專利名稱：：一種電解電容器用環(huán)保節(jié)能型高壓陽(yáng)極鋁箔的制作方法一種電解電容器用環(huán)保節(jié)能型髙壓陽(yáng)極鋁箔本發(fā)明涉及用于電解電容器的環(huán)保節(jié)能型髙壓陽(yáng)極鋁箔，屬于鋁合金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：電容器的小型化、高效能要求電容器具有較高的電容量，根據(jù)電容器電容量公式C-eS/3.6Jtd分析可知，當(dāng)間隔為d的平行板電極的相對(duì)面積為S，電介質(zhì)的介電常數(shù)為e時(shí)，只有增加相對(duì)面積S,才為電容器提高電容量的可取之道。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)電解電容器的主要原材料之一是電解電WH用髙壓陽(yáng)極鋁箔，主要通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)腐蝕的方法增加鋁箔有效表面積。目前，對(duì)優(yōu)貭高壓陽(yáng)極用鋁箔而言，要求其箔面U00}面占有率大于95%，以使其腐蝕后表面積最大化，從而在不增加體積的條件下大大地提高電容量。為實(shí)現(xiàn)這一目的，國(guó)內(nèi)外先后開發(fā)了不同腐蝕工藝，目前國(guó)內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)的腐蝕體系主要有三種1、鉻酸法；2、硫酸法；3、鹽酸法。鉻酸法工藝雖然生產(chǎn)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定，但是由于存在水污染較大、化學(xué)殘留嚴(yán)重等諸多環(huán)保問(wèn)題，生產(chǎn)已經(jīng)面臨日趨嚴(yán)苛的環(huán)保限制，生產(chǎn)規(guī)模日趨減少，其原有市場(chǎng)份額正在逐漸被更環(huán)保的腐蝕體系和生產(chǎn)方法替代。目前，硫酸法或鹽酸法被認(rèn)為是更環(huán)保的腐蝕方法。生產(chǎn)髙壓陽(yáng)極鋁箔的主要原料是高純鋁錠，而高純鋁錠的制造方法主要有三層液法、偏析法、區(qū)域熔鑄法等，其中以三層液法和偏析法最為常見。以往生產(chǎn)主要以^層液法制造的高純鋁錠作為生產(chǎn)高壓陽(yáng)極鋁箔的主原料，其具有純度髙，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是制造高壓陽(yáng)極鋁箔合適的原料，但是該方法能耗大，成本高昂，價(jià)格不菲，受我國(guó)能源工業(yè)發(fā)展的制約。近年來(lái)，偏析法制造高純鋁錠技術(shù)進(jìn)步很快，并且節(jié)省能耗，成本低，與三層液法相比，其能源消耗極低，尚不到三層液法的十分之一，以往鋁錠純度偏低的狀況也得以很大提高。生產(chǎn)電解電容器高壓陽(yáng)極鋁箔使用偏析法高純鋁錠將會(huì)節(jié)省大量能源。生產(chǎn)高壓陽(yáng)極鋁箔通常采用熔鑄、鑄錠均勻化及熱軋、冷軋、中間退火、最終真空熱處理的工藝流程實(shí)現(xiàn)，以往報(bào)道中涉及電解電容器高壓陽(yáng)極鋁箔的內(nèi)容較多，專利CN1341765A、CN1807673A等都對(duì)高壓陽(yáng)極鋁箔的生產(chǎn)工藝及制造方法進(jìn)行了報(bào)道，伹專利中均未說(shuō)明所采用的具體原材料的屬性及產(chǎn)品所應(yīng)用的腐蝕體系。本發(fā)明的目的是提供一種使用低能耗高純鋁錠原料、適合環(huán)保腐蝕工藝、高技術(shù)含量的電解電容器高壓陽(yáng)極鋁箔。即具有下列優(yōu)點(diǎn)的電解電容器用環(huán)保節(jié)能型高壓陽(yáng)極鋁箔A、原料以偏析法高純鋁錠為主，調(diào)整各微量元素含量，以滿足環(huán)保腐蝕工藝要求。B、電解電容器用環(huán)保節(jié)能型高壓陽(yáng)極鋁箔產(chǎn)品的U00}面立方織構(gòu)占有率達(dá)9挑以上。測(cè)試方法采用金相腐蝕輔以定量顯微鏡測(cè)量計(jì)算。C、電解電容器用環(huán)保節(jié)能型高壓陽(yáng)極鋁箔產(chǎn)品經(jīng)生產(chǎn)線腐蝕后電容量達(dá)到0.650.68nfitan2(520Vf)o測(cè)試方法用電容電橋法。本發(fā)明的上述目的是通過(guò)化學(xué)成分調(diào)配和熔鑄、軋制、熱處理等工藝而實(shí)現(xiàn)的，所采用的技術(shù)方案如下1、化學(xué)成分調(diào)配Fe:310ppmSi:1030ppmSi/Fe:1.2~3.0Cu:306物mMa:2~15ppmPb、誠(chéng)Tl中至少一種0.12卯m其它不純物(垛、Cr、Ni、Zn、Ga、B、V、Zr等)每種〈5卯mAh>99.99%。2、熔鑄將偏析法高純鋁錠在特制的熔鋁爐中熔煉，熔煉溫度控制在7001C750t^采用機(jī)械及電磁攪拌方法使熔體成分均勻。使用在線除氣過(guò)濾裝置除去熔體中的氣體、夾渣，控制鋁液中氨含量不大于0.15ml/100gAL3、鑄錠均勻化及熱軋鑄錠加熱工藝為6006301CX840h,以保證鑄錠內(nèi)成分及組織充分均勻。鑄錠由200n400mm厚度，經(jīng)9l蝶次熱軋至510na,道次軋制率控制在15%40%之間，熱軋終了溫度控制在大于3001C以上。4、冷軋熱軋巻冷軋至0.080.12咖厚鋁箔，軋制率在2045%之間。5、中間退火在冷軋過(guò)程中采用一次或兩次中間退火，退火工藝為200250^CX418h。6、真空熱處理成品鋁箔采用真空高溫?zé)崽幚硗嘶?，退火溫?5(^5卯TC,保溫時(shí)間1272h,真空度要求小于0,02Pa。本發(fā)明的有益效果是使用耗能低的偏析法高純鋁錠原料，通過(guò)合理調(diào)配合金化學(xué)成分、優(yōu)化加工工藝以提高立方織構(gòu)占有率，適于環(huán)保型腐蝕工藝，增加腐蝕化成箔的電容量。高壓陽(yáng)極用鋁箔在氧化性溶液(如硫酸等)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}面的彈性模量小，故原于結(jié)合力小，在直流電場(chǎng)及a離子的作用下，便順著立方織構(gòu)中<001>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。本發(fā)明要求的鋁純度大于99.99%,鋁純度低于99.99%很難使經(jīng)最終處理的鋁箔立方織構(gòu)達(dá)到96%以上。Fe和Si是原鋁中不可避免的雜質(zhì)元素，對(duì)立方織構(gòu)的形成會(huì)產(chǎn)生不良影響，尤其Fe的影響最為嚴(yán)重，應(yīng)盡可能控制在一個(gè)較低的范圍內(nèi)。如果控制Fe〈3ppn,將會(huì)使原材料成本增加，不經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明中要求Si/Fe比控制在1.23.0的范圍，使Si含量大于Fe含量，以抑制富Feffi化合物的形成，8砂6比<1.2抑制效果不明顯，若大于3.0則會(huì)使雜質(zhì)含量過(guò)多增加，效果不好。Cu是作為鋁箔腐蝕時(shí)的有益元素額外添加的，其主要作用是在腐蝕itS中形成腐蝕核心，但Cu含量過(guò)高會(huì)使腐蝕核心過(guò)多，易形成過(guò)大的蝕孔，降低電容量Cu含量過(guò)低則使腐蝕核心偏少，蝕孔數(shù)量不足，導(dǎo)致電容量降低。因此要求控制Cu在3060ppni的范圍內(nèi)。本發(fā)明中含有的適量Mn主要起兩個(gè)作用，一是抑制Fe的有害影響，二是適當(dāng)提高腐蝕化成箔的強(qiáng)度。Mn含量過(guò)低，效果不明顯；含量過(guò)高，則會(huì)降低鋁純度，影響腐蝕效果。添加Pb、In或Tl中的至少一種是基于上述元素在高溫?zé)崽幚磉^(guò)程中易富集于鋁箔表面的物理特征，提高寓壓箔腐蝕過(guò)程中的發(fā)孔數(shù)量，進(jìn)而提高電容量。此類元素含量過(guò)低，增加發(fā)孔數(shù)量的效果不明顯含量過(guò)高則易造成鋁箔表面過(guò)多腐蝕，降低電容量。其它不純物，如Mg、Cr、Ni、Si、Ga、B、V、鴻應(yīng)盡可能控制在<5,以下，否則，將會(huì)使工藝穩(wěn)定和最終產(chǎn)品品貭穩(wěn)定變得難以控制。采用本發(fā)明限定的合金成分在特制的熔鋁爐中進(jìn)行熔煉和成分調(diào)配，控制鋁液溫度在700t;750lC之間，溫度過(guò)低不利于成分的均勻分布且熔體內(nèi)的夾雜和氣體不易浮出到鋁液表面；溫度過(guò)高易產(chǎn)生過(guò)燒組織，其對(duì)后續(xù)的加工會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。熔體中的氫含量應(yīng)控制在(U5ml/100gAl以下，以避免鑄錠在商溫加熱時(shí)出現(xiàn)表面氣泡影晌最終產(chǎn)品的質(zhì)量。熔體在鑄造過(guò)程中實(shí)施連續(xù)過(guò)濾措施，可采用陶瓷過(guò)濾板或石英氧化鋁球過(guò)濾熔體，以防止熔體中的夾雜迸入到鑄錠內(nèi)部。鑄錠規(guī)格應(yīng)根據(jù)鑄造能力和軋制設(shè)備能力確定，一般為200400mm厚。將表面清理后的鑄錠在600630TCX840h的條件下均勻化加熱，以使鑄錠內(nèi)組織和成分充分均勻，使雜質(zhì)相充分圃溶到鋁基體中。根據(jù)鑄錠規(guī)格采用919道次熱軋至5IOM的鋁板巻供后續(xù)加工，熱軋道次加工率控制在15%40%之間，熱軋終了溫度控制在大于3001C以上。熱軋終了溫度高些有利于熱軋板巻形成再結(jié)晶組織，減少殘留加工組織，這對(duì)最終成品獲得高的立方織構(gòu)是必要的。熱軋板巻中立方織構(gòu)取向的多少將對(duì)后續(xù)加工具有遺傳性。本發(fā)明中所述的冷軋過(guò)程是將510咖厚的熱軋板巻以2045%的道次加工率，軋制到0.080.12鵬厚的成品鋁箔，其間采用一次或兩^20025(TCX418h的中間退火。采用中間退火的目的是使冷軋工程中形成的軋制織構(gòu)向立方織構(gòu)的過(guò)渡，這一點(diǎn)對(duì)最終立方織構(gòu)的高低也是至關(guān)重要的。本發(fā)明要求對(duì)成品鋁箔采用真空高溫?zé)崽幚硗嘶?，退火溫?5(K5卯1C,保溫時(shí)間1272h,真空度要求小于0.02pa。采用高溫退火的目的是為了本發(fā)明合金化學(xué)成分中所添加的拘、In或T1元素在退火過(guò)程中最大化地富集于鋁箔的最表面，以利于腐蝕時(shí)的發(fā)孔。退火溫度低富集程度差，同時(shí)也不利于立方織構(gòu)的最大化。保溫時(shí)間短富集程度差，立方織構(gòu)形成不充分。超過(guò)本發(fā)明的上限溫度和時(shí)間將變得不經(jīng)濟(jì)。退火時(shí)，要求真空度小于0.02&的目的在于隨退火溫度的提高，鋁箔表面氧化膜增厚的傾向加大，鋁箔表面氧化膜增厚將阻礙表面發(fā)孔,因此，需要盡量使?fàn)t內(nèi)的氧化氣氛降低，有效的方法之一就是控制真空度。利用本發(fā)明的真空熱處理方法退火所得的高壓鋁箔表面氧化膜厚度不大于50A。具體實(shí)施例下面借助于具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的電解電容器用環(huán)保節(jié)能型高壓陽(yáng)極鋁箔產(chǎn)品進(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。按照下表l中所列的鋁合金成分進(jìn)行配料，經(jīng)熔化鑄造成250mmff鑄錠，在620"下進(jìn)行均勻化處理15小時(shí)，經(jīng)熱軋13道次軋制至7.0鵬厚的板巻，終了溫度控制在32038(TC,再經(jīng)冷軋(含中間退火)軋制至O.ll鵬厚鋁箔，最后進(jìn)行成品真空退火處理。各種條件下的鋁箔性能列于表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由上述實(shí)施對(duì)比事例中可以看出，采用本發(fā)明制造的高壓箔更適用于環(huán)保型的腐蝕體系,更SM于采用低耗能的偏析法生產(chǎn)的原鋁錠組織生產(chǎn)，且具有立方織構(gòu)高、腐蝕電容量高的特點(diǎn)。權(quán)利要求1、一種電解電容器用環(huán)保節(jié)能型高壓陽(yáng)極鋁箔，原料以偏析法高純鋁錠為主，該鋁箔的化學(xué)成分如下Fe3～10ppmSi10～30ppmSi/Fe1.2～3.0Cu30～60ppmMn2～15ppmPb、In或T1中至少一種0.1～2ppm其它不純物(Mg、Cr、Ni、Zn、Ga、B、V、Zr等)每種<5ppmAl>99.99％。2、本發(fā)明的制造主要包括熔鑄、軋制、熱處理等工藝生產(chǎn)過(guò)程，主要特征如下-①擦禱將偏析法高純鋁錠在特制的熔鋁爐中熔煉，熔煉溫度控制在700"C7501C。采用機(jī)械及電磁攪拌方法使熔體成分均勻。使用在線除氣過(guò)濾裝置除去熔體中的氣體、夾渣，控制鋁液中氫含量不大于(U5ml/100gAI。②鑄錠均勻化及熱軋鑄錠加熱工藝為600630t!X840li,以保證鑄錠內(nèi)成分及組織充分均勻。鑄錠由2加mm^00mm厚度，經(jīng)919道次熱軋至510mm,道次軋制率控制在15%40%之間，熱軋終了溫度控制在大于300TC以上。③冷軋熱軋巻冷軋至0.080.12mm厚鋁箔，軋制率在2045%之間。④中間退火在冷軋過(guò)程中采用--次或兩次中間退火，退火工藝為20025(TCX418h。⑤真空熱處理成品鋁4采用真空高溫?zé)崽幚硗嘶?，退火溫?5059CTC,保溫時(shí)間1272h,真空度要求小于0.02Pa。3、本發(fā)明的制造主要包括權(quán)利2所示熔鑄、禮制、熱處理等整體工藝生產(chǎn)過(guò)程，同時(shí)要求權(quán)利2所示各分工藝及分工藝組合權(quán)利。全文摘要本發(fā)明的目的是提供一種使用低能耗高純鋁錠原料、適合環(huán)保腐蝕工藝、高技術(shù)含量的電解電容器高壓陽(yáng)極鋁箔。即具有下列優(yōu)點(diǎn)的一種電解電容器用環(huán)保節(jié)能型高壓陽(yáng)極鋁箔A.原料以偏析法高純鋁錠為主，調(diào)整各微量元素含量，以滿足環(huán)保腐蝕工藝要求。B.電解電容器用環(huán)保節(jié)能型高壓陽(yáng)極鋁箔產(chǎn)品的{100}面立方織構(gòu)占有率達(dá)98％以上。測(cè)試方法采用金相腐蝕輔以定量顯微鏡測(cè)量計(jì)算。C.電解電容器用環(huán)保節(jié)能型高壓陽(yáng)極鋁箔產(chǎn)品經(jīng)生產(chǎn)線腐蝕后電容量達(dá)到0.65～0.68μf/cm²(520Vf)。測(cè)試方法用電容電橋法。本發(fā)明是通過(guò)化學(xué)成分調(diào)配和熔鑄、軋制、熱處理等工藝而實(shí)現(xiàn)的。文檔編號(hào)H01G9/045GK101425382SQ200710166058公開日2009年5月6日申請(qǐng)日期2007年11月1日優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日發(fā)明者初叢海,張哂翌,張正喜申請(qǐng)人:北京偉豪鋁業(yè)有限責(zé)任公司