（材料加工工程专业论文）冷轧润滑对高纯铝箔形变与再结晶织构的影响.pdf

ab s t r a c t t h e in f l u e n c e s o f th e c o l d ro l li n g lu b r ic a n ts ( m a c h i n e o il a n d k e ro s e n e ) a n d d e f o rm a t io n t e x t u r e t e x t u re o f h i g h - p u r i t y a n d o n t h e f o r ma t i o n o f t h e o nthe n u b e, a l u mi n i u m f o i l s we rei n v e s t i g a t e d in d e ta il s b y o f p i t s - e t c q u a n t i t a t i v e t e x t u r e un g , p o le fi g u re s , o d f s ( o r ie n t a t io n d i s tr ib u t io n f u n c t io n s ) , a n a ly s is a n d s e m - e b s d ( e le c tr o n b a c k s c a tt e r in g d i f i n t h e c a s e o f th e k e ro s e n e l u b r i c a n t , h o w e v e r , th e ro l li n g t e x tu re s w e re c o m p a r a t iv e l y w e a k , a n d a t t h e s a m e t im e t h e s h e a r t e x tu re f o o l 卜1 1 0 a p p e a re d t h e ro ll in g d e f o r m a t io n w a s h o m o g e n e o u s a n d t h e s h e a r s tr a in s w e re s m a ll in t h e c o n d it i o n o f m a c h in e o i l lu b r ic a t io n b e c a u s e o f i t s h i g h v is c o s it y . t h e g r a in o r ie n t a t io n s g a th e re d a r o u n d a - fi b re a t l o w re d u c ti o n s a n d s h i f te d to w a r d s 13 - fi b re w it h in c re a s in g o f re d u c tio n a t h ig h r e d u c t io n t h e f i na l t e x tu re b e c a m e t h e c o p p e r - t y p e ro l li n g t e x t u re o f f c c m e ta ls . c o m p a r a t iv e ly , t h e 勿 o f k e r o s e n e is l o w e r , t h e fr ic t io n c o e f fi c i e n t b e t w e e n t h e ro ll e r a n d th e m e ta l s u r f a c e w a s la r g e r d u r in g ro l l in g , a n d re s u lt e d in t h e f n h o m o g e n e o u s d e f o r m a t io n a t l o w re d u c t io n s t h e s h e a r t e x tu re ( c u b e . t e x tu re ) in t h e ro ll e d s ur f a c e o f th e f o il a p p e a re d , a n d t h e c u b e . a s a m e ta s ta b l e o ri e n ta t io n s h i f t e d t o w a r d s t h e fi n a l s ta b l e c u o ri e n t a t io n . t h e i n h o m o g e n e o u s d e f o r m a t io n w a s in fl u e n ce d b y t h e f ri c ti o n c o n d it io n , t h e g e o m e try o n ro l li n g z o n e a n d a d d e d e l e me n t t h e re s u lt s a l s o s h o w t h a t re c ry s ta ll iz a t io n te x t u r e s o f t h e a n n e a li n g f o i ls m a i n l y c o n s is te d o f s tro n g c u b e t e x t u re c o m p o n e n t a n d w e a k r -c o m p o n e n t i n b o t h m a c h in e o i l a n d k e ro s e n e lu b r i c a t io n c o ld ro llin g . t h e c u b e t e x tu r e w it h k e ro s e n e lu b ri c a n t w a s m u c h s tro n g e r . t h e ro l li n g t e x t u re a n d t h e i n h o m o g e n e o u s d e f o rm a t io n m ic r o s t r u c tu r e f o r m e d t h e c o ld ro l lin g in fl u e n c e d th e f o r m a t io n a n d d e v e lo p m e n t o f th e c u b e re c ry s ta ll i z a li o n t e x t u re . i n t h e c a s e o f k e ro s e n e lu b ri c a t io n th e in h o m o g e n e it y 一s h e a r b a n d s in w h ic h m a n y c u b ic o ri e n t a t io n s tr u c tu r e s e x is te d w e re f o un d a n d c u b e o ri e n ta t io n s u b - g ra in s in t h e c o ld ro ll in g f o i ls w e re o b ta in e d o r ie n ta t io n n u c le a t io n p l a y e d a n im p o r ta n t ro le f o r t h e f o r m a t io n o f t h e c u b e re c r y s ta ll iz a t io n te x t u r e . wh e re a s u n d e r m a c h in e o il lu b ri c a t i o n c o n d it io n n o s h e a r b a n d s a n d c u b e d e f o rm e d s tr u c t u re f o u n d t h e a d d in g o f t r a c e e l e m e n t d id n t c h a n g e t h e t y p e o f t e x tu re s . h o w e v e r, t h e c u b e . t e x t ur e s tr e n g th e n e d w it h t h e i n c re a s in g o f t h e c o n t e n t o f e le m e n t y t h e a d d i n g o f y in c re a s e d c u b e t e x t u re . t h e c u b e t e x tu re w a s th e s t ro n g e s t w h e n t h e c o n t e n t w a s 巧p p m o f e le m e n t y k e y w o r d s : h ig h -p u ri t y a lu m in i u m f o i l s , d e f o m ia t io n t e x t u re , s h e a r t e x t u re , re c r y s ta l l i z a t io n t e x t u r e , l u b ri c a t io n , o d f , e b s d 前言 随着信 息 技 术的 飞 速发 展， 信a 产 业己 成为当 于 to 重要的 工 业领 域 之一。 信 a 产业的发展对 许多电 子元器件提 出了 越来越高的 要求。fw 电 容器是电 子工业 中 应用十分广泛的 基本 元件。 对于电容器要求其具有高的比电 容、 高耐压、 启 拜 急 定 性和小 体积 e 铝箔 是 生 产电 名 ea的 重要的 关键的 材料。 根据 对高 性 能电 容 器的 要求， 对制作电 容器的 铝 箔， 特别高 压阳极电 容铝箔也 提出了 十 分 苛 刻的 要 求， 它必 须具 有 高l oli 的 立 方 织 构， 相 应的 力 学 性能、 弯 折 性能以 及 腐 蚀 性能 ， 其中 高比例的立方织构尤为 重要。 要获 得具 有 高比 例立方 织 构的电 容铝箔是一个 难 度很大， 工艺 要 求十 分 严格 的 系统 工程。目 前 只 有法国 和日 本生 产的高 压阳 极电 容铝箔 是 世界 领 先 水 平， 我 国 电 容 铝箔 一 直 是 从 法国 和日 本 进口 。 为了 满足 我国 电 子t o 的 发 展 需 要， 需 大 力 研伟 i开 发高 质量电 容 铝箔。 电 容 铝 箔的 质量 主 要 取决于 立方 织构 含量， 立方 织构的t 喇高 则 可 获得大的 比电 容。 铝中 微量杂 质的 含 量 及存在 状态、 铝箔各生 产工 序中 的 工 艺 参 数等， 显 著影响着立 方织构的比 例。 冷轧润滑直接影响铝箔车 l m的组织及 织构，因而影响 最终成品 的 立 方 织构 程 度. 有关 这 方面的 研究尚 鲜见。 本文结 合 西 南 铝加工 厂 王 m 场生产工艺， 采用现代织构分析技术取向分布函数 ( o d f s ) 研究和分析高纯铝 箔晶 粒的 取向 及 其 分 布清 况; 电 子背散 射技术 ( e b s d ) 分 析 显 微 织 构; 采 用金 相 及t e m观 察 分 析 晶 粒 的 显 微 组p p 构 及 微 取 向 ; 采 用t a y lo r 形 变 理 论 ， 考 虑 摩 擦不 均 匀 塑 性 变 形 模 拟 织 构的 演 变 过 程; 揭示了 机油、 煤油 不 同 冷 车 l x 1甸 滑 齐 吓 高 压阳 极电 容 铝脚令 车 m i 变 织 构的 形成 和演 变规律，以 及再 结晶 立方 织 构的 形 成 规律， 提出 了 立 方 织 构 的 形 o a r m， 建 立了 铝箔 冷车 l # 7 滑的 织 构 演 变 模 型， 这 些 结果对于生产强 立方织构的电 容铝箔材料具有重要的 理论与实际 意义。 第一章文献综述 第一章 第一节 文献综述 电容器用铝箔 1 . 1 . 1 电 容器简 介 随 着社会电 器化 和电 子化程度越来越高，电 容 器作为电 器电 路和电 子电 路 一 一 类基本元件也得到迅速发展。 电 容器是一种以 储存电 荷和提供电容量为主要特征的元件， 其基本结构是 两个电 极间 夹一层电 介质， 夕 f a a 一个保 护性的 封装。 按 用 途分 类，电 容器可分为电 讯电 容器和电 力电 容器。电 讯电 容器包含三 类: 分立电 容器、 片式电 容器和平面电 容器。 按电 容器介质材 料分类，电 容器有 陶瓷电 容 器、 有机 薄 膜巷绷 f n 电 解电 豁。电 解电 容 器又可 分为 铝申 解电 名 得 舍 . 担电 解心解各 . 妮电 解电 名 . 琶 妮电 解电 名 浮 m t 能 优 越， 寿 命 较 长， 但 材料 价 格昂 贵。 相 对担电 名 浮 舍 而言， 虽然 铝电 容 器性能 相差比 较 大， 但它 价 格佃廉 ， 且 易生 产，因 此， 现在用酬r 大。 这类电 容器按所用电 解质的 性质， 可分为液体 铝 电 解电 容 器 和固 体铝电 解电 容器。 前者中 又分 湿式 和 干式两 种， 后 者中 又按阳 极 的 形 状分为 铝箔 型 和多 孔 铝块 型。 当 前大 量生 产的 只 有干式 铝电 解电 容 器。 另 外， 固 体铝电 解电 容器经过长期的 研 陆 组 ， 现己 在技术 上比 较成熟， 估计将很快投 入生 产。随后出 现的 片式铝电 解电 容器是一个重大的 进步， 但片式铝电 解电 容器还处 于 比 较 低 的 水 平110 1 .1 .2 电 容 器 用铝 箔 铝箔 可用来制作电 解电 容器。 表征电 容器电 性能的参数有: 标称电 容量 ( c ) . 损 耗 角 正 切 ( t 9 s ) 、 额 定电 压( u ) 和 漏电 流( i ) 四 大 基 本 参缈 。 电 容铝箔则以比电 容、 力学性能 ( 包括抗拉强度 和 折弯次数) 、 溶解性、氯离子残 留量 等衡 量产品 性能。 铝申 解电 名 浮 苦 有两 个固 有 特点: 一是 它的比 率容 量很 大，电 容量创k 大. 二 是它的比 率 价 格 低廉。 这两个 特点 是由 于 该种电 容 器的 主 要 材料为 铝， 其介 质是 铝氧化膜所致。 比电 容， 即铝箔单位面积的 静电 容量是衡量 电 容ff ft能的 决定因 素， 平板电 容器静电 容量可 用下式表示: c = 。 。 * : * s / d 第一章文献综述 式中， c表示静电 容 量， 表 示 介电 常 数，! 。 为真空中 的 介电 常 数，。 0 8 .8 5 * 1 0 ( f l m ) , s 为 表 面 积， d 为 电 介 质 厚 度。由 式 ( 1 - 1 ) 可 知， 要以 小 体 积 箔材获得大容量电 容器， 可以 增大 介电 常数。 或减薄电 介质厚 度， 而对于在 额 定工作电 压范围内的电 容铝箔来说， 静电 容量主要由阳极箔的 表面积 s的 大小 决定。 大 致地说， 电 介质皮 膜主要 受杂质的 影响， 高纯铝的 介电 常 数。 = 8 - 1 1 . 而增大表面积的 腐蚀与 铝的 织构组态、晶 糊变 及杂质等因素有关。 铝电 解电 容器的容量与铝箔表面积成正比。 制作大容量电 容器时需要的用 箔量较多，因 而电 名 啥 苦 往往做 1 11h r 大。 现代电子工 业产品一方面需要大容量电 容 器，另一方面又希望电 名 体帜 尽可能小， 耐高压。 为解决这一矛盾人1 门 采用铝 箔选择浸 蚀技术， 人为 地伟 m铝箔表面 起伏以 增加铝箔表面积。 这样可以 在铝箔 原始表面积不变的清 况下可明 显地提高其电 容。 研究表明， 高压阳极电 容铝 箔侵 蚀效果的 好坏 直接 受铝箔内 织构的 控伟 li p , 。 具有 立方织构的 样品 表面结 构 均匀整 齐， 侵蚀深度大， 铝箔表面积增加较多， 而且由 于电 荷的均匀分布使得电 容器的 耐电 压升 高。 因 此， 刘 提高 高压阳 极申 解电 容 器用铝箔的电 容而 言， 其关 键技 术 在于提高 铝箔中 立方织构的比 例。 1 . 1 3电 容 铝箔 的 开 发 现 状 铝电 解电 容 器 在家 用电 器、 音响 设 备、 磁带 录 音机、 照明 器具、 光学 仪器、 通信器材、 汽车、自 控仪表中 得至 u 广泛应用。 有关铝箔生产、 腐蚀、 赋能和 工作 电 解液的 制备技术被子称为发展铝电 解电 容器的四 大关键技术。 铝电 解电 名 99具有优良 的 价 格性能比，近年来，在电 子行业中 得到了 越来 越广泛的 应用， 乡 睹浓近几十年 来，由 于 性能得到了 较大程度的 提高， 其应用领 域进一步稳定 扩大。因 此， 世界各 发达国 家都投入了 大量的人力 物力研究开发高 性能的电 容铝箔， 其中，日 本、 法国的电 容铝箔居世界领先水平， 美、 法、 德、 日 等国 家 每年 优质电 容 铝 箔 产量 都 达2 万吨以 上。 .我国已 从日 本、 法国 等国 家引 进电 解电 容器铝箔腐蚀、 赋能生产线4 0多 条， 并 且 还有 众多的 仿制 生 产线 投 入使 用。目 前， 我国 每年约需1 .5 万吨左 右 优 质电 解电 容 器用铝箔，仅我国 横店集团 公司每年 治 勺 需铝箔 3 0 0 0多吨。日 本正在 上海筹建 一 条高 压 铝箔腐 蚀、 赋 能 生 产线， 投产后 估计每年 约2 0 0 0 吨铝 箔。 然 而我国生 产的高压阳 极铝掐难以 满足 用户要求。 重庆西南铝业 ( 集团) 有限 责任 公司每年可生产少量的高压阳极箔， 但数量满足不了 用户要求而且质量也不稳 定。因此， 我国的腐蚀、赋能月 万 七 厂家不得不花大量外la口 铝箔。高压阳极电 第一章文献综述 容铝箔 研究 开岛交 叻 ， 估 训 每年 可 创产 值1 3 亿元左 右， 创利 润6 亿 元。 并且 高 质量的铝箔产品 还可打入国际市 场 沧 li r , 目 前只 有法国 和日 本生 产的 高 压阳 极电 容铝 箔是世界领 先水 平， 我国 电 容 铝 箔一 直 是 从 法国 和日 本 进口 。 为了 满 足 我国电 子 工业的 发 展需 要， 1 9 8 6 年原国 家电 子工 业部曾 组 织中 南 工 业大 学、 东 j 匕 巨 业 大学、 辽宁电 子 铝箔 厂、 长春7 9 3 厂 等单 位进 行 过联合 攻 关， 虽然 取得了 一定的 进展， 但对 高 压箔的 研 究 还 未深入 涉及， 辽宁电 子 铝箔 厂是我国 唯一最早生产电 子铝箔的 工厂， 但 14 :要还是生产低 压阳极箔和阴 极箔， 不能生 产高压阳极箔， 需全部由 法国 和日 本进口 。 到 00 年代中 期， 我国 西南铝加工厂对铝箔生产线进行了 技术澎查 ， 引进了 ek 的 熔铸设计 设备 和高速 冷轧机、 铝箔车 l i i ，同时我国 高纯铝锭的生 产也取得 突破， 乌鲁木齐铝厂和剐,iii铝厂生 产的精铝锭基本能满足生 产高压阳极电 容铝箔 的需要，因此西南铝加工厂从9 % 年开始了对高压阳极电 容铝箔的 研究和试生 产，并取得了 较大的 进展， 但是工艺和性育 断 郭 不稳定。 表1 - 1 为 进口 铝箔 与国 产铝箔的 主 要性能 指标的 对比 . 可以 看出， 我国电 容 铝箔的比 电 容 及 立方织构 与国 外相比 还有一定的 差距 ( 表 1 - 1 ) 。目 前，国 外高 压铝箔的发 展 趋势是 减薄铝 箔厚 度， 尽量提高立方织构的 体 积含量和组织均匀 性， 以 提高比电 容。 此外， 还要保 证铝箔的强度 和抗弯育 幼 ， 减 沙有害杂质含量， 赋育 濒化 膜薄 且 均 匀， 以 保证电 容 器工作稳定， 尽量提高 其使用 寿命 。 国内 铝箔 质量不高， 主要是 立方织构不 够发达，以 致比电 容水剩氏 ， 导 致每年都发大量外 汇从国 外进口 。 表1 - 1进口 箔 与国 产 箔 主 要 性能 宁 剖 际 产地 高 压 箔 ( 4 5 0 v )低压箔 ( 3 0 v ) 阴极箔 比电容 ( u f / c m ) f 2 0/ a 比电容 ( u f / -) f % 比电容 ( u f /-) 法国 )0 .4 39 7 . 5 52 7 - 2 95 63 6 8 日 本 0 .4 29 6 . 82 7 一93 6 0 中国 0 .2 4- 8 01 81 7 - 3 0 3 0 0 近几年来， 我国 的电 气、电 子工业在激烈的竞争中获得了 飞速的发展，对 申 解电 容器提出了小 型化、高性 能、 低成本等高指标要求。 解决这方面的问 题的 关键在于提高铝箔质量。 因 此，高 性能的铝箔生 产技术是制约 铝电 解电 容器发展 第一章文献综述 的 关键因 素， 开发研究高质量电 容铝箔具有广 ， 阔的 前景和非常 重要的 现实意义。 第二节影响电 容 铝箔立方 织构 含量的因 素 衡量电 容 铝箔 质量好 坏的 关键,胜 能指t o 之一是高比电 容， 而比 电 容的大小 育接等高 纯铝箔中 立方织构的影响。 因此， 刘 于伟 炸电 解电 名 99的 铝箔而言， 关 键 技术在于如何提高铝箔中 立方织构的比 例。 影响铝箔内 立方织构的因素主要有 微量元素的 种类 及含量、 车 喘江艺、 热处理工艺等。 1 . 2 . 1 化学成分的 影响 铝锭的 杂质含量是影响铝箔质量的关键因素。 表1 一是中、 美、日 等国电 解 电 容器铝箔的 化学成分 标粉 。 从表可以 看出， 各国电 容铝箔的 主要杂质为f e , s i , c u ，国 产箔的f e , s i 杂质高于国 外。 表1 一不同国 家高压阳极电 容铝箔的成分 标准 国别牌号 ai( %) 杂质 ( %) 国家 标 准 f e s i c u1 其 它 中 国 一 l g 5 9 9 .9 9 一 0 .0 0 3 0 . 0 0 2 5续a 0 0 0 5gb 3 6 1 5 - 8 3 日 本 一 in 9 99 9 .9 9 毛 0 .0 0 1 表1 一 日 本东洋铝业公司高压阳极箔 育品名称 f s q 护 5 - 认 限 - d f k - d , 、 八 ks 招牌母 月 n 的t n9 9】 n日 0 化攀成分 ( %) 月 9 9 . 9)9 9 . 9 9， 99 8 吕0 . 0 0 1 00 . 0 0 2 0 0 . 0 0 6 八0 . 0 0 1 00 . 0 0 2 50 . 0 0 8 cu以u i l0 . 0 0 1 00 . 0 0 1 其它草+s0 . 0 0 10 . 0 0 1 氏0 0 1 状态 000 立方坎构( %)8 5 ( 1 0 1 u m )舜8 5 ( 1 0 1 1. .)奋8 5 ( 1 0 1 1. .) 第一章文献综述 表1 4 日 本三菱铃 到 k 公司高压阳极箔 j 玛牌号 l-目-介一伪 化学成分 ( %) 其它单 个 状右 a9 9 . 的 0 . 0 0 1 5 0 . 0 0 1 0 0 . 0 0 5 0 60 . 0 0 1 9 9 . 0 马 认 0 0 2 0 0 . 0 0 1 5 0 . 0 0 3 0 60 . 0 0 1 立方暇构( % ) 9 5 ( 9 0 -1 0 4 u m ) 1 5 ( 9 0 - 1 0 4 lu e ) 有 关f e . s i . c 1 等 杂 质 对 电 容 铝 箔 性能 的 影响， 国内 夕 阉究 比 较多 ， 基本 上一致认为f e 是 高 纯铝中 最 有害的 杂质元素。 f e 在铝中的 溶 解 度 变化很 大， 随 温度 的阳氏 ， 溶 解 度 急 剧 阳氏 ， 6 5 5 共晶 温 度时 最 大溶 解 度 约 为4 0 0 x 1 0 r , 2 5 0 时 溶解 度几 乎降 至0 .5 x 1 了， 室温时 几乎到零5l , f e 含量 增加， f e的固 溶量 必然增力 a , 铝 箔中 的 立 方 织 构 减 少， 静电 容量阳氏 0 .9 9 % 高 纯铝中 的 约1 0 - 3 0 x 1 护的f e 有 偏 聚 成 原 子 团 的 倾向 ， 或 形 成f e 从、 f e a l, 化 合 物 ， 虽 可 细 化 晶 核 提高 强度 ， 但 使 铝 箔 难以 得 至 11 i 匀的 隧 道 状蚀 坑， 不 利 于 立 方 织 构 含 量的 增 加。 f e 杂质的 存在状态不同 则对高纯铝箔立方织构的影响明 显不同。 若f e 以 饱和固 溶态和微细析出 物形 式存 在，由 于弥散 相阳qu 泡 状结构变形 时存 在的 储能差 异， 降低 再 结 晶 的 动 力 同 ， 延 缓晶 粒 长 大时 大 角晶 界 移 动的 速 度， 因 而 阻 碍了 立 方 织 构的 形 感 尹 。 若f e 在铝中 以 不 饱和固 溶态或粗大析出 物存在， 则 对再结晶的 影 响大大 减少 ， 有 利于 立 方 织 构的 形感 并 口 发展。 研究 表明 1s . 9 . 10 1 , f e 对立方织构的 阻碍作用以 极限 饱 和态 影 响 最大， 弥散析出 次 之， 不饱和固 溶态 影响 最小。 但是 杂质f e 无 论以 什 么 状 态存 在都 严重阻 碍铝箔立方织构的 形成 和发 展， 也对 铝箔 的 腐蚀和 形 成 极 不 利。 所以 ， 对于高压阳极电 容 铝箔应诊 俨格 控 制f e的 含量， 一般要 求f e 含量 控伟 临 1 0 - -2 0 x 1 护。 s i 在 铝中 的 溶 解 度比 较大， 对铝箔腐 蚀、 化成 性能的 影响比 较 复 .fi r . u 1。 一 般 认为高纯铝中的s i 主要以 固 溶态存在， 其固 溶析出效果没有f e 明 显，因 此对立 方织构的 影响 远没有f e 显著。高纯铝中， s i 与f e 共存， 可促 进f e 的析出 缓解 f e的 有害作 用。 在乡 渡为9 9 .9 9 % 的铝箔中含有2 5 x l vs i 时， 有显著促 进铝箔 腐蚀并 提高 其比电 容的 作用 l o s i 的加入加速了f e 的体 扩散， 促使a - f e - s i 三 元化剖勿 的 析 出 ， 改 变了f e 的 过 饱和 固 溶状 态 和f e a l , 的 弥 散 状 态， 促 进了 立 第一章文献综述 方织构的 形 成和 发 展。但a 1 - f e- s i 三元化合 物的电 位比 铝高， 对铝 箔的 阳 极氧 不 棚 莫 的 结 构 和电 性能 不 利。 因 此， 高 压 阳 极电 容 铝箔 中s i 含量 规回空 伟 蛀 1 0 - 2 0 x1 护。 高纯铝中 一 般加微量的c u ，既可增加电 容量，也可细化晶 粒， 提高铝箔强 度。 c u 在a l 中的固 溶态或偏聚态， 其标准电 极申 汉 立 比f e , s i 还高，因 而强烈 地促 进了a 1 的 坑 道腐 蚀 im 。日 本对 高 压阳 极电 容 铝 箔的c u 含 量 限 布 临2 5 - 6 0 x 1 0 -1 0 m g 在a l 中 的 固 溶度 很 大。 添加m g 对 fm 时 间 及 漏电 i响 不大。 高 纯 铝 中 少 量m g 可 生 成m g a l, 0 , 氧 化 物 ， 它 与y - a 12 0 3 同 晶 型 ， 以 此 为 核 心 ， 因 而 可以 促 进 氧 化摸 的 晶 态 转 变， 提高 介 质 氧化 铝膜的 质 量。 m g的 加 入 主要以 固 溶 形 式 存 在， 细 化 晶 粒 ， 提 高 铝 箔 的 强度 。 少 量的m g ( x 1 护级) 急 剧 阳氏 铝 的 形 核率 和核 心的 长夕 d 匆 变 ， 尤其是 核的 长大 严重受 到阻 碍， 不 利于 立 方织构的 形 成 和 发 展 ， 因 而 受 到 严 格 控 制 。 我 国 规 定 高 纯 铝 中 m g 不 允 许 超 过2 0 x l o b o 第 二 相 粒 子 是 影 响 立 方 织 构 含 量的 关 键因 素， 而 微 量 元素 对 高 纯 铝 立 方 织构 对作用 大多 只 考 虑了f e 的 影响， 认为f e 是影响 立 方织构形成 的 最 有害的 杂 质元 素。当高纯铝中f e 含量一定时，也可 通过加入微量 元素 调整f e 的 存在状态，改 善 铝 箔 性 能 。 i .h .h u n g 和h .b i c h s e l 等13 )对 微 量b e 的 高 纯 铝 的 再 结 晶 行 为 进 行 了 研究， 指出 添加 微量b e 可使高 纯铝的再结晶 温 度阳氏 ， 促 进 立方 取向 再结晶 晶 核快速长大， 提高 立方织构含量。由 于f e在铝中的 平衡 溶解度极小，因 此，当 f e 含量 一 定 时 ， 如 何 有 效 控 制f e 的 存 在 状 志而 最 大限 度的 的 增 加 立 方 织 构 含 量， 也是材料工作着多 年来丫直追求的目 标. 综上所述，为了 提高立方织构含量， 要求严格控制杂质和微量元素的含量 及 存在 状 态， 在 把高 纯铝 锭的 化学 成分 控制在 较佳范围内 的 荆牛 下， 进一步 探索 后序的工艺 优化， 提高高 压阳极电 容铝箔的质量，以 满足市 场的高 标准要求。 1 2 21 艺 条 件的 影响 高纯铝经 熔探 卜 均匀不 卜热车 l - 中间退火一 冷车 卜 成品 退火等工序后得到软态 箔， 其立方g 0 # 句 的 含量受 a生产过程中 诸多因 素的 影响。 热轧前的 铝 锭均匀 化是改善铸锭组织及杂 质元素 存在状态的 一个关键工 艺， 其组织 “ 遗传， 作用也 影响到退火箔材的质量。 均匀化处理是 提高申 解电 容 器 铝 箔 质 量的 重 要 手 段。 研究 表明， 均匀 化制 度 应 依 据f e , s i 等 杂 质 含 量 确 定。 对于低f e 含量的高 纯铝锭，高温长时间均匀化制度有利于提高 立方 织构量 第一章文献综述 17 1 。 工 业 生 产 中 普 遍 采 用6 0 0 左右的 均 匀 刁 墉渡。 6 0 0 左 右时 微量f e 将以 不 饱和固 溶态存在于铝基体中， 对再结晶 立方织构的 不利影响作用最小。 而且 经高 温长时间 均匀 化， 锡定 中 的f e 充分固 溶，f e 的 微量 偏析尽量消 除， 也 有利于 提 高电 解电 容 器 的 稳定断 使用 寿 命。 但 若 高 纯铝 纯 度较 1 氏 ， 为 提 高 铝 掐 立 方 织 构 量 则 应使 用 较 f 麟渡均 匀 化 布 幢14 1 ， 使f e 充 分 析出 ， 有 利 于 立 : 方 织 构 的 发 展， 而且有利于后抖级 车 熨程中 二次 析出 物的析出( 大而少的二次析出 物能促 进再结 晶) ，加快立方织构的发 展。 在国 外， 一 般多 采用高 温均匀化处理，因 铸锭经低 温均匀 化处理， 热车 垢易形成f e 的 偏析， 影响了申 解电 容器的比电 容的均一性 和寿命等。 日 本住友铝加工厂采用6 0 0 0c / 2 4 h 均匀 化伟 幢， 原苏联 采 用5 7 0 -5 9 0 0c / 3 6 h , 台 湾 采用6 0 0 6 5 0 0c / 3 - 4 天。 热 车 既渡是 影 响 高 纯 铝 立 方再 结 晶 织 构 的 关 键 因 素 之一。 实 验 研 究 表明 g e l 5 9 0 0c 高 温热 轧比4 8 0 0c % cm热轧获 得更强的 立 方笃 铸 勾 。 铝是 高 层 错能 面心 立方 金属， 在高温或快速大变形 下易发生交月 瓣 。 交滑移是一个热激活过 程， 变形 温 度越高， 交 滑 移 越容易 进行。 高 纯 铝锭在 高 温热车 比程中 通过位错交 滑 移， 形成 强的c u g 拼 勾 和s 绷勾 g e l ， 并 且 铝 板 在 热 轮丈 程 中 有 封 奎 会 发 生 动态 再 结 晶 ， 使 得 热 车 哄了 时 获 得 强 的 立 方 织 构， 这 有 利 于 成品 退火 时 立方 织 构的 形 成 和发 展。 文 献 1 7 表明， 热轧 开 轧 温 度宜 在5 0 0 - 5 3 0 0c , 高 于5 3 0 则再 结晶晶 粒 粗大， 低 于5 0 0 则 来 不 及 完 成再 结 晶 。 热车 垢经中间 退火 使金属发生再结晶， 不仅可以 提高塑性以 保证后续较大 冷 变 形 量 的 进 行， 而 且 更 重 要的 是 提供 了 更 多 的 立 方 .晶 核g e l ， 为 成品 退 火 产生 强的立方织构仓 1im了 有利条件。 众多 研究己 经证明， 铁是影响电 容铝箔中 立方织构含量的关 键杂质元素 u .1z7了 田 盆 退 火 时 ， f e 的 析 出 先 于 再 结 晶 : 中 温 退 火 时 ， f e 以 忙 拼 口 固 溶 态 存 在 ; 而高温 退火时， 再结晶 先于析出。因 此，中间 退火对织构的影响， 其实质就是中 间 退火对f e 在成品 退火前存 在状态的影响。 中间 退火 可采用单级退火 和分级退火 工艺。 采用5 u 氏 温后高 温双级退火 制 度时， f 既锄段f e 的 析出使基体得以 净化， 接近 纯金属态， 在随后的高温退火 时， 发生 不 连 续 再结晶， 有 利于 立方 织构的 形成。 可 眺翻r 段 应充 分延 长保 温时间， 使第 二 相 粒 子 完 全 析 出 ， 并 以f e a l e , f e a l 3 等 粗 大 粒 子 形 式 尽 可 能 少 的 分 布 在 铝 基体中， 从而减 少对立方织构的不 利影响。 冷轧铝箔的最终退火制度是确定立方织构含量的一个关键因素。退火过程 这立方织构的形感 拼 口 发展受固溶元素、析出 物的尺寸和分布、再结晶过程中的固 第一章文献综述 溶和析出 情况等因 素的 影响。 这些影响又与退火气氛、升温速度、 退火温度以 及 a温 时间 等元素密 切相关。 m 提高 立方 织构 含量的角 度分析， 退火 温 度是关键， 升温 速度次 之。 许多 i ft 表明， 提高 退火温 度和升温速度， 退火箔中的立方织构将显著提高。 提高 升 温速 度， 再结晶 过程中 形核率增 加， 有利于增加立方晶核的数量， 在保 ai l 程中 立方晶 核迅速 长大， 可得到 较发达的 立方 织构。 提高退火温度， 一方面使 析出物 溶解加速， 对晶界的作用磁l ，另 一方面， 杂质原子的晶界偏析消失， 对晶 界迁 移的阻碍作用减小， 1 v 而使晶 界运动加快， 有利于立方d p i 勾 的发展。 退火气 氛对 铝箔表面 氧化有 很大的 影响， 为抑制退火过程中 氧化膜的 过度 增 厚， 一 般 都采 用 真空 或 惰 性 气 氛中 进行 退 火 19 , ro t高 压 铝箔 经3 0 秒 碱 洗 后， 分 别 在 真 空 ， a r , n z, n 2 + 空 气 气 氛 中 于5 3 0 退 火1 0 小 时 f2 11 ， 结 果 表 明 在n 2 气 氛 中 退 火的 铝 箔 ， 静电 容 量 最 大 ， 其 余的 比 容 仅 为n z 的9 0 % 。 表1 - 5 表 示出 了 阳 极 箔 在真 空 退火 与 空 气 退火 的 条 件 下铝 箔立 方 织 构与比 电 容的 关系 。 可 见， 真空 炉 中 退火 后 的 立 方 绷勾 含 量 比 空 气 炉中 退火 的 铝 箔 立 方 织构 含量高1 . 2 4 倍， 比 电 容比 空 气 炉平 均 提高3 0 % 左右2 2 1 表1 - 5真空退火与空气 退火铝箔立方织构与比电容比 较 退火工艺f 2 小 比电 容 ii f / c m 2 1 6 v 形成3 8 v 形成 4 5 0 0c / l h ( 真空 0 . 8 7 51 8 -2 5 . 86 -9 . 3 4 4 0 1c / 6 h ( 空勺 0 . 3 9 01 6 1 8 5 - 7 分级加热形式影响织构组成. 工业上常采用二级或三级退火，不同的 温度 段 对铝 箔 产 生 不 同 的 作 用: 高 温 区 ( 4 5 0 5 5 0 0c ) 是 为了 提高 立 方 织 构 含 量， 中 温 区 ( 3 5 0 4 5 0 0c )是为了 调整晶 粒尺寸和第二相 析出分布，低温区 ( 1 0 0 3 5 0 ) 是为了 改 善 铝箔 表 面 氧 化 膜结 构。 第 三节f c c形变织构和再结晶 织 构 1 .3 .1 织构的 定 义 一般认为，多晶体材料中的晶 粒取向 集中分布在某一或某些取向 位置附近 时 称为 择 优 取向 ， 具有择 优 取向 的 多晶 体 结构称为 z 0 . 勾 。 随 着织 构 研究 的 深入发 展，以 及下 lk ,*产对于金属 材米 书 要 求的 提高， 五主 的织构定义己 不能 确切 地表达 第一章文献综述 织 构 现 象。 现代 织 构 理 论 认 为 p i ， 织 构 是 指多晶 体的 取向 分布 状割扁 离 随 机 分 布 的王 见 象 。 织构可以 产生习 祠 勿 理冶金的各种过程中， 例如在金属凝固 过程中会产生 铸造织构; 金属进行 塑险 变形阵mi1 、 挤压、 ma 、 拉伸等) 时会 产生 形变织构; 面心立方金属冷车 比后的 织构主要有铜 ( c u ) 织构，s织构， 黄铜 ( b s ) 织构 以 及高斯 ( g ) 织构等。 形后的 金属在加热过程中 会发生再结晶， 并产生再结晶 织构: 一般铝及 铝合金板的 再结晶 织构有立方织构以 及r 织构 等。 表1 - 6 中列出 了f c c 金属中 一些重要取向 。 由 于晶体的 各相异性， 具有织构的材料必然会在力学、 物理化学等性能上 表现为 各相异性。 因此， 充分认识织构的 存在不仅有利于改善和 提高材料的性 能， 而且有利于材料 及产品的 优质 高 速生产。 表l fi f c c 金属中 重要的 取向 名称 w 中 ， 甲 ， h k l 立方取向 0 0 0 0 0 0 / 9 0 0 f o o l 旋转立方取向4 5 0 0 0 0 0 / 9 0 0 0 0 1 铜取向9 0 0 3 5 0 4 5 0 1 1 2 卜川 黄铜取向3 5 0 4 5 0 0 0 / 9 0 0 不 o i l 飞 q1 1 高斯取向0 0 4 5 0 0 0 / 9 0 0 0 1 1 s 取向5 9 0 3 7 0 6 3 0 1 2 3 r取向5 7 0 2 9 0 6 3 0 2 1 4 下 黄铜r取向 7 9 0 3 1 0 3 3 0 2 3 6 0 0 2 2 0 0 0 / 9 0 0 0 2 5 9 0 0 5 5 0 4 5 0 ( 1 1 1 1 0 0 5 5 0 4 5 0 川 1 .3 .2 f c c 金属 形 变 织构 在热 变形 过 程中， 随 时 发生 结晶， 晶 体取向 不断变 化， 因 此热 变 形 织 构往 往 比较复杂， 它随热变形条件而变， 但金属在冷轧变形后的织构比 较确定。 f c c 金属和合金 经车 m垢， 其形 变织构可分为二种类型， “ 铜型”织构和“ 黄铜型” 织构， 刃 确 “ 纯金 属型” 织构和“ 合金型”织构。 “ 铜型” 织构主要由 铜织构 毛 1 1 2 , s 织 构 1 2 3 及 黄 铜 织 构 0 1 1 q1 l 组 成 ， 而“ 黄 铜 型” 织 构 则 主 要由 黄 铜 织 构 0 1 1 q1 1 及 高 斯 织 构 0 1 1 卜1 0 0 组 成。 一 般 铝 及 铝 合 金 的车 all 织构表现为“ 纯铜型” ， 织构组分及其强度随变形工艺荆牛 变化。 在车 喘 变形过程中， 材料所受的应力状态是比 较复杂的厂一 些 工艺 ,h 牛 ， 第一章文献综述 如总的 车 l $ 1 变 形 程度， 车 嚷的 转 速、 车 l $ 雌次压 下量、 润滑条 件、 轧 制温 度、 轧 制区 几何 开 抖 犬 因 素等 等， 这些因素 又 片 才 料的形 变 织构 都会产 生 一定 的 影响。 面 心立 方金属 平面变 形轧 制织构的 研究己 有不少 文献报 道 户 n 。 很多 研究 表 明， 铝在轧制过程中 存在着不同 程度的变形不均匀性t2 4 n 。 变形不均匀直接影响 着 变 形过程 中 晶 粒 取向 的 变化及 织构的 形成。 车 l 9 j 毛 何参 数u d 对不 均匀 变 形程 度的影响己 有不少文胡彭月2 ， 而润滑条件的影响则研究很 少见。 文 胡2 6 1 详 细 分 析 了 冷 轧 多 晶 铝以 及 银 、 7 0 / 3 。 黄 铜 平 行 于 板 平 面 的 三 层( 表 层、中间 层及中 心层) 织构的形成， 揭示了 车 l t 几何条件 u d( 即 轧制变形区接 触弧长1 与 轧件厚 度d 之比) 对厚向 上织构不均匀性的影响， 表明 材料厚向h 剪 切变形 深入的 不一致可能 是引 起车 饰( 不均匀性的 基本原因。 文 献 2 刀 研究 了 不 同 的 车 l * 9 参 数u d 对单晶 体 及 多晶 体 阳 极 铝 箔电 容量 的 影 响。 研究 表明，电 容量随着1/ d值的增加耐成 少， 不