軋制對3003鋁箔中第二相粒子影響的研究

登電集團鋁加工有限公司 劉宏偉 畢書軍 袁文曉 胡冠奇

軋制對3003鋁箔中第二相粒子影響的研究

登電集團鋁加工有限公司 劉宏偉 畢書軍 袁文曉 胡冠奇

鑄軋3003陰極電子鋁箔具有生產(chǎn)成本低，腐蝕后強度高、容量較高、氯離子含量較低等優(yōu)點，被廣泛應用于鋁電解電容器的陰極箔，市場前景十分廣闊。3003陰極電子鋁箔中第二相粒子對鋁箔腐蝕后的比電容產(chǎn)生很大的影響，因此有必要對3003陰極電子鋁箔軋制過程中第二相粒子單位面積數(shù)量及其尺寸、形狀等進行研究。

一、實驗材料及方法

選用由同一臺鑄軋機生產(chǎn)的同一卷3003鋁合金板坯作為實驗材料，冷軋在四重不可逆軋機上進行，退火在箱式退火爐中進行。生產(chǎn)工藝如下：

7.2mm鑄軋板→5.1mm→均勻化退火→0.51mm→再結(jié)晶退火→0.24mm→0.15mm→0.08mm→0.041mm。

分別取再結(jié)晶退火后的0.51mm以及冷軋態(tài)的0.24mm，0.15mm，0.08mm和0.041mm 5種不同厚度的鋁箔坯料，研究軋制對3003鋁箔中第二相粒子的影響。

將上述5種厚度鋁箔坯料在HClO4+C2H5OH溶液中（1∶9）電解拋光10～20s。用金相顯微鏡自帶的分析軟件對第二相粒子尺寸、體積分數(shù)和單位面積數(shù)量進行統(tǒng)計。

二、實驗結(jié)果及討論

1.3003陰極電子鋁箔軋制過程中第二相粒子形狀尺寸的變化。圖1是不同厚度鋁箔的顯微組織。從圖1可以看出，隨鋁箔厚度的減小，第二相粒子的形狀和大小發(fā)生明顯變化。0.15mm厚鋁箔中第二相粒子多呈圓顆粒狀或橢圓顆粒狀，如圖1（a）所示；冷軋到0.08mm厚時，第二相粒子形狀發(fā)生明顯變化，出現(xiàn)不規(guī)則形狀和長棒狀（圖1（b））；繼續(xù)冷軋到0.041mm厚時，第二相粒子不規(guī)則形狀和長棒狀加劇，且不規(guī)則形狀第二相粒子出現(xiàn)尖角，長棒狀第二相粒子的粒度(長軸與短軸之比)大多在2～3，如圖1（c）所示。

圖2是第二相粒子尺寸的統(tǒng)計。由圖2（a）可以看出，0.15mm厚鋁箔中第二相粒子尺寸集中于1～1.8，而尺寸大于1.8的第二相粒子較少，均在14%左右；由圖2（b）可以看出，0.08mm厚鋁箔中尺寸大于1.8的第二相粒子體積分數(shù)達到19%；由圖2（c）可以看出，0.041mm厚鋁箔中尺寸大于1.8的第二相粒子體積百分達到26%，如圖2（c）所示，是0.15mm厚鋁箔中同等尺寸第二相粒子體積分數(shù)的2倍左右。

注：（a）0.15mm；（b）0.08mm；（c）0.041mm

3003陰極電子鋁箔軋制過程中出現(xiàn)粗大第二相粒子體積分數(shù)隨鋁箔厚度的增加而增大的原因有以下兩點。

（1）在箔軋過程中，一部分第二相粒子發(fā)生塑性變形，使其裸露在鋁箔表面的面積增大。從圖1（a）中可以看出，0.15mm厚鋁箔中第二相粒子形狀比較規(guī)則，多為顆粒狀；而軋制到0.041mm厚時，第二相粒子形狀及尺寸發(fā)生明顯變化，顆粒狀第二相粒子明顯減少，同時出現(xiàn)了不規(guī)則形狀和長棒狀第二相粒子，并且不規(guī)則形狀第二相粒子出現(xiàn)明顯的尖銳棱角，如圖1（b）所示。這說明在箔軋過程中，確實有一部分第二相粒子發(fā)生塑性變形，使其沿軋制方向被展寬或拉長，而垂直于軋制方向被壓縮，最終導致其裸露部分形狀改變、尺寸增大。

（2）箔軋過程中，鋁箔內(nèi)部粗大第二相粒子裸露于表面，使粗大第二相粒子體積分數(shù)增加。在對3003鑄軋板以及冷軋板退火前后的研究中發(fā)現(xiàn)，靠近表層部分的第二相粒子尺寸較小，而靠近中心層的第二相粒子尺寸較大，在軋制到0.041mm時，由于鋁箔厚度較小，中心層粗大的第二相粒子就會裸露于表面，最終導致粗大第二相粒子體積分數(shù)增加。

2.軋制過程中第二相粒子單位面積數(shù)量和體積分數(shù)的變化。圖3是0.51mm到0.041mm厚鋁箔軋制過程中第二相粒子單位面積數(shù)量和體積百分數(shù)的統(tǒng)計圖。由圖3可以看出，隨著鋁箔厚度的減小，第二相粒子單位面積數(shù)量和體積百分數(shù)均隨之減小。因為隨著軋制的進行，鋁箔表面積增加，而裸露于表面的第二相粒子總數(shù)量不變，因此單位面積第二相粒子數(shù)量和體積百分數(shù)也隨之下降。但是第二相粒子單位面積數(shù)量與體積百分數(shù)的真實值（實測值）與理論值（按照軋制過程中鋁箔體積不變而面積增加的原理計算出的數(shù)值）存在差值，且差值隨鋁箔厚度的減小而增加。即隨著鋁箔厚度的減小，第二相粒子單位面積數(shù)量與體積百分數(shù)并沒有隨之呈線性關(guān)系減小。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有以下兩方面。

（1）在3003鋁箔軋制過程中，一部分第二相粒子被破碎（如圖1（c）中線圈所示），增加了第二相粒子的總數(shù)量，且鋁箔越薄，破碎程度越大，使第二相粒子單位面積數(shù)量的實測值與理論值之間產(chǎn)生差值，且差值隨鋁箔厚度的減小而增大。

（2）在3003鋁箔軋制過程中，中心層粗大第二相粒子裸露于表面，且鋁箔厚度越小，裸露于鋁箔表面的粗大第二相粒子數(shù)量越多，同樣增加了第二相粒子的總數(shù)量，同時還導致第二相粒子體積分數(shù)的實測值與理論值之間的差值隨鋁箔厚度的減小而增大。

三、結(jié)論

1.鑄軋3003陰極電子鋁箔在冷軋到0.08mm厚時，第二相粒子開始發(fā)生塑性變形，由顆粒狀和短棒狀變?yōu)椴灰?guī)則形狀；繼續(xù)冷軋至0.041mm厚時，第二相粒子不規(guī)則形狀加劇，并且其裸露于鋁箔表面的面積增加。

2.在3003陰極電子鋁箔軋制過程中，一部分粗大第二相粒子從鋁箔內(nèi)部裸露到鋁箔表面，還有一部分第二相粒子被破碎，使第二相粒子單位面積數(shù)量和體積分數(shù)的實測值與理論值之間產(chǎn)生差值，并且隨鋁箔厚度的減小，裸露和破碎程度增大，差值增加。