Siemens Moore 39ACM34AAN 引畝電解電容器是電子產(chǎn)品中不可缺少的元器件之一。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,電子整機(jī)的組裝密度和集成化程度進(jìn)一步增大,鋁電解電容器作為關(guān)鍵的、不可集成的分立元件,正向著小體織、大容量、低成本、篼頻低阻抗方向發(fā)展。鋁電解電容5H具有性能優(yōu)良、大容量、價格低廉、易于加工、使用便捷等特點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于信息電子設(shè)備、儀器、機(jī)電、家電等電子整機(jī)產(chǎn)品中。
1.2特性要求篼壓陽極用鋁箔使用雜質(zhì)元素較少的高純度鋁材料制作,其立方織構(gòu)占有率和對鋁箔表面特性的控制非常重要。如高壓陽極用鋁箔在Siemens Moore 39ACM34AAN 左右退火(包括退火氣氛條件),對表面氧化膜厚度及狀態(tài)均產(chǎn)生微妙的影響,腐蝕開始點(diǎn)的控制對靜電容量也會產(chǎn)生重大影響。
氧化膜的特性通過膜的耐電壓值(V*)和測定鋁箔的靜電容量獲得。不同的腐蝕化成工廠通常采用適于自己腐蝕條件的特征值來控制。
表面氧化膜特性對鋁箔的表面溶解性有著明顯的影響,進(jìn)而對獲得較高的靜電容量帶來很大影響。表面洛解性很微妙,依賴于腐蝕條件的變化會發(fā)生很大的變化,根據(jù)各種腐蝕方法的不同可制得不同表面溶解度的鋁箔。
低壓陽極用鋁箔和陰極用鋁箔的雜質(zhì)含量的控制很關(guān)鍵。對硬態(tài)鋁箔的雜質(zhì)元素在鋁箔中的固溶及析出狀態(tài)的控制是非常重要的。軟質(zhì)鋁箔則還需對退火后鋁箔的抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能進(jìn)行控制。
鋁箔共同的質(zhì)量要求主要是:傷痕、皺紋、波浪、外觀問題及較少的蛇形和制造技術(shù)問題。這些問題均會對腐蝕工廠的生產(chǎn)工藝造成影響,從而影響鋁箔的腐蝕性能。
厚度不均會對腐蝕和化成后的鋁箔的機(jī)械強(qiáng)度有影響。
下游工廠希望厚度盡可能均勻,最厚與最薄處的差值最好能在平均厚度的1%以下。
鋁箔表面狀況的控制,如在鋁箔表面帶有的油跡、氧化物以外的異物。各種雜質(zhì)粒子的露頭對產(chǎn)品性能都會帶來極大的影響。
2鋁電解電容器用鋁箔的生產(chǎn)技術(shù)研究現(xiàn)狀2.1原材料制備技術(shù)現(xiàn)狀目前國內(nèi)外生產(chǎn)鋁電解電容器用鋁箔所需主要原材料的質(zhì)量要求是:陽極用鋁箔采用含A199.98%以上的篼純鋁制作,厚度范圍4012(Vm;陰極用鋁箔采用工業(yè)純含A199.3% 99.8%的普通鋁制作,特殊用途陰極用鋁箔也有采用含A199. 9%以上的篼純鋁制作的,厚度范圍15~60Mm.目前世界上篼純鋁的制備技術(shù)主要有兩種:三層液電解法和偏析法。
70%以上純度鋁作為原料,電解槽下部為熔融態(tài)的Al-Cu合金作為陽極,中部為電解質(zhì)層,上部為精煉鋁液層與石墨(或鋁電極)相連作為陰極,通直流電進(jìn)行熔鹽電解。經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng),在陰極生成篼純鋁,純度可達(dá)99. 99*以上。該方法一次提純純度較高,特點(diǎn)是Fe、S、Zn、Ga等元素提純效果較好,Cu、Mg等元素略高t缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本較篼,主要是噸鋁電耗太大,約16000~20000kWh/t.目前德國HYDRO、法國PECHINEY、俄羅斯、中國新*眾和及東北歐國家采用此法生產(chǎn)較多,這類工廠多建于電價較低的地區(qū)。
偏析法是一種物理提純的方法,主要利用鋁從熔融狀態(tài)開始結(jié)晶時所具有的純化特性。由于各元素在固液相分配系數(shù)的不同,通過控制結(jié)晶過程將在底部優(yōu)先結(jié)晶的篼純度鋁與多雜質(zhì)的熔融鋁液分離,達(dá)到提純的目的。該方法可得到99.98%以上的高純鋁,也可得到99.99%甚至99.995%以上的篼純鋁,還可通過多次偏析獲得更篼純度的高純鋁。其特點(diǎn)是Fe、Si、Zn、Ga等元索提純效果不如三層液電解法好,但Cu、Mg等元素提純效果奇佳,幾乎可達(dá)痕置。由于能源消耗少,生產(chǎn)成本較低,不太受地區(qū)限制,目前日本昭和鋁業(yè)和三井鋁業(yè)、德國HYDRO、法國PECHINEY、美國鋁業(yè)等主要采用此法生產(chǎn)篼純鋁。
國外篼壓陽極用鋁箔的生產(chǎn)既有單獨(dú)采用三層液電解法生產(chǎn)的離純鋁作為原料的;也有單獨(dú)采用偏析法生產(chǎn)的高純鋁作為原料的》還有用三層液電解法高純鋁與偏析法高純鋁混合使用的,這樣可結(jié)合兩種高純鋁的優(yōu)點(diǎn)。低壓陽極用鋁箔一般采用偏析法篼純招為原料。目前國內(nèi)全部采用三層液電解法篼純鋁為原料制作高壓和低壓陽極用鋁箔,這與國內(nèi)開發(fā)的篼純鋁箔主要是99.99%A1含童有關(guān),也與國內(nèi)僅具備三層液電解法高純鋁的批量生產(chǎn)供貨能力有關(guān)。
2.2生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀目前掌握和能夠生產(chǎn)篼純陽極用鋁箔技術(shù)的主要有曰本、法國、意大利、國、美國、中國等少數(shù)幾個國家。技術(shù)都是自主開發(fā)的,其中以日本電容器用鋁箔的制造技術(shù)較為領(lǐng)先,產(chǎn)品的穩(wěn)定性最好。陰極鋁箔生產(chǎn)技術(shù)難度相對較低,能夠生產(chǎn)的國家要多些。
國內(nèi)外電容器用鋁箔的加工工藝過程總體差異不大,僅僅在工藝技術(shù)細(xì)節(jié)上存在差異,具體集中在織構(gòu)控制技術(shù)、微量元素調(diào)整及存在分布控制技術(shù)和原料低純化技術(shù)方面。》電容器用鋁箔生產(chǎn)工藝流程w:鋁錠*熔煉靜置爐半)連續(xù)鑄造4銑面―均勻化加熱―熱軋*冷軋―中間退火4箔軋*清洗―分切>成品退火*包裝檢驗(yàn)*入庫*發(fā)運(yùn)。
目前國外企業(yè)及國內(nèi)幾個主要的電容器用鋁箔生產(chǎn)企業(yè)都是采用上述工藝流程進(jìn)行組織生產(chǎn)的。國內(nèi)外電容器用鋁箔的生產(chǎn)工藝和過程控制的主要差別在于:①設(shè)備裝機(jī)水平存在差距;②在基礎(chǔ)研究上存在差距,如雜質(zhì)含量與雜質(zhì)存在形態(tài)對產(chǎn)品質(zhì)量起著決定作用,而國內(nèi)研究較少;③工藝控制水平及生產(chǎn)管理存在差距;國內(nèi)工藝控制和管理水平低,不夠細(xì)致t④熔體凈化處理技術(shù);⑤國內(nèi)企業(yè)沒有清洗工序,大部分產(chǎn)品不經(jīng)過退火直接提供給腐蝕化成及電容器工廠,而國外企業(yè)全部提供經(jīng)洗過的低壓和陰極硬質(zhì)鋁箔和洗后經(jīng)過退火的軟質(zhì)高壓和低壓陽極用鋁箔。
篼壓陽極用鋁箔在腐蝕時主要采用直流腐蝕,要求鋁箔中具有較強(qiáng)的立方織構(gòu)??棙?gòu)控制技術(shù)目前國內(nèi)外都已基本掌握成熟,生產(chǎn)的高壓陽極用鋁箔產(chǎn)品的立方織構(gòu)占有率均可穩(wěn)定在95%以上。國內(nèi)目前已有3家企業(yè)掌握篼壓陽極用鋁箔立方織構(gòu)控制技術(shù)。新疆眾和股份公司、北京偉豪鋁業(yè)有限公司和西南鋁業(yè)有限責(zé)任公司分別與篼校合作,先后開發(fā)成功立方織構(gòu)占有率95*以上的高壓陽極用鋁箔產(chǎn)品。國產(chǎn)高m產(chǎn)品,的織構(gòu)控制技術(shù)水平已達(dá)到國際先進(jìn)水平1,但采用偏析法高純鋁生產(chǎn)高立方織構(gòu)占有率的高壓陽極用鋁箔技術(shù)還不成熟。
低壓陽極用鋁箔在腐蝕時采用交流腐蝕,對于織構(gòu)的依賴較少,冷軋時得到的位錯成為腐蝕的活性點(diǎn)。低壓陽極用鋁箔中,一部分采用硬態(tài)鋁箔直接進(jìn)行腐蝕,其雜質(zhì)元索控制和固溶及析出狀態(tài)的控制很重要,會影響鋁箔的耐溶解性和腐蝕性能。
國外在低壓陽極用鋁箔制造技術(shù)方面,已成功采用偏析法生產(chǎn)的99.97%99.98%鋁制備篼純低壓陽極用鋁箔。有效控制了鋁箔中雜質(zhì)的固溶析出,解決了鋁箔耐溶解性問題,鋁箔的綜合性能可完全替代99.99%篼純鋁生產(chǎn)的篼純鋁箔,且腐析法篼純鋁錠生產(chǎn)低壓陽極用鋁箔方面才剛剛進(jìn)入初始研究階段。
近年來國產(chǎn)高純鋁箔生產(chǎn)技術(shù)取得了重大的進(jìn)步,但還存在一些工藝技術(shù)細(xì)節(jié)問題需進(jìn)一步研究。尤其在偏析法篼純鋁作為原料生產(chǎn)高純鋁箔的生產(chǎn)技術(shù)方面與國外存在較大差距,需加強(qiáng)研究,以降低生產(chǎn)成本,提篼產(chǎn)品綜合性能,提升產(chǎn)品在國內(nèi)外市場的競爭力。
近年來,國內(nèi)外關(guān)于陰極用鋁箔技術(shù)的研究都取得了長足的進(jìn)步。國外在純鋁系、篼純鋁系、Al-Cu系、Al-Mn系、Al-Mg.系等陰極用鋁箔的開發(fā)方面取得了較多的研究成果,推出了可適應(yīng)不同腐蝕體系(化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕體系)的腐蝕使用系列產(chǎn)品,滿足了市場的需求。而國內(nèi)目前主要以Al-Mn和Al-Cu系為主,可滿足大部分市場的需求。一般認(rèn)為,在陰極用鋁箔的制造技術(shù)方面,尤其是硬態(tài)腐蝕用鋁箔中雜質(zhì)元素的固溶及析出狀態(tài)的控制是非常重要的。
3技術(shù)難點(diǎn)目前國內(nèi)外在原箔制造技術(shù)方面的難點(diǎn)主要集中在篼純鋁‘箔立方織構(gòu)的控制、高純電容器鋁箔微量元素的調(diào)整與控制、偏-析法制造99.98%以上高純鋁原箔制造技術(shù)的實(shí)用化等3個方面。
3.1高壓陽極用鋁箔立方織構(gòu)的控制技術(shù)國內(nèi)外對篼壓陽極用鋁箔的立方織構(gòu)控制技術(shù)的研究較多。電容器用鋁箔的熱處理技術(shù)對立方織構(gòu)的控制、微量元素的分布、存在狀態(tài)以及氧化膜厚度的影響很大。目前國內(nèi)成品退火主要采用真空退火,成本較高;大卷鋁箔退火技術(shù)不成熟,導(dǎo)致整卷鋁箔退火不均勻,腐蝕鋁箔性能也不穩(wěn)定。
國外主要采用低真空氣氛保護(hù)退火(如氬氣、氮?dú)獾龋?,生產(chǎn)效率較高,產(chǎn)品性能相對穩(wěn)定,部分廠家采用連續(xù)退火工藝進(jìn)行退火,使產(chǎn)品的綜合性能得到提篼。
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