偏析材高压电子铝箔的组织演变与性能研究

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目前,国内“制备高压电子元器件用铝箔”(以下简称高压电子铝箔)主要以三层法高纯铝原料为主,能耗大、成本高。为降低高压电子铝箔产品成本、拓宽生产方式,本文以新疆众和股份公司与东北大学共同支持的”产、学、研”项目为背景,系统地研究了以偏析法铝锭制备高压电子铝箔过程中组织和织构演变的规律以及微量元素对腐蚀性能的影响机理,获得的主要结果如下:(1)对比研究偏析法铝锭与三层法铝锭在热轧过程中组织变化的规律发现:偏析法铝锭热轧后沿厚度方向存在严重的组织不均匀性,表层已经发生再结晶,而中心层可见拉长的铸态组织,且较粗大。(2)冷轧过程中,以偏析法铝锭制备的铝卷随压下量增加,带状冷轧组织越来越密集。中间退火后两种锭制作的冷轧板都发生完全再结晶,但偏析锭制备的铝板中晶粒大小更不一致,最大的可以达到80μm左右,最小的只有几个微米;由于最终道次轧制压下量较小,原来完全再结晶的组织稍微被拉长;最终退火后,发生完全再结晶,并且晶粒尺寸达到240μm左右。(3)对比性研究以偏析法铝锭与三层法铝锭制备高压电子铝箔过程中织构的演变规律发现:在热轧过程中,两种高纯铝卷的热轧织构有明显的区别,偏析法铝锭制备的热轧板中织构成分、取向密度、散布宽度和体积分数在板横向和法向的分布不均匀性较大,表层和亚表层{001}<110>较多,中心出现强的B织构。由于{001}<110>是剪切织构,上述结果表明:在热轧过程中存在不均匀流变,不利于强S织构的形成。B织构是一种稳定的取向,在高压电子铝箔退火时转变为R织构,与立方织构形成竞争性的关系。(4)高压电子铝箔中的微量Zn能富集于铝箔表面,在电化学腐蚀过程中使铝箔表面发孔数量增加且分布均匀,腐蚀孔径变小,表面剥蚀减少,增加铝箔的表面积;不影响高压阳极铝箔立方织构的形成,又能提高铝箔的折弯强度;综合效果是使铝箔的比电容提高。(5)高压电子铝箔中的微量Mn在表面的富集程度较低,提高Mn浓度后,一定程度上提高了Mn在铝箔表面及深度方向上的浓度和分布的均匀性,促使电化学腐蚀后铝箔发孔均匀,发孔数量提高,孔径减小,孔深一致性较好,有效提高了腐蚀箔的表面积,进而提高了铝箔的比电容。(6)固溶于高压电子铝箔中的微量Ga在退火过程中形成第二相析出,净化基体,阻滞轧制织构向立方织构转变,使立方织构含量下降;当Ga含量增加至11.6×10-6时,热轧板晶粒尺寸减小,成品铝箔的再结晶晶粒尺寸增大,比电容略有增加;但当Ga含量增加至21.4×10-6时,虽显微组织变化不大,但化成箔表面的并孔数量增加,反而导致比电容下降。
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