電解鋁液生產電解電容器負極箔的關鍵技術

李彪

（包頭市東河區(qū)中國鋁業(yè)包頭企業(yè)華云電解一廠，內蒙 包頭 014000）

摘要：負極箔是生產電解電容器的關鍵材料， 我國鋁電解電容器發(fā)展很快， 近十幾年來， 由于電子產業(yè)的迅速發(fā)展， 尤其是通信產品、計算機、家電等整機產品市場的急劇擴大， 對鋁電解電容器的需求量也急劇上升， 極大地加速了電極箔產業(yè)的發(fā)展，同時由于對鋁電解電容器的小型化、高性能化、片式化的要求越來越迫切， 對電極箔的制造業(yè)也提出了更高的技術和質量要。本文分析了電解鋁液生產電解電容器負極箔的關鍵技術。

關鍵詞：電解鋁液；電容器負極箔；技術；

對質優(yōu)價廉的鋁電解電容器的需求也急劇上升， 鋁電解電容器關鍵材料的電極箔也水漲船高， 以極快的速度發(fā)展， 同時隨著對鋁電解電容器的小型化、高性能化、片式化的要求越來越迫切， 對電極箔的制造也提出了更高的技術和質量要求。作為關鍵材料之一的電解電容器用陰極箔也越來越受到人們的重視。

一、電解鋁液生產電解電容器負極箔的關鍵技術

（一）對箔材成分和生產工藝技術的要求。負極箔是陰極的引箔， 用鋁箔制作， 要求具有較高的電容量、抗拉強度、折彎次數， 表面光滑、均一，端面整齊。負極箔的生產工藝有兩種：一是法國工藝的硬狀態(tài)鋁箔的化學腐蝕方法；二是日本工藝的軟狀態(tài)鋁箔電化學腐蝕工藝。國內多采用化學腐蝕法。腐蝕機制是鋁箔的表面被腐蝕出許多微細的蝕孔， 類似于海綿體形狀， 使負極箔表面積增加， 這是實現電解電容器高比電容化的關鍵。

（二）鋁合金熱處理過程中， 再結晶與析出交錯進，在較低溫度進行退火時， 析出過程先于再結晶過程發(fā)生， 析出物質點通過管道擴散， 傾向于在位錯等點陣缺陷處形核并長大， 隨著退火時間的增加第二相粒子析出數目增多； 而在相對較高溫度段進行退火時， 再結晶過程發(fā)生在析出過程之前或同時進行， 冷軋時形成的位錯在析出開始就消失或部分消失， 大部分析出相只能通過體擴散在再結晶基體中形核、長大， 隨著退火時間增加， 第二相粒子聚集， 因此第二相析出不均勻且尺寸偏大。當金屬暴露在富含陰離子的電解質中時， 在裂縫和晶體缺陷處的金屬易溶解.在冷變形狀態(tài)下，合金有剝落腐蝕傾向， 且隨冷加工程度的增加而增加。其原因是冷變形過程中， 粗大堅硬的金屬間化合物使周圍基體產生顯微缺陷，負極箔的腐蝕不均勻， 不是存在較大腐蝕坑就是腐蝕太淺， 可以確定此電子箔中存在剝落腐蝕， 其原因是冷變形過程中較粗大的第二相粒子阻礙了位錯運動， 使周圍基體產生了不均勻的顯微缺陷， 從而導致后續(xù)腐蝕出現剝落， 另外第二相粒子分布不均勻也是導致腐蝕不均勻的重要原因， 第二相粒子在鋁基體中較為細小且彌散分布時， 冷加工后合金中的位錯分布更加均勻， 作為腐蝕核心之一的位錯分布均勻， 必然有利于后續(xù)的腐蝕均勻。

（三）熔煉與熱軋。在熔煉時應對熔體攪拌均勻， 保證化學成分均勻， 去除氣體和雜質， 避免鑄錠中有氣孔和大的夾雜物在成品軋制時形成孔洞， 這是生產電容器的致命缺陷， 所以應保證熔體中的H2 含量小于0.15mL 100gAl 。鑄錠應進行銑面， 銑去表面偏析瘤、夾雜等缺陷。半連續(xù)鑄造冷卻速度大， 尤其是3003 合金，Mn本身具有晶界吸附現象， 出現晶內偏析， 在隨后的退火過程中， 易出現粗大晶粒， 所以鑄錠應進行均勻化退火， 消除成分及組織不均勻而導致成品表面腐蝕不均勻的現象。鑄錠均火溫度以590℃～620℃為宜。為保證熱軋組織的均勻， 鋁箔坯料在熱軋時應注意熱軋前的加熱溫度以480℃～500℃為宜， 熱軋終了溫度不低于320℃， 同時熱軋時表面應光滑潔凈， 不允許有粘傷、劃傷、腐蝕等缺陷， 否則會傳到鋁箔表面而直接影響到負極箔的比電容。中間退火工藝直接影響負極箔的化學成分均勻性、組織均勻性和產品的晶粒度。負極箔腐蝕時， 不但有核心， 而且要有腐蝕通道， 腐蝕通道與產品的總加工率、道次加工率及熱處理工藝有很大關系。因此， 中間退火工序的選擇是影響負極箔質量的關鍵，對電解鋁鑄軋法生產負極箔尤為重要。輥系潤滑選用連續(xù)噴火潤滑， 冷卻采用連續(xù)的純水冷卻輥系的輥型， 以保證軋后產品表面光潔， 板形良好。表面均勻光潔， 無嚴重印等影響使用的缺陷，通過各道工序的質量控制， 達到負極箔毛料的質量標準， 才能進入下道工序生產。

二、質量控制

（一）冷軋的控制。冷軋開坯階段， 板材表面不允許有劃傷、粘鋁、輥痕等缺陷。在0 .3mm～0.5mm 厚時， 要求軋輥表面粗糙度為0.16μm～0.32μm， 軋輥表面光滑均一。鋁箔冷軋時要求其表面質量的同時， 軋輥的粗糙度為0.02μm～ 0 .04μm， 軋制油應潔凈透明， 過濾器使用的硅藻土粒度要小， 充分保證鋁箔表面均一光滑， 同時要考慮軋制速度不宜過快， 如果軋速太快會產生很大的變形熱， 產生恢復效應， 會消除一部分位錯， 減少腐蝕通道， 降低比電容。同理， 道次加工率也應加以控制， 不宜過大。在腐蝕過程中， 由腐蝕核心形成腐蝕后， 必須有位錯源作為腐蝕通道， 用戶曾做過試驗， 如果沒有位錯源作為腐蝕通道， 比電容會明顯降低。因此， 合理的軋制生產工藝也是提高比電容的一個重要途徑。中間退火溫度以380℃～ 420℃為宜。合金在短時間內形成均勻細小的再結晶組織， 為繼續(xù)軋制提供良好的條件， 否則不均勻的再結晶組織會遺傳到成品而直接影響比電容。中間退火后到成品的冷加工率與比電容不成線性關系， 根據試驗和多年的生產實踐證明， 冷加工率大于90%時， 比電容會明顯增加。

（二）剪切及包裝工序的質量控制。一是皺紋廢品的產生。a.軋制時如果不及時合理的調節(jié)工藝參數， 會產生中間松兩邊緊或二肋松兩邊緊的現象， 這兩種板形在剪切時易產生皺紋。在成品卷取時， 卷取速度相同， 鋁箔拉緊的地方被展平拉齊， 而松的地方則形成褶皺。b.鋁箔剪切、卷取時， 如面壓不穩(wěn)或兩側大小不等， 鋁箔被拉得松緊不一， 易產生皺紋和串層， 嚴重影響鋁箔的質量。c.卷取軸的軸向竄動或徑向跳動、不平直、偏心都易造成局部松緊不一， 松的地方產生皺紋， 所以應保證卷取軸平直穩(wěn)定運轉。d.保證卷取軸與各導輥之間平行， 若有導輥不平行， 則易造成局部松緊不一， 產生皺紋， 在生產過程中， 應定期檢查各導輥， 保證相互平行。二是毛刺、荷葉邊的產生與控制。成品剪切時如刀刃不鋒利， 或重疊量不當， 易產生毛刺、荷葉邊等缺陷。刀軸不平直也是產生荷葉邊的因素之一。因此在生產過程中， 應優(yōu)質操作， 合理調整刀刃的重疊量， 保證刀軸平直、刀刃鋒利， 確保剪切質量。

（三）成品包裝工序的控制。成品包裝時應輕拿輕放， 放入箱內時應注意避免碰傷， 以免用戶在腐蝕生產線開卷時造成廢品。

本文分析了電解鋁液生產電解電容器負極箔的關鍵技術，剪切質量、板形、包裝質量， 若不良會給用戶在腐蝕生產線帶來不便， 易造成廢品， 降低產品成品率。作為材料研究和生產工作者必須對陰極箔的性質以及其整個生產工藝有一定的了解， 并在此基礎上不斷研究以滿足國內需求。

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