LC箔中退厚度与立方织构的关系.docx

0.12mm规格硫酸箔中退前道次厚度更改对硫酸箔性能的影响黄起建 摘要：硫酸箔中退厚度对材料的性能存在较大的影响，试验通过改变料卷的中退厚度检测其中退力学性能、中退金相组织、成品立方织构、成品比容等，通过试验发现在中退后力学性能存在一定的差异，但是对成品的立方织构存在的影响较小，但是在0.145mm下中退存在中间比容较高的现象。关键词：中退温度、力学性能、立方织构、比容、金相The influence in sulfuric acid foil property when changing the thickness of close annealing front procedure of 0.12 millimeter specification sulfuric acid foilHuangqijianAbstract: The thickness of sulfuric acid close annealing had a big influence in material property. The test detects the materials close annealing mechanical property, close annealing metallurgical structure, finished product cubic structure, finished product specific volume via changing material coilings thickness. The test results show that after the close annealing the mechanics property is different from each other, but the finished product cubic structure is almost the same, at the same time, under the condition of 0.145 mm, the middle specific volume is much higher. Keyword: close annealing temperature, mechanical property, cubic structure, specific volume, metallurgical引言随着电子工业的飞速发展，如手提电脑、手机、摄像机、液晶显示器、电源、卫星定位仪、数字彩电、LED、电动车等等，铝电解电容器在电子设备中的需求量越来越多，全球铝电解电容器近年来以平均10%以上的速度不断上升1-2。高压电解电容器是现代电器产品中必不可少的电子元件，但由于它不能植入大规模集成电路中，因此高压电解电容器的小型化（即实现高比电容）往往是高技术电器产品发展的关键环节之一。生产高比电容高压电解电容器的核心问题就是生产出高100晶面即立方织构占有率的电子铝箔，其100面占有率应大于90%。铝电解电容器阳极箔一般都采用含铝量大于99 99%的高纯铝箔，纯度过低或过高都会相应影响铝电极箔的比表面积。这主要是微量元素的含量会影响到材料析出相构变化，改变晶体内部的能量，进而影响到织构度; 同时腐蚀化成中铝箔局部的原电池效应也因电极箔表面析出元素的不同而形成不同的电位差，进而影响铝电极箔腐蚀的形貌3。提高高压电解电容器的比容可以通过提高光箔成品的立方织构，而中退厚度对其立方织构有较大的影响，所以本文主要讨论改变中退厚度对成品的影响，提高0.120规格电子箔性能。二、试验方法取一卷料其料卷中各成分如下表1. 料卷成分比例合金批号供应商名称日期Si（%）LGY1A99LC203083东阳光高纯铝有限公司2012-03-150.00135Fe(%)Cu(%)Mn(%)Mg(%)Cr(%)0.001010.005660.000320.000360.00008Ni(%)Zn(%)Ti(%)V(%)Ga(%)0.000050.000260.00010.000120.00061Pb(%)Al(%)其他单个(%)包铝含量%0.0001299.9962将LC203083平分为LC203083-1与LC203083-2两卷表2. LC203083中退前冷轧道次厚度表批号入口厚度出口厚度LC203083-10.23mm0.145mmLC203083-20.23mm0.150mmLC203083-1与LC203083-2均在7#氮气退火炉退火，按照正常工艺文件规定走，轧制至中退厚度后放置12小时候方可进炉，保温结束，炉温冷却至100一下方可出炉，炉内冷却时间保证在45小时。表3. 高压电子箔中间退火工艺炉温设定（）金属温限（）保温时间（h）装炉量（t）2302303180.52302303200.51.52302303284.55.52302303305.56.5炉温设定230，金属温限2303，保温时间24h。退火之后取样检测料卷的性能，之后最终轧制厚度为0.12mm成品厚度。轧制到成品厚度后转厚箔剪分卷，在真空退火炉按照表3正常工艺进行成品退火真空退火炉退火后取样检测其立方织构。表4. 真空退火炉退火工艺第一段第二段第三段第四段升温保温抽气升温保温抽气升温保温降温保温200kg275kg炉温280280280450450450570570550550时间219217111910min6气氛氮气2Pa氩气2Pa氩气275kg350kg炉温300300300450450450570570550550时间219217112110min6气氛氮气2Pa氩气2Pa氩气100kg199kg炉温300300300450450450570570550550时间217216111810min6气氛氮气2Pa氩气2Pa氩气1.冷却要求：炉温自然冷却至500度以下开风机快冷；炉温80度以下出炉；冷却时间控制在12小时以内2.“氮气（氩气）”代表炉内冲氮气（氩气）至负压60000pa65000Mpa3.装炉后炉内抽真空至0.1Pa的高真空，然后进入第一段工艺；如果炉内达不到该真空，则要求0.5Pa;冷却时，氩气一直供应以避免进入空气后氧化铝箔4.每生产5炉，烘炉一次：650度保温15h，测量炉体的极限真空度和漏气率。三、试验结果与分析1.中退后力学性能结果与分析在中退之后分别取样3块，采用万能拉伸试验机检测0（即沿轧制方向拉伸）力学性能，对比分析，主要检测对比其抗拉强度、屈服强度和延伸率。表5. 中退后LC203083-1与LC203083-2力学性能的对比批号规格（mm*mm）实测厚度（mm）纵向横向b (MPa)0.2 (MPa)(%)b (MPa)0.2 (MPa)(%)LC203083-10.145*10600.148857234837323LC203083-20.15*10600.154846838816623LC203083-10.145*10650.147867432857421LC203083-20.15*10650.160857133826925LC203083-10.145*10600.147836132795925LC203083-20.15*10600.160825838805926跟据该图分析可知中退后LC203083-1的抗拉强度略大于LC203083-2的抗拉强度；分析同样可知中退后LC203083-1的屈服强度略大于LC203083-2的屈服强度；分析可知中退后LC203083-1的延伸率略小于LC203083-2的延伸率。当然出现该种现象并不能说明太多的问题，因为厚度改变可能对测量产生影响，导致偏差，不过该三个属于材料内部属性，与材料的结合键、组织、结构、原子本性等有关，与材料的厚度无关。但是不管是抗拉强度、屈服强度还是延伸率，0.145mm中退其性能均相对于0.15mm中退要稳定，不会出现较大的偏差。另轧制厚度不同，下压率不一样导致热转换不一样，所以轧制温度会产生一定的影响，在0.145mm厚度，产热较多，而在100以上，铝箔可能会产生回复，这样铝箔的组织等会产生变化，所以这个也是造成这种现象的一个原因。2.中退后金相组织对比分析图1. LC203083-1金相图片图2. LC203083-2金相图片两组图片对比可知中退厚度在0.145下其晶粒要比0.150稍微小一点，但是效果并不是很明显，分析认为这应该是由于下压量变大导致晶粒变小的。在230中退，还可以去除铝卷表面的残留轧制油。这个温度下，3.油膜厚度比较分析过1550精轧机终轧至0.12mm厚度，之后进行去油处理表6. LC203083-1与LC203083-2油膜厚度比较日期批号规格去油前重量去油后重量带油量（单位/m2)12.04.26LC203083-2/26.3794 26.3772 27.50 12.04.26LC203083-10.12*106026.1363 26.1340 28.75 从两个批号的比较可以得出，在改变了中退前厚度之后，当厚度为0.150mm时要比厚度为0.145mm时的油膜厚度要轻。个人认为油膜厚度减少将会使箔面得到的保护减少，有可能增加腐蚀后亮点的可能性。5.立方织构对比在4#真空退火炉按照相同的工艺退火，取样分别检测得到的立方织构进行比较表7. 两种中退厚度成品立方织构对比批号规格 取样位置立方织构左右平均值LC203083-1-010.12*500T99.2 99.4 99.3 LC203083-1-010.12*500W99.0 99.6 99.3 LC203083-1-020.12*500T99.3 99.6 99.5 LC203083-1-020.12*500W99.5 98.9 99.2 LC203083-1-050.12*500T99.2 99.6 99.4 LC203083-1-050.12*500W99.8 99.6 99.7 LC203083-2-010.12*500T99.5 99.5 99.5 LC203083-2-010.12*500W99.2 99.8 99.5 从上表的数据，基本看不出改变中退温度对成品立方织构的影响，但是对相同位置的比较可以看出在0.150mm中退厚度时，成品的头尾的立方织构相对较为均匀，也就是说，改变之后可能存在局部立方织构较低的可能。6.比容对比表8. 两种中退厚度后成品比容对比批号厚度边部比容1边部比容2中间比容平均值偏差LC203083-1-51200.69720.70660.74160.71516.21%LC203083-2-51200.70120.70740.7240.71093.21%LC203083-2-91200.7030.69520.72760.70864.57%LC203083-1-91200.71440.69770.74010.71745.91%根据这个数据可以看出，在中退厚度为0.145mm时，边部比容与中间比容相差较大；而当中退厚度为0.15mm时，边部比容与中间比容相差则较小。从偏差也可以看出，在0.145mm厚度中退，成品的比容偏差较大。从以上比较还可以看出，在0.145mm中退后出成品，其存在局部的比容较高较高现象，也就是说在这个厚度下中退，LC箔中间比容较高。四、结论在两种不同厚度下中退，得到的0.12厚度成品存在一定的差异。首先，在中退后材料的力学性能存在差异，总体来说，在0.145厚度下中退，屈服强度、抗拉强度较0.15mm厚度下中退较高，延伸率则要偏低。在0.150mm中退厚度下，料卷的油膜厚度稍薄。0.145mm中退下成品的立方织构没有在0.150mm厚度下中退的均匀。综合立方织构和比容可以知道，在0.145mm厚度下中退，中间立方织构和中间比容要偏高，而边部立方织构和边部比容则偏低，也就是说偏差较大。在0.15mm厚度下中退，则立方织构和比容各部位偏差不会很大，但是中间比容并不会比在0.145mm厚度下要高。根据这个可以知道，如果能够减少偏差，则在0.145mm下中退，能够提高比容，所以后续可以从这个厚度入手，调整轧制工艺，使成品各部位的比容都能达到中间位置的比容，这样在0.145mm厚度下中退的优势就体现出来了。同时，研究表明，改变中退温度是提高立方织构的和比容的一个方式。参考文献1 杨宏，毛卫民，钮震霖. 国内外高压电解电容器用铝箔的性能比较J. 电子元件与材料，2005,24（11）：6265.2 高亢之. 电解电容器用铝箔概述J. 轻合金加工技术，2000,28（11）9徽学报，2008,27（6）：478481.3 郑红梅，吴玉程，黄新民，胡学飞，刘勉诚，杨蓓蓓. 铝电解电容器用电子铝箔的性能分析与比较J. 功能材料与器件学报，2012,2 （18）1.4 胡赓祥，蔡珣，戎永华. 材料科学基础M，2010,5 （10）5 班朝磊，刘伟， 郭刚. 电解工艺条件对铝箔腐蚀形貌与比电容的影响J. 轻合金加工技术，2012,40（3）：60646 朱宏喜. 热处理对铝箔氧化膜和比电容的影响J. 热处理， 2011,26 （6）：39427 Osawa N，Fukuoka K Pit nucleation behavior of aluminium foil for electrolytic capacitors during early stage of DCetchingJ Corros Sci，2000，42: 585 5978 Wu Yan，Zhao Xiang，He changshu，Zhao zhipeng，etal Effects of electr