轧制对3003铝箔中第二相粒子影响的研究

2011-10-20登电集团铝加工有限公司刘宏伟毕书军袁文晓胡冠奇

河南科技 2011年9期

登电集团铝加工有限公司刘宏伟毕书军袁文晓胡冠奇

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铸轧3003阴极电子铝箔具有生产成本低，腐蚀后强度高、容量较高、氯离子含量较低等优点，被广泛应用于铝电解电容器的阴极箔，市场前景十分广阔。3003阴极电子铝箔中第二相粒子对铝箔腐蚀后的比电容产生很大的影响，因此有必要对3003阴极电子铝箔轧制过程中第二相粒子单位面积数量及其尺寸、形状等进行研究。

一、实验材料及方法

选用由同一台铸轧机生产的同一卷3003铝合金板坯作为实验材料，冷轧在四重不可逆轧机上进行，退火在箱式退火炉中进行。生产工艺如下：

7.2mm铸轧板→5.1mm→均匀化退火→0.51mm→再结晶退火→0.24mm→0.15mm→0.08mm→0.041mm。

分别取再结晶退火后的0.51mm以及冷轧态的0.24mm，0.15mm，0.08mm和0.041mm 5种不同厚度的铝箔坯料，研究轧制对3003铝箔中第二相粒子的影响。

将上述5种厚度铝箔坯料在HClO4+C2H5OH溶液中（1∶9）电解抛光10～20s。用金相显微镜自带的分析软件对第二相粒子尺寸、体积分数和单位面积数量进行统计。

二、实验结果及讨论

1.3003阴极电子铝箔轧制过程中第二相粒子形状尺寸的变化。图1是不同厚度铝箔的显微组织。从图1可以看出，随铝箔厚度的减小，第二相粒子的形状和大小发生明显变化。0.15mm厚铝箔中第二相粒子多呈圆颗粒状或椭圆颗粒状，如图1（a）所示；冷轧到0.08mm厚时，第二相粒子形状发生明显变化，出现不规则形状和长棒状（图1（b））；继续冷轧到0.041mm厚时，第二相粒子不规则形状和长棒状加剧，且不规则形状第二相粒子出现尖角，长棒状第二相粒子的粒度(长轴与短轴之比)大多在2～3，如图1（c）所示。

图2是第二相粒子尺寸的统计。由图2（a）可以看出，0.15mm厚铝箔中第二相粒子尺寸集中于1～1.8，而尺寸大于1.8的第二相粒子较少，均在14%左右；由图2（b）可以看出，0.08mm厚铝箔中尺寸大于1.8的第二相粒子体积分数达到19%；由图2（c）可以看出，0.041mm厚铝箔中尺寸大于1.8的第二相粒子体积百分达到26%，如图2（c）所示，是0.15mm厚铝箔中同等尺寸第二相粒子体积分数的2倍左右。

注：（a）0.15mm；（b）0.08mm；（c）0.041mm

3003阴极电子铝箔轧制过程中出现粗大第二相粒子体积分数随铝箔厚度的增加而增大的原因有以下两点。

（1）在箔轧过程中，一部分第二相粒子发生塑性变形，使其裸露在铝箔表面的面积增大。从图1（a）中可以看出，0.15mm厚铝箔中第二相粒子形状比较规则，多为颗粒状；而轧制到0.041mm厚时，第二相粒子形状及尺寸发生明显变化，颗粒状第二相粒子明显减少，同时出现了不规则形状和长棒状第二相粒子，并且不规则形状第二相粒子出现明显的尖锐棱角，如图1（b）所示。这说明在箔轧过程中，确实有一部分第二相粒子发生塑性变形，使其沿轧制方向被展宽或拉长，而垂直于轧制方向被压缩，最终导致其裸露部分形状改变、尺寸增大。

（2）箔轧过程中，铝箔内部粗大第二相粒子裸露于表面，使粗大第二相粒子体积分数增加。在对3003铸轧板以及冷轧板退火前后的研究中发现，靠近表层部分的第二相粒子尺寸较小，而靠近中心层的第二相粒子尺寸较大，在轧制到0.041mm时，由于铝箔厚度较小，中心层粗大的第二相粒子就会裸露于表面，最终导致粗大第二相粒子体积分数增加。

2.轧制过程中第二相粒子单位面积数量和体积分数的变化。图3是0.51mm到0.041mm厚铝箔轧制过程中第二相粒子单位面积数量和体积百分数的统计图。由图3可以看出，随着铝箔厚度的减小，第二相粒子单位面积数量和体积百分数均随之减小。因为随着轧制的进行，铝箔表面积增加，而裸露于表面的第二相粒子总数量不变，因此单位面积第二相粒子数量和体积百分数也随之下降。但是第二相粒子单位面积数量与体积百分数的真实值（实测值）与理论值（按照轧制过程中铝箔体积不变而面积增加的原理计算出的数值）存在差值，且差值随铝箔厚度的减小而增加。即随着铝箔厚度的减小，第二相粒子单位面积数量与体积百分数并没有随之呈线性关系减小。产生这种现象的原因可能有以下两方面。

（1）在3003铝箔轧制过程中，一部分第二相粒子被破碎（如图1（c）中线圈所示），增加了第二相粒子的总数量，且铝箔越薄，破碎程度越大，使第二相粒子单位面积数量的实测值与理论值之间产生差值，且差值随铝箔厚度的减小而增大。

（2）在3003铝箔轧制过程中，中心层粗大第二相粒子裸露于表面，且铝箔厚度越小，裸露于铝箔表面的粗大第二相粒子数量越多，同样增加了第二相粒子的总数量，同时还导致第二相粒子体积分数的实测值与理论值之间的差值随铝箔厚度的减小而增大。