CN103093961A - 一种电解电容器低压阴极用铝箔及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电解电容器低压阴极用铝箔及其制造方法，该阴极铝箔的特征在于具有以下化学成分：以质量百分比计，含有Cu：0.06-0.08％，Fe：0.30-0.32％，Si：0.04-0.06％，Pb：0.5-1.5ppm，Ni：0.5-1.5ppm，其余部分为Al和不可避免的杂质。其制造步骤包括：铸轧、冷轧、箔轧；制造时，合金的熔炼温度为730-760℃，精炼温度为720-740℃，铸轧温度为680-695℃。本发明的产品具有比电容大、机械强度高及生产工艺简单、成本低廉等优点。

Description

一种电解电容器低压阴极用铝箔及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种薄铝箔或铝带产品，该产品在经过提高比表面的表面蚀刻处理后用于制造电解电容器的电极，特别是低压电解电容器阴极用铝箔及其制造方法。

背景技术

电解电容器是电子电器产品中不可或缺的元件，铝质电解电容器性能优良、质量可靠、工艺成熟、价格低廉、易于加工、使用方便，因而得到了广泛的应用。铝质电解电容器的产品水平很大程度上取决于用作电极的铝箔所能实现的技术指标，微量元素的存在及分布对铝箔的腐蚀过程和电容量大小具有至关重要的影响，因此，微量元素的设计与控制是目前国内外原箔制造技术的关键技术难题之一，控制纯铝中的Fe、Si、Cu三种主要杂质元素的含量是微量元素控制的一般手段，同时，其他杂质元素也对铝箔质量能产生不可忽视的影响，铝箔在设计中往往还考虑添加Ti、Mn、Zn、Cr、Ag、Mg、Pb、Bi、V、Ga、Ni、Ca、Na、B、P等元素。近年来，随着电子信息技术的快速发展，铝电解电容器也随之向着小体积、大容量、高集成、轻量化的方向发展，这就进一步要求电极用铝箔可以在很小的曲率半径下就能高速卷曲并具有十分优异的机械性能。

发明内容

针对现阶段所面临的技术难题，本发明的目的在于提供一种电解电容器低压阴极用铝箔及其制造方法，该低压阴极用箔及其制造方法具有比电容大、铝箔机械性能优异、生产成本低等优点。

即，本发明的第一方面：一种电解电容器低压阴极用铝箔的特征在于：以质量百分比计，含有Cu：0.06-0.08％，Fe：0.30-0.32％，Si：0.04-0.06％，Pb：0.5-1.5ppm，Ni：0.5-1.5ppm，其余部分为Al及不可避免的杂质，杂质元素总含量不超过0.10％，其中单个杂质元素含量不超过0.03％。

本发明在铝基体中首先通过必要的Cu、Fe、Si元素组合，控制0.06＞Cu＞0.08％，控制0.30＞Fe＞0.32％，控制0.04＞Si＞0.06％，同时加入适量的Pb、Ni有益元素(其他则为不可避免杂质)，可以在铝箔产品中实现如下目的：第一是使铝箔表面和内部可以形成足够数量的腐蚀核心，在腐蚀过程中可有效的扩大铝箔表面积，提高其比电容；第二方面上述有益元素的存在还可以有效提高铝箔腐蚀后的机械强度。

上述各元素的添加意义及含量的限定理由如下：

Cu：0.06-0.08％

Cu在Al中以固溶状态存在，可以有效的提高Al的机械性能，尤为重要的是，弥散分布的Cu可以使箔体在腐蚀中的蚀刻均匀性提高，最终提高铝箔的比电容。若仅从提高铝箔机械性能的角度出发，Cu是一种强化元素，Cu含量越高，铝箔机械强度也越高，但是，腐蚀中经常出现二次沉淀现象，即：当Cu原子周围的铝溶解之后，Cu在腐蚀介质中自行溶解脱落，变为Cu²⁺离子进入溶液，Cu²⁺离子很不稳定，很快又在铝箔表面阴极相区沉淀出来。二次沉淀使铝箔表面铜斑增大、阴极区增强、易于被破坏，为了将其除去，必须进行后处理。所以在成分上也应当适当限制Cu元素的含量。因此，Cu的含量被限制在0.06-0.08％，另外，基于同样的理由，优选配方中，Cu的含量限制在0.065-0.075％。

Fe：0.30-0.32％，Si：0.04-0.06％

铝箔中仅含有Fe杂质元素时，Fe与Al生成针状FeAl₃。铝箔中仅含有Si杂质元素时，Si在Al中以板状游离硅形式存在。铝箔中同时含有Fe和Si时，根据Fe、Si含量不同，可能生成骨骼状Fe₃Si₂Al₁₂和针状Fe₂Si₂Al₉，与呈针状的FeAl₃、Fe₂Si₂Al₉两种化合物相比，呈骨骼状的Fe₃Si₂Al₁₂化合物硬度较小，对基体割裂的程度也较小，为了方便铝箔的加工及提高铝箔性能，本发明希望Fe、Si元素以骨骼状Fe₃Si₂Al₁₂化合物形式存在，此时Fe、Si元素原子比为3∶2，换算为质量比为3∶1，为了尽量生成Fe₃Si₂Al₁₂，本发明中Si的含量被限制在0.04-0.06％，Fe的含量被限制在0.30-0.32％；另外，基于同样的理由，优选配方中，Si的含量被限制在0.048-0.054％，Fe的含量被限制在0.310-0.315％。

Pb：0.5-1.5ppm

Pb是铝箔生产中的有益微量元素，Pb在最终退火时在铝箔表面浓化，可使腐蚀初期蚀坑的产生变得均匀化，抑制铝箔局部产生蚀坑。当然，若Pb含量低于0.1ppm时则缺乏上述效果，若Pb含量高于3ppm时则铝箔表面的溶解变得剧烈，其静电容量会降低，因此Pb的合理含量为0.1-3ppm，在该含量范围内，优选Pb含量的下限值为0.5ppm，优选Pb含量的上限值为1.5ppm。

Ni：0.5-1.5ppm

在含足够Fe的铝箔中，Ni与Al、Fe结合形成Al(Ni，Fe)化合物，这些化合物的电位高，在腐蚀中与Al基体产生局部的电池反应，使铝箔的蚀刻性提高，然而，Ni含量提高容易造成Al基体中形成大的Al(Ni，Fe)化合物，此时腐蚀中会以Al(Ni，Fe)化合物为中心形成粗大的蚀痕，因此本发明控制Ni含量在0.5-1.5ppm内，优选Ni含量的下限值为0.8ppm，优选Ni含量的上限值为1.2ppm。

相应的，本发明的第二方面：提供了一种电解电容器低压阴极用铝箔的制造方法，其步骤包括：铸轧、冷轧、箔轧。

一种电解电容器低压阴极用铝箔的制造方法如下：

铸轧步骤在∮680×1450铸轧机上进行，首先在熔炼炉熔炼成符合权利1所述成分的合金熔体，其温度为730-760℃，然后将熔体导入静置炉进行精炼，控制炉中熔体温度在720-740℃，通过流口和流槽进入除气装置出去多余的氢，然后通过双层过滤器过滤净化，除去熔体中的杂质。随后熔体流入可以控制液面高度的前箱内，再经过浇道到供料嘴，此时可以开始铸轧，铸轧温度为680-695℃。铸轧后获得厚度为7.5mm的板材；

铸轧获得板材经严格检测后进入冷轧及箔轧步骤，采用1450冷轧机，经过冷轧，铝板(铝箔)厚度的变化依次为：7.0mm-4.0mm-2.5mm-1.5mm-0.9mm-0.55mm-0.35mm-0.24mm-0.16mm-0.105mm-0.065mm-0.040mm，即最终获得厚度为0.040mm的合金铝箔。

本发明通过铸轧、冷轧、箔轧，最终制备得到一种电解电容器低压阴极铝箔，将获得的铝箔进行电化学或者化学腐蚀处理，可以有效扩大铝箔的表面积，腐蚀后进行化成处理，继而用作电解电容器低压阴极铝箔。该制造方法可以实现工业化、规模化生产，而且该铝箔制造方法生产效率高、成品率高、成本较低。与国内外常用的1xxx系列合金牌号铝生产的阴极铝箔相比，本发明制备的低压阴极铝箔具有更好的导电性、耐腐蚀性，其机械性能比1xxx系列合金也更稳定，其强度和延伸率都较高。

下面结合具体事例对本发明做进一步说明。

具体实施方式

本发明实施例化学成分及本发明外的对比例化学成分见表1

配置如表1所示化学成分的铝熔体，通过铸轧、冷轧(包含中间退火)、箔轧，制备得到0.040mm厚度的同编号铝箔试样，随即对铝箔试样进行腐蚀预处理及腐蚀处理，最后将铝箔试样清洗烘干、进行性能检测，所得结果见表2。从表2可以看出，本发明铝箔腐蚀损失率低、比容高，并且本发明铝箔具有优秀的机械性能。

表1

表2

Claims (2)

1.一种电解电容器低压阴极用铝箔，其特征在于具有以下组成：以质量百分比计，含有Cu：0.06-0.08％，Fe：0.30-0.32％，Si：0.04-0.06％，Pb：0.5-1.5ppm，Ni：0.5-1.5ppm，其余部分为Al及不可避免的杂质，杂质元素总含量不超过0.10％，其中单个杂质元素含量不超过0.03％。

2.一种如权利要求1所述电解电容器低压阴极用铝箔的制造方法，其制造步骤包括：铸轧、冷轧、箔轧；其特征在于：合金的熔炼温度为730-760℃，精炼温度为720-740℃，铸轧温度为680-695℃。