专利名称：电解电容器用高纯铝箔的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于有色金属加工及热处理技术领域，特别涉及采用异步轧制技术加工电解电容器用高纯铝箔的方法。
背景技术：
当前世界上精密电子设备的产量急剧增长，因而对电容器的需求也迅速膨胀，高压电子铝箔已成为各国科学家和企业家竞相研究和开发的热点。国际上采用非常精密而昂贵的专门设备生产电子铝箔，其价格是国内传统加工设备的十倍以上。目前国内多采用传统设备和工艺技术生产电子铝箔，价格虽然仅是进口产品的一半，但因质量及性能差、{100}占有率低于95％而基本不被市场接受。生产优质电容器的企业80％以上需依赖进口高压阳极箔。进口铝箔产品的价格非常昂贵。进口生产设备既不适合国内企业发挥竞争优势，也不利于传统铝加工企业的升级改造。
电容器是一种贮存电荷的元器件，其主要电极都是由铝箔制造的，高压阳极铝箔是由99.9％以上的高纯铝制成的。根据电容器静电容公式可知，增加表面积是提高电子铝箔比电容的一个关键环节。这就要求通过侵蚀人为地造成铝箔表面的起伏从而增加电极的表面积。而在电容器内，最好的腐蚀通道是{100}<001>，也就是说，工业生产电容器铝箔时，要求发达的立方织构存在。长期以来材料科学工作者不断地致力于高纯铝箔微取向流变行为的研究，以期获得较高的立方织构，尤其是最近几年在这一领域也取得了一定进展。这些结果都是在同步轧制条件下取得的，对异步轧制迄今尚无人问津。
基于上述情况，本项目以利用传统生产设备和所开发先进生产工艺为技术路线，以获得高比电容电子铝箔为目标，为高压电子铝箔国产化开发工业生产技术原型。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电解电容器用高纯铝箔的高效生产工艺，解决了国内传统设备和工艺技术生产电子铝箔质量、性能较差的问题。
本发明的技术方案是一种电解电容器用高纯铝箔的高效生产工艺，主要包括高纯铝箔的异步冷轧步骤以及热处理步骤，本发明的特点在于，采用异步轧制技术，控制铝箔的轧制变形状态及轧制织构组态，即经过较少道次的轧制，得到大形变量的高纯铝箔。在保护气氛中连续退火，最终生产出含极强立方织构的高纯铝箔，具体工艺过程如下(1)异步轧制在四辊轧机上进行，上轧辊为慢速辊，下轧辊为快速辊，异步轧制时速比不能过大，异步速比过大对轧机稳定性不利，本发明选用异步速比1.05～1.30；(2)将冷轧样品放入通有N2保护气的管式退火炉中，以5～15℃/min的升温速度随炉升温；当温度升至设定温度400-600℃时，保温1-3小时，然后水淬或随炉冷却，制得退火态高纯铝箔，其{100}面立方织构占有率达95％以上。
所述异步轧制时要求有前后张力，以保持良好的板形和防止跑偏，通常保持前张力大于后张力。
所述异步轧制的道次为3-4次，各道次下压量为5-50％，累计形变量为89-99.5％。
异步轧制(Cross Shear Rolling——CSR)是指上、下工作辊线速度不等的一种轧制方法。轧制压力小，产品精度高，适于轧制薄带和超薄带(轧制压力可减少25％，产品精度提高一级，对工业及包装用箔带普遍使用)，对高纯铝箔的工业生产特别有利，因此，探讨异步轧制下高压电子铝箔织构的控制问题不仅有理论意义，而且更有广阔的应用前景，这也是本发明的创新之处。
异步轧制时由于轧辊速度不同，快速辊侧首先流动，且存在着很大的剪切变形，摩擦阻力指向出口；而慢速辊侧则相反，与慢速辊侧相接触的金属表面不产生剪切变形，摩擦阻力指向入口，这样，变形区内就形成了所谓的“搓轧区”。由于“搓轧区”的存在，使变形区内产生不对称形变，这种不对称的金属流变行为在织构类型和强度上呈现出一种特殊的变化，并且与速比和形变量的大小有关，不同的织构类型，因取向差异而有所不同。本发明的原理在于选用1.05～1.3的速比将高纯铝板进行异步冷轧，控制铝箔的轧制变形状态及轧制织构组态，经过较少道次的轧制，得到大形变量的高纯铝箔。将冷轧铝箔在保护气氛中随炉升温连续退火，最终生产出含极强立方织构的高纯铝箔。用本发明的方法制得的电解电容器用高纯铝箔具有下列优点1异步轧制产品精度比常规轧制提高一级，2{100}面立方织构占有率达95％以上。
再结晶晶核的临界半径为Rc＝2γ/Pd，式中γ为各种取向亚晶的平均晶界能，Pd为再结晶驱动力。当一亚晶尺寸大于临界半径时，它将成为再结晶晶核。
当速比较小时，异步轧制就接近于同步轧制，在搓轧区中剪应力也较小。虽然形变储能存在，在形变带处原子的移动、无畸变的立方{001}<100>织构组分再结晶晶核的形成和长大，仍需要有一定的能量。因此立方织构组分的形成与发展要在较高的温度下进行，该结论在同步轧制方面，早已被国内、外从事铝合金织构研究的学者所证实，所不同的是异步轧制下，当速比增加时，搓轧区中剪应力相应增大，形变储能也增加，在形变组织中的各种缺陷也相应增多，给原子的移动提供了有利条件，进而提高了再结晶驱动力，导致再结晶临界晶核半径减小，即异步轧制下样品发生再结晶所需临界半径比同步轧制时小，因此，无畸变的立方{001}<100>织构组分的形成与发展，可在较低的温度下就开始，且随着速比的增加，立方织构出现的温度移向低温。异步轧制下，当速比较大、形变量也较大时，伴随着形变常有动态再结晶的发生，也可能促使立方织构出现的温度进一步降低。由于异步轧制条件下的高纯铝箔微取向流变行为与同步轧制不同，这种变形模式、应力状态和能量的传递方式使织构的类型和数量亦与常规轧制过程不同。研究表明，异步轧制高纯铝箔在相同的退火工艺制度下，其立方织构占有率不低于常规轧制；异步轧制有利于降低高纯铝箔的再结晶温度，这就为降低能耗，提高生产效率奠定了基础，从而也确定了在工业生产山采用异步轧制的可行性。
本发明的有益效果是1、高压阳极铝箔经腐蚀化成后，价格将达30万元/吨以上，因而属高技术含量高附加值产品，有巨大的市场需求。本发明以利用传统生产设备和所开发先进生产工艺为技术路线开发优质高压阳极铝箔产品，在保证技术指标达到国际先进水平的同时，要使价格保持在约为进口价格的一半，使用本发明开发产品的用户将获得巨大的经济效益。
2、本发明成功开发的产品可望取代昂贵的进口产品，为用户节省大量外汇，同时也可明显地遏制进口产品价格上升的趋势，取得良好的经济效益和社会效益。
3、本发明的成功开发及相关产品产量的不断增加将促使使用进口产品的国内企业逐渐转向国内采购。同时本开发产品优质低价的特点也极具国际竞争力，可望拥有良好的发展前景。
具体实施例方式
实施例1取200mm(长)×50mm(宽)×7.5mm(厚)的高纯铝(Al≥99.99％Wt.)热轧板，按1.06的速比，本实施例采用4道次轧制，轧制的下压量依次为40％、30％、20％、9.2％，达到99.2％的形变量异步冷轧成高纯铝箔，轧后尺寸为0.06mm厚，切取20mm×20mm样品，对其表面以NaOH溶液清洗，标明轧向，制得冷轧态织构样品。将冷轧样品放入通有N2保护气的管式退火炉中，以10℃/min的升温速度随炉升温。当温度升至600℃时保温3h并水淬，制得退火态织构样品。
对冷轧及退火样品分别进行织构测定，织构测定在东北大学测试中心D/max-IIIA型X射线衍射仪及B-7半自动织构测角台上扫测完成，并按Schulz反射法进行。采用CuKα辐射，管电压为35kV，管电流为20mA，发散狭缝DS2°+2mm限高光阑，防散射狭缝SS5mm，接受狭缝RS5mm。测量样品的{111}、{200}、{220}三张不完整极图，扫测按同心圆步进方式进行，α由0°～70°，β由0°～360°，测量步长为5°，由计算机采集数据。ODF分析采用东北大学材料研究所的“二步法”定量织构分析软件系统进行。经测量该工艺制得的高纯铝箔立方织构体积分数为96.20％。
实施例2取200mm(长)×50mm(宽)×7.5mm(厚)的高纯铝热轧板，按1.17的速比，本实施例采用3道次轧制，轧制的下压量依次为45％、35％、18.7％，达到98.7％的形变量异步冷轧成高纯铝箔，轧后尺寸为0.1mm厚，切取20mm×20mm样品，对其表面以NaOH溶液清洗，标明轧向，制得冷轧态织构样品。将冷轧样品放入通有N2保护气的管式退火炉中，以10℃/min的升温速度随炉升温。当温度升至500℃时保温2h并水淬，制得退火态织构样品。经测量该工艺制得的高纯铝箔立方织构体积分数为95.0％。
实施例3取200mm(长)×50mm(宽)×7.5mm(厚)的高纯铝热轧板，按1.17的速比，本实施例采用3道次轧制，轧制的下压量依次为42％、38％、16.7％，达到96.7％的形变量异步冷轧成高纯铝箔，轧后尺寸为0.25mm厚，切取20mm×20mm样品，对其表面以NaOH溶液清洗，标明轧向，制得冷轧态织构样品。将冷轧样品放入通有N2保护气的管式退火炉中，以5℃/min的升温速度随炉升温。当温度升至400℃时保温2h并水淬，制得退火态织构样品。经测量该工艺制得的高纯铝箔立方织构体积分数为95.57％。
实施例4取200mm(长)×50mm(宽)×7.5mm(厚)的高纯铝热轧板，按1.28的速比，本实施例采用3道次轧制，轧制的下压量依次为50％、35％、11.7％，达到96.7％的形变量异步冷轧成高纯铝箔，轧后尺寸为0.25mm厚，切取20mm×20mm样品，对其表面以NaOH溶液清洗，标明轧向，制得冷轧态织构样品。将冷轧样品放入通有N2保护气的管式退火炉中，以15℃/min的升温速度随炉升温。当温度升至600℃时保温1h并水淬，制得退火态织构样品。经测量该工艺制得的高纯铝箔立方织构体积分数为96.65％。
权利要求
1.一种电解电容器用高纯铝箔的生产工艺，其特征在于包括高纯铝箔的异步冷轧步骤以及热处理步骤，采用异步轧制技术，控制铝箔的轧制变形状态及轧制织构组态，在保护气氛中连续退火，最终生产出高纯铝箔，具体工艺过程如下(1)异步轧制在四辊轧机上进行，上轧辊为慢速辊，下轧辊为快速辊，异步速比1.05～1.30；(2)将冷轧样品放入通有N2保护气的管式退火炉中，以5～15℃/min的升温速度随炉升温；当温度升至设定温度400-600℃时，保温1-3小时，然后水淬或随炉冷却，制得退火态高纯铝箔，其{100}面立方织构占有率达95％以上。
2.按照权利要求1所述的电解电容器用高纯铝箔的生产工艺，其特征在于所述异步轧制时要求有前后张力，保持前张力大于后张力。
3.按照权利要求1所述的电解电容器用高纯铝箔的生产工艺，其特征在于所述异步轧制的道次为3-4次，各道次下压量为5-50％，异步轧制累计形变量为89-99.5％。
全文摘要
本发明提供了一种电解电容器用高纯铝箔的高效生产工艺。主要包括高纯铝箔的异步冷轧步骤以及热处理步骤，本发明的特点在于，采用速比为1.05～1.30的异步轧制技术，控制铝箔的轧制变形状态及轧制织构组态，即经过较少道次的轧制，得到大形变量的高纯铝箔。在保护气氛中连续退火，最终生产出含极强立方织构的高纯铝箔。用本发明的方法制得的电解电容器用高纯铝箔具有下列优点1.异步轧制产品精度比常规轧制提高一级；2.{100}面立方织构占有率达95％以上。
文档编号H01G9/00GK1887513SQ20051004677
公开日2007年1月3日 申请日期2005年6月29日 优先权日2005年6月29日
发明者黄涛, 王福, 刘沿东, 高明, 田鹏, 左良 申请人:黄涛, 王福