CN111020219A - 一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺 - Google Patents

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左宏
覃超
陈建军
王多洋
徐佩军
赵文铭
张亮
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Abstract

本发明为一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺。一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺，将氯气和氩气混合得到的混合气体，经过在线除气室通入铝液内，进行除气除渣处理；其中，所述的氯气占所述的混合气体总体积的10‑30％；所述的氯气的流量不超过100NL/h。本发明所述的一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺，通过除气除渣控制工艺的改进，保证了扁锭的质量；另外，合理地减少了氯气的用量，降低了管理成本。

Description

一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺
技术领域
本发明属于铝产品加工的技术领域，具体涉及一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺。
背景技术
铝电解电容器用扁锭在铸造过程中，若除气除渣控制不好，则容易产生气孔、裂纹、夹渣等质量缺陷。扁锭的这些质量缺陷控制不到位，则会造成后续电解电容器质量的下降。以往在铝加工过程中采用四氯化碳和六氯乙烷精炼的方式进行除气除渣，但电解电容器的性能指标要求较高，对铝液的洁净度有很高的要求，任何外来物质都会对最终产品造成影响，所以现阶段国内外均在用纯度较高的氯气进行除气除渣。
铝电解电容器的性能好坏与内部缺陷息息相关，而铝箔内部组织结构和杂质的情况主要取决于板锭铸造过程中的除渣工序。板锭铸造过程中，需要使用氯气体对铝液中的Mg、Ba、Na等碱性金属进行除渣。一般情况下，现有技术中的氯气使用量约为100-300NL/h。由于Cl2是造价高、化学性质活跃的毒性气体，增大氯气使用量在增加采购成本的同时，增加了铝液的消耗，也增大了安全隐患。
有鉴于此，本发明提出一种新的铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺，成本更低，污染更小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺，能将氯气流量精确控制到100NL/h以下，更有助于实现精确控制，小流量更能减少氯气的用量和减少污染，也更有助于板锭质量的提升。
为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺，所述的除气除渣工艺为：将氯气和氩气混合得到的混合气体，经过在线除气室通入铝液内，进行除气除渣处理；
其中，所述的氯气占所述的混合气体总体积的10-30％；
所述的氯气的流量不超过100NL/h。
进一步的，所述的氯气和氩气混合得到的混合气体的步骤为：
将纯度为99.999％的氯气和纯度为99.999％的氩气通过气瓶减压阀、管路减压阀和电磁阀自动控制按比例混合，得中间气体；
将所述的中间气体经过单向阀、减压阀和电磁阀与99.999％纯度的氩气进行二次混合，得所述的混合气体。
再进一步的，所述的中间气体中：氯气占中间气体总体积的20-30％。
再进一步的，所述的混合气体中：氯气占所述的混合气体总体积的10％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、氯气的用量减少，直接降低了采购成本，进而减少了氯气的运输成本、储存成本等。
2、氯气的合理使用有助于板锭成份的均一性和稳定性，在板锭中Mg、Ba、Na等碱性金属含量达标的情况下，减少了夹渣与积渣，保证了铝箔产品及后续电极箔产品质量的稳定性。
附图说明
图1为实施例1的氢含量趋势图；
图2为实施例1的氯气通入量和Me金属含量变化图；
图3为实施例2的控制流程图；
图4为实施例2的氢含量趋势图；
图5为实施例2的氯气通入量和Me金属含量变化图；
图6为采用本发明的技术方案和常规技术后的原料使用量的对比图；
图7为采用本发明的技术方案和常规技术后的具体Me金属成分和值波动情况。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
在详细阐述本发明一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺之前，有必要对本发明中提及的方法等做进一步说明，以达到更好的效果。
本发明的原理为：
(1)除碱金属杂质主要依靠Cl2气体，化学反应方程式为：nAl+3MeCln＝nAlCl3+3Me(Me为各种金属的代号，本发明中代表碱金属，一般为Mg、Ba、Na等)。
(2)Cl2本身不溶于铝液，但是Cl2和铝及溶于铝液中的氢都迅速发生化学反应：
Cl2+H2＝2HCl↑和3Cl2+2Al＝2AlCl3↑
反应生成物HCl和AlCl3(沸点183℃)都是气态，不容易铝液。这种除渣方式，比仅吹氮气的效果好得多，但是也存在较为明显的缺陷，即：为了保证除渣效果，Cl2的实际用量大于需求量。由于Cl2是造价高、化学性质活跃的毒性气体，增大氯气使用量在增加采购成本的同时，增加了铝液的消耗，也增大了安全隐患。
在了解了上述方法等之后，下面将结合具体实施例对本发明一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺做进一步的详细介绍：
本发明的技术方案为：
将氯气和氩气混合得到的混合气体，经过在线除气室通入铝液内，进行除气除渣处理；
其中，所述的氯气占所述的混合气体总体积的10-30％；
所述的氯气的流量不超过100NL/h。
氯气用量配比及氯气用量与铝液之间的关系。氯气由Cl2和Ar混合而成，其中Ar的占比较大，约占70-90％；而Cl2的占比较小，约占10％-30％。Ar气体主要负责提供氯气的整体压力和流量，并对Cl2气体进行稀释；Cl2气体主要负责与碱金属反应，并将碱金属从铝液中进行分离。
优选的，所述的氯气和氩气混合得到的混合气体的步骤为：
将纯度为99.999％的氯气和纯度为99.999％的氩气通过气瓶减压阀、管路减压阀和电磁阀自动控制按比例混合，得中间气体；
将所述的中间气体经过单向阀、减压阀和电磁阀与99.999％纯度的氩气进行二次混合，得所述的混合气体。
进一步优选的，所述的中间气体中：氯气占中间气体总体积的20-30％；所述的混合气体中：氯气占所述的混合气体总体积的10％。
在氯气的精确控制方面，通过三级减压装置，将氯气的压力和流量限制在了100NL/h以下，通过电磁阀实时调整氯气流量，使氯气流量在合理的区间范围内。
基于以上原理，本发明采用的实验方案为：
实施例1.
采用纯氯气和氩气进行一次混合除气除渣验证。
在实验过程中采用的方法为：将99.999％纯度的氯气通过气瓶减压阀和电磁阀自动控制与99.999％纯度的氩气进行按比例混合，然后在经过在线除气室通入铝液内，达到除气除渣的效果。此方发可以确定氯气的通入量，通过全自动化控制避免了人为因素导致的影响，但是，使用期间存在高纯度氯气泄露的危险。铝电解电容器的含氢量标准为≤0.120ml/100gAl，Me和值≤5ppm，此次实验效达到除气除渣效果。实验数据见图1氢含量趋势图，图2氯气通入量和Me金属含量变化图可以看到，大流量氯气存在除气效果过剩的情况。
实施例2.
采用纯氯气和氩气进行二次混合除气除渣验证，其工艺控制如图3所示。
在实验过程中采用的方法为：将99.999％纯度的氯气通过气瓶减压阀、管路减压阀和电磁阀自动控制与99.999％纯度的氩气进行按比例混合，将氯气浓度稀释到20-30％，然后在经过单向阀、减压阀和电磁阀与99.999％纯度的氩气进行二次混合，再次降低浓度到10％，最后通过在线除气室通入铝液内，达到除气除渣的效果。因为将纯氯气进行稀释后，可以更精准的控制氯气的通入量，也避免了高纯度氯气泄露对人员的危险性。铝电解电容器的含氢量标准为≤0.120ml/100gAl，Me和值≤5ppm，此次实验效达到除气除渣效果。实验数据见图4氢含量趋势图，图5氯气通入量和Me金属含量变化图可以看到，大流量氯气存在除气效果过剩的情况。
根据实施例1-2，在一次配气的情况下，Cl2的使用量在100-300NL/h范围内，虽然可以满足工艺要求，但存在质量过程的情况。经过试验数据发现，只有将氯气和氩气在大比例混合时才可以满足二次配气的要求，实现小流量氯气供应，即10-100NL/h可以满足生产要求，碱金属也得到合理、有效地清除。
分别采用实施例1和实施例2的技术方案进行12个批次的生产，并进行对比。
(1)原料使用量：结果见图6。由图6可知，采用本发明的技术方案后，氯气的用量减少，直接降低了采购成本，进而减少了氯气的运输成本、储存成本等。
(2)具体Me金属成分和值波动情况：结果见图7。由图7可知，采用本发明的技术方案后，氯气的合理使用有助于板锭成份的均一性和稳定性，在板锭中Mg、Ba、Na等碱性金属含量达标的情况下，减少了夹渣与积渣，保证了铝箔产品及后续电极箔产品质量的稳定性。
铝扁锭铸造行业一般使用单级的氯气供给系统，为了提高除气除渣效果会设置两台过滤设备反应室，这类方法会产生过量用气隐患。本发明提高了精炼混合气体在使用和供给上的匹配性，设计了氯气的多级控制装置和自动反馈装置，较好的实现了除气除渣的工艺控制。
本发明通过调整气体的配比以及精炼气体多级自动控制，实现铝扁锭中杂质的高效率分离，在保证扁锭产品质量的同时，减少了氯气这一有毒且价格较高气体的使用量，降低了生产的成本。
以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种铝电解电容器用扁锭的除气除渣工艺，其特征在于，所述的除气除渣工艺为：将氯气和氩气混合得到的混合气体，经过在线除气室通入铝液内，进行除气除渣处理；
其中，所述的氯气占所述的混合气体总体积的10-30％；
所述的氯气的流量不超过100NL/h。
2.根据权利要求1所述的除气除渣工艺，其特征在于，
所述的氯气和氩气混合得到的混合气体的步骤为：
将纯度为99.999％的氯气和纯度为99.999％的氩气通过气瓶减压阀、管路减压阀和电磁阀自动控制按比例混合，得中间气体；
将所述的中间气体经过单向阀、减压阀和电磁阀与99.999％纯度的氩气进行二次混合，得所述的混合气体。
3.根据权利要求2所述的除气除渣工艺，其特征在于，
所述的中间气体中：氯气占中间气体总体积的20-30％。
4.根据权利要求2所述的除气除渣工艺，其特征在于，
所述的混合气体中：氯气占所述的混合气体总体积的10％。
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