Siemens Moore 39ACM34AAN 引亩电解电容器是电子产品中不可缺少的元器件之一。随着电子技术的迅猛发展,电子整机的组装密度和集成化程度进一步增大,铝电解电容器作为关键的、不可集成的分立元件,正向着小体织、大容量、低成本、篼频低阻抗方向发展。铝电解电容5H具有性能优良、大容量、价格低廉、易于加工、使用便捷等特点,因此广泛应用于信息电子设备、仪器、机电、家电等电子整机产品中。
1.2特性要求篼压阳极用铝箔使用杂质元素较少的高纯度铝材料制作,其立方织构占有率和对铝箔表面特性的控制非常重要。如高压阳极用铝箔在Siemens Moore 39ACM34AAN 左右退火(包括退火气氛条件),对表面氧化膜厚度及状态均产生微妙的影响,腐蚀开始点的控制对静电容量也会产生重大影响。
氧化膜的特性通过膜的耐电压值(V*)和测定铝箔的静电容量获得。不同的腐蚀化成工厂通常采用适于自己腐蚀条件的特征值来控制。
表面氧化膜特性对铝箔的表面溶解性有着明显的影响,进而对获得较高的静电容量带来很大影响。表面洛解性很微妙,依赖于腐蚀条件的变化会发生很大的变化,根据各种腐蚀方法的不同可制得不同表面溶解度的铝箔。
低压阳极用铝箔和阴极用铝箔的杂质含量的控制很关键。对硬态铝箔的杂质元素在铝箔中的固溶及析出状态的控制是非常重要的。软质铝箔则还需对退火后铝箔的抗拉强度等力学性能进行控制。
铝箔共同的质量要求主要是:伤痕、皱纹、波浪、外观问题及较少的蛇形和制造技术问题。这些问题均会对腐蚀工厂的生产工艺造成影响,从而影响铝箔的腐蚀性能。
厚度不均会对腐蚀和化成后的铝箔的机械强度有影响。
下游工厂希望厚度尽可能均匀,最厚与最薄处的差值最好能在平均厚度的1%以下。
铝箔表面状况的控制,如在铝箔表面带有的油迹、氧化物以外的异物。各种杂质粒子的露头对产品性能都会带来极大的影响。
2铝电解电容器用铝箔的生产技术研究现状2.1原材料制备技术现状目前国内外生产铝电解电容器用铝箔所需主要原材料的质量要求是:阳极用铝箔采用含A199.98%以上的篼纯铝制作,厚度范围4012(Vm;阴极用铝箔采用工业纯含A199.3% 99.8%的普通铝制作,特殊用途阴极用铝箔也有采用含A199. 9%以上的篼纯铝制作的,厚度范围15~60Mm.目前世界上篼纯铝的制备技术主要有两种:三层液电解法和偏析法。
70%以上纯度铝作为原料,电解槽下部为熔融态的Al-Cu合金作为阳极,中部为电解质层,上部为精炼铝液层与石墨(或铝电极)相连作为阴极,通直流电进行熔盐电解。经过电化学反应,在阴极生成篼纯铝,纯度可达99. 99*以上。该方法一次提纯纯度较高,特点是Fe、S、Zn、Ga等元素提纯效果较好,Cu、Mg等元素略高t缺点是生产成本较篼,主要是吨铝电耗太大,约16000~20000kWh/t.目前德国HYDRO、法国PECHINEY、俄罗斯、中国新*众和及东北欧国家采用此法生产较多,这类工厂多建于电价较低的地区。
偏析法是一种物理提纯的方法,主要利用铝从熔融状态开始结晶时所具有的纯化特性。由于各元素在固液相分配系数的不同,通过控制结晶过程将在底部优先结晶的篼纯度铝与多杂质的熔融铝液分离,达到提纯的目的。该方法可得到99.98%以上的高纯铝,也可得到99.99%甚至99.995%以上的篼纯铝,还可通过多次偏析获得更篼纯度的高纯铝。其特点是Fe、Si、Zn、Ga等元索提纯效果不如三层液电解法好,但Cu、Mg等元素提纯效果奇佳,几乎可达痕置。由于能源消耗少,生产成本较低,不太受地区限制,目前日本昭和铝业和三井铝业、德国HYDRO、法国PECHINEY、美国铝业等主要采用此法生产篼纯铝。
国外篼压阳极用铝箔的生产既有单独采用三层液电解法生产的离纯铝作为原料的;也有单独采用偏析法生产的高纯铝作为原料的》还有用三层液电解法高纯铝与偏析法高纯铝混合使用的,这样可结合两种高纯铝的优点。低压阳极用铝箔一般采用偏析法篼纯招为原料。目前国内全部采用三层液电解法篼纯铝为原料制作高压和低压阳极用铝箔,这与国内开发的篼纯铝箔主要是99.99%A1含童有关,也与国内仅具备三层液电解法高纯铝的批量生产供货能力有关。
2.2生产技术现状目前掌握和能够生产篼纯阳极用铝箔技术的主要有曰本、法国、意大利、国、美国、中国等少数几个国家。技术都是自主开发的,其中以日本电容器用铝箔的制造技术较为领先,产品的稳定性最好。阴极铝箔生产技术难度相对较低,能够生产的国家要多些。
国内外电容器用铝箔的加工工艺过程总体差异不大,仅仅在工艺技术细节上存在差异,具体集中在织构控制技术、微量元素调整及存在分布控制技术和原料低纯化技术方面。》电容器用铝箔生产工艺流程w:铝锭*熔炼静置炉半)连续铸造4铣面―均匀化加热―热轧*冷轧―中间退火4箔轧*清洗―分切>成品退火*包装检验*入库*发运。
目前国外企业及国内几个主要的电容器用铝箔生产企业都是采用上述工艺流程进行组织生产的。国内外电容器用铝箔的生产工艺和过程控制的主要差别在于:①设备装机水平存在差距;②在基础研究上存在差距,如杂质含量与杂质存在形态对产品质量起着决定作用,而国内研究较少;③工艺控制水平及生产管理存在差距;国内工艺控制和管理水平低,不够细致t④熔体净化处理技术;⑤国内企业没有清洗工序,大部分产品不经过退火直接提供给腐蚀化成及电容器工厂,而国外企业全部提供经洗过的低压和阴极硬质铝箔和洗后经过退火的软质高压和低压阳极用铝箔。
篼压阳极用铝箔在腐蚀时主要采用直流腐蚀,要求铝箔中具有较强的立方织构。织构控制技术目前国内外都已基本掌握成熟,生产的高压阳极用铝箔产品的立方织构占有率均可稳定在95%以上。国内目前已有3家企业掌握篼压阳极用铝箔立方织构控制技术。新疆众和股份公司、北京伟豪铝业有限公司和西南铝业有限责任公司分别与篼校合作,先后开发成功立方织构占有率95*以上的高压阳极用铝箔产品。国产高m产品,的织构控制技术水平已达到国际先进水平1,但采用偏析法高纯铝生产高立方织构占有率的高压阳极用铝箔技术还不成熟。
低压阳极用铝箔在腐蚀时采用交流腐蚀,对于织构的依赖较少,冷轧时得到的位错成为腐蚀的活性点。低压阳极用铝箔中,一部分采用硬态铝箔直接进行腐蚀,其杂质元索控制和固溶及析出状态的控制很重要,会影响铝箔的耐溶解性和腐蚀性能。
国外在低压阳极用铝箔制造技术方面,已成功采用偏析法生产的99.97%99.98%铝制备篼纯低压阳极用铝箔。有效控制了铝箔中杂质的固溶析出,解决了铝箔耐溶解性问题,铝箔的综合性能可完全替代99.99%篼纯铝生产的篼纯铝箔,且腐析法篼纯铝锭生产低压阳极用铝箔方面才刚刚进入初始研究阶段。
近年来国产高纯铝箔生产技术取得了重大的进步,但还存在一些工艺技术细节问题需进一步研究。尤其在偏析法篼纯铝作为原料生产高纯铝箔的生产技术方面与国外存在较大差距,需加强研究,以降低生产成本,提篼产品综合性能,提升产品在国内外市场的竞争力。
近年来,国内外关于阴极用铝箔技术的研究都取得了长足的进步。国外在纯铝系、篼纯铝系、Al-Cu系、Al-Mn系、Al-Mg.系等阴极用铝箔的开发方面取得了较多的研究成果,推出了可适应不同腐蚀体系(化学腐蚀和电化学腐蚀体系)的腐蚀使用系列产品,满足了市场的需求。而国内目前主要以Al-Mn和Al-Cu系为主,可满足大部分市场的需求。一般认为,在阴极用铝箔的制造技术方面,尤其是硬态腐蚀用铝箔中杂质元素的固溶及析出状态的控制是非常重要的。
3技术难点目前国内外在原箔制造技术方面的难点主要集中在篼纯铝‘箔立方织构的控制、高纯电容器铝箔微量元素的调整与控制、偏-析法制造99.98%以上高纯铝原箔制造技术的实用化等3个方面。
3.1高压阳极用铝箔立方织构的控制技术国内外对篼压阳极用铝箔的立方织构控制技术的研究较多。电容器用铝箔的热处理技术对立方织构的控制、微量元素的分布、存在状态以及氧化膜厚度的影响很大。目前国内成品退火主要采用真空退火,成本较高;大卷铝箔退火技术不成熟,导致整卷铝箔退火不均匀,腐蚀铝箔性能也不稳定。
国外主要采用低真空气氛保护退火(如氩气、氮气等),生产效率较高,产品性能相对稳定,部分厂家采用连续退火工艺进行退火,使产品的综合性能得到提篼。
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