專利名稱：電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔的生產(chǎn)工藝的制作方法
本申請(qǐng)涉及電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔的生產(chǎn)工藝，屬于鋁合金領(lǐng)域。
高純鋁箔是生產(chǎn)電解電容器陽(yáng)極箔的原材料，陽(yáng)極箔分高壓箔和低壓箔。高壓箔有優(yōu)質(zhì)高壓箔和普通高壓箔，優(yōu)質(zhì)高壓箔的特點(diǎn)是“二高一薄”，即高純、高立方織構(gòu)和薄的表面氧化膜。這類產(chǎn)品質(zhì)量上乘，但成本提高，鋁純度＞99.99％，立方織構(gòu)＞95％。真空熱處理在10-3～10-5Pa條件下處理。普通高壓箔是一種濟(jì)實(shí)用性的高壓陽(yáng)極箔，條件是鋁純度＞99.98％，立方織構(gòu)＞92％。真空熱處理在10-1～10-2Pa條件下處理。國(guó)內(nèi)外高壓化成箔的生產(chǎn)方法主要有三種1、鉻酸法(國(guó)內(nèi)西安交大工藝)2、硫酸法(日本長(zhǎng)野工藝)；3、鹽酸法(法國(guó)SATMA工藝、日本ELNA工藝)本發(fā)明的高壓陽(yáng)極用鋁箔適合國(guó)內(nèi)外常用腐蝕工藝，高壓陽(yáng)極用鋁箔八十年代之前大都是沿用手工化學(xué)腐蝕，八十年代之后進(jìn)入聯(lián)動(dòng)電化學(xué)腐蝕的年代，手工腐蝕用的鋁箔純度較低(99.3～99.7％)，對(duì)鋁箔加工質(zhì)量的要求也不高。聯(lián)動(dòng)電化學(xué)腐蝕要求鋁箔的純度越來(lái)越高，對(duì)鋁箔的加工質(zhì)量也要求越來(lái)越精。以鋁的純度而言，八十年代左右鋁純度為99.98％，九十年代中期，鋁純度為99.99％，迄今鋁純度已達(dá)99.993％。這是高壓陽(yáng)極用鋁箔的要求，也是鋁加工行業(yè)的技術(shù)在進(jìn)步。高壓陽(yáng)極箔的靜電容量和立方織構(gòu)也經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)間，從低到高。對(duì)優(yōu)質(zhì)高壓陽(yáng)極用鋁箔而言，要求其{100}在占有率大于95％，以便使其表面積增加百十倍，從而在不增加體積的條件下大大地提高電容量。目前國(guó)際上只有日本、意大利、法國(guó)等少數(shù)工業(yè)國(guó)家可以利用先進(jìn)的技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備和較高的成本生產(chǎn)這種優(yōu)質(zhì)高壓陽(yáng)極用鋁箔，并把持著壟斷地位，拒絕向其它國(guó)家轉(zhuǎn)讓生產(chǎn)技術(shù)。我國(guó)以往生產(chǎn)的電子鋁箔的{100}面占有率通常很低，腐蝕后電容也很低。
本發(fā)明的目的就是提供一種適合國(guó)內(nèi)外常用腐蝕工藝、高技術(shù)含量、高附加值的優(yōu)質(zhì)高壓陽(yáng)極用鋁箔，即具有下列優(yōu)點(diǎn)的電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔1、{100}面立方織構(gòu)占有率達(dá)95％以上。
測(cè)試方法用X-射線極密度自動(dòng)測(cè)量?jī)x測(cè)量(ODF法)。
2、化成后電容達(dá)到1.0～1.05μf/cm2(375Vf)。
測(cè)試方法用電容電橋法。
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔的生產(chǎn)工藝，它基本上包括下列工藝步驟(1)熔鑄步驟熔化高純鋁錠，調(diào)整微量元素含量使之符合鋁箔組成要求并且將其快速冷卻，其中所說(shuō)鋁箔的組成(重量百分比)為Fe＜14ppm Si＜14ppm Cu30～50ppm Al＞99.99％；(2)鑄錠預(yù)熱、均勻化及高溫?zé)彳埐襟E鑄錠預(yù)熱參數(shù)為溫度580～620℃，保溫時(shí)間8～15小時(shí)；熱軋終了溫度控制在大于250℃，鑄錠熱軋道次為11-15道，軋至5～10mm厚度；(3)冷軋及箔軋步驟將熱軋卷冷軋至0.4～0.6mm薄板，而后箔軋成大約0.11mm厚的成品箔；(4)真空熱處理步驟使鋁箔表面生成薄氧化膜并使加工織構(gòu)轉(zhuǎn)變成立方織構(gòu)，其工藝過(guò)程及參數(shù)為第一階段由室溫升溫至220～260℃，保溫時(shí)間為120～300分鐘；第二階段升溫至300～350℃，保溫時(shí)間為120～300分鐘；第三階段升溫至520～560℃，保溫時(shí)間為900～1500分鐘，上述三個(gè)階段的升溫速度控制在1～3℃/分鐘。
本發(fā)明的鋁箔的要點(diǎn)是提高立方織構(gòu)，減薄表面氧化膜，增加腐蝕化成箔的電容量。
高壓箔屬電子鋁箔的范疇，這是一種在極性條件下工作的腐蝕材料，不同電壓范圍的電子鋁箔要求有不同的腐蝕類型。柱孔腐蝕適用于高壓陽(yáng)極箔，因?yàn)樗诟邏合鹿ぷ鲿r(shí)仍保持較高的電容。腐蝕材料的特點(diǎn)應(yīng)具備(1)腐蝕核心(2)腐蝕通道腐蝕核心是保證材料產(chǎn)生腐蝕的必要條件，而且是產(chǎn)生局部腐蝕。腐蝕通道是供腐蝕介質(zhì)向內(nèi)擴(kuò)散，使腐蝕過(guò)程順利進(jìn)行。如果腐蝕通道不暢通，則腐蝕產(chǎn)物停留在表面而成灰份。高壓箔的腐蝕核心是銅原子及雜質(zhì)原子、表面缺陷、陽(yáng)極膜中的孔隙。腐蝕通道是{100}方向、銅原子及雜質(zhì)原子。
高壓陽(yáng)極用鋁箔在氧化性溶液(如硫酸、鉻酸等)中腐蝕時(shí)首先進(jìn)行陽(yáng)極氧化的過(guò)程。此時(shí)先生成一層極薄的阻擋層，隨之生成多孔層，這便是高壓陽(yáng)極箔發(fā)孔的基本原理。酸液不同，阻擋層厚度不同，陽(yáng)極膜結(jié)構(gòu)的孔徑也不同。腐蝕發(fā)孔之后，因{100}方向的彈性模量小，故原子結(jié)合力小，在直流電場(chǎng)及Cl-的作用下，便順著立方織構(gòu)中{100}晶向進(jìn)行擴(kuò)孔。
從腐蝕發(fā)孔和擴(kuò)孔原理出發(fā)，立方織構(gòu)含量越多，在電場(chǎng)力的作用下擴(kuò)孔越容易，越易生成垂直于表面的柱孔腐蝕。立方織構(gòu)含量越多，柱孔腐蝕與表面越相垂直，靜電容量越大。業(yè)已明確，高壓陽(yáng)極用鋁箔的生產(chǎn)要點(diǎn)是立方織構(gòu)越發(fā)育，靜電容量越高。
高壓陽(yáng)極用鋁箔增加立方織構(gòu)的途徑，主要是通過(guò)控制化學(xué)成分，調(diào)整生產(chǎn)工藝，增加立方織構(gòu)的核心；關(guān)鍵是所形成的軋制織構(gòu)要有利于向立方織構(gòu)的轉(zhuǎn)變。
現(xiàn)將本申請(qǐng)所述的高壓陽(yáng)極用鋁箔制造要點(diǎn)概述如下1、使用普通的生產(chǎn)設(shè)備和高效節(jié)能的生產(chǎn)方式。2、采用質(zhì)價(jià)比合理的高純鋁錠，鋁原料不能有成分污染。3、控制Fe＜14ppm，因Fe含量上升，電容量下降，氧化膜漏電流增加。4、控制Si＜14ppm，因Si/Fe含量上升，電容量上升，但化成時(shí)間增長(zhǎng)。5、控制Cu30～50ppm，Cu有利于腐蝕，含量上升，電容量上升，但漏電流增加。6、合理的工藝參數(shù)，全過(guò)程控制電子鋁箔晶粒取向，逐道工序制訂控制技術(shù)。
下面借助于具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)質(zhì)高壓陽(yáng)極用鋁箔進(jìn)行詳細(xì)描述，這些實(shí)施例是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的，而不是對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行任何限制。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明的優(yōu)質(zhì)高壓陽(yáng)極用鋁箔是通過(guò)提供鋁箔的化學(xué)成分和熔鑄、軋制、熱處理工藝而實(shí)現(xiàn)的。
其詳細(xì)的工藝流程及說(shuō)明如下鑄造→銑面→均勻化退火→熱軋→冷軋→箔軋→部分退火→箔軋→成品真空退火→入庫(kù)。1-鑄造工藝采用優(yōu)質(zhì)耐火材料砌成的熔化爐，熔化高純鋁錠；調(diào)整微量元素符合標(biāo)準(zhǔn)要求采用特制工具(如不銹鋼涂層攪拌工具)減少雜質(zhì)污染。設(shè)有在線除氣過(guò)濾，除去熔體中的氣體、夾渣，確保鑄錠合格。采用快速冷卻(如高速冷卻水流)，提高鑄錠中立方織構(gòu)的含量，并細(xì)化枝晶組織。成份為Fe＜14ppm Si＜14ppm Cu30～50 ppm Al＞99.99％。2-鑄錠預(yù)熱(均勻化)、高溫?zé)彳堣T錠預(yù)熱工藝為580～620℃×8～15h，熱軋終了溫度控制在大于250℃，使熱軋板卷中含有較多的立方織構(gòu)，并遺傳到冷軋板中。鑄錠經(jīng)11～15多道次熱軋，優(yōu)選地為11-13道次，由240mm軋至5～10mm，軋制率在10％～40％之間，開(kāi)始軋制率和終了軋制率宜小，中間軋制率可大-些。3-冷軋工藝熱軋卷5～10mm冷軋至0.4～0.6mm薄板，軋制率在20～40％之間。4-箔軋工藝由0.4～0.6mm薄板箔軋至0.11mm成品箔，軋制率在20～38％之間。在箔軋工藝過(guò)程中，如有需要可增設(shè)中間退火。5-真空熱處理真空使鋁箔表面生成薄的氧化膜，熱處理使加工織構(gòu)轉(zhuǎn)變成立方織構(gòu)，這是高壓陽(yáng)極箔的關(guān)鍵工序。6-通過(guò)以上工藝，可以獲得立方織構(gòu)在95％以上的鋁箔。
按照下表1中所列的鋁合金進(jìn)行配料，加入適量銅劑，經(jīng)熔化鑄造成錠，然后在580～620℃下進(jìn)行均勻化處理8～15小時(shí)，后進(jìn)行熱軋11道次軋制至7mm，初軋溫度控制在540～580℃，終了溫度控制在320～380℃，再經(jīng)冷、箔軋11道次軋制0.11mm，最后進(jìn)行不同工藝的成品真空退火處理。
熱軋工藝為240mm→200mm→160mm→120mm→80mm→55mm→38mm→27mm→19mm→13.5mm→9.5mm→7mm冷、箔軋工藝為7mm→4.4mm→2.8mm→1.8mm→1.2mm→0.8mm→0.58mm→0.42mm→0.3mm→0.21mm→0.15mm→0.11mm冷箔軋后成品在以下三種真空退火工藝下退火I室溫→250℃×240分鐘→520℃×1020分鐘(升溫速度為2℃/分鐘)(兩階段，對(duì)比例子)退火后成品箔{100}織構(gòu)占有率為89.5％。II室溫→250℃×240分鐘→350℃×240分鐘→560℃×960分鐘(升溫速度為2℃/分鐘)(三階段，本發(fā)明實(shí)施例1)退火后成品箔{100}織構(gòu)占有率為95.8％。III室溫→230℃×200分鐘→300℃×180分鐘→560℃×1020分鐘(升溫速度為1.5℃/分鐘)(三階段，本發(fā)明實(shí)施例2)退火后成品箔{100}織構(gòu)占有率為96.0％。
表1鋁箔組成
表2不同真空退火工藝下鋁箔性能比較
權(quán)利要求
1.一種電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔的生產(chǎn)工藝，它基本上包括下列工藝步驟(1)熔鑄步驟熔化高純鋁錠，調(diào)整微量元素含量使之符合鋁箔組成要求并且將其快速冷卻，其中所說(shuō)鋁箔的組成以重量百分比計(jì)為Fe＜14ppm Si＜14ppm Cu30～50ppm Al＞99.99％；(2)鑄錠預(yù)熱、均勻化及高溫?zé)彳埐襟E鑄錠預(yù)熱參數(shù)為溫度580～620℃，保溫時(shí)間8～15小時(shí)熱軋終了溫度控制在大于250℃，鑄錠熱軋道次為11-15道，軋至5～10mm厚度；(3)冷軋及箔軋步驟將熱軋卷冷軋至0.4～0.6mm薄板，而后箔軋成大約0.11mm厚的成品箔(4)真空熱處理步驟使鋁箔表面生成薄氧化膜并使加工織構(gòu)轉(zhuǎn)變成立方織構(gòu)，其工藝過(guò)程及參數(shù)為第一階段由室溫升溫至220～260℃，保溫時(shí)間為120～300分鐘第二階段升溫至300～350℃，保溫時(shí)間為120～300分鐘；第三階段升溫至520～560℃，保溫時(shí)間為900～1500分鐘，上述三個(gè)階段的升溫速度控制在1～3℃/分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔的生產(chǎn)工藝，其中在箔軋過(guò)程中還設(shè)有中間退火步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔的生產(chǎn)工藝，其中在熔鑄過(guò)程中還設(shè)有在線除氣過(guò)濾步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔的生產(chǎn)工藝，其中所說(shuō)的鑄錠熱軋道次為11-13道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔的生產(chǎn)工藝，其中所說(shuō)的鑄錠快速冷卻采用高速冷卻水流進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔的生產(chǎn)工藝,它基本上包括(1)熔鑄步驟,(2)鑄錠預(yù)熱、均勻化及高溫?zé)彳埐襟E,(3)冷軋及箔軋步驟,以及(4)真空熱處理步驟,以使鋁箔表面生成薄氧化膜并使加工織構(gòu)轉(zhuǎn)變成立方織構(gòu)。用本發(fā)明的方法制得的電解電容器高壓陽(yáng)極用鋁箔具有下列優(yōu)點(diǎn):{100}面立方織構(gòu)占有率達(dá)95%以上:化成后電容達(dá)到1.0～1.05μf/cm
文檔編號(hào)C22C21/12GK1341765SQ0113140
公開(kāi)日2002年3月27日 申請(qǐng)日期2001年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月6日
發(fā)明者毛衛(wèi)民, 高亢之, 徐圣亮, 徐彪, 張正喜 申請(qǐng)人:北京南辰秀普金屬材料研究所