朱弘源[1]2013年在《3003铝合金阴极箔热处理工艺及腐蚀机理的研究》文中指出本文通过差热分析、电阻率、硬度、比电容测试、X射线衍射分析、光学显微镜观察、扫描电镜观察以及透射电镜观察,研究了再结晶退火工艺对3003铝合金阴极箔比电容的影响规律,分析了再结晶退火过程中析出与再结晶的交互作用机理及其对铸轧薄板再结晶组织的影响,并探讨了时效热处理工艺对3003铝合金阴极箔中析出相的形貌和分布、表面腐蚀形貌及其最终比电容的影响规律。本文采用第一性原理的赝势平面波方法和广义梯度近似条件对3003铝合金阴极箔各主要物相的结合能、费米能级和局域态密度进行计算,用以分析3003铝合金中各主要组成物相稳定大小关系、得失电子能力大小关系、在同样外界条件下各相的稳定状态,从电子结构的角度对3003铝合金腐蚀机理进行分析和讨论。结果表明：(1)在360℃和480℃退火时各出现一个析出峰。在360℃C退火时,再结晶发生在析出之后,致使再结晶晶粒粗大。析出与冷轧变形量有关,大的冷轧变形量促进更多的析出,在位错、亚晶界等点阵缺陷处,析出相优先形核并长大；在480℃C退火时,析出发生在再结晶之后,析出基本不受冷轧变形量的影响,可获得晶粒细小的再结晶组织。(2)经80℃C“人工时效”热处理后,阴极箔中的第二相粒子以细小弥散的Al6Mn相为主；时效温度升高,铁元素的扩散加强,160℃C人工时效下箔材中的(Fe,Mn)Al6相增多。在再结晶退火后,冷轧至0.09mm进行80℃C×3h的时效热处理能使阴极箔中析出大量细小、均匀、弥散分布的第二相粒子,进而在腐蚀工艺后形成良好的表面腐蚀形貌,有利于获得高比电容微观组织。(3)3003铝合金主要物相稳定性大小关系为Al2Cu<Al6Mn<Mg2Si<ALPHA。ALPHA相的稳定性最差,在基体冷变形过程中最容易变形；Al6Mn稳定性次之,Al2Cu稳定性最好。Mg2Si相的费米能级低于Al6Mn、Al2Cu和ALPHA相的费米能级。Al6Mn. ALPHA相、Al2Cu以及Mg2Si得失电子的难易程度为ALPHA相最容易失去电子,Al6Mn次之,Mg2Si最难。其腐蚀电位大小关系应为Mg2Si> Al6Mn>ALPHA>Al2Cu相,电子从费米能高的Al相流向费米能级低的第二相,腐蚀电位低的Al相为阳极,腐蚀电位高的第二相为阴极。局域态密度表明,在同样的外界条件下,体系中的ALPHA、Al2Cu相和Al6Mn相对于Mg2Si和处于不稳定状态,容易失去电子,即容易进行氧化还原反应,发生腐蚀。
靳丽[2]2003年在《微观组织对电解电容器用3003铝合金阴极箔性能的影响》文中提出本文研究了微观组织对电解电容器用3003铝合金阴极箔性能的影响规律。研究表明：铝箔中第二相粒子的形状严重影响着阴极铝箔的腐蚀性能及比电容，当第二相粒子细小、弥散分布在基体中时，铝箔腐蚀后表面状态好，比电容高；但当铝箔中有粗大第二相粒子析出时，铝箔不能形成均匀的点蚀，从而不能有效地扩大表面积和提高比电容，并且造成腐蚀后表面发黑，产生掉粉等现象。研究还表明第二相粒子数目也是影响比电容的重要因素，细小弥散的第二相粒子越多，腐蚀后则铝箔的比电容越高。 提出了淬火时效的新工艺，通过改善铝箔的微观组织状态，特别是第二相粒子的组成、形状及分布状态，从而使得铝箔的腐蚀性能及比电容都得到提高。高温退火后，由于铝箔中粗大的第二相(MnFe)Al_6粒子固溶，使得铝箔的腐蚀形貌得到改善，表面光亮无粉尘。几种高温退火工艺相比，630℃下保温6小时后，第二相粒子的固溶效果好。合金固溶后的冷却方式对铝箔的性能也有严重的影响，随炉冷却的铝箔腐蚀后表面发黑，且比电容低；淬火后铝箔的腐蚀性能得到明显的改善，但比电容不高；通过淬火时效以后，在铝基体中析出细小、弥散的MnAl_6粒子，使得铝箔中具有均匀的位错分布，以及腐蚀时具备均匀的点蚀形核区，从而获得均匀的海绵孔腐蚀形貌，且在良好腐蚀表面的基础上，比电容得到明显提高，在本试验条件下，630℃保温6小时—淬火—60℃时效11小时为最佳工艺。
贾一[3]2010年在《热处理对电解铝液直接铸轧3003阴极铝箔组织及性能的影响》文中提出3003Al-Mn铝合金由于其具有良好的耐蚀性、机械加工成形性能、局部腐蚀特性及力学性能等优点,被广泛应用于制造电解电容器用阴极铝箔。传统的生产阴极铝箔的方法是采用金属铸锭重熔及热轧等多道序工艺,生产过程繁琐、浪费能源。近年来随着技术的进步,生产阴极铝箔逐渐利用高温电解铝液直接铸轧的短流程生产工艺。用电解铝液直接铸轧生产3003阴极铝箔与传统方法相比：省去了铝锭的铸造和重熔工序,提高了生产效率；减少铝液铸成铝锭过程中铝的损失和铝锭二次重熔过程铝的烧损,将节省大量能源；并且工艺流程简单、设备投资少及产品成本低廉。但采用电解铝液直接铸轧生产时仍存在一些技术难题：电解铝液温度过高,结晶时有效形核率低,同时铸轧冷却速度较快,3003铝合金中的Mn元素来不及析出,以过饱和状态保留在固溶体中,造成组织中第二相粗大和晶粒粗大、不均匀。其后果是大量的粗大第二相粒子会造成阴极铝箔化学腐蚀形貌不均匀,导致比电容降低；另外,粗大的晶粒也会使材料表面腐蚀时出现腐蚀分层现象,使比电容降低。为了解决上述问题,本文试图通过研究并优化电解铝液直接铸轧阴极铝箔的热处理工艺,以改善铝箔的内部组织、提高铝箔性能,使其达到甚至超过传统工艺生产阴极铝箔的比电容。本文利用带偏光的电子显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析方法及力学性能及腐蚀性能测试等手段,系统研究了均匀化退火及再结晶退火对电解铝液直接铸轧生产3003阴极铝箔组织与性能的影响。结果表明,电解铝液直接铸轧出的7.2mm厚板坯,由于铝液温度高、铸轧速度快,Mn元素来不及析出,以过饱和状态保留在固溶体中,从而产生很大的晶内偏析。因此组织中存在大量针片状FeAl3相,尺寸约为3-4μm；部分短棒状MnAl6及(Fe,Mn)Al6相,尺寸约为2μm；少量圆颗粒状Al(Fe,Mn)Si相,尺寸约为1μm。铸轧板坯经过2道次轧制得到厚度为4.0mm的冷轧板。与铸轧板坯相比,组织中部分第二相被轧碎,粗大针片状第二相明显减小、减少,但部分被轧碎的第二相形态棱角分明。组织中晶粒沿轧制方向被拉长完全呈现为纤维状。经过均匀化退火后,Mn元素从过饱和固溶体中析出,形成大量细小且弥散分布的圆颗粒状Al(Fe,Mn)Si相、短棒状MnAl6相及(Fe,Mn)Al6相,粗大针片状FeAl3相几乎消失。Mn与Fe在相的形成过程中极易相互置换,所以析出的Mn元素又置换出针片状FeAl3相中的部分Fe,从而形成了大量短棒状的(Fe,Mn)Al6相。冷轧板轧制到0.4mm厚度进行再结晶退火时,发现经过均匀化退火后的冷轧板进行再结晶退火与未经均匀化退火进行再结晶退火相比：完全再结晶温度由430℃降低为300℃；完全再结晶晶粒由170μm减小为150μm；再结晶温度区间由410-430℃变为260-300℃；完全再结晶时的抗拉强度由130Mpa变为120Mpa,伸长率由20.9%提高到29.2%。经过均匀化退火使Mn元素从过饱和固溶体中析出,形成大量细小、均匀的第二相,可以促进再结晶形核,提高形核率,并且在晶粒长大过程中起到钉扎作用,从而细化晶粒。同时Mn原子能显着提高铝合金再结晶温度,均匀化退火后Mn元素析出,降低了再结晶温度,并且低温再结晶速度小,扩大了再结晶区间。均匀化退火Mn原子从固溶体中析出,降低了合金的滑移变形抗力,从而强度降低、塑性升高。经过均匀化退火及再结晶退火的阴极铝箔,比电容为500μF/cm2,达到一般传统方法生产阴极铝箔的比电容,抗拉强度也不低于传统方法生产的阴极铝箔。
易章毅[4]2014年在《1A80阴极铝箔热处理工艺及其组织性能的研究》文中认为高纯铝材1A80是阴极铝箔制造业的新型材料,对提高国产电解电容器质量有重要作用。本文通过采用材料拉伸试验、光学显微镜分析、X射线衍射分析、电子探针微区成分分析、XPS光电子能谱分析以及光学表面轮廓检测等技术,分析了1A80阴极铝箔的组织特性、微量元素分布和表面形貌,研究了中间退火工艺对1A80阴极铝箔冷轧加工性能和成品力学性能的影响,并探讨了成品退火工艺对铝箔中微量元素分布、织构成分及其最终腐蚀形貌的影响规律,为改进1A80阴极铝箔生产工艺提供理论依据。研究的主要结论如下：(1)250。C的中间退火会促使1A80铝材变形晶粒的回复,提高了铝材的延伸率,其组织形态以细密的亚晶为主,保留了一部分冷轧纤维组织,有利于提高产品抗拉强度；300℃以上的中间退火使铝材出现再结晶,位错密度大量降低,晶粒变粗,产品的抗拉强度较低。(2)较低温度的退火未能使1A80铝箔坯料发生完全再结晶,对铝箔成品退火后的主要织构组分的影响较小；1A80铝箔的织构成分在320℃再结晶退火的过程中变化较大,黄铜织构{011}<211>和R织构{111}<112>大幅度减弱,晶面指数为(100)面的晶粒大量出现。(3)1A80铝箔经过300℃左右的再结晶退火后,晶粒之间的微量元素成分存在差异。退火会促使铝箔中微量元素原子向铝箔表层富集,并且随着退火温度的提高,Fe、Cu、Mn等微量元素在铝箔表层富集的现象不断加剧；Si元素受退火温度的影响相对较小,且过高的退火温度反而降低了Si元素在表层的含量。(4)腐蚀箔的比表面积决定了其比电容。经280℃成品退火的铝箔腐蚀速率稳定,腐蚀后出现大量蚀坑,形貌均匀,比电容最高；经320℃和400℃成品退火的铝箔腐蚀初期速率过快,且腐蚀过程中出现“掉粉”现象,形貌不均匀,比电容较低；未经过成品退火的铝箔腐蚀效率低下,且腐蚀区域集中在表面缺陷处,蚀坑少而不均匀,未能有效扩大其比表面积,比电容最低。
肖亚庆, 张新明, 靳丽[5]2003年在《微观组织对电解电容器铝箔比电容的影响》文中指出主要探讨了微观组织结构对电解电容器用铝箔比电容的影响。分析表明,高压阳极铝箔需要具有95％以上的立方织构以及一定的晶粒度;软态中低压阳极铝箔需要有75％～85％的立方织构,防止粗大的第二相产生,且晶粒要求细小;硬态中低压阳极铝箔需要有高的位错密度和85％以上的(110)织构。硬态负极铝箔要求金属间化合物粒子细小弥散分布在Al基体中,均匀的位错分布和柯氏气团,从而获得均匀的海绵孔腐蚀。
李荣平[6]2011年在《退火和轧制变形对3003阴极电子铝箔显微组织的影响》文中提出电解铝液直接铸轧生产3003阴极电子铝箔具有工艺流程短、生产效率高、生产成本低等优点,是一种很有潜力的阴极电子铝箔生产方法。但是采用电解铝液直接铸轧法生产的3003阴极电子铝箔腐蚀后存在“腐蚀条纹”和比电容低等缺点,严重影响其作为高容量铝电解电容器阴极箔的应用。为了解决上述问题,本文通过优化3003阴极电子铝箔的轧制与热处理工艺,以期达到提高电解铝液直接铸轧法生产3003阴极电子铝箔质量的目的。本文利用带偏光的金相显微镜(OM)、双臂电桥以及LCR数字电桥等分析手段,系统地研究了变形量和热处理工艺对3003铸轧坯冷轧板显微组织及性能的影响,并通过腐蚀后电子铝箔的质量来优化生产工艺,从而为电解铝液直接铸轧生产3003阴极电子铝箔提供理论参考及实验依据。结果表明,7.2mm厚3003铸轧板的表层为片状晶粒,中心层为柱状晶粒,且表层第二相粒子的尺寸与析出量均小于中心层。由7.2mm厚3003铸轧板冷轧成的5.1mm、3.9mm、2.9mm和2.0mm厚冷轧板分别在490℃、470℃、450℃和450℃退火时,第二相粒子析出量最多。并且退火时间超过8h后,第二相粒子析出速度均迅速减缓,甚至不发生析出。在由5.1mm厚冷轧板冷轧到2.0mm厚的过程中,随着冷轧变形量的增加,初生第二相粒子破碎程度增大,并且尺寸小于1μm的第二相粒子数量增加,这些尺寸小于1μm的初生第二相粒子在均匀化退火过程中阻碍再结晶形核,导致均匀化退火后晶粒尺寸随冷轧板变形量的增加而迅速增大。5.1mm厚冷轧板经过均匀化退火处理后,分别冷轧至1.0mm、0.73mm和0.55mm,对上述叁种厚度冷轧板进行再结晶退火处理。结果表明1.0mm厚冷轧板的再结晶开始温度为320-C,终了温度为340℃,而0.73mm和0.55mm厚冷轧板的再结晶开始温度均为295℃,终了温度均为320℃。在340-460℃的再结晶退火过程中,随着退火温度的升高,第二相粒子长大,尺寸大于1μm的第二相粒子数量增加,这些尺寸大于1μm的第二相粒子可以促进再结晶形核,使这叁种厚度冷轧板的再结晶晶粒尺寸均随再结晶退火温度的升高而逐渐减小。3003阴极电子铝箔碱洗过程中,碱洗温度低、时间短则不能有效改变铝箔表面结构,降低比电容,碱洗温度高、时间长则容易造成碱洗过度,同样降低比电容；腐蚀过程中,腐蚀时间短导致腐蚀坑数量少且腐蚀坑深度不够,不利于提高比电容；腐蚀时间长容易导致铝箔表面黑粉增多,填塞腐蚀坑,同样不利于提高比电容。0.55mm厚冷轧板经过295℃退火后,再结晶晶粒与冷轧组织共存,冷轧成0.041mm后,表面出现大量粗晶条纹,使铝箔产生分层腐蚀(宏观上表现为腐蚀条纹),导致有效腐蚀坑数量减少,从而降低比电容；而经过320℃退火的,呈均匀腐蚀状态,且比电容较高。
尹明勇, 马立群, 王娟, 马永栋, 丁毅[7]2012年在《均匀化处理对3003铝合金铸锭耐蚀性的影响》文中提出对半连续铸造3003铝合金铸锭进行了不同温度的均匀化处理,通过光学显微镜及双臂电桥考察了合金中第二相的变化。借助于电化学工作站测量了均匀化处理前后合金的动电位阳极极化曲线、交流阻抗曲线以及环形阳极极化曲线,并通过扫描电镜观察了合金腐蚀后的形貌,用于研究均匀化处理对3003铝合金铸锭耐蚀性的影响。结果表明,半连续铸造3003铝合金经不同温度均匀化处理之后,第二相发生明显变化,并且第二相的数量、分布及形貌对合金的耐蚀性有着重要影响。第二相越多,则合金的耐蚀性越差;第二相分布越均匀则合金耐蚀性越好;粗大而尖锐的第二相相对于球化第二相降低了合金的耐蚀性能。
参考文献：
[1]. 3003铝合金阴极箔热处理工艺及腐蚀机理的研究[D]. 朱弘源. 中南大学. 2013
[2]. 微观组织对电解电容器用3003铝合金阴极箔性能的影响[D]. 靳丽. 中南大学. 2003
[3]. 热处理对电解铝液直接铸轧3003阴极铝箔组织及性能的影响[D]. 贾一. 郑州大学. 2010
[4]. 1A80阴极铝箔热处理工艺及其组织性能的研究[D]. 易章毅. 中南大学. 2014
[5]. 微观组织对电解电容器铝箔比电容的影响[J]. 肖亚庆, 张新明, 靳丽. 材料导报. 2003
[6]. 退火和轧制变形对3003阴极电子铝箔显微组织的影响[D]. 李荣平. 郑州大学. 2011
[7]. 均匀化处理对3003铝合金铸锭耐蚀性的影响[J]. 尹明勇, 马立群, 王娟, 马永栋, 丁毅. 特种铸造及有色合金. 2012