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| 鋁電解電容器負(fù)極用素鋁箔的質(zhì)量控制 |
| 來(lái)源：中國(guó)鋁材信息網(wǎng)，更新時(shí)間：2007-8-2 7:26:06，閱讀：
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鋁電解電容器負(fù)極用素鋁箔(以下簡(jiǎn)稱負(fù)極素鋁箔)是電容器制造所需的關(guān)鍵原材料之一。負(fù)極素鋁箔經(jīng)專業(yè)工廠進(jìn)行化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕后制成不同尺寸規(guī)格的負(fù)極電極箔片，再與陽(yáng)極電極箔片和浸有電解質(zhì)的襯墊紙等其他材料共同卷繞封裝成鋁電解電容器。素鋁箔質(zhì)量的高低直接決定著電容器質(zhì)量的可靠性與穩(wěn)定性。就負(fù)極素鋁箔而言，其化學(xué)成分及加工質(zhì)量很大程度地影響著鋁箔的質(zhì)量水平�，F(xiàn)就這兩方面的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)與質(zhì)量控制予以簡(jiǎn)述。
1、 負(fù)極素鋁箔的化學(xué)成分及其技術(shù)特征
國(guó)內(nèi)外報(bào)道的用于制造負(fù)極素鋁箔的鋁合金種類繁多，用于工業(yè)化生產(chǎn)的鋁合金主要可歸納為四類：鋁－銅系、鋁—錳系、純鋁系及多元素混合系。不同類別的負(fù)極素鋁箔具有不同的性能特點(diǎn)，所適應(yīng)的腐蝕工藝也千差萬(wàn)別。負(fù)極素鋁箔經(jīng)腐蝕后制得的電極箔主要質(zhì)量指標(biāo)要求：較高的電容量、抗拉強(qiáng)度、折彎次數(shù)及低的表面氯離子含量等。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的主要是鋁—銅系和鋁-錳系箔。三種典型的鋁合金系的化學(xué)成分見(jiàn)表1。
表1 國(guó)內(nèi)外典型鋁合金系負(fù)極素鋁箔的合金化元素質(zhì)量分?jǐn)?shù) ％
生產(chǎn)廠家及鋁箔合金 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti 其他單位 Al
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國(guó)內(nèi)某公司的鋁-銅系 <0.15 0.20-0.30 0.20-0.30 <0.15 <0.05 <0.03 <0.05 余量
國(guó)外某公司的鋁-銅系 <0.12 <0.30 0.10-0.30 <0.05 <0.05 <0.05 <0.01 <0.05 余量
國(guó)內(nèi)某公司的鋁-錳系 <0.3 <0.50 0.10-0.20 1.0-1.3 <0.05 <0.10 <0.05 <0.05 余量
國(guó)外某公司的鋁-錳系 <0.60 <0.70 0.05-0.20 1.0-1.5 <0.05 <0.10 <0.05 <0.05 余量
國(guó)內(nèi)某公司的純鋁系 <0.10 <0.15 <0.01 0.05 <0.02 <0.03 <0.02 <0.03 >99.70
國(guó)外某公司的純鋁系 <0.05 <0.07 <0.005 <0.02 <0.02 <0.03 <0.02 <0.01 >99.85
1．1 、 鋁—銅系箔
鋁—銅系負(fù)極素鋁箔制成的電極箔具有電容量高、表面光亮灰粉少、強(qiáng)度中等的特點(diǎn)，特別適用于要求高電容量的品種。通常用硬狀態(tài)箔通過(guò)化學(xué)腐蝕方法制得電極箔。
鋁—銅合金中的銅一部分固溶于鋁基體中，一部分以金屬間化合物CuAl2的形式析出。銅的電極電位高于鋁的。固溶的銅及CuAl2成為腐蝕核心。銅具有一定的強(qiáng)化作用，但在鋁-銅系負(fù)極素鋁箔中的銅含量有限，所以對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)并不大。銅含量過(guò)低，增加鋁箔靜電容量的作用不大；銅含量過(guò)高，將產(chǎn)生粗大的腐蝕凹坑，形成過(guò)量腐蝕，反而降低靜電容量。銅含量一般選擇在0．1％～0．5％范圍內(nèi)。
1．2 、 鋁-錳系箔
鋁—錳系負(fù)極素鋁箔制成的電極箔具有電容量中等、表面偏暗易生粉、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，特別適用于要求較高強(qiáng)度及規(guī)格較薄的品種。通常用硬狀態(tài)箔通過(guò)化學(xué)腐蝕方法制得電極箔。
鋁—錳合金屬于不可熱處理強(qiáng)化合金。錳具有一定的強(qiáng)化作用，隨著錳含量的增加，合金強(qiáng)度提高。錳在鋁中的溶解度較小，主要以MnAln的形式分布在鋁基體中形成腐蝕核心。錳含量過(guò)低，析出的化合物MnAln少，不能得到足夠的腐蝕蝕坑；錳含量過(guò)高，將析出粗大的MnAln相，造成不均勻腐蝕。錳含量一般控制在0．8％—1．3％之間。
1．3 、 純鋁系箔
純鋁系負(fù)極素鋁箔制成的電極箔具有電容量中等、表面均勻灰粉少、強(qiáng)度較低、柔性好、抗衰減穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，特別適用于要求穩(wěn)定性較高的品種。通常采用軟狀態(tài)箔通過(guò)交流電化學(xué)腐蝕方法制得電極箔。
純鋁箔與鋁-銅系箔、鋁-錳系箔的腐蝕機(jī)理有所區(qū)別，由于純鋁箔中沒(méi)有刻意加入的銅、錳等可形成金屬間化合物的腐蝕核心，因此，僅靠由純鋁中不可避免的雜質(zhì)銅、鐵、硅等元素所形成的金屬間化合物腐蝕核心數(shù)量較少，其主要腐蝕核心為冷加工過(guò)程中產(chǎn)生的晶間缺陷——位錯(cuò)在鋁箔表面形成的位錯(cuò)露頭。這類箔的鋁純度一般在99．7％—99．95％之間，隨著鋁純度的提高，鋁箔的耐蝕性亦相應(yīng)提高。
1．4 、 多元素組合系箔
除上述特點(diǎn)較鮮明的鋁箔系列外，一些文獻(xiàn)還報(bào)道了許多在此基礎(chǔ)上改型的多元素組合系負(fù)極素鋁箔。包括鋁—鐵系、鋁-銅-錳系、鋁—鎳系、鋁-硅系等等。這類鋁箔更多的屬于實(shí)驗(yàn)室研究與專利技術(shù)，工業(yè)生產(chǎn)上并不多見(jiàn)。
2 、 負(fù)極素鋁箔的加工質(zhì)量控制
負(fù)極素鋁箔由于其特殊的使用用途，因而對(duì)加工質(zhì)量的要求相對(duì)較高。要求鋁箔組織均勻、化學(xué)成分范圍窄、平整無(wú)波浪、箔面色澤一致、無(wú)條紋、無(wú)孔洞針孔、端面整齊無(wú)毛刺、厚度偏差范圍小、長(zhǎng)度定尺等。要滿足這些要求需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，重點(diǎn)應(yīng)抓好熔鑄和軋制環(huán)節(jié)的控制。
2．1 、 熔鑄過(guò)程的控制
熔鑄過(guò)程包括配料、熔化、精煉、鑄造、銑面、均勻化處理等環(huán)節(jié)。
配料：配料是保證化學(xué)成分穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。投爐料應(yīng)保證潔凈，無(wú)泥沙、雨雪等夾雜物；每熔次新金屬與回用料的比例應(yīng)相對(duì)固定；投爐前應(yīng)詳細(xì)測(cè)算受控合金元素及雜質(zhì)的含量范圍，保證配料成分的準(zhǔn)確性。
熔化與精煉：熔化與精煉對(duì)最終產(chǎn)品的化學(xué)成分、孔洞及針孔數(shù)量的影響最為直接。熔化時(shí)應(yīng)避免熔體過(guò)熱，以防對(duì)產(chǎn)品的耐蝕性產(chǎn)生不良影響；需成分調(diào)整的合金應(yīng)在基礎(chǔ)鋁料熔化完畢初次取樣后，再進(jìn)行成分調(diào)整，并應(yīng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁员ＷC合金成分均勻；嚴(yán)格控制和除去熔體中的氣體和夾雜物，對(duì)減少鋁箔成品的孔洞和針孑L缺陷至關(guān)重要，一般應(yīng)保證熔體氫含量小于0．15mL／(100gAl)，20μm級(jí)夾雜物的濾去率不低于60％。
鑄造與銑面：鑄造質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品組織均勻性、內(nèi)在缺陷等有較大影響，銑面質(zhì)量不好易造成壓人缺陷。鑄造時(shí)應(yīng)確立合理的鑄造工藝參數(shù)，包括鑄造溫度、鑄造速度、冷卻水溫、水壓等，避免鑄錠表面出現(xiàn)冷隔、掛溜等宏觀缺陷，避免鑄錠內(nèi)部產(chǎn)生疏松、夾雜及粗大的第二相化合物組織等缺陷；應(yīng)實(shí)施在線晶粒細(xì)化措施，防止晶粒粗大；應(yīng)嚴(yán)格管理現(xiàn)場(chǎng)工藝衛(wèi)生，防止灰塵等落人熔體中。
均勻化處理：均勻化處理可有效消除枝晶偏析、溶解非平衡相，使金屬組織趨于均勻化，這將對(duì)鋁箔成品最終形成均勻的表面腐蝕，防止因組織不均造成的腐蝕條紋有重要意義。與一般普通鋁箔相比，用于生產(chǎn)負(fù)極素鋁箔的鋁合金鑄錠宜采取均勻化處理溫度的上限，通常不低于550℃。
2．2 、 軋制過(guò)程的控制
軋制過(guò)程主要指熱軋和箔冷軋加工環(huán)節(jié)。
熱軋：熱軋過(guò)程應(yīng)重點(diǎn)做好軋輥、乳液及導(dǎo)輥的質(zhì)量控制。軋制過(guò)程中應(yīng)防止軋輥及導(dǎo)輥粘鋁、硌傷，以免造成坯料壓人和印痕缺陷，這些缺陷會(huì)在進(jìn)一步的鋁箔加工中產(chǎn)生針孔，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生孔銅。熱軋機(jī)最好應(yīng)配置清輥裝置或制定定期的軋輥清理工藝。保證乳液的潤(rùn)滑、冷卻性能和潔凈程度。乳液的潤(rùn)滑、冷卻性能不好會(huì)加速軋輥的粘鋁傾向，乳液潔凈程度差會(huì)導(dǎo)致壓人缺陷增多。乳液宜配置連續(xù)過(guò)濾系統(tǒng)，并根據(jù)所使用乳液的特征和生產(chǎn)特點(diǎn)制定其使用周期，并定期對(duì)乳液的主要質(zhì)量指標(biāo)，如濃度、酸堿度、灰分、電導(dǎo)率等進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。
箔冷軋：箔冷軋對(duì)控制最終鋁箔成品的平整度、厚度偏差、表面色澤均勻性等起著關(guān)鍵的作用。負(fù)極素鋁箔要求厚度偏差小于5％、平整度不大于20I，箔面腐蝕前后色澤均勻無(wú)條紋，這些要求主要由冷加工過(guò)程來(lái)滿足，因而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程硬件的配置要求較高。一般來(lái)說(shuō)，要求冷軋機(jī)需配置厚度和板形自動(dòng)控制(AGC和AFC)系統(tǒng)。日常管理中，應(yīng)強(qiáng)化對(duì)軋輥和軋制油的管理，保持軋輥輥面粗糙度均勻，保證軋制油質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定、油質(zhì)潔凈，這對(duì)減少箔面條紋、色差缺陷十分重要。
3 、 結(jié)束語(yǔ)
不論采用何種合金成分制作鋁電解電容器負(fù)極用素鋁箔，必須與其后續(xù)的腐蝕工藝相匹配。就鋁箔加I過(guò)程而言，其基本原理是一致的，但生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)合金自身的特點(diǎn)而定。
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