一種電容器用純鋁陰極箔及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電容器用電極箔領(lǐng)域，具體涉及一種電容器用純鋁陰極箔及其制造方法。其組分及質(zhì)量百分比為：Si <0.1%、Fe 0.2?0.25%、Cu 0.19?0.25%、Ti 0.03?0.04%、余量為Al。制造方法：第一步，按所述組分及質(zhì)量百分比制備鑄軋坯料；第二步，冷軋及熱處理工藝：（1）、將第一步中鑄軋坯料冷軋至3.8?4.2mm厚度，然后在500?550℃均勻化退火8?12小時(shí)，空冷；（2）、將均勻化退火后的坯料冷軋至0.3?0.5mm厚度，然后在380?420℃再結(jié)晶退火1.5?2.5小時(shí)，空冷；（3）、將再結(jié)晶退火后的坯料冷軋至陰極箔所需厚度即可。本發(fā)明解決了常用陰極箔腐蝕不均勻的問題，獲得高比電容的陰極箔。
【專利說明】
一種電容器用純鋁陰極箔及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電容器用電極箱領(lǐng)域，具體涉及一種電容器用純鋁陰極箱及其制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁電解電容器作為電子電路關(guān)鍵元器件之一，其體積的大小影響著電子電路小型 化層片化的發(fā)展。純鋁系基材常被用作鋁電解電容器負(fù)極箱原材料使用，提高負(fù)極箱原材 料腐蝕性能即提高腐蝕后鋁箱有效表面積，可有效減小鋁電解電容器的體積。鋁箱坯料中 晶粒越小，第二相顆粒越多，越有利于提高鋁箱的腐蝕性能。電解鋁液直接鑄乳法生產(chǎn)純鋁 系鋁箱具有流程短、效率高、成本低等特點(diǎn)，是一種很有潛力的電子鋁箱生產(chǎn)工藝。但實(shí)際 采用電解鋁液直接鑄乳生產(chǎn)鋁箱坯料存在再結(jié)晶晶粒粗大、第二相顆粒分布不均等問題， 導(dǎo)致鋁箱在腐蝕時(shí)出現(xiàn)局部腐蝕過重、分層腐蝕等不均勻腐蝕現(xiàn)象，使負(fù)極箱出現(xiàn)比容偏 低、強(qiáng)度低等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種電容器用純鋁陰極箱及其制造方法，解 決了常用陰極箱腐蝕不均勻的問題，在降低成本的前提下，獲得高比電容的陰極箱。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種電容器用純鋁陰極箱，其組分及質(zhì)量百分比為：Si <0.1%、Fe 0.2-0.25%、Cu 0 · 19-0 · 25%、Ti 0 · 03-0 · 04%、余量為A1。
[0005] 最優(yōu)地，其組分及質(zhì)量百分比為：Si 0.04%、Fe 0.24%、Cu 0.19%、Ti 0.038%、余量 為Al〇
[0006] 所述電容器用純鋁陰極箱的制造方法，包括以下步驟： 第一步，按所述組分及質(zhì)量百分比制備鑄乳坯料； 第二步，冷乳及熱處理工藝： (1 )、將第一步中鑄乳坯料冷乳至3.8-4.2mm厚度，然后在500-550 °C均勻化退火8-12小 時(shí)，空冷； (2) 、將均勻化退火后的坯料冷乳至0.3-0.5mm厚度，然后在380-420 °C再結(jié)晶退火1.5-2.5小時(shí)，空冷； (3) 、將再結(jié)晶退火后的坯料冷乳至陰極箱所需厚度即可。
[0007] 最優(yōu)地，第二步的具體過程為： (1) 、將第一步中鑄乳坯料冷乳至4.0_厚度，然后在520°C均勻化退火10小時(shí)，空冷； (2) 、將均勻化退火后的坯料冷乳至0.4_厚度，然后在400 °C再結(jié)晶退火2小時(shí)，空冷； (3) 、將再結(jié)晶退火后的坯料冷乳至陰極箱所需厚度即可。
[0008] 較好地，第一步鑄乳坯料的制備過程為： (1)、調(diào)整熔體中各元素成分的質(zhì)量百分比為：Si <0.1%、Fe 0.2-0.25%、Cu 0.19- 0.25%、Ti 0.03-0.04%、余量為A1，控制熔體溫度在750-780°C范圍內(nèi)； (2) 、向熔體中噴精煉劑，精煉20-25分鐘，然后靜置15-25分鐘，除去鋁液表面的浮渣， 轉(zhuǎn)入靜置爐內(nèi)，控制溫度在740-750 °C范圍內(nèi)； (3) 、將靜置爐中的鋁液送入流槽中，逆向加入鋁鈦硼絲，然后進(jìn)行除氣處理，除氣后進(jìn) 行過濾凈化處理;凈化后的鋁液送去鑄乳，鑄乳出厚度為7.3-7.5_的坯料。
[0009]進(jìn)一步地，所述鋁鈦硼絲的加入量為鋁液質(zhì)量的2-3%。。
[00? 0] 進(jìn)一步地，除氣時(shí)，除氣箱內(nèi)石墨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為80-110r/min。
[0011]進(jìn)一步地，所述精煉劑為噴粉精煉劑HZ-PF，加入量為熔體質(zhì)量的0.1-0.4%。
[0012]本發(fā)明的有益效果： 1、本發(fā)明設(shè)計(jì)的再結(jié)晶退火工藝既可有效控制晶粒大小又能改變第二相粒子尺寸、數(shù) 量和分布，鋁箱坯料晶粒細(xì)小均一，第二相細(xì)小彌散、分布均勻，其成品箱經(jīng)腐蝕后具有更 加均勻的腐蝕形貌和更高的比電容。
[0013] 2、降低了生產(chǎn)成本和成分偏析：在配料過程中嚴(yán)格控制Μη及其他雜質(zhì)元素的混 入;通過調(diào)整成分，Cu和Fe元素的含量得到有效的控制，大大減小了合金凝固過程中的Μη等 雜質(zhì)元素偏析現(xiàn)象，力學(xué)性能穩(wěn)定，乳制過程阻力減弱，成品箱漏電流低，達(dá)到降低了生產(chǎn) 和設(shè)備成本的目的。
【附圖說明】
[0014] 圖1為相同退火時(shí)間2h、不同退火溫度后純鋁陰極箱坯料的再結(jié)晶晶粒的表面形 貌圖：（a)23(TC，（b)24(TC，（c)25(TC，（d)32(rC，（e)40(rC，（f)44(rC。
[0015] 圖2為平均晶粒尺寸隨退火溫度的變化曲線。
[0016] 圖3為不同退火工藝純鋁陰極箱坯料的再結(jié)晶晶粒的表面形貌圖：（a)250°C/ 1.5h,(b)250〇C/4h,(c)250 〇C/8h,(d)400〇C/1.5h,(e)400〇C/4h,(f)400°C/8h〇
[0017] 圖4為不同退火工藝純鋁陰極箱坯料的顯微組織：（a)250°C/2h，（b)250°C/8h，（c) 400°C/1.5h, (d)400〇C/2h, (e)400〇C/4h, (f )400〇C/8h〇
[0018] 圖5經(jīng)不同工藝退火的坯料冷乳成0.043mm厚鋁箱腐蝕形貌：（a)250°C/8h，（b)400 °C/2h〇
【具體實(shí)施方式】
[0019] 實(shí)施例1 一種電容器用純鋁陰極箱，其組分及質(zhì)量百分比為:Si 0.04%、Fe 0.24%、Cu 0.19%、Ti 0.038%、余量為八1。
[0020] 制造方法，包括以下步驟： 第一步，鑄乳及除渣工藝： (1) 、將電解鋁液送至熔煉爐，加入固體料(冷乳邊角料），調(diào)整熔體中各元素成分的質(zhì) 量百分比為：Si 0.04%、Fe 0.24%、Cu 0.19%、Ti 0.038%、余量為41，控制熔體溫度在760°〇 范圍內(nèi)； (2) 、采用氮?dú)庀蛉垠w中噴熔體質(zhì)量0.3%的噴粉精煉劑HZ-PF，精煉22分鐘，然后靜置20 分鐘，除去鋁液表面的浮渣，轉(zhuǎn)入靜置爐內(nèi)，控制溫度在745°C ; (3)、將靜置爐中的鋁液送入流槽中，逆向加入鋁液質(zhì)量2.5%。的鋁鈦硼絲(事先在200 °(：的烘干箱中烘干30min)進(jìn)行晶粒細(xì)化，送去除氣箱內(nèi)用純氮?dú)鈱︿X液進(jìn)行除氣處理，除 氣箱內(nèi)石墨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為l〇〇r/min，除氣后采用泡沫陶瓷過濾片對鋁液進(jìn)行過濾凈化處 理;凈化后的鋁液送去鑄乳機(jī)鑄乳，鑄乳出厚度為6.5mm的坯料； 第二步，冷乳及熱處理工藝： (1) 、將第一步中鑄乳坯料冷乳至4.0_厚度，然后在520°C均勻化退火10小時(shí)，空冷； (2) 、將均勻化退火后的坯料冷乳至0.4_厚度，然后在230-440°C之間以溫度間隔為10 °(：設(shè)定溫度分別進(jìn)行再結(jié)晶退火，時(shí)間為2h，空冷； (3) 、將再結(jié)晶退火后的坯料冷乳至0.043_厚的陰極箱。
[0021]圖1為相同退火時(shí)間2h、不同退火溫度后純鋁陰極箱坯料的再結(jié)晶晶粒的表面形 貌圖?？梢钥闯觯?30°C退火2h后，坯料中晶粒仍為冷乳態(tài);退火溫度為240°C時(shí)，纖維組織中 開始出現(xiàn)了再結(jié)晶晶粒，說明坯料已經(jīng)開始發(fā)生再結(jié)晶，如圖1(b)所示；當(dāng)溫度為250°C時(shí)， 纖維組織被等軸晶取代，此時(shí)晶粒大小約為86μπι。對比圖l(c)-(f)可以看出，在250-440 °C 之間退火時(shí)，隨著退火溫度的升高，晶粒尺寸先減小再增大，再結(jié)晶晶粒尺寸的變化如圖2 所示。再結(jié)晶晶粒尺寸與形核率和晶粒長大速率有關(guān)。隨著退火溫度的升高，一方面再結(jié)晶 過程加快，變形組織回復(fù)時(shí)間短，更多變形儲存能無法被釋放，并以位錯等缺陷形式存在， 增加了再結(jié)晶形核率，起到細(xì)化晶粒的作用；另一方面，溫度升高提高了晶粒長大速度，對 再結(jié)晶晶粒起到粗化作用，最終再結(jié)晶晶粒尺寸是這兩個因素共同決定的。400°C之前，隨 退火溫度的升高，形核率的增加對晶粒的細(xì)化作用大于晶粒長大速度增加的粗化效果，從 而得到了細(xì)化的再結(jié)晶晶粒;400°C之后，隨著退火溫度的升高，晶粒長大速度對晶粒的粗 化效果大于由形核率增加的細(xì)化作用，因此得到較粗大的再結(jié)晶晶粒。其中，在400°C退火 后得到的晶粒最為細(xì)小，晶粒尺寸約為45μπι。細(xì)小均勻的再結(jié)晶晶粒不僅有利于乳制順利 進(jìn)行，而且可以避免鋁箱的不均勻腐蝕和分層腐蝕現(xiàn)象。
[0022] 實(shí)施例2 與實(shí)施例1的不同之處在于:第二步(2)中，再結(jié)晶退火工藝分別調(diào)整為:250°C/1.5h， 250 °C /4h, 250 °C /8h, 400 °C /1.5h, 400 °C /4h, 400 °C /8h 〇
[0023]圖3為不同退火工藝純鋁陰極箱坯料的再結(jié)晶晶粒?？梢钥闯?，退火溫度為250°C 時(shí)，隨著退火時(shí)間的延長再結(jié)晶晶粒長大明顯；退火溫度為400°C時(shí)，再結(jié)晶晶粒沒有明顯 的長大趨勢。
[0024]圖4為不同退火工藝純鋁陰極箱坯料的顯微組織。表1為對應(yīng)各退火工藝下純鋁陰 極箱坯料第二相顆粒統(tǒng)計(jì)情況，可以看出，250°C與400°C退火后坯料第二相的析出情況有 明顯差異。保溫2h時(shí)，250°C再結(jié)晶退火后，還料內(nèi)部顆粒大小不一，分布不均，如圖4(a)，此 時(shí)第二相顆粒數(shù)目為389個，平均顆粒尺寸為1.147ym;400°C退火時(shí)，基體中析出大量細(xì)小 的第二相顆粒，且彌散分布，此時(shí)第二相顆粒數(shù)目為1054個，平均顆粒尺寸為0.956μπι。晶粒 極限長大尺寸理論指出：當(dāng)晶界提供的迀移驅(qū)動力等于第二相粒子的阻力時(shí)，晶粒長大就 會停止。250Γ再結(jié)晶退火時(shí)，由于第二相顆粒析出較少，對晶界的移動阻礙小，晶粒長大速 度較快;400°C退火時(shí)，基體中析出大量細(xì)小第二相顆粒，釘扎晶界的移動，因此，再結(jié)晶晶 粒長大困難。從圖4可以看出，400°C隨保溫時(shí)間的延長，坯料中第二相顆粒數(shù)目先增多后 減少。時(shí)間為1.5h時(shí)，顆粒數(shù)目較少，為890個，占基體體積百分?jǐn)?shù)為3.4%，說明保溫時(shí)間短， 第二相析出不完全;保溫時(shí)間為2h時(shí)，第二相顆粒析出數(shù)目最多；繼續(xù)延長保溫時(shí)間，第二 相顆粒數(shù)目減少，平均尺寸增大，這主要是因?yàn)橐恍┘?xì)小的第二相顆粒溶解，大顆粒繼續(xù)長 大所致，保溫時(shí)間8h時(shí)，第二相顆粒數(shù)目為768個。生產(chǎn)中，250°C延長保溫時(shí)間，基體中第二 相仍無明顯析出，圖4(b)為坯料經(jīng)250°C/8h退火后顯微組織，第二相占基體面積百分比與 保溫2h相差不大。400°C保溫2h時(shí)大量細(xì)小第二相的析出有利于鋁箱的均勻腐蝕性能和比 電容的提尚。
[0025]圖5為0.4mm厚的還料經(jīng)不同再結(jié)晶退火工藝后冷乳成0.043mm厚成品錯箱的腐蝕 形貌，可以看出，經(jīng)400°C退火冷乳后試樣較250°C退火后的試樣表面腐蝕更加均勻。250°C 退火后試樣表面仍然存在面積較大的未腐蝕區(qū)域，同時(shí)，經(jīng)腐蝕后表面蝕孔發(fā)生合并，腐蝕 孔尺寸較大，而400°C退火后的試樣表面腐蝕較均勻，蝕孔細(xì)小，蝕孔合并現(xiàn)象不明顯。 [0026] 表2為鋁箱腐蝕后的比電容與失重率隨退火工藝的變化?？梢钥闯?，經(jīng)400°C/2h再 結(jié)晶退火后的坯料冷乳的成品鋁箱腐蝕后失重率略低于經(jīng)250°C/8h退火的試樣，而比電容 車父后者尚38yf · cm 2〇
[0027]對于純鋁系合金而言，F(xiàn)e、Si在鋁基體中的固溶度很低，退火過程中常以α (FeAlSi)、i3(FeAlSi)相的形式析出，第二相顆粒在電化學(xué)性能上與鋁基體之間存在較大差 異，在腐蝕液中充當(dāng)鋁箱腐蝕起點(diǎn)的作用，第二相顆粒越細(xì)小，數(shù)量越多，腐蝕越均勻，腐蝕 后比表面積越大；同時(shí)，晶界處雜質(zhì)含量一般較高，自腐蝕電位低于基體，是優(yōu)先腐蝕的位 置。250°C/8h退火后冷乳板第二相顆粒粗大，晶界少，腐蝕起點(diǎn)少且分布不均，未腐蝕表面 和腐蝕孔的合并限制鋁箱腐蝕后有效面積提高，比電容較低。相較而言，400°C/h退火后的 試樣具有更細(xì)小的晶粒以及大量彌散分布的第二相顆粒，為鋁箱腐蝕提供了更多且分布均 勻的腐蝕起點(diǎn)。因此，經(jīng)400°C退火后的試樣腐蝕后表面腐蝕孔均勻，具有更高的比電容。 [0028] 綜上，可得出如下結(jié)論： (1)純鋁系陰極箱冷乳坯料經(jīng)250°C退火2h后再結(jié)晶完成，隨退火溫度的升高，再結(jié)晶 晶粒尺寸先減小后長大，溫度為400°C時(shí)，平均晶粒尺寸最小，約為45μπι。
[0029] (2)與250°C退火相比，400°C保溫時(shí)，冷乳板析出更多細(xì)小的第二相，且彌散分布， 細(xì)小的第二相析出有效阻礙了再結(jié)晶晶粒的長大。
[0030] (3)經(jīng)400 °C保溫2h后的鋁箱坯料晶粒細(xì)小均一，第二相細(xì)小彌散、分布均勻，其成 品箱經(jīng)腐蝕后具有更加均勻的腐蝕形貌和更高的比電容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電容器用純鋁陰極箱，其特征在于，其組分及質(zhì)量百分KS:Si〈0.1%、Fe0.2-0.25%、Cu 0.19-0.25%、Ti 0.03-0.04%、余量為八1。2. 如權(quán)利要求1所述的電容器用純鋁陰極箱，其特征在于，其組分及質(zhì)量百分比為：Si 0.04%、Fe 0.24%、Cu 0.19%、Ti 0.038%、余量為八1。3. -種制造如權(quán)利要求1或2所述電容器用純鋁陰極箱的方法，其特征在于，包括以下 步驟： 第一步，按所述組分及質(zhì)量百分比制備鑄乳坯料； 第二步，冷乳及熱處理工藝： (1 )、將第一步中鑄乳坯料冷乳至3.8-4.2mm厚度，然后在500-550°C均勻化退火8-12小 時(shí)，空冷； (2) 、將均勻化退火后的坯料冷乳至0.3-0.5mm厚度，然后在380-420 °C再結(jié)晶退火1.5-2.5小時(shí)，空冷； (3) 、將再結(jié)晶退火后的坯料冷乳至陰極箱所需厚度即可。4. 如權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，第二步的具體過程為： (1 )、將第一步中鑄乳坯料冷乳至4. Omm厚度，然后在520 °C均勻化退火10小時(shí)，空冷； (2) 、將均勻化退火后的坯料冷乳至0.4_厚度，然后在400 °C再結(jié)晶退火2小時(shí)，空冷； (3) 、將再結(jié)晶退火后的坯料冷乳至陰極箱所需厚度即可。5. 如權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，第一步鑄乳坯料的制備過程為： (1) 、調(diào)整熔體中各元素成分的質(zhì)量百分KS:Si〈0.1%、Fe0.2-0.25%、Cu0.19-0.25%、Ti 0.03-0.04%、余量為Al，控制熔體溫度在750-780°C范圍內(nèi)； (2) 、向熔體中噴精煉劑，精煉20-25分鐘，然后靜置15-25分鐘，除去鋁液表面的浮渣， 轉(zhuǎn)入靜置爐內(nèi)，控制溫度在740-750 °C范圍內(nèi)； (3) 、將靜置爐中的鋁液送入流槽中，逆向加入鋁鈦硼絲，然后進(jìn)行除氣處理，除氣后進(jìn) 行過濾凈化處理;凈化后的鋁液送去鑄乳，鑄乳出厚度為7.3-7.5_的坯料。6. 如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于:所述鋁鈦硼絲的加入量為鋁液質(zhì)量的2-3%〇 〇7. 如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于:除氣時(shí)，除氣箱內(nèi)石墨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為80-110r/min〇8. 如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于:所述精煉劑為噴粉精煉劑HZ-PF，加入量 為熔體質(zhì)量的0.1-0.4%。
【文檔編號】C22C21/14GK105908021SQ201610328771
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】胡冠奇, 吳迪, 畢書軍, 袁文曉, 趙紅亮, 耿雪峰, 袁杏莉, 王雪霞
【申請人】登電集團(tuán)鋁加工有限公司