Las materias primas utilizadas para las bobinas de aluminio recubiertas son bobinas de aluminio industriales de alta pureza, y se requiere que la pureza sea superior al 99,93 % (fracción de masa). Entre ellos, se requiere que la fracción de masa de Al en las bobinas de aluminio recubiertas sea superior al 99,99%. Los elementos impuros en el aluminio industrial de alta pureza incluyen Fe, Si, Cu, Mg, Zn, Mn, Ni, Ti, etc., entre los cuales Fe, Si y Cu son los principales. La pureza del aluminio de alta pureza puede afectar su temperatura de recuperación. Durante el proceso de recocido, los átomos de la solución sólida de sus elementos de impureza se distribuyen en los límites de los subgranos, lo que puede dificultar la migración de los límites de los granos, afectando así el crecimiento de los granos de orientación cúbica y afectando así el rendimiento de los condensadores electrolíticos. La tendencia internacional actual es exigir contenidos más bajos de Fe, Si y Cu en las bobinas de aluminio para los condensadores electrolíticos, mientras se controla estrictamente el contenido de otros elementos impuros.
(1) La influencia del Fe.
El Fe es la impureza más dañina del aluminio de alta pureza. Su contenido y forma de distribución pueden afectar el rendimiento de las bobinas de aluminio recubiertas. El Fe generalmente existe en forma de solución sólida en bobinas de aluminio de alta pureza. Un mayor contenido de Fe reducirá el contenido de estructura cúbica; La distribución desigual de Fe provocará granos gruesos, corrosión desigual y deterioro de las propiedades eléctricas de las bobinas de aluminio. En comparación con su contenido, la presencia y distribución de Fe tiene un mayor impacto en el rendimiento de las bobinas de aluminio recubiertas. La solubilidad del Fe en Al es extremadamente pequeña. A diferentes temperaturas, el Fe es soluble en Al y también puede segregarse o precipitarse en forma de partículas como FeAl₃ y FeAl.6.
Cuando hay más Fe sólido disuelto en la matriz de AI, obstaculizará la migración de los límites de grano de ángulo grande durante el proceso de recocido, inhibirá la formación y el crecimiento de la estructura cúbica y aumentará la temperatura de recristalización, lo que conducirá a la formación de la textura R, lo que hace que se reduzca el contenido de la estructura de textura cúbica. Cuando el Fe precipita en forma de FeAl₂ y FeAl6compuestos, deteriorará el rendimiento de la bobina de aluminio corroída.
Se puede ver que no importa en qué estado exista el Fe en el aluminio de alta pureza, no favorece la formación y el crecimiento de estructuras cúbicas durante el proceso de recocido de las bobinas de aluminio y la corrosión de las bobinas de aluminio. Por lo tanto, las empresas fabricantes controlan estrictamente el contenido de Fe durante el proceso de producción de bobinas de aluminio revestidas.
(2) La influencia del Si.
La principal fuente de impurezas de Si en el aluminio de alta pureza es la contaminación de materiales refractarios. Las impurezas de Si son más difíciles de controlar que las impurezas de Fe. Un contenido excesivo de Si afectará el crecimiento de la textura cúbica, propensa a una disolución excesiva, y también provocará granos gruesos durante la recristalización del aluminio. En comparación con el Fe, el Si tiene una mayor solubilidad en Al y se presenta principalmente en forma de solución sólida. Su capacidad de precipitación en solución sólida es más débil que la del Fe, y su impacto adverso en el proceso de formación de la textura cúbica es mucho menos significativo que el del Fe.
El Si y el Fe pueden influir mutuamente en el estado de existencia cuando coexisten en aluminio de alta pureza. Después de agregar Si al aluminio de alta pureza, la velocidad de difusión masiva del Fe aumenta, lo que puede cambiar el estado de solución sólida sobresaturada de Fe y el estado de dispersión de FeAl3, lo que favorece la formación y el crecimiento de estructuras cúbicas. La influencia del Si en el rendimiento de las bobinas de aluminio también está relacionada con la proporción de contenido de Si y Fe.
Cuando el contenido de Fe es bajo y el contenido de Si y Fe es relativamente grande, la capacitancia electrostática de la bobina de aluminio aumenta. Cuando el contenido de Fe está dentro de (10~20)x10-6, la proporción de contenido de Si y Fe tiene un impacto más significativo en la capacidad electrostática de la bobina de aluminio. Cuando el contenido de Fe excede 30x10-6, no tiene ningún efecto obvio sobre la capacitancia electrostática.
Cuando el contenido de Si es demasiado alto, el compuesto ternario AI-Fe-Si formado por el exceso de Si tiene un potencial mayor que el AI, lo que no favorece la disolución de la matriz de Al durante la formación de corrosión. Cuando el contenido de Si excede 500x10-6, el tiempo de formación de la bobina de aluminio se prolongará y su aumento continuo reducirá la capacitancia específica de la bobina de aluminio. Por lo tanto, generalmente se requiere controlar el contenido de Si en bobinas de aluminio recubiertas por debajo de 30x10-6.
(3) Influencia del Cu.
Las investigaciones han descubierto que si el contenido de Cu es demasiado bajo, las bobinas de aluminio tienen poca resistencia a la corrosión, y si el contenido de Cu es demasiado alto, fácilmente provocará una corrosión excesiva. Cuando aumenta el contenido de Cu en el aluminio de alta pureza, se puede aumentar la capacitancia electrostática de la bobina de aluminio. Cuando el contenido de Cu alcanza (27~30)x10-6, el aumento del contenido de Cu reducirá la capacitancia específica de la bobina de aluminio. Umezawa Atsushi et al. estudiaron la evolución de la textura de recristalización en aluminio de alta pureza y descubrieron que cuando el contenido de Cu en bobinas de aluminio de alta pureza es 50x10-6, el contenido de textura cúbica en la textura de recristalización después del recocido está libre de Cu. el doble de tiempo y no {123}<634>Se encontró textura R. Un menor contenido de Cu y una mayor temperatura de crecimiento del grano favorecen el aumento del contenido de textura cúbica de las bobinas de aluminio de alta pureza. Una cierta cantidad de Cu puede aumentar la porosidad durante el proceso de formación de corrosión de las bobinas de aluminio y aumentar la capacitancia específica de las bobinas de aluminio. Por lo tanto, los fabricantes nacionales y extranjeros generalmente agregan una cierta cantidad de Cu al aluminio de alta pureza para aumentar la capacitancia específica de las bobinas de aluminio. Cuando el contenido de Cu en las bobinas de aluminio de alta pureza es alto, se forman fácilmente microbaterías en el electrolito de trabajo de las bobinas de aluminio recubiertas, lo que destruirá la película de óxido del dieléctrico y empeorará el rendimiento del condensador. Por lo tanto, el contenido de Cu en las bobinas de aluminio de alta pureza generalmente debe controlarse por debajo de 60x10-6.
(4) La influencia de otros oligoelementos.
Otros oligoelementos principales en las bobinas de aluminio incluyen Mg, Be, Pb, Sn, Ni, Ti, etc. Estos oligoelementos en solución sólida son fáciles de segregar cerca de las dislocaciones del aluminio, lo que afectará la cristalización de la bobina de aluminio en el laminado posterior. y procesos de recocido. Tiene un impacto importante en la formación de la red, el tamaño del grano, la formación de la textura cúbica, la corriente de fuga y el proceso de corrosión, lo que en última instancia afecta el rendimiento del condensador, por lo que su contenido debe controlarse estrictamente.
Demasiado Mg reducirá la velocidad de nucleación y la velocidad de nucleación del aluminio, lo que no favorece la formación y el desarrollo de una textura cúbica. Estos oligoelementos no siempre existirán en forma de monómeros en las bobinas de aluminio. A medida que las condiciones cambian, formarán diferentes tipos de compuestos con otros oligoelementos y IA para formar soluciones sólidas o precipitar. Al estudiar la presencia de oligoelementos en diferentes formas de bobinas de aluminio, se puede controlar eficazmente su contenido en las bobinas de aluminio. La presencia de Mg provocará el desarrollo lateral del túnel de corrosión de la bobina de aluminio y puede promover el desprendimiento del tejido corrosivo en la superficie de la bobina de aluminio, lo que no favorece la mejora de su capacitancia específica. Al mismo tiempo, agregar una cantidad adecuada de tierras raras y Be puede reducir el efecto obstaculizador del Fe en la formación de textura cúbica en bobinas de aluminio de alta pureza, promover la formación y el crecimiento de la textura cúbica, aumentando así el contenido de textura cúbica.
En la actualidad, los mejores métodos para controlar el contenido de oligoelementos son: agregar trazas de tierras raras (Y) al aluminio de alta pureza puede cambiar la resistencia relativa de los componentes de textura deformados en la bobina de aluminio; agregar menos Be puede aumentar la textura cúbica de la lámina terminada. fuerza estructural. La solubilidad de las tierras raras y del Be en Al es extremadamente pequeña y pueden formar una serie de compuestos con trazas de impurezas como el Fe. Después de la precipitación, la matriz se puede purificar, se reduce la concentración de Fe en la matriz y se eliminan los efectos adversos de las impurezas sobre la textura cúbica de la bobina de aluminio. A medida que aumenta el contenido de tierras raras, aumenta la densidad de orientación del latón, disminuye el componente de textura S y, en consecuencia, disminuye el contenido de textura cúbica en la lámina recocida terminada. Cuando el contenido de tierras raras es 0.003%, el potencial del electrodo estándar de Pb2+ es significativamente mayor que el de AI+3. Agregar Pb a las bobinas de aluminio de alta pureza puede aumentar efectivamente la cantidad de granos y picaduras de corrosión, lo que es beneficioso para la corrosión en la superficie de la bobina de aluminio, aumentando así el área de superficie efectiva de la bobina de aluminio. A medida que aumenta el contenido de Pb, el contenido de textura cúbica en la bobina de aluminio terminada disminuye gradualmente. Cuando el contenido de Pb alcanza 0,3x10-6, la bobina de aluminio de alta pureza puede obtener la máxima capacitancia específica. Trazas de Pb en la bobina de aluminio se concentrarán en la superficie de la bobina de aluminio, provocando poros de corrosión en la superficie, aumentando así la capacitancia específica y no afectarán la fuerte textura cúbica de la bobina de aluminio. Por lo tanto, agregar trazas de Pb puede mejorar el rendimiento de las bobinas de aluminio convencionales sin plomo. importantes medios técnicos. Sin embargo, el Pb es un carcinógeno. Mao Weimin y otros estudiaron el uso de Sn para reemplazar al Pb y lograron buenos resultados.
Cuando el contenido de Sn en bobinas de aluminio de alta pureza es inferior a 20x10-6, el contenido de textura cúbica en las bobinas de aluminio recocido puede alcanzar más del 95%, mientras que cuando el contenido de Sn excede 20x10-6, se reducirá el contenido de textura cúbica en las bobinas de aluminio. . El efecto del contenido de Sn sobre la capacitancia específica de las bobinas de aluminio es similar al del Pb, por lo que puede reemplazar al Pb para reducir la contaminación ambiental.
En el proceso de producción de bobinas de aluminio recubiertas, no sólo se limita el contenido de oligoelementos individuales, sino que también se requiere controlar estrictamente la cantidad total de otros oligoelementos. Para evitar efectos adversos en el rendimiento general de las bobinas de aluminio recubiertas, el contenido de otros oligoelementos en las bobinas de aluminio recubiertas generalmente debe controlarse dentro de 10x10-6.
