制取电解电容器用铝箔的方法 本发明涉及一种制造电解电容器用铝箔(铝的纯度为99.87~99.97%)的生产方法。
国内外研究表明:提高电解电容器用铝箔立方织构的含量是提高电容器比电容的有效办法。而铝箔立方织构的含量受其成形工艺的影响。目前通行的工艺流程是:熔炼-铸造-热轧-冷轧-退火,各工序的工艺方法与参数都会影响成品铝箔中立方织构地含量。已有的研究证实了铝的成份、热轧工艺、冷轧工艺及成品退火工艺对成品中立方织构的含量都有影响。该流程所用的铸锭都为半连续铸造或铁模铸造。这两种铸造方法获得的铸锭可能有相似的组织特点:在一块铸锭中不同的部位的晶粒形状是不一样的,在边部为细的等轴晶,接着会出现与铸锭凝固方向垂直的柱状晶,中心是晶粒度不等的等轴晶。该流程忽略了影响成品立方织构的两个因素:铸锭的晶粒形状不均匀性与取向不均匀性与后续工艺耦合后造成的成品中晶粒取向的不均匀性。该流程所用铝纯度须达到99.99%。
为了解决上述不足,提高纯度较低的铝箔中立方织构的含量,特提出本发明。
本发明包括熔炼-铸造-均匀化退火-热轧-冷轧-成品退火等工艺过程,其中铸造采用晶粒定向的铸造方法代替传统的铁模铸造和半连续铸造,获得具有晶向与轧制方向平行的柱状晶特征的铸锭。其中,铸造温度为700-800℃;均匀化退火温度为500-630℃,时间8-30小时;热轧温度450-560℃;冷轧变形程度≥80%;成品退火温度300-550℃,时间4-8小时。
本发明适合于纯度在99.87%以上的铝。
与现有方法相比,本发明的主要内容为制取铝电解电容器用铝箔生产工艺流程中的铸造方法的改变,并不对现有的铝箔生产工艺流程带来全局性影响,有利于现有铝板带生产线,特别是中小型生产线的改造与品种升级。使用99.87%纯铝代替99.99%的纯铝,降低生产原料成本30%。并解决了铝锭的广泛来源问题。
在现有高纯铝箔生产流程中,未对铸造组织的形状与取向均匀性加以控制,从而无法控制铸锭中晶粒形状与取向对成品铝箔织构的影响。本发明采用晶粒定向技术来进行铸造,铸锭的组织特征为单一的柱状晶体,这些柱状晶体的<100>晶向都沿凝固方向排列。多晶板中的各晶粒,在随后的轧制变形中,其取向会发生转动,但各个晶体的晶面转动的程度会不一样。根据能量最低原理,在一定的变形条件下,各晶体的取向转到某一个取向时会处于稳定位置。晶粒定向的铸锭,经轧制变形后,其微观组织结构和织构为成品退火时形成稳定、均匀的立方织构提供了前提。
由于铝箔中晶粒的{001}晶面在腐蚀后形成的表面积最大,立方织构取向是指晶体的{001}面平行于铝箔的轧制面,<100>晶向平行于铝箔的轧制方向,所以用于制造铝电解电容器的高纯铝箔要求强立方织构的实质是:铝箔中各晶粒的{001}面尽可能地平行于铝箔的轧制面,<100>方向尽量平行于轧制方向,
用于检验铝箔中立方织构强弱的方法通常有:ODF法,极图或反极图法,X-射线晶面衍射强度法。本发明使用的检验方法为X-射线晶面衍射强度法和ODF法,使用的仪器为SLEMENS D-500 X-射线衍射仪和Aachen LüI全自动织构检测仪,测定的是{001}晶面的相对强度和立方织构的体积分数。
附图说明:
图1:本发明工艺流程示意图;
图2:传统铁模铸造铸锭的金相;
图3:本发明使用的铸锭的金相;
图4:用铁模铸造铸锭生产的铝箔的{001}晶面衍射强度;
图5:用本发明的铸锭生产的铝箔的{001}晶面衍射强度。
图6:用铁模铸造铸锭生产的成品铝箔的ODF图;
图7:用本发明的铸锭生产的成品铝箔的ODF图。
实施例:
1.按附图1中说明的工艺路线,用同一成份(铝纯度99.87%)的铝液分别用本发明中的特殊凝固装置和传统铁模铸造生产20×150×300mm的铸锭,然后用相同的工艺流程加工成铝箔。用SLEMENS D-500 X-射线衍射仪测定0.11mm厚的铝箔成品退火后{001}晶面的衍射强度,按Muller公式计算的{001}晶面的衍射强度结果证实:用本发明制得的铝箔{001}晶面的衍射强度(82.9%)要比用传统铁模铸锭方法的衍射强度(70.8%)高出12.1%。
2.按附图1中说明的工艺路线,分别用纯度为99.97%的铝液使用本发明中的特殊凝固装置铸造20×150×300mm的铸锭,用99.99%的铝液使用铁模铸造得到相同规格的铸锭。然后用相同的工艺流程与工艺参数制得0.11mm厚的退火铝箔。用SLEMENS D-500 X-射线衍射仪测定{001}晶面的衍射强度,用本发明制得的铝箔{001}晶面的衍射强度为98.3%,铁模铸造方法的衍射强度为80.1%。测定的0DF图见图6、图7。