电解铝液生产电解电容器负极箔的关键技术

李彪

（包头市东河区中国铝业包头企业华云电解一厂，内蒙 包头 014000）

摘要：负极箔是生产电解电容器的关键材料， 我国铝电解电容器发展很快， 近十几年来， 由于电子产业的迅速发展， 尤其是通信产品、计算机、家电等整机产品市场的急剧扩大， 对铝电解电容器的需求量也急剧上升， 极大地加速了电极箔产业的发展，同时由于对铝电解电容器的小型化、高性能化、片式化的要求越来越迫切， 对电极箔的制造业也提出了更高的技术和质量要。本文分析了电解铝液生产电解电容器负极箔的关键技术。

关键词：电解铝液；电容器负极箔；技术；

对质优价廉的铝电解电容器的需求也急剧上升， 铝电解电容器关键材料的电极箔也水涨船高， 以极快的速度发展， 同时随着对铝电解电容器的小型化、高性能化、片式化的要求越来越迫切， 对电极箔的制造也提出了更高的技术和质量要求。作为关键材料之一的电解电容器用阴极箔也越来越受到人们的重视。

一、电解铝液生产电解电容器负极箔的关键技术

（一）对箔材成分和生产工艺技术的要求。负极箔是阴极的引箔， 用铝箔制作， 要求具有较高的电容量、抗拉强度、折弯次数， 表面光滑、均一，端面整齐。负极箔的生产工艺有两种：一是法国工艺的硬状态铝箔的化学腐蚀方法；二是日本工艺的软状态铝箔电化学腐蚀工艺。国内多采用化学腐蚀法。腐蚀机制是铝箔的表面被腐蚀出许多微细的蚀孔， 类似于海绵体形状， 使负极箔表面积增加， 这是实现电解电容器高比电容化的关键。

（二）铝合金热处理过程中， 再结晶与析出交错进，在较低温度进行退火时， 析出过程先于再结晶过程发生， 析出物质点通过管道扩散， 倾向于在位错等点阵缺陷处形核并长大， 随着退火时间的增加第二相粒子析出数目增多； 而在相对较高温度段进行退火时， 再结晶过程发生在析出过程之前或同时进行， 冷轧时形成的位错在析出开始就消失或部分消失， 大部分析出相只能通过体扩散在再结晶基体中形核、长大， 随着退火时间增加， 第二相粒子聚集， 因此第二相析出不均匀且尺寸偏大。当金属暴露在富含阴离子的电解质中时， 在裂缝和晶体缺陷处的金属易溶解.在冷变形状态下，合金有剥落腐蚀倾向， 且随冷加工程度的增加而增加。其原因是冷变形过程中， 粗大坚硬的金属间化合物使周围基体产生显微缺陷，负极箔的腐蚀不均匀， 不是存在较大腐蚀坑就是腐蚀太浅， 可以确定此电子箔中存在剥落腐蚀， 其原因是冷变形过程中较粗大的第二相粒子阻碍了位错运动， 使周围基体产生了不均匀的显微缺陷， 从而导致后续腐蚀出现剥落， 另外第二相粒子分布不均匀也是导致腐蚀不均匀的重要原因， 第二相粒子在铝基体中较为细小且弥散分布时， 冷加工后合金中的位错分布更加均匀， 作为腐蚀核心之一的位错分布均匀， 必然有利于后续的腐蚀均匀。

（三）熔炼与热轧。在熔炼时应对熔体搅拌均匀， 保证化学成分均匀， 去除气体和杂质， 避免铸锭中有气孔和大的夹杂物在成品轧制时形成孔洞， 这是生产电容器的致命缺陷， 所以应保证熔体中的H2 含量小于0.15mL 100gAl 。铸锭应进行铣面， 铣去表面偏析瘤、夹杂等缺陷。半连续铸造冷却速度大， 尤其是3003 合金，Mn本身具有晶界吸附现象， 出现晶内偏析， 在随后的退火过程中， 易出现粗大晶粒， 所以铸锭应进行均匀化退火， 消除成分及组织不均匀而导致成品表面腐蚀不均匀的现象。铸锭均火温度以590℃～620℃为宜。为保证热轧组织的均匀， 铝箔坯料在热轧时应注意热轧前的加热温度以480℃～500℃为宜， 热轧终了温度不低于320℃， 同时热轧时表面应光滑洁净， 不允许有粘伤、划伤、腐蚀等缺陷， 否则会传到铝箔表面而直接影响到负极箔的比电容。中间退火工艺直接影响负极箔的化学成分均匀性、组织均匀性和产品的晶粒度。负极箔腐蚀时， 不但有核心， 而且要有腐蚀通道， 腐蚀通道与产品的总加工率、道次加工率及热处理工艺有很大关系。因此， 中间退火工序的选择是影响负极箔质量的关键，对电解铝铸轧法生产负极箔尤为重要。辊系润滑选用连续喷火润滑， 冷却采用连续的纯水冷却辊系的辊型， 以保证轧后產品表面光洁， 板形良好。表面均匀光洁， 无严重印等影响使用的缺陷，通过各道工序的质量控制， 达到负极箔毛料的质量标准， 才能进入下道工序生产。

二、质量控制

（一）冷轧的控制。冷轧开坯阶段， 板材表面不允许有划伤、粘铝、辊痕等缺陷。在0 .3mm～0.5mm 厚时， 要求轧辊表面粗糙度为0.16μm～0.32μm， 轧辊表面光滑均一。铝箔冷轧时要求其表面质量的同时， 轧辊的粗糙度为0.02μm～ 0 .04μm， 轧制油应洁净透明， 过滤器使用的硅藻土粒度要小， 充分保证铝箔表面均一光滑， 同时要考虑轧制速度不宜过快， 如果轧速太快会产生很大的变形热， 产生恢复效应， 会消除一部分位错， 减少腐蚀通道， 降低比电容。同理， 道次加工率也应加以控制， 不宜过大。在腐蚀过程中， 由腐蚀核心形成腐蚀后， 必须有位错源作为腐蚀通道， 用户曾做过试验， 如果没有位错源作为腐蚀通道， 比电容会明显降低。因此， 合理的轧制生产工艺也是提高比电容的一个重要途径。中间退火温度以380℃～ 420℃为宜。合金在短时间内形成均匀细小的再结晶组织， 为继续轧制提供良好的条件， 否则不均匀的再结晶组织会遗传到成品而直接影响比电容。中间退火后到成品的冷加工率与比电容不成线性关系， 根据试验和多年的生产实践证明， 冷加工率大于90%时， 比电容会明显增加。

（二）剪切及包装工序的质量控制。一是皱纹废品的产生。a.轧制时如果不及时合理的调节工艺参数， 会产生中间松两边紧或二肋松两边紧的现象， 这两种板形在剪切时易产生皱纹。在成品卷取时， 卷取速度相同， 铝箔拉紧的地方被展平拉齐， 而松的地方则形成褶皱。b.铝箔剪切、卷取时， 如面压不稳或两侧大小不等， 铝箔被拉得松紧不一， 易产生皱纹和串层， 严重影响铝箔的质量。c.卷取轴的轴向窜动或径向跳动、不平直、偏心都易造成局部松紧不一， 松的地方产生皱纹， 所以应保证卷取轴平直稳定运转。d.保证卷取轴与各导辊之间平行， 若有导辊不平行， 则易造成局部松紧不一， 产生皱纹， 在生产过程中， 应定期检查各导辊， 保证相互平行。二是毛刺、荷叶边的产生与控制。成品剪切时如刀刃不锋利， 或重叠量不当， 易产生毛刺、荷叶边等缺陷。刀轴不平直也是产生荷叶边的因素之一。因此在生产过程中， 应优质操作， 合理调整刀刃的重叠量， 保证刀轴平直、刀刃锋利， 确保剪切质量。

（三）成品包装工序的控制。成品包装时应轻拿轻放， 放入箱内时应注意避免碰伤， 以免用户在腐蚀生产线开卷时造成废品。

本文分析了电解铝液生产电解电容器负极箔的关键技术，剪切质量、板形、包装质量， 若不良会给用户在腐蚀生产线带来不便， 易造成废品， 降低产品成品率。作为材料研究和生产工作者必须对阴极箔的性质以及其整个生产工艺有一定的了解， 并在此基础上不断研究以满足国内需求。

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