acid increases, pittingpotential was shifted to the more anodic direction because of the passivating behaviorby the adsorption of sulfate ions on inner pit surfaces. It resulted in the increase of pitdensity. Cathodic polarization brings the formation of passive films with the increase ofcathodic time. However, the passive film becomes weaker over a critical cathodic time.From these results, it becomes necessary to optimize the concentration of sulfuric acidand cathodic polarization time to obtain the highest surface area of aluminum by ACetching.These results will give a better understanding the formation of oxide film onactively dissolving aluminum etch pit surfaces and can be utilized to increase thecapacitance of aluminum electrolytic capacitors.

목차 Contents

• 1. 서론...7
• 2. 실험방법...9
• 3. 결과 및 고찰...12
• 3.1 황산첨가에 의한 부식억제...12
• 3.2 환원분극 효과...18
• 3.3 정전용량에 미치는 화학적 요인의 영향...29
• 3.4 정전용량에 대한 전기적 조건 변화의 영향...39
• 4. 결론...41
• 5. 인용문헌...42
• 연구수행관련 논문발표 목록서...43
• 자체평가서...44