CN104213001B - 阴极箔用低锰铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阴极箔用低锰铝合金及其制备方法,其特征在于，其化学组分按重量百分比为：Mn:0.30～0.60%、Fe：0.20～0.40%、Cu：0.10～0.20%、Si≤0.15%、Mg≤0.08%、Zn≤0.05%、Ti≤0.15%、其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。本发明的低锰铝合金通过降低合金元素含量，使得合金强度降低，减少了轧制时的轧制力，降低加工难度，节约能源，采用本发明的低锰铝合金生产的阴极箔具有表面质量好，无粉尘，组织均匀，比电容高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金加工领域，具体涉及一种阴极箔用低锰铝合金及其制备方法。
背景技术
阴极电子铝箔是制造铝电解电容器的重要原材料之一。目前用于制备阴极电子铝箔的常用材料是纯铝（1XXX系）、铝铜（2XXX）和铝锰（3XXX），其中铝锰系铝合金具有腐蚀过程减薄少，呈“海绵状”均匀腐蚀，可有效扩大阴极箔的表面积，提高比电容，强度较高，不宜断带等特点使用较为广泛。目前阴极箔用铝锰系铝合金主要是3003等锰含量在0.7～1.5%（质量百分比）之间的合金，而3003铝锰合金的阴极箔具有以下缺点：（1）含锰量较高，在铸造时产生成分偏析，易形成粗大的第二相，导致在最后铝箔进行腐蚀时产生分层腐蚀；（2）强度较大，在轧制时需要使用较大的轧制力；（3）极易在铝箔腐蚀成孔时产生表面粉尘发黑等现象，严重影响阴极箔的使用性能。这些问题是阴极箔用锰铝合金研究和生产中迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种通过降低合金元素含量，使得合金强度降低，减少了轧制时的轧制力，降低加工难度，节约能源，并能获得细小均匀的第二相，较高的位错密度的阴极箔用低锰铝合金及其制备方法。
本发明是这样实现的：
一种阴极箔用低锰铝合金, 其特征在于，其化学组分按重量百分比为：Mn:0.30～0.60% 、Fe：0.20～0.40%、Cu：0.10～0.20%、Si≤0.15%、Mg≤0.08%、Zn≤0.05%、Ti≤0.15%、其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。
一种阴极箔用低锰铝合金的制备方法，其特征在于：其方法包括熔炼、铸造、均匀化、热轧、冷轧、中间退火和冷轧等步骤，过程如下：
（1）熔炼：熔炼炉中加入99.75%以上的铝锭在720～760℃温度下熔化后，按重量百分比加入中间合金元素，熔炼过程中在线加入铝钛硼丝，并经过在线除气、除渣、精炼和静置等处理，取样分析合格后将合金铝水过滤；
（2）铸造：将经过熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸锭，浇铸温度690～730℃，得到铝合金铸锭；
（3）均匀化：浇铸后的铸锭装入加热炉中，在590～620℃下保温8～15小时后转移至水、风冷却炉内进行强力冷却；
（4）热轧：将铸锭锯切铣面后，进行热轧预热，预热温度490～540℃，保温3h后开始热轧，热轧卷厚度为4.0～6.0mm；
（5）冷轧：将热轧后的铝合金卷材直接冷轧到厚度为0.3～0.8mm的铝合金卷材；
（6）中间退火：将铝合金热轧卷装入加热炉中进行中间退火，退火温度330～370℃，保温时间1～3h；
（7）冷轧：中间退火后的铝合金卷直接冷轧到厚度为0.018～0.05mm，并将冷轧好的铝合金卷材成品检验，然后分切包装入库。
以上所述的在线除气是将氯、氩气吹入铝合金熔体中，形成大量的弥散气泡，铝合金液与氯、氩气充分接触，气泡在熔体中吸收熔体中的氢，以及吸附氧化夹渣之后上升到熔体的表面形成浮渣。
以上所述的在线除气是采用氩与氯混合气体除气，流量为1～5m3/t铝熔体，氩与氯流量比为1：0.02～0.05，分压为0.10～0.30MPa，转子转速为300～500rpm/min。
以上所述的过滤为先用泡沫陶瓷过滤板过滤，然后再导入管式过滤箱过滤。
本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：
1、本发明的低锰铝合金通过降低合金元素含量，使得合金强度降低，减少了轧制时的轧制力，降低加工难度，节约能源，并使得合金具有细小均匀的第二相，较高的位错密度，大大降低了腐蚀后表面黑粉现象的发生，减少失重，并具有较高的比电容。
2、采用本发明的低锰铝合金生产的阴极箔具有表面质量好，无粉尘，组织均匀，比电容高等优点。
3、本发明的低锰铝合金制备过程中通过在线除气工序降低铝熔体中的氢浓度，减少铸锭中的气孔或针孔，通过过滤工序去除铝熔体中的氧化物、非金属夹杂物和其他有害金属杂质，减少铸锭中的疏松、气孔、夹渣等缺陷。
具体实施方式
实施例1
以生产0.018mm厚阴极箔为例：
按重量百分比为Mn:0.3%、Fe:0.2%、Cu:0.1%、Si≤0.15%、Mg≤0.08%、Zn≤0.05%、Ti≤0.15%、其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al，进行配料。
（1）熔炼：熔炼炉中加入99.75%以上的铝锭在720℃温度下熔化后，按重量百分比加入中间合金元素，熔炼过程中在线加入铝钛硼丝，并经过在线除气、除渣、精炼和静置等处理，取样分析合格后将合金铝水过滤；
（2）铸造：将经过熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸锭，浇铸温度690℃，得到铝合金铸锭；
（3）均匀化：浇铸后的铸锭装入加热炉中，在590℃下保温8小时后转移至水、风冷却炉内进行强力冷却；
（4）热轧：将铸锭锯切铣面后，进行热轧预热，预热温度490℃，保温3h后开始热轧，热轧卷厚度为4.0mm；
（5）冷轧：将热轧后的铝合金卷材直接冷轧到厚度为0.3mm的铝合金卷材；
（6）中间退火：将铝合金热轧卷装入加热炉中进行中间退火，退火温度330℃，保温时间1h；
（7）冷轧：中间退火后的铝合金卷直接冷轧到厚度为0.018mm，并将冷轧好的铝合金卷材成品检验，然后分切包装入库。
实施例2
以生产0.025mm厚阴极箔为例：
按重量百分比为Mn:0.4%、Fe:0.25%、Cu:0.15%、Si≤0.15%、Mg≤0.08%、Zn≤0.05%、Ti≤0.15%、其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al，进行配料。
（1）熔炼：熔炼炉中加入99.75%以上的铝锭在730℃温度下熔化后，按重量百分比加入中间合金元素，熔炼过程中在线加入铝钛硼丝，并经过在线除气、除渣、精炼和静置等处理，取样分析合格后将合金铝水过滤；
（2）铸造：将经过熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸锭，浇铸温度700℃，得到铝合金铸锭；
（3）均匀化：浇铸后的铸锭装入加热炉中，在600℃下保温10小时后转移至水、风冷却炉内进行强力冷却；
（4）热轧：将铸锭锯切铣面后，进行热轧预热，预热温度500℃，保温3h后开始热轧，热轧卷厚度为4.5mm；
（5）冷轧：将热轧后的铝合金卷材直接冷轧到厚度为0.5mm的铝合金卷材；
（6）中间退火：将铝合金热轧卷装入加热炉中进行中间退火，退火温度340℃，保温时间2h；
（7）冷轧：中间退火后的铝合金卷直接冷轧到厚度为0.025mm，并将冷轧好的铝合金卷材成品检验，然后分切包装入库。
实施例3
以生产0.040mm厚阴极箔为例：
按重量百分比为Mn:0.4%、Fe:0.3%、Cu:0.2%、Si≤0.15%、Mg≤0.08%、Zn≤0.05%、Ti≤0.15%、其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al，进行配料。
（1）熔炼：熔炼炉中加入99.75%以上的铝锭在750℃温度下熔化后，按重量百分比加入中间合金元素，熔炼过程中在线加入铝钛硼丝，并经过在线除气、除渣、精炼和静置等处理，取样分析合格后将合金铝水过滤；
（2）铸造：将经过熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸锭，浇铸温度720℃，得到铝合金铸锭；
（3）均匀化：浇铸后的铸锭装入加热炉中，在610℃下保温12小时后转移至水、风冷却炉内进行强力冷却；
（4）热轧：将铸锭锯切铣面后，进行热轧预热，预热温度520℃，保温3h后开始热轧，热轧卷厚度为5mm；
（5）冷轧：将热轧后的铝合金卷材直接冷轧到厚度为0.6mm的铝合金卷材；
（6）中间退火：将铝合金热轧卷装入加热炉中进行中间退火，退火温度360℃，保温时间3h；
（7）冷轧：中间退火后的铝合金卷直接冷轧到厚度为0.040mm，并将冷轧好的铝合金卷材成品检验，然后分切包装入库。
实施例4
以生产0.05mm厚阴极箔为例：
按重量百分比为Mn:0.6%、Fe:0.4%、Cu:0.2%、Si≤0.15%、Mg≤0.08%、Zn≤0.05%、Ti≤0.15%、其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al，进行配料。
（1）熔炼：熔炼炉中加入99.75%以上的铝锭在760℃温度下熔化后，按重量百分比加入中间合金元素，熔炼过程中在线加入铝钛硼丝，并经过在线除气、除渣、精炼和静置等处理，取样分析合格后将合金铝水过滤；
（2）铸造：将经过熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸锭，浇铸温度730℃，得到铝合金铸锭；
（3）均匀化：浇铸后的铸锭装入加热炉中，在620℃下保温15小时后转移至水、风冷却炉内进行强力冷却；
（4）热轧：将铸锭锯切铣面后，进行热轧预热，预热温度540℃，保温3h后开始热轧，热轧卷厚度为6.0mm；
（5）冷轧：将热轧后的铝合金卷材直接冷轧到厚度为0.8mm的铝合金卷材；
（6）中间退火：将铝合金热轧卷装入加热炉中进行中间退火，退火温度370℃，保温时间3h；
（7）冷轧：中间退火后的铝合金卷直接冷轧到厚度为0.05mm，并将冷轧好的铝合金卷材成品检验，然后分切包装入库。
本发明主要技术指标：
目前铝加工生产中，国内3003铝合金0.018-0.05mm厚度的阴极箔比电容基本都在520μF/cm2左右，由上表可以看出在降低合金元素含量之后，阴极箔强度和比电容依然处于行业较高水平；同时又大大改善了阴极箔表面质量，提高成品率和成品质量。
Claims (4)
1.一种阴极箔用低锰铝合金, 其特征在于，其化学组分按重量百分比为：Mn:0.30～0.60% 、Fe：0.20～0.40%、Cu：0.10～0.20%、 Si≤0.15%、Mg≤0.08%、Zn≤0.05%、Ti≤0.15%、其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al；
所述阴极箔用低锰铝合金的制备方法包括熔炼、铸造、均匀化、热轧、冷轧、中间退火和冷轧的步骤，过程如下：
（1）熔炼：熔炼炉中加入99.75%以上的铝锭在720～760℃温度下熔化后，按重量百分比加入中间合金元素，熔炼过程中在线加入铝钛硼丝，并经过在线除气、除渣、精炼和静置处理，取样分析合格后将合金铝水过滤；
（2）铸造：将经过熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸锭，浇铸温度690～730℃，得到铝合金铸锭；
（3）均匀化：浇铸后的铸锭装入加热炉中，在590～620℃下保温8～15小时后转移至水、风冷却炉内进行强力冷却；
（4）热轧：将铸锭锯切铣面后，进行热轧预热，预热温度490～540℃，保温3h后开始热轧，热轧卷厚度为4.0～6.0mm；
（5）冷轧：将热轧后的铝合金卷材直接冷轧到厚度为0.3～0.8mm的铝合金卷材；
（6）中间退火：将铝合金热轧卷装入加热炉中进行中间退火，退火温度330～370℃，保温时间1～3h；
（7）冷轧：中间退火后的铝合金卷直接冷轧到厚度为0.018～0.05mm，并将冷轧好的铝合金卷材成品检验，然后分切包装入库。
2.根据权利要求1所述的阴极箔用低锰铝合金，其特征在于：所述的在线除气是将氯、氩气吹入铝合金熔体中，形成大量的弥散气泡，铝合金液与氯、氩气充分接触，气泡在熔体中吸收熔体中的氢，以及吸附氧化夹渣之后上升到熔体的表面形成浮渣。
3.根据权利要求2所述的阴极箔用低锰铝合金，其特征在于：所述的在线除气是采用氩与氯混合气体除气，流量为1～5m3/t铝熔体，氩与氯流量比为1：0.02～0.05，分压为0.10～0.30MPa，转子转速为300～500rpm/min。
4.根据权利要求1所述的阴极箔用低锰铝合金，其特征在于：所述的过滤为先用泡沫陶瓷过滤板过滤，然后再导入管式过滤箱过滤。
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