Sirovine koje se koriste za obložene aluminijske zavojnice su industrijske zavojnice od aluminija visoke čistoće, a čistoća mora biti iznad 99,93% (maseni udio). Među njima, maseni udio Al u obloženim aluminijskim zavojnicama mora biti iznad 99,99%. Elementi nečistoća u industrijskom aluminiju visoke čistoće uključuju Fe, Si, Cu, Mg, Zn, Mn, Ni, Ti itd., među kojima su glavni Fe, Si i Cu. Čistoća aluminija visoke čistoće može utjecati na temperaturu oporavka. Tijekom procesa žarenja, atomi krute otopine njegovih elemenata nečistoća raspoređeni su na granicama podzrna, što može spriječiti migraciju granica zrna, čime utječe na rast kubično orijentiranih zrna, a time i na performanse elektrolitičkih kondenzatora. Trenutačni međunarodni trend je zahtijevati niže sadržaje Fe, Si i Cu u aluminijskim zavojnicama za elektrolitske kondenzatore, uz strogu kontrolu sadržaja ostalih nečistoća.
(1) Utjecaj Fe.
Fe je najštetniji element nečistoće u aluminiju visoke čistoće. Njegov sadržaj i oblik distribucije mogu utjecati na performanse obloženih aluminijskih zavojnica. Fe općenito postoji u obliku čvrste otopine u aluminijskim zavojnicama visoke čistoće. Povećani sadržaj Fe će smanjiti sadržaj kubične strukture; neravnomjerna raspodjela Fe dovest će do grubih zrna, neravnomjerne korozije i pogoršanja električnih svojstava aluminijskih zavojnica. U usporedbi s njegovim sadržajem, prisutnost i raspodjela Fe imaju veći utjecaj na performanse obloženih aluminijskih svitaka. Topljivost Fe u Al je izuzetno mala. Na različitim temperaturama, Fe je topiv u Al i također se može izdvojiti ili istaložiti u obliku čestica kao što su FeAl3 i FeAl6.
Kada je više Fe otopljeno u čvrstom stanju u AI matrici, to će spriječiti migraciju granica zrna pod velikim kutom tijekom procesa žarenja, inhibirati stvaranje i rast kubične strukture i povećati temperaturu rekristalizacije, što dovodi do stvaranja tekstura R, čime se smanjuje sadržaj strukture kubične teksture. Kada se Fe taloži u obliku FeAl₂ i FeAl6spojeva, to će pogoršati rad korodiranog aluminijskog svitka.
Može se vidjeti da bez obzira u kojem stanju Fe postoji u aluminiju visoke čistoće, ono nije pogodno za stvaranje i rast kubičnih struktura tijekom procesa žarenja aluminijskih zavojnica i korozije aluminijskih zavojnica. Stoga proizvodne tvrtke strogo kontroliraju sadržaj Fe tijekom procesa proizvodnje obloženih aluminijskih svitaka.
(2)Utjecaj Si.
Glavni izvor nečistoća Si u aluminiju visoke čistoće je kontaminacija od vatrostalnih materijala. Nečistoće Si teže je kontrolirati nego onečišćenja Fe. Prekomjerni sadržaj Si utjecat će na rast kubične teksture, sklone prekomjernom otapanju, a također će uzrokovati gruba zrna tijekom rekristalizacije aluminija. U usporedbi s Fe, Si ima veću topljivost u Al i uglavnom postoji u obliku čvrste otopine. Njegova sposobnost taloženja čvrste otopine slabija je od one Fe, a njegov negativan utjecaj na proces formiranja kubične teksture daleko je manje značajan nego Fe.
Si i Fe mogu međusobno utjecati na stanje postojanja kada koegzistiraju u aluminiju visoke čistoće. Nakon dodavanja Si aluminiju visoke čistoće, povećava se bulk difuzijska stopa Fe, što može promijeniti stanje prezasićene čvrste otopine Fe i stanje disperzije FeAl3, što je pogodno za stvaranje i rast kubičnih struktura. Utjecaj Si na performanse aluminijskih zavojnica također je povezan s omjerom sadržaja Si i Fe.
Kada je sadržaj Fe nizak, a sadržaji Si i Fe relativno veliki, elektrostatički kapacitet aluminijske zavojnice se povećava. Kada je sadržaj Fe unutar (10~20)x10-6, omjer sadržaja Si i Fe ima značajniji utjecaj na elektrostatički kapacitet aluminijske zavojnice. Kada sadržaj Fe prijeđe 30x10-6, nema očitog utjecaja na elektrostatički kapacitet.
Kada je sadržaj Si previsok, ternarni spoj AI-Fe-Si formiran od viška Si ima veći potencijal od AI, što nije pogodno za otapanje Al matrice tijekom stvaranja korozije. Kada sadržaj Si prijeđe 500x10-6, vrijeme formiranja aluminijske zavojnice bit će produljeno, a njegovo kontinuirano povećanje smanjit će specifični kapacitet aluminijske zavojnice. Stoga se sadržaj Si u obloženim aluminijskim zavojnicama općenito mora kontrolirati ispod 30x10-6.
(3) Utjecaj Cu.
Istraživanje je pokazalo da ako je sadržaj Cu prenizak, aluminijske zavojnice imaju slabu otpornost na koroziju, a ako je sadržaj Cu previsok, lako će uzrokovati pretjeranu koroziju. Kada se sadržaj Cu u aluminiju visoke čistoće poveća, elektrostatički kapacitet aluminijske zavojnice može se povećati. Kada sadržaj Cu dosegne (27~30)x10-6, povećanje sadržaja Cu smanjit će specifični kapacitet aluminijske zavojnice. Umezawa Atsushi i dr. proučavali su evoluciju teksture rekristalizacije u aluminiju visoke čistoće i otkrili da kada je sadržaj Cu u zavojnicama aluminija visoke čistoće 50x10-6, sadržaj kubične teksture u teksturi rekristalizacije nakon žarenja je bez Cu. dva puta, a ne {123}<634>R tekstura je pronađena. Niži sadržaj Cu i viša temperatura rasta zrna pogoduju povećanju sadržaja kubične teksture aluminijskih svitaka visoke čistoće. Određena količina Cu može povećati poroznost tijekom procesa stvaranja korozije aluminijskih zavojnica i povećati specifični kapacitet aluminijskih zavojnica. Stoga domaći i strani proizvođači općenito dodaju određenu količinu Cu aluminiju visoke čistoće kako bi povećali specifični kapacitet aluminijskih zavojnica. Kada je sadržaj Cu u aluminijskim zavojnicama visoke čistoće visok, mikrobaterije se lako stvaraju u radnom elektrolitu obloženih aluminijskih zavojnica, što će uništiti oksidni film dielektrika i pogoršati performanse kondenzatora. Stoga sadržaj Cu u aluminijskim zavojnicama visoke čistoće općenito treba kontrolirati ispod 60x10-6.
(4) Utjecaj drugih elemenata u tragovima.
Drugi glavni elementi u tragovima u aluminijskim zavojnicama uključuju Mg, Be, Pb, Sn, Ni, Ti, itd. Ovi elementi u tragovima u krutim otopinama lako se izdvajaju u blizini dislokacija aluminija, što će utjecati na kristalizaciju aluminijske zavojnice u naknadnom valjanju i procesi žarenja. Ima važan utjecaj na formiranje rešetke, veličinu zrna, formiranje kubične teksture, struju curenja i proces korozije, što u konačnici utječe na performanse kondenzatora, pa se njegov sadržaj mora strogo kontrolirati.
Previše Mg će smanjiti brzinu nukleacije i brzinu nukleacije aluminija, što nije pogodno za stvaranje i razvoj kubične teksture. Ovi elementi u tragovima neće uvijek postojati u obliku monomera u aluminijskim zavojnicama. Kako se uvjeti mijenjaju, oni će tvoriti različite vrste spojeva s drugim elementima u tragovima i AI kako bi formirali čvrste otopine ili precipitat. Proučavanjem prisutnosti elemenata u tragovima u različitim oblicima aluminijskih zavojnica, njihov se sadržaj u aluminijskim zavojnicama može učinkovito kontrolirati. Prisutnost Mg uzrokovat će bočni razvoj korozijskog tunela aluminijske zavojnice i može pospješiti ljuštenje korozijskog tkiva na površini aluminijske zavojnice, što nije pogodno za poboljšanje njezine specifične kapacitivnosti. U isto vrijeme, dodavanje odgovarajuće količine rijetke zemlje i Be može smanjiti ometajući učinak Fe na stvaranje kubične teksture u aluminijskim zavojnicama visoke čistoće, pospješiti stvaranje i rast kubične teksture, čime se povećava sadržaj kubične teksture.
Trenutačno su bolje metode za kontrolu sadržaja elemenata u tragovima: dodavanje u tragovima rijetke zemlje (Y) aluminiju visoke čistoće može promijeniti relativnu čvrstoću komponenti deformirane teksture u aluminijskom svitku; dodavanje manje Be može povećati kubičnu teksturu gotove folije. strukturalna čvrstoća. Topivost rijetkih zemalja i Be u Al je izuzetno mala, i oni mogu formirati niz spojeva s tragovima nečistoća kao što je Fe. Nakon taloženja, matrica se može pročistiti, koncentracija Fe u matrici se smanjuje, a štetni učinci nečistoća na kubičnu teksturu aluminijske zavojnice se eliminiraju. Kako se sadržaj rijetke zemlje povećava, gustoća orijentacije mesinga se povećava, komponenta S teksture se smanjuje, a sadržaj kubične teksture u gotovoj žarenoj foliji se u skladu s tim smanjuje. Kada je sadržaj rijetke zemlje 0.003%, standardni elektrodni potencijal Pb2+ znatno je veći od AI+3. Dodavanje Pb aluminijskim zavojnicama visoke čistoće može učinkovito povećati broj zrnaca i korozijskih jama, što je korisno za koroziju na površini aluminijske zavojnice, čime se povećava efektivna površina aluminijske zavojnice. Kako se sadržaj Pb povećava, sadržaj kubične teksture u gotovom aluminijskom svitku postupno se smanjuje. Kada sadržaj Pb dosegne 0,3x10-6, aluminijska zavojnica visoke čistoće može postići maksimalnu specifičnu kapacitivnost. Količine Pb u tragovima u aluminijskoj zavojnici koncentrirat će se na površini aluminijske zavojnice, uzrokujući korozijske pore na površini, čime se povećava specifični kapacitet, i neće utjecati na jaku kubičnu teksturu aluminijske zavojnice. Stoga dodavanje Pb u tragovima može poboljšati učinkovitost konvencionalnih aluminijskih zavojnica bez olova. važna tehnička sredstva. Međutim, Pb je kancerogen. Mao Weimin i drugi proučavali su korištenje Sn za zamjenu Pb i postigli dobre rezultate.
Kada je sadržaj Sn u aluminijskim zavojnicama visoke čistoće ispod 20x10-6, sadržaj kubične teksture u žarenim aluminijskim zavojnicama može doseći više od 95%, dok kada sadržaj Sn prelazi 20x10-6, sadržaj kubične teksture u aluminijskim zavojnicama će se smanjiti. . Učinak sadržaja Sn na specifični kapacitet aluminijskih zavojnica sličan je onom Pb, tako da može zamijeniti Pb kako bi se smanjilo onečišćenje okoliša.
U procesu proizvodnje obloženih aluminijskih zavojnica ograničen je ne samo sadržaj pojedinačnih elemenata u tragovima, već je potrebno strogo kontrolirati i ukupnu količinu drugih elemenata u tragovima. Kako bi se izbjegli štetni učinci na ukupnu učinkovitost obloženih aluminijskih zavojnica, sadržaj drugih elemenata u tragovima u obloženim aluminijskim zavojnicama općenito treba kontrolirati unutar 10x10-6.
