CN101789314B - 低压电解电容器阳极用铝箔及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝箔及其生产方法，特别是一种采用铸轧方法生产低压电解电容器阳极用铝箔，属于铝板、带、箔的生产技术范畴。本发明是通过控制Al的纯度，Cu、Fe、Si、Mg、Zn、Ga、Mn、Ce、B、Ti、Zr、V各元素的含量，在电化学腐蚀时可以不产生过量溶解、高密度且均匀地产生蚀坑、增大扩面率，从而使腐蚀后的静电容量增大，并采用铸轧方法，可直接提供成分均匀和组织结构均匀的冷轧板材，节约了常规热轧方法之前必须的成分均匀化和均热化处理，从而使生产工序缩短，能耗降低，而且提高了成材率，所制得的铝箔不仅能够满足低压电解电容器阳极的性能要求，还能为后续腐蚀加工节约能源。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术，属于铝板、带、箔的生产技术范畴，特别涉及低压电解电容器阳极用铝箔的制造。
背景技术
随着电子工业技术的发展，应用领域的扩展，特别是整机的小型化，对其中的低压电容器的静电容量和制造成本提出了新的要求，例如要求其静电容量大，且成本低廉。在满足这方面的需求方面，电容器阳极用铝箔材料起到主导作用。如今，通常采用的半连续铸锭，经过均匀化退火、热轧、冷轧、箔轧的工艺制造高比电容的铝箔已渐成熟，但由于工序多、能耗大、效率低及成品率低，且不能完全满足电解电容器小型化的要求。例如2008年4月16日公开的专利申请200710142166.7《电解电容器电极用铝箔》中所描述的，先进行铝合金溶制制成铸锭，然后用加热炉进行均质化处理和均热化处理，然后进行热轧，另外在冷轧时进行中间退火，最后箔轧成型。在采用类似的热轧工艺时，由于铸锭在铸型中冷却凝固时间长，铸锭中存在较多的粗大枝晶，以及成分偏析，这不但使在热轧之前对铸锭进行均质化处理成为一个必然工序，增加了能耗，而且使组分调制更加困难。
发明内容
本发明目的是通过提供一种专用于生产低压电解电容器阳极用铝箔的材料，并采用铸轧方法来生产，实现了工序少，能耗低，铝损耗少，成材率高的效果，所得铝箔比热轧法具有更高的比电容。
本发明产品在化学组成中在化学组成中，Al纯度≥99.99%，Cu：7-57ppm、Fe：5-55ppm、Si：5-55ppm、Zn：1-40ppm、Mg：0.5-40ppm、Ga：0.5-40ppm、Mn：0.5-12ppm、Ce：0.5-12ppm、B：≤1.5ppm、Ti：≤1.5ppm、Zr：≤1.5ppm、V：≤1.5ppm，以及不可避免的杂质；进一步优选：在化学组成中，Al纯度：≥99.99%、Cu：26-33ppm、Fe：16-25ppm、Si：19-27ppm、Zn：2-8ppm、Mg：15-35ppm、Ga：1-20ppm、Mn：1-10ppm、Ce：1-10ppm、B：≤1.5ppm、Ti：≤1.5ppm、Zr：≤1.5ppm、V：≤1.5ppm，以及不可避免的杂质；
具有上述组分的低压电解电容器阳极用铝箔，由包括下列步骤的铸轧方法制成：
1） 铝合金熔融液准备：将高纯铝锭熔化，添加和调整合金元素含量，除渣、除气，检测和控制铝合金熔融液的的元素组分，并控制铝合金熔融液中含气量在 0.12毫升/100克铝合金熔融液以下；
2） 将准备的铝合金熔融液进行过滤；
3） 将经过过滤的铝合金熔融液直接输入到铸轧机中，并铸轧成在8 - 9.5毫米之间的一个厚度的铸轧板,并冷却到常温；
4） 将铸轧板冷轧至4.0 - 5.0 毫米之间一个厚度；
5） 在450 - 570℃之间均匀化退火，保温时间18 - 26小时，然后冷却到常温；
6） 将铸轧板冷轧至一个预定厚度，该厚度为进一步箔轧预留18 - 30%的压下 率；通过控制轧制速度，将铸轧板温度控制在75℃以下；
7） 继续箔轧至预定的铝箔厚度；通过控制箔轧速度，将铝箔温度控制在75℃ 以下。
本发明的优点是，通过在铝中加入各种相关元素并采用铸轧方法，可直接提供成分均匀和组织结构均匀的冷轧板材，节约了常规热轧方法之前必须的成分均匀化和均热化处理，从而使生产工序缩短，能耗降低，而且提高了成材率，所制得的铝箔不仅能够满足低压电解电容器阳极的性能要求，还能为后续腐蚀加工节约能源。
附图说明
图1 为本发明的铸轧方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明特征及其相关特征作进一步说明：
以制造厚度为0.12，宽度为10mm的低压电解电容器阳极用铝箔
在化学组成中Al纯度为99.991%，Cu：27ppm、Fe：17ppm、Si：24ppm、Mg：17ppm、Zn：4ppm、Ga：6ppm、Mn：4ppm、Ce：3ppm、B：0.8ppm、Ti：0.6ppm、Zr：0.5ppm、V：0.9ppm。
如图1所示，将高纯铝锭加热融化，添加合金元素，调整元素成分，然后精练、净置、除渣、除气，使铝合金成分在设定的目标成分范围内，铝合金熔融液中的含气量在0.12毫升/100克铝合金熔融液之下，即精练成合格的铝合金熔融液；
然后将所制得的合格铝合金熔融液经过过滤装置过滤后，直接送到铸轧机中轧成厚度在8-9.5毫米之间的一个厚度的铸轧板，例如8.5毫米厚；
冷却到常温后进一步冷轧到4-5毫米之间一个厚度，例如4.5毫米，然后进炉进行均匀化退火，退火温度在450-570℃之间，保温时间在18-26小时；例如退火温度设定在540℃，保温时间设定为20小时；然后冷却到常温；
然后将铸轧板冷轧至一个预定厚度，该厚度为进一步箔轧预留18 - 30%的压下率；通过控制轧制速度，将铸轧板温度控制在75℃以下，例如70℃；
继续箔轧至预定的铝箔厚度，使箔的厚度在设计的偏差范围之内；通过控制箔轧速度，将铝箔温度控制在75℃以下，例如70℃；
将所得的成品箔，随机取样，经腐蚀和赋能处理后，用测量其比电容的方法来检测所得铝箔的特性。将这种组分的铝箔腐蚀赋能后，实测25V时的比电容为79μF/cm2。
下面说明本发明的电解电容器电极用铝箔中成分限定的理由：
Cu：7ppm-57ppm
Cu在铝中以固溶状态存在，提高铝箔材料的点腐蚀性，使得主体的蚀刻均匀性提高，另外有提高材料强度的作用。但是，如果含量低于7ppm时，则上述效果不充分；而含量超过100ppm时，产生过溶解、不均匀分布，而且会带来电容器短路等安全性隐患以及腐蚀液的后处理等问题；基于同样的理由，优选Cu含量范围在7-57ppm；
Fe：5ppm-55ppm
Fe为在铝中不可缺少地含有元素， 具有形成蚀刻起点的析出物的作用。若含量少于5ppm，则不能充分发挥作用；另外由于高纯度化，成本增加。另一方面，如果含量超过55ppm，在最终退火时，会产生过量的Al-Fe系析出物，在腐蚀时将产生过溶解，导致产生的蚀坑分布不均匀，从而使静电容量降低。基于同样的理由， 优选Fe含量范围在5-55ppm；
Si：5ppm-55ppm
Si能与Fe、Ni、Al形成Al-Fe-Ni-Si系析出物，净化高纯铝基体，增加（100）〈001〉织构的比例，又具有防止重结晶时的结晶粗大化的效果。若含量不到5ppm，则Si的绝对量少，不能发挥上述效果；若超过55ppm时，则产生过量析出，产生的蚀坑分布不均匀，腐蚀时导致过溶解，使静电容量降低。基于同样的理由，优选Si含量范围在5-55ppm；
Zn：1ppm-40ppm
Zn在Al中以固溶状态存在，具有使主体电位降低，增大与Al-Fe系析出物和Al-（Fe、Ni）系析出物的电位差的作用，使腐蚀更容易和表面的蚀刻更均匀。若含量不到1ppm则缺乏该效果，超过40ppm时表面溶解增大。基于同样的理由，优选Zn含量范围在1- 40ppm之间；
Ga：0.5ppm-40ppm
与Zn元素的作用相同，在Al中以固溶状态存在，具有使主体电位降低，增大与Al-Fe系析出物和Al-（Fe、Ni）系析出物的电位差的作用，使腐蚀更容易和表面的蚀刻更均匀，同时通过使用Ga，可以减少Zn的使用量，减少杂质总量。若含量不到0.5ppm则缺乏该效果，超过40ppm时表面溶解增大；基于同样的理由，优选Ga含量范围在0.5-40ppm；
Mg：0.5ppm-40ppm
与Ga元素的作用相同，能使表面蚀刻更均匀。若含量不到0.5ppm，则缺乏效果，超过40ppm，会造成过溶解；基于同样的理由，优选Mg含量范围在0.5-40ppm；
Mn：0.5ppm-12ppm
与Ga元素的作用相同，能使表面蚀刻更均匀。若含量不到0.5ppm，则缺乏效果，超过12ppm，会造成过溶解；基于同样的理由，优选Mn含量范围在0.5-12ppm；
Ce：0.5ppm-12ppm
与Ga元素的作用相同，能使表面蚀刻更均匀。若含量不到0.5ppm，则缺乏效果，超过12ppm，会造成过溶解；基于同样的理由，优选Mn含量范围在0.5-12ppm。
而少量使用B、Ti、Zr和V在合金中均具有提高蚀坑密度的效果。如果含量超过1ppm，则存在产生相互化合，局部集中产生蚀坑的风险；因此将这些元素的含量均限制在1ppm以下。根据本发明提供的低压电解电容器阳极用铝箔材料的组分和铸轧方法，不仅工序简单，能耗低，而且成材率超过85%，使制造成本有较大幅度降低。
Claims (3)
1.一种低压电解电容器阳极用铝箔，其特征在于，在化学组成中，Al纯度≥99.99%，Cu：7-57ppm、Fe：5-55ppm、Si：5-55ppm、Zn：1-40ppm、Mg：0.5-40ppm、Ga：0.5-40ppm、Mn：0.5-12ppm、Ce：0.5-12ppm、B：≤1.5ppm、Ti：≤1.5ppm、Zr：≤1.5ppm、V：≤1.5ppm，以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低压电解电容器阳极用铝箔，其特征在于，在化学组成中，Al纯度：≥99.99%、Cu：26-33ppm、Fe：16-25ppm、Si：19-27ppm、Zn：2-8ppm、Mg：15-35ppm、Ga：1-20ppm、Mn：1-10ppm、Ce：1-10ppm、B：≤1.5ppm、Ti：≤1.5ppm、Zr：≤1.5ppm、V：≤1.5ppm，以及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的低压电解电容器阳极用铝箔的生产方法，其特征在于，由包括下列步骤:
1） 铝合金熔融液准备：将高纯铝锭熔化，添加和调整合金元素含量，除渣、除气，检测和控制铝合金熔融液的元素组分，并控制铝合金熔融液中含气量在0.12毫升/100克铝合金熔融液以下；
2） 将准备的铝合金熔融液进行过滤；
3） 将经过过滤的铝合金熔融液直接输入到铸轧机中，并铸轧成在8 - 9.5毫米之间的一个厚度的铸轧板,并冷却到常温；
4） 将铸轧板冷轧至4.0 - 5.0 毫米之间一个厚度；
5） 在450 - 570℃之间均匀化退火，保温时间18 - 26小时，然后冷却到常温；
6） 将铸轧板冷轧至一个预定厚度，该厚度为进一步箔轧预留18 - 30%的压下率；通过控制轧制速度，将铸轧板温度控制在75℃以下；
7） 继续箔轧至预定的铝箔厚度；通过控制箔轧速度，将铝箔温度控制在75℃以下。
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Address after: 102208 Beijing, Huilongguan, Beijing, Changping District Billiton machinery Refco Group Ltd Patentee after: Co., Ltd of mechanical group is opened up in Beijing Address before: 102208 Beijing, Huilongguan, Beijing, China Billiton Machinery Co., Ltd. Patentee before: Beijing Chn-Top Machinery Co., Ltd. |