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电解电容器高压阳极铝箔学生：戴飞 工作单位：河南省银湖铝业有限责任公司摘要：铝电解电容器阳极由表面化成铝氧化膜电介质的高纯铝箔制成阳极铝箔通常使 用厚度为50—110肿高纯铝箔(A199. 99%)为了生产高压阳极铝箔，最主要的是发展 铝箔的(100)(001)立方织构论述了铝的纯度、热轧板和冷轧板以及一次再结晶板的厚 度方向的织构和显微组织的分布，不完全退火和轻压冷轧工序的重复使用，最终退火工 艺等因素对成品铝箔立方织构的影响生产高纯铝箔最适宜的工艺条件是：热轧板经大 压下量冷轧，在较低的温度进行不完全退火，然后轻压冷轧，最终经高温退火后形成强 立方织构关键词：电解电容器；高压阳极铝箔；(100)(001)立方织构；不完全退火；轻压轧制电子工业的技术进步和产品应用领域的扩大，促进电器产品结构和性能的改良，使 之不断向集成化、小型化、个性化、高性能和低成本方向发展因此，电解电容器的微 型化(实现高比容)已成为高技术电器产品发展的关键环节电解电容器铝箔的静电容量 随(100)<001)立方织构占有率的多少有很大变化，生产高比容的高压电解电容器的核心 问题就是研究高(100)<001>立方织构占有率铝箔的生产工艺。

目前，日本、法国、德国、 意大利能够稳定生产立方织构含量大于 95%的高纯铝箔，而高品质的电解电容器则要 求铝箔的立方织构含量达到 98%以上国外的知名公司，高纯铝光箔供应商如日本 Toyo、Showa、Sumitomo、Nippon、德国 VAM、法国 Pechney、美国 Onnet、Alcoa 等公 司；化成腐蚀箔供应商有日本KDK、JCC、法国Sat ma、意大利Becromal SPA等公司我国电解电容器铝箔的研究开发受市场容量、认识水平、装备条件的限制，起步比 较晚，产品质量水平与国外相比有很大差距，高压阳极箔的立方织构比率达到95%有困 难，且产品综合质量不稳定，中高档次的电容器用铝箔，特别是高压阳级箔还主要依赖 进口目前，我国需进口 10.15 kt/a电解电容器铝箔，每年需花费外汇1. 2亿美元； 2002年我国进口铝电解电容器510亿只，用汇4. 76亿美元，增速高达57%因此，根据 电子工业的发展态势、国际国内电解电容器铝箔的质量水平和需求前景，加快我国电解 电容器铝箔生产技术的研究开发具有显著的经济效益和社会效益电解电容器铝箔分为阳极箔和阴极箔(负极箔)两种，阳板箔又分为高压阳极箔、中 压阳极箔和低压阳极箔，本文仅探讨生产难度最高、质量水平与国外差距最大的高压阳 极铝箔的生产技术及其进展。

1 电解电容器铝箔的应用电解电容器铝箔又称电子铝箔，用于铝电解电容器的阳极和阴极一般由高纯铝 1A99〜1A85牌号生产图1为铝电解电容器的组成示意图，包括图1电解电容器的构造阳 极铝箔(表面化成氧化膜作为电介质)、阴极铝箔和电解纸夹层共同缠绕生成当电解液 使用电解纸浸吸而成时，称为铝箔干式电解电容器；如果在电容器内直接添加电解液， 则称为铝箔湿式电解电容器铝电解电容器的电容量C可用下式表示： c=8. 855X 10-12X竽 式中，£一电介质介电常数(铝氧化膜电解质£=710)；S —电极表面积；t一电介质厚度(铝氧化膜厚度一般为1. 0一1. 5 nm/v)由上式可知，为了获得高的电容量，需增大表面积S,或减小两电极之间的距离(电介质 厚度t)对于铝电解电容器，由于铝氧化膜电介质具有优良的单位厚度耐电压能力，铝 氧化膜的厚度可根据电解电容器的额定电压自主选定同其他电介质相比，在相同的耐 受电压条件下，铝氧化膜电介质的厚度可以做得比较薄为了增大电极表面积S，提高 电容量，实现电容器小型化，还需要在铝氧化膜电介质生成前，通过蚀刻(腐蚀)工序来 增加铝箔的有效表面积经过蚀刻后铝箔的有效表面积与光箔的表面积相比，对低压电 容器来说，可以扩大80—120倍；对中／高压电容器可以扩大25—40倍。

2 高压阳极铝箔的特性如上所述，扩大铝箔的表面积，是实现电容器小型化、达到高比电容目标的关键问 题影响铝箔表面积增大的因素主要取决于高纯铝箔的材质和蚀刻条件铝箔的材质主 要表现在铝箔的化学成分、氧化膜、杂质、应力及其分布、加工工艺及最终的铝箔组织 状态(立方织构比率)对阳极铝箔来说，生产高比容高压电解电容器的核心问题就是生 (100)(001)方位再结晶织构的光箔铝箔的蚀刻过程是一个电化学腐蚀过程，铝箔表面 的浸蚀形貌除取决于铝箔材质的结晶学特征 外，蚀刻电流的波形、电解液成分和温度等参数也有重要影响这一过程中，在电解液 (盐酸、硫酸、铬酸等)和铝箔之间施加DC、AC、或DC/AC同时、或DC/AC交替作用，通 过金属溶解形成致密、网状连接的孔道，并增加铝箔的表面积通常，低压箔和阴极箔 主要由AC电解进行蚀刻，获得致密、较细小的表面腐蚀形貌；高压阳极箔主要由DC电解 来完成，形成较粗的柱孔状腐蚀形貌，以增加表面积而柱孔状 腐蚀坑在垂直于(100)面的方向才能形成和发展，因此，为了增加腐蚀箔的表面积，提 高静电容量，高压阳极箔的化学成分都是99. 99%高纯铝箔，状态为D，要求成品状态 的高压极箔表面的立方织构含量应达到95％以上。

高压阳极铝箔生产工艺流程为： 高纯铝锭一熔炼一铸造一铣面一均火一热轧一冷轧 斗中间退火一冷轧一最终退火一蚀刻一化成一剪切 一阳极箔一电容器3 高压阳极铝箔的生产工艺3. 1高纯铝箔的生产工艺要点为了生产电解电容器用高纯铝箔，最主要的是发展铝箔的立方织构影响多晶体金 属的织构形成的因素非常复杂，涉及到金属成分、生产工艺和生产工具等因素阳极铝 箔使用高纯铝(A199. 99%)，通常厚度为0. 05—0. 11 mm；阴极铝箔使用铝纯度不小 于99%，厚度在0. 015〜0. 06mm之间的高纯铝由于铝含量在99. 99%以上铝箔才能 获得大量的再结晶立方织构，所以应严格控制高纯铝的杂质含量Fe在铝中的溶解度 qlL'b,并严重阻碍(100)面的形成和发展试验表明，在同样的工艺条件下，即使Fe 含量只相差百万分之几，铝箔的(100)， (001)立方织构含量也有很大的差异另外，随 Fe含量的增加，阳极氧化膜的完整性降低，漏电流增加，比电容量下降因此,Fe含量 要严加控制，一般其质量分数控制在11，(Fe)=0. 001%一0. 003%； Cu在高纯铝中作 为细小粒子分布，如含量适当，可提高比电容量和铝箔的强度。

但含量过高，会影响阳 极氧化时间和漏电流，对立方织构的形成和发展也不利因此10(Cu)WO. 005%； Si 的存在可缓解Fe、Mn等元素在铝中扩散速度较慢对(100)面形成的不利影响随si含量 的增加，且10(Si) / tt，(Fe)值较大时，电容量增大一般控制在t(Si)=0. 003%在 原铝锭向成品铝箔的转化过程中，通过成分控制、均匀化退火、轧制工艺和热处理技术 的研究开发，创造增加铭箔立方织构核心的因素，控制冷作变形量和热处理工艺参数， 达到变形织构向退火立方织构的充分转变国内外比较成熟的高压阳极铝箔的生产工艺 要点综述见表13. 2生产工艺对立方织构的影响3．2．1轧制工艺对立方织构的影响阳极铝箔的生产在保证纯度、成分均匀和组织均匀化的前提下，轧制工序在高纯 铝箔的生产过程中起着重要的作用开轧温度和轧制终了温度不同热轧坯料的组织性 能有很大差别初始织构对于轧制织构的形成与发展具有重要作用热轧温度愈高，冷 轧后材料中的再结晶织构相对残留较多，有利于立方织构的强化热轧温度较低，热轧 板将呈现较强的变形织构，将会使最终退火后R取向组分发达因此，提高热轧的开轧 温度和终了温度，将有利于高纯铝箔强立方织构的形成。

日本远藤诚一、稻垣裕辅研究 了电解电容器用 高纯铝热轧板带的织构和显微组织铝纯度为99．99％，杂质的质量分数为埘(si)=O. 0008%, tc, (Fe)=0. 0008%,埘(Cu)=0. 005%，热轧板厚度为6. 2mm研 究表明，在热轧板的厚度方向上，织构和显微组织相当不均匀，如图2所示在表面以 下0. 5 mm范围内，呈现完全再结晶的细等轴晶组织，主方位织构为(111)(110)；距表 面层1rnm的部位是(113)(111)织构，大部分为再结晶组织，也发现少量未再结晶区域， 这是由剪切变形织构(100)(011)和再结晶产生的(111)<110)织构重叠形成的织构；随着 深度的增加，再结晶比率迅速减少，直到1／2厚度，为部分再结晶组织由于在这一区 域发生剪切变形向双轴变形的转化，在这些区域观察到的织构呈现复杂化；在1／2厚度 处，通常的8纤维织构没有观察到尽管(110)(113)和相近的(123)(634)取向很强，但 (112)(111)很弱，而(100)(001)织构相当强，这是由于在高纯铝材料中部分再结晶甚至 在1／2厚度处也很容易发生4 结束语 电容器作为电子工业常用的基础元件之一，是使用最广、用量最大，又不可取代的 电子元件，其产量约占电子元件的40%，而铝电解电容器又占三大类电容器产值的45%。

铝电解电容器单位体积容量大、静电容量大、比容高、易小型化，具有自愈特性、价格 低廉等独特的优势，是近10年来我国乃至全球发展速度最快的元件之一中国电子元件 行业协会信息中心在2003年2月20日发表的报告中称：2002年我国铝电解电容器产量超 过650亿只，占全球铝电解电容总产量的三分之一以上，销售额约42. 6亿元国内市场 需求为780亿只、59 0亿元信息时代的到来给电子工业创造了可喜的繁荣局面，电容 器产业得到空前发展，电解电容器将保持20%的年均速度增长，电解电容器用铝箔也将 以同样的速度保持增长因此，把握住电解电容器铝箔市场潜力巨大的大好机遇，加大 科研开发和技术改造的力度，尽快攻克高压阳极铝箔的技术难关，满足国内外市场的需 要，应是我国铝加工行业关注的重点参考文献：【1】电解电容器行业研究报告[R].中国电子元件行业协会信息中心，2003.【 2】 Seiichi Endou and Hirosuke Inagaki .Microstruetures and Textures in Hot —ro11ed Sheets of Hight Purity A1uminumfor E1ectro1ytic Capacitor[J] . JILM， 2002， 52(4)：167—173.【 3 】 Fumie Seki. Cube—oriented Regions in Inhomogeneous Ro11ing Texture and Reerysta11ization Texture of High PurityA1uminum Sheets[JJ. Japan Inst. Meta1s， 2002， 66(2)：117—121.【4】阴史江，上城太一，高纯度7, p三二步厶箔I：扫C于否立方体集合组织形成[J].轻金属，1998, (10)： 507.【5】池田贤一，津曲兼一郎•电解3 y尹y廿用高纯度丁，p三二步厶箔立方体集合组织形成过程力EBSP法汇土弓 [J].轻金属，2001, 51 (2)： 119—124.【6】Takeshi Murakami. Influence of Repeating of Partial Amle地and Light Rolling Process on Cube Texture in Hi[ghPurity Aluminum FoilJ].皿朋，2002, 52(11): 541—546.【7】棍原桂，德田健二等.高纯度7, , p三二哆厶箔④最终烧旮圭U过程I：招C于力cube方位形成过程[J].轻金属，200l，51(3)：182—187．。