熱處理對(duì)電解鋁液直接鑄軋3003陰極鋁箔組織及性能的影響.pdf

1、3003Al-Mn鋁合金由于其具有良好的耐蝕性、機(jī)械加工成形性能、局部腐蝕特性及力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于制造電解電容器用陰極鋁箔。傳統(tǒng)的生產(chǎn)陰極鋁箔的方法是采用金屬鑄錠重熔及熱軋等多道序工藝,生產(chǎn)過(guò)程繁瑣、浪費(fèi)能源。近年來(lái)隨著技術(shù)的進(jìn)步,生產(chǎn)陰極鋁箔逐漸利用高溫電解鋁液直接鑄軋的短流程生產(chǎn)工藝。用電解鋁液直接鑄軋生產(chǎn)3003陰極鋁箔與傳統(tǒng)方法相比:省去了鋁錠的鑄造和重熔工序,提高了生產(chǎn)效率;減少鋁液鑄成鋁錠過(guò)程中鋁的損失和鋁錠二次重

2、熔過(guò)程鋁的燒損,將節(jié)省大量能源;并且工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少及產(chǎn)品成本低廉。但采用電解鋁液直接鑄軋生產(chǎn)時(shí)仍存在一些技術(shù)難題:電解鋁液溫度過(guò)高,結(jié)晶時(shí)有效形核率低,同時(shí)鑄軋冷卻速度較快,3003鋁合金中的Mn元素來(lái)不及析出,以過(guò)飽和狀態(tài)保留在固溶體中,造成組織中第二相粗大和晶粒粗大、不均勻。其后果是大量的粗大第二相粒子會(huì)造成陰極鋁箔化學(xué)腐蝕形貌不均勻,導(dǎo)致比電容降低;另外,粗大的晶粒也會(huì)使材料表面腐蝕時(shí)出現(xiàn)腐蝕分層現(xiàn)象,使比電容降低。為了

3、解決上述問(wèn)題,本文試圖通過(guò)研究并優(yōu)化電解鋁液直接鑄軋陰極鋁箔的熱處理工藝,以改善鋁箔的內(nèi)部組織、提高鋁箔性能,使其達(dá)到甚至超過(guò)傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)陰極鋁箔的比電容。
　　本文利用帶偏光的電子顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜儀(EDS)等分析方法及力學(xué)性能及腐蝕性能測(cè)試等手段,系統(tǒng)研究了均勻化退火及再結(jié)晶退火對(duì)電解鋁液直接鑄軋生產(chǎn)3003陰極鋁箔組織與性能的影響。結(jié)果表明,電解鋁液直接鑄軋出的7.2mm厚板坯,由于鋁液溫度高、

4、鑄軋速度快,Mn元素來(lái)不及析出,以過(guò)飽和狀態(tài)保留在固溶體中,從而產(chǎn)生很大的晶內(nèi)偏析。因此組織中存在大量針片狀FeAl3相,尺寸約為3-4μm;部分短棒狀MnAl6及(Fe,Mn)Al6相,尺寸約為2μm;少量圓顆粒狀A(yù)l(Fe,Mn)Si相,尺寸約為1μm。鑄軋板坯經(jīng)過(guò)2道次軋制得到厚度為4.0mm的冷軋板。與鑄軋板坯相比,組織中部分第二相被軋碎,粗大針片狀第二相明顯減小、減少,但部分被軋碎的第二相形態(tài)棱角分明。組織中晶粒沿軋制方向被拉

5、長(zhǎng)完全呈現(xiàn)為纖維狀。經(jīng)過(guò)均勻化退火后,Mn元素從過(guò)飽和固溶體中析出,形成大量細(xì)小且彌散分布的圓顆粒狀A(yù)l(Fe,Mn)Si相、短棒狀MnAl6相及(Fe,Mn)Al6相,粗大針片狀FeAl3相幾乎消失。Mn與Fe在相的形成過(guò)程中極易相互置換,所以析出的Mn元素又置換出針片狀FeAl3相中的部分Fe,從而形成了大量短棒狀的(Fe,Mn)Al6相。冷軋板軋制到0.4mm厚度進(jìn)行再結(jié)晶退火時(shí),發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)均勻化退火后的冷軋板進(jìn)行再結(jié)晶退火與未經(jīng)均

6、勻化退火進(jìn)行再結(jié)晶退火相比:完全再結(jié)晶溫度由430℃降低為300℃;完全再結(jié)晶晶粒由170μm減小為150μm;再結(jié)晶溫度區(qū)間由410-430℃變?yōu)?60-300℃;完全再結(jié)晶時(shí)的抗拉強(qiáng)度由130Mpa變?yōu)?20Mpa,伸長(zhǎng)率由20.9％提高到29.2％。經(jīng)過(guò)均勻化退火使Mn元素從過(guò)飽和固溶體中析出,形成大量細(xì)小、均勻的第二相,可以促進(jìn)再結(jié)晶形核,提高形核率,并且在晶粒長(zhǎng)大過(guò)程中起到釘扎作用,從而細(xì)化晶粒。同時(shí)Mn原子能顯著提高鋁合金再