李彪

（包頭市東河區(qū)中國鋁業(yè)包頭企業(yè)華云電解一廠，內(nèi)蒙 包頭 014000）

摘要：負(fù)極箔是生產(chǎn)電解電容器的關(guān)鍵材料， 我國鋁電解電容器發(fā)展很快， 近十幾年來， 由于電子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展， 尤其是通信產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)、家電等整機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)的急劇擴(kuò)大， 對(duì)鋁電解電容器的需求量也急劇上升， 極大地加速了電極箔產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)由于對(duì)鋁電解電容器的小型化、高性能化、片式化的要求越來越迫切， 對(duì)電極箔的制造業(yè)也提出了更高的技術(shù)和質(zhì)量要。本文分析了電解鋁液生產(chǎn)電解電容器負(fù)極箔的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電解鋁液；電容器負(fù)極箔；技術(shù)；

對(duì)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的鋁電解電容器的需求也急劇上升， 鋁電解電容器關(guān)鍵材料的電極箔也水漲船高， 以極快的速度發(fā)展， 同時(shí)隨著對(duì)鋁電解電容器的小型化、高性能化、片式化的要求越來越迫切， 對(duì)電極箔的制造也提出了更高的技術(shù)和質(zhì)量要求。作為關(guān)鍵材料之一的電解電容器用陰極箔也越來越受到人們的重視。

一、電解鋁液生產(chǎn)電解電容器負(fù)極箔的關(guān)鍵技術(shù)

（一）對(duì)箔材成分和生產(chǎn)工藝技術(shù)的要求。負(fù)極箔是陰極的引箔， 用鋁箔制作， 要求具有較高的電容量、抗拉強(qiáng)度、折彎次數(shù)， 表面光滑、均一，端面整齊。負(fù)極箔的生產(chǎn)工藝有兩種：一是法國工藝的硬狀態(tài)鋁箔的化學(xué)腐蝕方法；二是日本工藝的軟狀態(tài)鋁箔電化學(xué)腐蝕工藝。國內(nèi)多采用化學(xué)腐蝕法。腐蝕機(jī)制是鋁箔的表面被腐蝕出許多微細(xì)的蝕孔， 類似于海綿體形狀， 使負(fù)極箔表面積增加， 這是實(shí)現(xiàn)電解電容器高比電容化的關(guān)鍵。

（二）鋁合金熱處理過程中， 再結(jié)晶與析出交錯(cuò)進(jìn)，在較低溫度進(jìn)行退火時(shí)， 析出過程先于再結(jié)晶過程發(fā)生， 析出物質(zhì)點(diǎn)通過管道擴(kuò)散， 傾向于在位錯(cuò)等點(diǎn)陣缺陷處形核并長(zhǎng)大， 隨著退火時(shí)間的增加第二相粒子析出數(shù)目增多； 而在相對(duì)較高溫度段進(jìn)行退火時(shí)， 再結(jié)晶過程發(fā)生在析出過程之前或同時(shí)進(jìn)行， 冷軋時(shí)形成的位錯(cuò)在析出開始就消失或部分消失， 大部分析出相只能通過體擴(kuò)散在再結(jié)晶基體中形核、長(zhǎng)大， 隨著退火時(shí)間增加， 第二相粒子聚集， 因此第二相析出不均勻且尺寸偏大。當(dāng)金屬暴露在富含陰離子的電解質(zhì)中時(shí)， 在裂縫和晶體缺陷處的金屬易溶解.在冷變形狀態(tài)下，合金有剝落腐蝕傾向， 且隨冷加工程度的增加而增加。其原因是冷變形過程中， 粗大堅(jiān)硬的金屬間化合物使周圍基體產(chǎn)生顯微缺陷，負(fù)極箔的腐蝕不均勻， 不是存在較大腐蝕坑就是腐蝕太淺， 可以確定此電子箔中存在剝落腐蝕， 其原因是冷變形過程中較粗大的第二相粒子阻礙了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)， 使周圍基體產(chǎn)生了不均勻的顯微缺陷， 從而導(dǎo)致后續(xù)腐蝕出現(xiàn)剝落， 另外第二相粒子分布不均勻也是導(dǎo)致腐蝕不均勻的重要原因， 第二相粒子在鋁基體中較為細(xì)小且彌散分布時(shí)， 冷加工后合金中的位錯(cuò)分布更加均勻， 作為腐蝕核心之一的位錯(cuò)分布均勻， 必然有利于后續(xù)的腐蝕均勻。

（三）熔煉與熱軋。在熔煉時(shí)應(yīng)對(duì)熔體攪拌均勻， 保證化學(xué)成分均勻， 去除氣體和雜質(zhì)， 避免鑄錠中有氣孔和大的夾雜物在成品軋制時(shí)形成孔洞， 這是生產(chǎn)電容器的致命缺陷， 所以應(yīng)保證熔體中的H2 含量小于0.15mL 100gAl 。鑄錠應(yīng)進(jìn)行銑面， 銑去表面偏析瘤、夾雜等缺陷。半連續(xù)鑄造冷卻速度大， 尤其是3003 合金，Mn本身具有晶界吸附現(xiàn)象， 出現(xiàn)晶內(nèi)偏析， 在隨后的退火過程中， 易出現(xiàn)粗大晶粒， 所以鑄錠應(yīng)進(jìn)行均勻化退火， 消除成分及組織不均勻而導(dǎo)致成品表面腐蝕不均勻的現(xiàn)象。鑄錠均火溫度以590℃～620℃為宜。為保證熱軋組織的均勻， 鋁箔坯料在熱軋時(shí)應(yīng)注意熱軋前的加熱溫度以480℃～500℃為宜， 熱軋終了溫度不低于320℃， 同時(shí)熱軋時(shí)表面應(yīng)光滑潔凈， 不允許有粘傷、劃傷、腐蝕等缺陷， 否則會(huì)傳到鋁箔表面而直接影響到負(fù)極箔的比電容。中間退火工藝直接影響負(fù)極箔的化學(xué)成分均勻性、組織均勻性和產(chǎn)品的晶粒度。負(fù)極箔腐蝕時(shí)， 不但有核心， 而且要有腐蝕通道， 腐蝕通道與產(chǎn)品的總加工率、道次加工率及熱處理工藝有很大關(guān)系。因此， 中間退火工序的選擇是影響負(fù)極箔質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)電解鋁鑄軋法生產(chǎn)負(fù)極箔尤為重要。輥系潤(rùn)滑選用連續(xù)噴火潤(rùn)滑， 冷卻采用連續(xù)的純水冷卻輥系的輥型， 以保證軋后產(chǎn)品表面光潔， 板形良好。表面均勻光潔， 無嚴(yán)重印等影響使用的缺陷，通過各道工序的質(zhì)量控制， 達(dá)到負(fù)極箔毛料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)， 才能進(jìn)入下道工序生產(chǎn)。

二、質(zhì)量控制

（一）冷軋的控制。冷軋開坯階段， 板材表面不允許有劃傷、粘鋁、輥痕等缺陷。在0 .3mm～0.5mm 厚時(shí)， 要求軋輥表面粗糙度為0.16μm～0.32μm， 軋輥表面光滑均一。鋁箔冷軋時(shí)要求其表面質(zhì)量的同時(shí)， 軋輥的粗糙度為0.02μm～ 0 .04μm， 軋制油應(yīng)潔凈透明， 過濾器使用的硅藻土粒度要小， 充分保證鋁箔表面均一光滑， 同時(shí)要考慮軋制速度不宜過快， 如果軋速太快會(huì)產(chǎn)生很大的變形熱， 產(chǎn)生恢復(fù)效應(yīng)， 會(huì)消除一部分位錯(cuò)， 減少腐蝕通道， 降低比電容。同理， 道次加工率也應(yīng)加以控制， 不宜過大。在腐蝕過程中， 由腐蝕核心形成腐蝕后， 必須有位錯(cuò)源作為腐蝕通道， 用戶曾做過試驗(yàn)， 如果沒有位錯(cuò)源作為腐蝕通道， 比電容會(huì)明顯降低。因此， 合理的軋制生產(chǎn)工藝也是提高比電容的一個(gè)重要途徑。中間退火溫度以380℃～ 420℃為宜。合金在短時(shí)間內(nèi)形成均勻細(xì)小的再結(jié)晶組織， 為繼續(xù)軋制提供良好的條件， 否則不均勻的再結(jié)晶組織會(huì)遺傳到成品而直接影響比電容。中間退火后到成品的冷加工率與比電容不成線性關(guān)系， 根據(jù)試驗(yàn)和多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明， 冷加工率大于90%時(shí)， 比電容會(huì)明顯增加。

（二）剪切及包裝工序的質(zhì)量控制。一是皺紋廢品的產(chǎn)生。a.軋制時(shí)如果不及時(shí)合理的調(diào)節(jié)工藝參數(shù)， 會(huì)產(chǎn)生中間松兩邊緊或二肋松兩邊緊的現(xiàn)象， 這兩種板形在剪切時(shí)易產(chǎn)生皺紋。在成品卷取時(shí)， 卷取速度相同， 鋁箔拉緊的地方被展平拉齊， 而松的地方則形成褶皺。b.鋁箔剪切、卷取時(shí)， 如面壓不穩(wěn)或兩側(cè)大小不等， 鋁箔被拉得松緊不一， 易產(chǎn)生皺紋和串層， 嚴(yán)重影響鋁箔的質(zhì)量。c.卷取軸的軸向竄動(dòng)或徑向跳動(dòng)、不平直、偏心都易造成局部松緊不一， 松的地方產(chǎn)生皺紋， 所以應(yīng)保證卷取軸平直穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。d.保證卷取軸與各導(dǎo)輥之間平行， 若有導(dǎo)輥不平行， 則易造成局部松緊不一， 產(chǎn)生皺紋， 在生產(chǎn)過程中， 應(yīng)定期檢查各導(dǎo)輥， 保證相互平行。二是毛刺、荷葉邊的產(chǎn)生與控制。成品剪切時(shí)如刀刃不鋒利， 或重疊量不當(dāng)， 易產(chǎn)生毛刺、荷葉邊等缺陷。刀軸不平直也是產(chǎn)生荷葉邊的因素之一。因此在生產(chǎn)過程中， 應(yīng)優(yōu)質(zhì)操作， 合理調(diào)整刀刃的重疊量， 保證刀軸平直、刀刃鋒利， 確保剪切質(zhì)量。

（三）成品包裝工序的控制。成品包裝時(shí)應(yīng)輕拿輕放， 放入箱內(nèi)時(shí)應(yīng)注意避免碰傷， 以免用戶在腐蝕生產(chǎn)線開卷時(shí)造成廢品。

本文分析了電解鋁液生產(chǎn)電解電容器負(fù)極箔的關(guān)鍵技術(shù)，剪切質(zhì)量、板形、包裝質(zhì)量， 若不良會(huì)給用戶在腐蝕生產(chǎn)線帶來不便， 易造成廢品， 降低產(chǎn)品成品率。作為材料研究和生產(chǎn)工作者必須對(duì)陰極箔的性質(zhì)以及其整個(gè)生產(chǎn)工藝有一定的了解， 并在此基礎(chǔ)上不斷研究以滿足國內(nèi)需求。

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