Die für beschichtete Aluminiumspulen verwendeten Rohstoffe sind industrielle Spulen aus hochreinem Aluminium, und die Reinheit muss über 99,93 % (Massenanteil) liegen. Dabei muss der Massenanteil von Al in den beschichteten Aluminiumspulen über 99,99 % liegen. Zu den Verunreinigungselementen in industriellem hochreinem Aluminium gehören Fe, Si, Cu, Mg, Zn, Mn, Ni, Ti usw., wobei Fe, Si und Cu die wichtigsten sind. Die Reinheit von hochreinem Aluminium kann seine Rückgewinnungstemperatur beeinflussen. Während des Glühprozesses verteilen sich die festen Lösungsatome seiner Verunreinigungselemente an Subkorngrenzen, was die Korngrenzenmigration behindern und dadurch das Wachstum kubisch orientierter Körner und damit die Leistung von Elektrolytkondensatoren beeinträchtigen kann. Der aktuelle internationale Trend geht dahin, in Aluminiumspulen für Elektrolytkondensatoren geringere Gehalte an Fe, Si und Cu zu fordern und gleichzeitig den Gehalt an anderen Verunreinigungselementen streng zu kontrollieren.
(1) Der Einfluss von Fe.
Fe ist das schädlichste Verunreinigungselement in hochreinem Aluminium. Sein Inhalt und seine Verteilungsform können die Leistung beschichteter Aluminiumspulen beeinflussen. Fe liegt im Allgemeinen in Form einer festen Lösung in Spulen aus hochreinem Aluminium vor. Ein erhöhter Fe-Gehalt verringert den Gehalt an kubischer Struktur; Eine ungleichmäßige Verteilung von Fe führt zu groben Körnern, ungleichmäßiger Korrosion und einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften von Aluminiumspulen. Im Vergleich zu seinem Gehalt haben das Vorhandensein und die Verteilung von Fe einen größeren Einfluss auf die Leistung beschichteter Aluminiumspulen. Die Löslichkeit von Fe in Al ist äußerst gering. Bei unterschiedlichen Temperaturen ist Fe in Al löslich und kann auch in Form von Partikeln wie FeAl₃ und FeAl entmischt oder ausgefällt werden6.
Wenn mehr Fe fest in der AI-Matrix gelöst ist, behindert dies die Wanderung von Großwinkelkorngrenzen während des Glühprozesses, hemmt die Bildung und das Wachstum der kubischen Struktur und erhöht die Rekristallisationstemperatur, was zur Bildung von führt die R-Textur, wodurch der Strukturinhalt der kubischen Textur reduziert wird. Wenn Fe in Form von FeAl₂ und FeAl ausfällt6Verbindungen beeinträchtigen die Leistung der korrodierten Aluminiumspule.
Es ist ersichtlich, dass Fe in hochreinem Aluminium unabhängig davon, in welchem Zustand es vorliegt, die Bildung und das Wachstum kubischer Strukturen während des Glühprozesses von Aluminiumspulen und die Korrosion von Aluminiumspulen nicht begünstigt. Daher kontrollieren produzierende Unternehmen den Fe-Gehalt während des Produktionsprozesses von beschichteten Aluminiumspulen streng.
(2)Der Einfluss von Si.
Die Hauptquelle für Si-Verunreinigungen in hochreinem Aluminium sind Verunreinigungen durch feuerfeste Materialien. Si-Verunreinigungen sind schwieriger zu kontrollieren als Fe-Verunreinigungen. Ein zu hoher Si-Gehalt beeinträchtigt das Wachstum der kubischen Textur, neigt zur übermäßigen Auflösung und führt außerdem zu groben Körnern bei der Rekristallisation von Aluminium. Im Vergleich zu Fe ist Si in Al besser löslich und liegt hauptsächlich in Form einer festen Lösung vor. Seine Fähigkeit zur Ausfällung fester Lösungen ist schwächer als die von Fe, und sein nachteiliger Einfluss auf den Bildungsprozess der kubischen Textur ist weitaus geringer als der von Fe.
Si und Fe können den Existenzzustand des anderen beeinflussen, wenn sie in hochreinem Aluminium koexistieren. Nach der Zugabe von Si zu hochreinem Aluminium erhöht sich die Massendiffusionsrate von Fe, was den übersättigten festen Lösungszustand von Fe und den Dispersionszustand von FeAl3 verändern kann, was die Bildung und das Wachstum kubischer Strukturen begünstigt. Der Einfluss von Si auf die Leistung von Aluminiumspulen hängt auch vom Gehaltsverhältnis von Si und Fe ab.
Wenn der Fe-Gehalt niedrig und der Si- und Fe-Gehalt relativ groß ist, erhöht sich die elektrostatische Kapazität der Aluminiumspule. Wenn der Fe-Gehalt innerhalb von (10~20)x10 liegt-6, hat das Verhältnis des Si- und Fe-Gehalts einen größeren Einfluss auf die elektrostatische Kapazität der Aluminiumspule. Wenn der Fe-Gehalt 30x10 übersteigt-6Es hat keinen offensichtlichen Einfluss auf die elektrostatische Kapazität.
Wenn der Si-Gehalt zu hoch ist, hat die durch überschüssiges Si gebildete ternäre AI-Fe-Si-Verbindung ein höheres Potenzial als AI, was der Auflösung der Al-Matrix während der Korrosionsbildung nicht förderlich ist. Wenn der Si-Gehalt 500x10 übersteigt-6, wird die Bildungszeit der Aluminiumspule verlängert und ihre weitere Erhöhung führt zu einer Verringerung der spezifischen Kapazität der Aluminiumspule. Daher muss der Si-Gehalt in beschichteten Aluminiumspulen im Allgemeinen unter 30 x 10 gehalten werden-6.
(3) Einfluss von Cu.
Untersuchungen haben ergeben, dass Aluminiumspulen eine schlechte Korrosionsbeständigkeit aufweisen, wenn der Cu-Gehalt zu niedrig ist, und wenn der Cu-Gehalt zu hoch ist, kann es leicht zu übermäßiger Korrosion kommen. Wenn der Cu-Gehalt in hochreinem Aluminium zunimmt, kann die elektrostatische Kapazität der Aluminiumspule erhöht werden. Wenn der Cu-Gehalt (27~30)x10 erreicht-6, wird die Erhöhung des Cu-Gehalts die spezifische Kapazität der Aluminiumspule verringern. Umezawa Atsushi et al. untersuchten die Entwicklung der Rekristallisationstextur in hochreinem Aluminium und fanden heraus, dass der kubische Texturgehalt in der Rekristallisationstextur nach dem Glühen Cu-frei ist, wenn der Cu-Gehalt in Spulen aus hochreinem Aluminium 50x10-6 beträgt. doppelt so lange und nein {123}<634>R-Textur wurde gefunden. Ein niedrigerer Cu-Gehalt und eine höhere Kornwachstumstemperatur tragen dazu bei, den kubischen Texturgehalt hochreiner Aluminiumspulen zu erhöhen. Eine bestimmte Menge Cu kann die Porosität während des Korrosionsbildungsprozesses von Aluminiumspulen erhöhen und die spezifische Kapazität von Aluminiumspulen erhöhen. Daher fügen in- und ausländische Hersteller hochreinem Aluminium im Allgemeinen eine bestimmte Menge Cu hinzu, um die spezifische Kapazität von Aluminiumspulen zu erhöhen. Wenn der Cu-Gehalt in hochreinen Aluminiumspulen hoch ist, bilden sich im Arbeitselektrolyten der beschichteten Aluminiumspulen leicht Mikrobatterien, die den Oxidfilm des Dielektrikums zerstören und die Leistung des Kondensators verschlechtern. Daher sollte der Cu-Gehalt in Spulen aus hochreinem Aluminium im Allgemeinen unter 60 x 10 gehalten werden-6.
(4) Der Einfluss anderer Spurenelemente.
Weitere Hauptspurenelemente in Aluminiumspulen sind Mg, Be, Pb, Sn, Ni, Ti usw. Diese Spurenelemente in fester Lösung können sich leicht in der Nähe der Versetzungen von Aluminium absondern, was sich auf die Kristallisation der Aluminiumspule beim anschließenden Walzen auswirkt und Glühprozesse. Es hat einen wichtigen Einfluss auf die Gitterbildung, die Korngröße, die Bildung kubischer Texturen, den Leckstrom und den Korrosionsprozess, der sich letztendlich auf die Leistung des Kondensators auswirkt. Daher muss sein Inhalt streng kontrolliert werden.
Zu viel Mg verringert die Keimbildungsrate und die Keimbildungsgeschwindigkeit von Aluminium, was der Bildung und Entwicklung einer kubischen Textur nicht förderlich ist. Diese Spurenelemente liegen in Aluminiumspulen nicht immer in Form von Monomeren vor. Wenn sich die Bedingungen ändern, bilden sie mit anderen Spurenelementen und AI verschiedene Arten von Verbindungen, um feste Lösungen oder Niederschläge zu bilden. Durch die Untersuchung des Vorhandenseins von Spurenelementen in verschiedenen Formen von Aluminiumspulen kann deren Gehalt in den Aluminiumspulen wirksam kontrolliert werden. Das Vorhandensein von Mg führt zur seitlichen Entwicklung des Korrosionstunnels der Aluminiumspule und kann das Ablösen des Korrosionsgewebes auf der Oberfläche der Aluminiumspule fördern, was der Verbesserung ihrer spezifischen Kapazität nicht förderlich ist. Gleichzeitig kann die Zugabe einer angemessenen Menge an seltenen Erden und Be die behindernde Wirkung von Fe auf die Bildung kubischer Texturen in hochreinen Aluminiumspulen verringern, die Bildung und das Wachstum kubischer Texturen fördern und dadurch den kubischen Texturgehalt erhöhen.
Derzeit sind die besseren Methoden zur Kontrolle des Gehalts an Spurenelementen: Die Zugabe von Spurenmengen von Seltenen Erden (Y) zu hochreinem Aluminium kann die relative Festigkeit der verformten Texturkomponenten in der Aluminiumspule verändern; Durch die Zugabe von weniger Be kann die kubische Textur der fertigen Folie erhöht werden. strukturelle Stärke. Die Löslichkeit von Seltenen Erden und Be in Al ist äußerst gering und sie können mit Spurenverunreinigungen wie Fe eine Reihe von Verbindungen bilden. Nach der Ausfällung kann die Matrix gereinigt werden, die Fe-Konzentration in der Matrix wird reduziert und die nachteiligen Auswirkungen von Verunreinigungen auf die kubische Textur der Aluminiumspule werden eliminiert. Mit zunehmendem Seltenerdgehalt nimmt die Orientierungsdichte von Messing zu, der S-Texturanteil nimmt ab und der kubische Texturgehalt in der fertig geglühten Folie nimmt entsprechend ab. Wenn der Seltenerdgehalt 0.003 % beträgt, ist das Standardelektrodenpotential von Pb2+ deutlich höher als das von AI+3. Durch die Zugabe von Pb zu hochreinen Aluminiumspulen kann die Anzahl der Körner und Korrosionsgruben effektiv erhöht werden, was sich positiv auf die Korrosion auf der Oberfläche der Aluminiumspule auswirkt und so die effektive Oberfläche der Aluminiumspule vergrößert. Mit zunehmendem Pb-Gehalt nimmt der kubische Texturgehalt im fertigen Aluminiumband allmählich ab. Wenn der Pb-Gehalt 0,3x10 erreicht-6, die Spule aus hochreinem Aluminium kann die maximale spezifische Kapazität erreichen. Spuren von Pb in der Aluminiumspule konzentrieren sich auf der Oberfläche der Aluminiumspule, was zu Korrosionsporen auf der Oberfläche führt, wodurch die spezifische Kapazität erhöht wird und die starke kubische Textur der Aluminiumspule nicht beeinträchtigt wird. Daher kann die Zugabe von Spuren von Pb die Leistung herkömmlicher bleifreier Aluminiumspulen verbessern. wichtige technische Mittel. Pb ist jedoch krebserregend. Mao Weimin und andere untersuchten die Verwendung von Sn als Ersatz für Pb und erzielten gute Ergebnisse.
Wenn der Sn-Gehalt in Spulen aus hochreinem Aluminium unter 20x10 liegt-6, kann der kubische Texturgehalt in den geglühten Aluminiumspulen mehr als 95 % erreichen, während der Sn-Gehalt 20x10 übersteigt-6, wird der kubische Texturanteil in den Aluminiumcoils reduziert. . Der Einfluss des Sn-Gehalts auf die spezifische Kapazität von Aluminiumspulen ähnelt dem von Pb, sodass er Pb ersetzen kann, um die Umweltverschmutzung zu verringern.
Im Produktionsprozess von beschichteten Aluminiumspulen ist nicht nur der Gehalt an einzelnen Spurenelementen begrenzt, sondern auch die Gesamtmenge anderer Spurenelemente muss streng kontrolliert werden. Um negative Auswirkungen auf die Gesamtleistung beschichteter Aluminiumspulen zu vermeiden, sollte der Gehalt an anderen Spurenelementen in beschichteten Aluminiumspulen im Allgemeinen auf 10 x 10 gehalten werden-6.
