CN101733275A - 电解电容器电极用铝箔的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电解电容器电极用铝箔的生产方法，更具体的讲，包括铝板、带、箔熔炼铸造，压力加工及热处理。本发明所述的电解电容器电极用铝箔的生产方法包括：铝合金熔融液准备、将准备的铝合金熔融液进行过滤；将经过过滤的铝合金熔融液直接输入到铸轧机中，并铸轧成一定厚度的板卷；将铸轧板卷冷轧；中间退火；继续冷轧至一个预定厚度；进行中间退火；箔轧到预定的产品厚度；除油等。本发明的生产方法的优点是，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中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

电解电容器电极用铝箔的生产方法

技术领域

本发明涉及电解电容器电极用铝箔的生产方法，更具体的讲，包括铝板、带、箔熔炼铸造，压力加工及热处理。

背景技术

随着电子、电器和汽车等工业的飞速发展，对整机设备的小型化、集成化提出越来越高的要求。在对大容量电解电容器的需求大幅增长的同时，也对电解电容器的性能和体积提出了越来越高的要求。在这些方面，电解电容器电极用铝箔起到了决定性作用。在生产电解电容器电极用铝箔的方法上，采用铸锭热轧工艺是已知的。例如2003年9月17日授权公开的ZL01131402.8《电解电容器高压阳极用铝箔的生产工艺》揭示的生产工艺包括熔铸步骤、铸锭预热/均匀化及高温热轧步骤、冷轧及箔轧步骤、真空热处理步骤。在所揭示的工艺方法中，在铸锭时采用高速冷却水流冷却，以及热轧前的铸锭预热和均匀化处理，一方面导致大量能源消耗，另一方面由于铸锭无法实现瞬间凝固，无法保证成分的一致性和铝箔质量的稳定性，从而导致腐蚀后的铝箔电极的质量不稳定；在2006年8月16日授权公开的中国专利ZL01815777.7《电解电容器电极用铝材料和电解电容器电极用铝箔的制造方法、以及电解电容器》中的最佳实施方案中揭示制造箔时，用小型铰链式铸型制成规定组成的铸锭，然后经过表面加工、热轧、冷轧、中间退火、中间退火后再轧制成箔，脱脂洗涤后在惰性气体中最终退火。所采用工艺工序复杂，同样需要在热轧前将铸锭加热均匀化，能耗高；以及为了保证成分尽可能均匀以及便于轧制，需要对铸锭进行表面加工，致使成材率低；在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》中所公开的流程图和实施方式中优选对合金铸锭进行均质化处理和均热化处理，然后热轧、冷轧，并需要中间退火。采用上述已知的热轧工艺，在热轧前，都需要通过均质化和/或均热化处理，来解决铸锭时的成分偏析、以及热轧所需的温度等问题，同时还要处理铸锭表面不平问题，这样导致了工艺流程长、能耗高、成材率低，从而导致铝箔材料成本高。

发明内容

本发明是针对现有热轧法工艺所存在的上述问题而提出的，通过将符合成分要求的铝合金溶液直接铸轧成8-9.5mm厚的板，然后进行冷轧、中间退火、箔轧、最终退火，获得制成箔，工序短，能耗低，成材率高。

为达到上述目的，本发明的电解电容器电极用铝箔生产方法包括下列步骤：

1)铝合金熔融液准备：将铝锭加热熔化至730-750℃，添加合金元素精练，除渣除气，检测和控制铝水的各组成成分，并控制铝水中含气量在0.12毫升/100克铝水以下；

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板卷，并冷却到常温；

4)将铸轧板卷冷轧至2.5-5毫米之间的一个厚度；

5)在450-610℃之间进行中间退火，保温18-30小时，然后出炉冷却；

6)继续冷轧至一个预定厚度，该厚度为进一步成品箔轧预留18-30％的压下率；

7)在200-310℃之间进行中间退火，保温18-22小时；

8)箔轧到预定的产品厚度；

9)除油，然后在惰性气氛下最终退火。

根据所述的生产方法，在步骤9)的最终退火包括下列三级保温：

1)一级：退火温度200-260℃，保温2-8小时；

2)二级：退火温度280-350℃，保温7-10小时；

3)三级：退火温度450-580℃，保温18-22小时。

本发明的生产方法的优点是，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中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是本发明的铸轧方法的工序流程框图。

具体实施方式

实施例1

例如：制品为一种高压电解电容器阳极用铝箔，成品铝箔的厚度为0.11mm，铝箔化学组成范围是：Al纯度＞99.99％，Fe＜14ppm、Si＜14ppm、Cu：30-50ppm；

按照本发明的生产方法，采用三精电解法生产的高纯铝锭(铝纯度为99.995％)熔化至730-750℃，然后通过添加硅铁粉末、铜剂来添加铜、硅、铁元素和精练，除渣除气，检测和控制铝水的各组分在上述目标组成成分，并控制铝水中含气量在0.12毫升/100克铝水以下；经检测，所熔制铝合金熔融液的化学组成为Al纯度99.992％、Cu：41ppm、Si：11ppm、Fe：9ppm，其余为不可避免的杂质；在铝合金熔融液准备的过程中，由于可以通过在熔炼过程中通过添加合金元素和除渣等方法来调制组分含量，因此原料铝锭可以采用中低品位的铝锭，并非限定采用采用三精电解法生产的高纯铝锭作为原料；

将所准备的铝水进行过滤；然后将经过过滤的铝水直接输入到铸轧机中，轧成8.5毫米厚的板卷，并冷却到常温；采用铸轧方法成型时，通过轧制过程中的外力以及冷却可诱导熔融液在很短的时间内凝固成型，获得均匀细致的组织结构和均匀的成分，也避免了铸锭过程中所产生的粗大枝晶以及成分偏析，因此铸轧所获得的板卷无须经过均质化热处理，而能直接进入冷轧工序；

当这种铸轧板卷冷却到常温后，冷轧至3毫米厚；然后在560℃进行中间退火，保温22小时，然后出炉冷却到常温；再次冷轧至0.14毫米，该厚度为后续的箔轧预留了27％的压下率；然后在270℃保温19小时；进一步箔轧到0.11毫米，即成品尺寸；将铝箔除油，清理表面，然后在惰性气氛下最终退火；先将真空炉抽真空，然后灌注惰性气体；在惰性气氛下，将铝箔进行三级退火。第一级退火温度为250℃，保温5小时；第二级退火温度为300℃，保温8小时；第三级退火温度为560℃，保温时间为18小时。将最终成品箔，进行腐蚀后按检测标准检测，在375Vf时，比电容为1.04μf/cm²，满足作高压电解电容器阳极用铝箔材料的要求，但整个生产过程中原材料铝锭的成箔率达到85％。

实施例2

例如制品为电解电容器电极用铝箔材料，厚度为0.12mm，化学组成为Al纯度：99.9％或以上、在含有Si：2-50ppm、Fe：2-50ppm、Cu：15-150ppm、Zn：1-80ppm和Pb：0.1-3ppm的同时，含有Zr、V中至少一种在11ppm或以上且总计含有11-100ppm，进一步含有Ti：1-30ppm、还含有Mn、Ga、Mg、Ca中至少一种在1ppm或以上且总计含有1-50ppm、还含有In、Sn、Sb中至少一种在1ppm或以上且总计含有1-30ppm、B含量被限制在2ppm或以下，剩余部分由铝及杂质组成；

按照本发明的生产方法，采用三精电解法生产的高纯铝锭(铝纯度为99.995％)熔化至730-750℃，然后按照上述范围添加所列元素、精练、除渣除气，检测和控制铝水的各组分在上述目标组成成分，并控制铝水中含气量在0.12毫升/100克铝水以下；经检测，所熔制铝合金熔融液的化学组成为Al纯度99.985％、Cu：40ppm、Si：10ppm、Fe：10ppm、Zn：20ppm、Pb：0.5ppm、Zr：50ppm、V：1ppm、B：1ppm、Ti：1ppm、Mn：1ppm、Ga：1ppm、Mg：1ppm、Ca：＜1ppm、In：＜1ppm、Sn：＜1ppm、Sb：10ppm，其余为不可避免的杂质；

将所准备的铝水进行过滤；然后将经过过滤的铝水直接输入到铸轧机中，轧成8毫米厚的板卷，并冷却到常温；采用铸轧方法成型时，通过轧制过程中的外力以及冷却可诱导熔融液在很短的时间内凝固成型，获得均匀细致的组织结构和均匀的成分，也避免了铸锭过程中所产生的粗大枝晶以及成分偏析，因此铸轧所获得的板卷无须经过均质化热处理，而能直接进入冷轧工序；当这种铸轧板卷冷却到常温后，冷轧至4毫米厚；然后在580℃进行中间退火，保温24小时，然后出炉冷却到常温；再次冷轧至一个预定的0.15毫米，该厚度为后续的箔轧预留了25％的压下率；然后在290℃保温20小时；进一步箔轧到0.12毫米，即成品尺寸；将铝箔除油，清理表面，然后在惰性气氛下最终退火；先将真空炉抽真空，然后灌注惰性气体；在惰性气氛下，将铝箔进行三级退火。第一级退火温度为250℃，保温6小时；第二级退火温度为320℃，保温8小时；第三级退火温度为580℃，保温时间为19小时。将最终成品箔，进行腐蚀后按检测标准检测其静电容量，与采用已知热轧工艺轧制的具有同样化学组成和厚度的电极铝箔具有同样的静电容量，满足作电解电容器电极用铝箔材料的要求，但整个生产过程中原材料铝锭的成箔率达到83％。

实施例3：

例如制品为电解电容器电极用铝箔材料，厚度为0.08mm，以质量百分比计，含有Si：0.01-0.30％、Fe：0.01-0.30％、Ni：0.0021-0.05％、Cu：多于0.01％-少于0.10％，还含有Sn、Ga、In中的至少一种以上合计0.003-0.10％，其余部分包含铝和不可避免的杂质。

按照本发明的生产方法，采用三精电解法生产的高纯铝锭(铝纯度为99.95％)熔化至730-750℃，然后按照上述范围添加所列元素、精练、除渣除气，检测和控制铝水的各组分在上述目标组成成分，并控制铝水中含气量在0.12毫升/100克铝水以下；经检测，所熔制铝合金熔融液的化学组成为Al纯度99.873％、Cu：0.017％、Si：0.03％、Fe：0.04％、Ni：0.007％、In：0.01％、Ga：0.02％，其余为不可避免的杂质；

将所准备的铝水进行过滤；然后将经过过滤的铝水直接输入到铸轧机中，轧成9毫米厚的板卷，并冷却到常温；采用铸轧方法成型时，通过轧制过程中的外力以及冷却可诱导熔融液在很短的时间内凝固成型，获得均匀细致的组织结构和均匀的成分，也避免了铸锭过程中所产生的粗大枝晶以及成分偏析，因此铸轧所获得的板卷无须经过均质化热处理，而能直接进入冷轧工序；

当这种铸轧板卷冷却到常温后，冷轧至2.5毫米厚；然后在470℃进行中间退火，保温24小时，然后出炉冷却到常温；再次冷轧至一个预定的0.1毫米，该厚度为后续的箔轧预留了25％的压下率；然后在230℃保温18小时；进一步箔轧到0.08毫米，即成品尺寸；将铝箔除油，清理表面，然后在惰性气氛下最终退火；先将真空炉抽真空，然后灌注惰性气体；在惰性气氛下，将铝箔进行三级退火。第一级退火温度为210℃，保温2小时；第二级退火温度为290℃，保温7小时；第三级退火温度为460℃，保温时间为18小时。将最终成品箔，进行腐蚀后按检测标准检测其静电容量，与采用已知热轧工艺轧制的具有同样化学组成和厚度的电极铝箔具有同样的静电容量，满足作电解电容器电极用铝箔材料的要求，但整个生产过程中原材料铝锭的成箔率达到83％。

虽然以上已经参照附图对按照本发明目的的构思和实施例作了详尽说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明做出各种改进和变换，而这种改进和变换仍然应当属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种电解电容器电极用铝箔的生产方法，其特征是，包括下列步骤：

1)铝合金熔融液准备：将铝锭加热熔化至730-750℃，添加合金元素精练，除渣除气，检测和控制铝水的各组成成分，并控制铝水中含气量在0.12毫升/100克铝水以下；

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板卷，并冷却到常温；

4)将铸轧板卷冷轧至2.5-5毫米之间的一个厚度；

5)在450-610℃之间进行中间退火，保温18-30小时，然后出炉冷却；

6)继续冷轧至一个预定厚度，该厚度为进一步成品箔轧预留18-30％的压下率；

7)在200-310℃之间进行中间退火，保温18-22小时；

8)箔轧到预定的产品厚度；

9)除油，然后在惰性气氛下最终退火。

2.根据权利要求1所述的电解电容器用铝箔的生产方法，其特征是，在步骤9)的最终退火包括下列三级保温：

1)一级：退火温度200-260℃，保温2-8小时；

2)二级：退火温度280-350℃，保温7-10小时；

3)三级：退火温度450-580℃，保温18-22小时。

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