Surowcami używanymi do powlekanych cewek aluminiowych są przemysłowe cewki aluminiowe o wysokiej czystości, a czystość musi przekraczać 99,93% (ułamek masowy). Wśród nich udział masowy Al w powlekanych zwojach aluminium musi przekraczać 99,99%. Pierwiastki zanieczyszczające w przemysłowym aluminium o wysokiej czystości obejmują Fe, Si, Cu, Mg, Zn, Mn, Ni, Ti itp., Wśród których głównymi są Fe, Si i Cu. Czystość aluminium o wysokiej czystości może mieć wpływ na temperaturę jego odzyskiwania. Podczas procesu wyżarzania atomy składników zanieczyszczeń w roztworze stałym są rozmieszczone na granicach podziarna, co może utrudniać migrację granic ziaren, wpływając w ten sposób na wzrost ziaren zorientowanych sześciennie, wpływając w ten sposób na wydajność kondensatorów elektrolitycznych. Obecny międzynarodowy trend polega na wymaganiu niższych zawartości Fe, Si i Cu w cewkach aluminiowych do kondensatorów elektrolitycznych, przy ścisłej kontroli zawartości innych pierwiastków zanieczyszczających.
(1) Wpływ Fe.
Fe jest najbardziej szkodliwym pierwiastkiem zanieczyszczającym aluminium o wysokiej czystości. Jego zawartość i kształt dystrybucji mogą mieć wpływ na działanie powlekanych cewek aluminiowych. Fe na ogół występuje w postaci stałego roztworu w cewkach aluminiowych o wysokiej czystości. Zwiększona zawartość Fe zmniejszy zawartość struktury sześciennej; nierównomierny rozkład Fe doprowadzi do gruboziarnistych ziaren, nierównomiernej korozji i pogorszenia właściwości elektrycznych cewek aluminiowych. W porównaniu z jego zawartością, obecność i rozmieszczenie Fe ma większy wpływ na wydajność powlekanych cewek aluminiowych. Rozpuszczalność Fe w Al jest niezwykle mała. W różnych temperaturach Fe jest rozpuszczalny w Al i może być również segregowany lub wytrącany w postaci cząstek, takich jak FeAl₃ i FeAl6.
Gdy więcej Fe jest stałe rozpuszczone w matrycy AI, będzie to utrudniać migrację granic ziaren o dużym kącie podczas procesu wyżarzania, hamować tworzenie i wzrost struktury sześciennej oraz zwiększać temperaturę rekrystalizacji, prowadząc do powstawania teksturę R, co powoduje zmniejszenie zawartości struktury tekstury sześciennej. Kiedy Fe wytrąca się w postaci FeAl₂ i FeAl6związków, pogorszy to działanie skorodowanej cewki aluminiowej.
Można zauważyć, że niezależnie od stanu Fe w aluminium o wysokiej czystości, nie sprzyja on tworzeniu i wzrostowi struktur sześciennych podczas procesu wyżarzania zwojów aluminium i korozji zwojów aluminium. Dlatego firmy produkcyjne ściśle kontrolują zawartość Fe podczas procesu produkcji powlekanych cewek aluminiowych.
(2)Wpływ Si.
Głównym źródłem zanieczyszczeń Si w aluminium o wysokiej czystości są zanieczyszczenia materiałami ogniotrwałymi. Zanieczyszczenia Si są trudniejsze do kontrolowania niż zanieczyszczenia Fe. Nadmierna zawartość Si będzie miała wpływ na wzrost tekstury sześciennej, skłonnej do nadmiernego rozpuszczania, a także będzie powodować gruboziarniste ziarna podczas rekrystalizacji aluminium. W porównaniu z Fe, Si ma większą rozpuszczalność w Al i występuje głównie w postaci stałego roztworu. Jego zdolność wytrącania w roztworze stałym jest słabsza niż Fe, a jego niekorzystny wpływ na proces tworzenia tekstury sześciennej jest znacznie mniej znaczący niż Fe.
Si i Fe mogą wzajemnie wpływać na swój stan istnienia, gdy współistnieją w aluminium o wysokiej czystości. Po dodaniu Si do aluminium o wysokiej czystości zwiększa się szybkość dyfuzji Fe w masie, co może zmienić stan przesyconego roztworu stałego Fe i stan dyspersji FeAl3, co sprzyja tworzeniu i wzrostowi struktur sześciennych. Wpływ Si na wydajność cewek aluminiowych jest również powiązany ze stosunkiem zawartości Si i Fe.
Gdy zawartość Fe jest niska, a zawartość Si i Fe jest stosunkowo duża, pojemność elektrostatyczna cewki aluminiowej wzrasta. Gdy zawartość Fe mieści się w zakresie (10~20)x10-6, stosunek zawartości Si i Fe ma bardziej znaczący wpływ na pojemność elektrostatyczną cewki aluminiowej. Gdy zawartość Fe przekracza 30x10-6, nie ma to oczywistego wpływu na pojemność elektrostatyczną.
Gdy zawartość Si jest zbyt wysoka, trójskładnikowy związek AI-Fe-Si utworzony przez nadmiar Si ma wyższy potencjał niż AI, co nie sprzyja rozpuszczaniu osnowy Al podczas powstawania korozji. Gdy zawartość Si przekracza 500x10-6, czas formowania cewki aluminiowej zostanie wydłużony, a jego dalszy wzrost zmniejszy pojemność właściwą cewki aluminiowej. Dlatego ogólnie wymagana jest kontrola zawartości Si w powlekanych cewkach aluminiowych poniżej 30x10-6.
(3) Wpływ Cu.
Badania wykazały, że jeśli zawartość Cu jest zbyt niska, cewki aluminiowe mają słabą odporność na korozję, a jeśli zawartość Cu jest zbyt wysoka, łatwo powoduje nadmierną korozję. Gdy wzrasta zawartość Cu w aluminium o wysokiej czystości, można zwiększyć pojemność elektrostatyczną cewki aluminiowej. Gdy zawartość Cu osiągnie (27~30)x10-6, wzrost zawartości Cu zmniejszy pojemność właściwą cewki aluminiowej. Umezawa Atsushi i in. zbadał ewolucję tekstury po rekrystalizacji w aluminium o wysokiej czystości i odkrył, że gdy zawartość Cu w zwojach aluminium o wysokiej czystości wynosi 50x10-6, zawartość tekstury sześciennej w teksturze po krystalizacji po wyżarzaniu jest wolna od Cu. dwa razy i nie {123}<634>Znaleziono teksturę R. Niższa zawartość Cu i wyższa temperatura wzrostu ziaren sprzyjają zwiększeniu zawartości tekstury sześciennej w kręgach aluminiowych o wysokiej czystości. Pewna ilość Cu może zwiększyć porowatość podczas procesu korozji cewek aluminiowych i zwiększyć pojemność właściwą cewek aluminiowych. Dlatego producenci krajowi i zagraniczni na ogół dodają pewną ilość Cu do aluminium o wysokiej czystości, aby zwiększyć pojemność właściwą cewek aluminiowych. Gdy zawartość Cu w cewkach aluminiowych o wysokiej czystości jest wysoka, w elektrolicie roboczym powlekanych cewek aluminiowych łatwo tworzą się mikrobaterie, które niszczą warstwę tlenkową dielektryka i pogarszają wydajność kondensatora. Dlatego zawartość Cu w zwojach aluminium o wysokiej czystości powinna być ogólnie kontrolowana poniżej 60x10-6.
(4) Wpływ innych pierwiastków śladowych.
Inne główne pierwiastki śladowe w cewkach aluminiowych obejmują Mg, Be, Pb, Sn, Ni, Ti itp. Te pierwiastki śladowe w roztworach stałych można łatwo segregować w pobliżu dyslokacji aluminium, co będzie miało wpływ na krystalizację cewki aluminiowej podczas późniejszego walcowania i procesy wyżarzania. Ma istotny wpływ na tworzenie się siatki, wielkość ziaren, tworzenie tekstury sześciennej, prąd upływu i proces korozji, co ostatecznie wpływa na wydajność kondensatora, dlatego jego zawartość musi być ściśle kontrolowana.
Zbyt dużo Mg zmniejszy szybkość zarodkowania i prędkość zarodkowania aluminium, co nie sprzyja tworzeniu i rozwojowi tekstury sześciennej. Te pierwiastki śladowe nie zawsze będą występować w postaci monomerów w cewkach aluminiowych. W miarę zmiany warunków będą tworzyć różne rodzaje związków z innymi pierwiastkami śladowymi i sztuczną inteligencją, tworząc stałe roztwory lub osad. Badając obecność pierwiastków śladowych w różnych postaciach zwojów aluminiowych, można skutecznie kontrolować ich zawartość w zwojach aluminiowych. Obecność Mg powoduje boczne rozwinięcie się tunelu korozyjnego cewki aluminiowej i może sprzyjać złuszczaniu się tkanki korozyjnej na powierzchni cewki aluminiowej, co nie sprzyja poprawie jej pojemności właściwej. Jednocześnie dodanie odpowiedniej ilości pierwiastków ziem rzadkich i Be może zmniejszyć utrudniający wpływ Fe na tworzenie tekstury sześciennej w cewkach aluminiowych o wysokiej czystości, sprzyjać tworzeniu i wzrostowi tekstury sześciennej, zwiększając w ten sposób zawartość tekstury sześciennej.
Obecnie lepszymi metodami kontrolowania zawartości pierwiastków śladowych są: dodanie śladowych ilości pierwiastków ziem rzadkich (Y) do aluminium o wysokiej czystości może zmienić względną wytrzymałość zdeformowanych składników tekstury w cewce aluminiowej; dodając mniej Be można zwiększyć sześcienną teksturę gotowej folii. wytrzymałość strukturalna. Rozpuszczalność pierwiastków ziem rzadkich i Be w Al jest niezwykle mała i mogą one tworzyć szereg związków ze śladowymi zanieczyszczeniami, takimi jak Fe. Po wytrąceniu osnowę można oczyścić, zmniejszyć stężenie Fe w osnowie i wyeliminować niekorzystny wpływ zanieczyszczeń na teksturę sześcienną cewki aluminiowej. Wraz ze wzrostem zawartości pierwiastków ziem rzadkich wzrasta gęstość orientacji mosiądzu, składnik tekstury S maleje, a zawartość tekstury sześciennej w gotowej wyżarzonej folii odpowiednio maleje. Gdy zawartość pierwiastków ziem rzadkich wynosi 0.003%, standardowy potencjał elektrody Pb2+ jest znacznie wyższy niż AI+3. Dodanie Pb do cewek aluminiowych o wysokiej czystości może skutecznie zwiększyć liczbę ziaren i wżerów korozyjnych, co jest korzystne dla korozji na powierzchni cewki aluminiowej, zwiększając w ten sposób efektywną powierzchnię cewki aluminiowej. Wraz ze wzrostem zawartości Pb zawartość tekstury sześciennej w gotowej cewce aluminiowej stopniowo maleje. Gdy zawartość Pb osiągnie 0,3x10,0-6, cewka aluminiowa o wysokiej czystości może uzyskać maksymalną pojemność właściwą. Śladowe ilości Pb w cewce aluminiowej będą skoncentrowane na powierzchni cewki aluminiowej, powodując pory korozyjne na powierzchni, zwiększając w ten sposób pojemność właściwą i nie wpływając na silną sześcienną teksturę cewki aluminiowej. Dlatego dodanie śladowych ilości Pb może poprawić wydajność konwencjonalnych bezołowiowych cewek aluminiowych. ważne środki techniczne. Jednakże Pb jest czynnikiem rakotwórczym. Mao Weimin i inni badali zastosowanie Sn jako zamiennika Pb i osiągnęli dobre wyniki.
Gdy zawartość Sn w cewkach aluminiowych o wysokiej czystości jest niższa niż 20x10-6zawartość tekstury sześciennej w wyżarzanych cewkach aluminiowych może osiągnąć ponad 95%, natomiast gdy zawartość Sn przekracza 20x10-6, zawartość tekstury sześciennej w cewkach aluminiowych zostanie zmniejszona. . Wpływ zawartości Sn na pojemność właściwą cewek aluminiowych jest podobny do wpływu Pb, może więc zastąpić Pb w celu zmniejszenia zanieczyszczenia środowiska.
W procesie produkcji powlekanych kręgów aluminiowych ograniczana jest nie tylko zawartość poszczególnych pierwiastków śladowych, ale również wymagana jest ścisła kontrola całkowitej ilości pozostałych pierwiastków śladowych. Aby uniknąć niekorzystnego wpływu na ogólną wydajność powlekanych kręgów aluminiowych, zawartość innych pierwiastków śladowych w powlekanych kręgach aluminiowych powinna zasadniczo być kontrolowana w granicach 10x10-6.
