Sirovi materijali koji se koriste za obložene aluminijumske zavojnice su industrijski aluminijumski namotaji visoke čistoće, a čistoća mora biti iznad 99,93% (maseni udio). Među njima, maseni udio Al u obloženim aluminijskim koturovima mora biti iznad 99,99%. Elementi nečistoća u industrijskom aluminijumu visoke čistoće uključuju Fe, Si, Cu, Mg, Zn, Mn, Ni, Ti itd., među kojima su Fe, Si i Cu glavni. Čistoća aluminijuma visoke čistoće može uticati na njegovu temperaturu oporavka. Tokom procesa žarenja, atomi čvrstog rastvora njegovih nečistoća su raspoređeni na granicama podzrna, što može ometati migraciju granica zrna, čime utiče na rast kubno orijentisanih zrna, čime utiče na performanse elektrolitskih kondenzatora. Trenutni međunarodni trend je da se zahtijevaju niži sadržaji Fe, Si i Cu u aluminijskim namotajima za elektrolitičke kondenzatore, dok se strogo kontrolira sadržaj drugih nečistoća.
(1) Uticaj Fe.
Fe je najštetniji element nečistoće u aluminijumu visoke čistoće. Njegov sadržaj i oblik distribucije mogu uticati na performanse obloženih aluminijumskih zavojnica. Fe generalno postoji u obliku čvrstog rastvora u aluminijumskim zavojnicama visoke čistoće. Povećani sadržaj Fe će smanjiti sadržaj kubične strukture; neravnomjerna distribucija Fe će dovesti do krupnih zrna, neravnomjerne korozije i pogoršanja električnih svojstava aluminijskih namotaja. U poređenju sa njegovim sadržajem, prisustvo i distribucija Fe imaju veći uticaj na performanse obloženih aluminijumskih namotaja. Rastvorljivost Fe u Al je izuzetno mala. Na različitim temperaturama, Fe je rastvorljiv u Al i takođe se može izdvojiti ili istaložiti u obliku čestica kao što su FeAl₃ i FeAl6.
Kada je više Fe otopljeno u AI matrici, to će ometati migraciju granica zrna pod velikim uglom tokom procesa žarenja, inhibirati formiranje i rast kubične strukture i povećati temperaturu rekristalizacije, što će dovesti do stvaranja R tekstura, čime se sadržaj strukture kubične teksture smanjuje. Kada se Fe taloži u obliku FeAl₂ i FeAl6spojeva, to će pogoršati performanse korodiranog aluminijumskog namotaja.
Može se vidjeti da bez obzira u kakvom stanju Fe postoji u aluminijumu visoke čistoće, on nije pogodan za formiranje i rast kubnih struktura tokom procesa žarenja aluminijskih zavojnica i korozije aluminijskih zavojnica. Stoga proizvodne kompanije strogo kontrolišu sadržaj Fe tokom procesa proizvodnje presvučenih aluminijumskih kotura.
(2)Uticaj Si.
Glavni izvor nečistoća Si u aluminijumu visoke čistoće je kontaminacija od vatrostalnih materijala. Nečistoće Si je teže kontrolisati nego nečistoće Fe. Prekomjeran sadržaj Si će uticati na rast kubične teksture, sklone prekomjernom otapanju, a također će uzrokovati gruba zrna tokom rekristalizacije aluminija. U poređenju sa Fe, Si ima veću rastvorljivost u Al i uglavnom postoji u obliku čvrstog rastvora. Njegova sposobnost taloženja čvrstih rastvora je slabija od Fe, a njegov negativan uticaj na proces formiranja kubične teksture je daleko manje značajan od Fe.
Si i Fe mogu uticati na međusobno stanje postojanja kada koegzistiraju u aluminijumu visoke čistoće. Nakon dodavanja Si aluminijumu visoke čistoće, povećava se brzina difuzije Fe, što može promeniti stanje prezasićenog čvrstog rastvora Fe i disperziono stanje FeAl3, što je pogodno za formiranje i rast kubnih struktura. Utjecaj Si na performanse aluminijskih namotaja također je povezan sa omjerom sadržaja Si i Fe.
Kada je sadržaj Fe nizak, a sadržaji Si i Fe relativno veliki, elektrostatički kapacitet aluminijumske zavojnice se povećava. Kada je sadržaj Fe unutar (10~20)x10-6, odnos sadržaja Si i Fe ima značajniji uticaj na elektrostatički kapacitet aluminijumske zavojnice. Kada sadržaj Fe prelazi 30x10-6, nema očitog utjecaja na elektrostatičku kapacitivnost.
Kada je sadržaj Si previsok, AI-Fe-Si ternarno jedinjenje formirano od viška Si ima veći potencijal od AI, što ne doprinosi rastvaranju Al matrice tokom formiranja korozije. Kada sadržaj Si pređe 500x10-6, vrijeme formiranja aluminijske zavojnice će se produžiti, a njeno kontinuirano povećanje će smanjiti specifičnu kapacitivnost aluminijske zavojnice. Stoga se sadržaj Si u obloženim aluminijskim namotajima općenito zahtijeva da se kontrolira ispod 30x10-6.
(3) Uticaj Cu.
Istraživanja su otkrila da ako je sadržaj Cu prenizak, aluminijski svitci imaju slabu otpornost na koroziju, a ako je sadržaj Cu previsok, lako će uzrokovati prekomjernu koroziju. Kada se poveća sadržaj Cu u aluminijumu visoke čistoće, može se povećati elektrostatički kapacitet aluminijumske zavojnice. Kada sadržaj Cu dostigne (27~30)x10-6, povećanje sadržaja Cu će smanjiti specifičnu kapacitivnost aluminijumske zavojnice. Umezawa Atsushi i dr. proučavao je evoluciju rekristalizacijske teksture u aluminijumu visoke čistoće i otkrio da kada je sadržaj Cu u aluminijumskim zavojnicama visoke čistoće 50x10-6, sadržaj kubne teksture u rekristalizacijskoj teksturi nakon žarenja je bez Cu. duplo više puta, i ne {123}<634>R tekstura je pronađena. Niži sadržaj Cu i viša temperatura rasta zrna pogoduju povećanju sadržaja kubične teksture aluminijumskih namotaja visoke čistoće. Određena količina Cu može povećati poroznost tokom procesa formiranja korozije aluminijskih zavojnica i povećati specifičnu kapacitivnost aluminijskih zavojnica. Stoga domaći i strani proizvođači općenito dodaju određenu količinu Cu u aluminij visoke čistoće kako bi povećali specifičnu kapacitivnost aluminijskih zavojnica. Kada je sadržaj Cu u aluminijskim zavojnicama visoke čistoće visok, mikro-baterije se lako formiraju u radnom elektrolitu obloženih aluminijskih zavojnica, što će uništiti oksidni film dielektrika i pogoršati performanse kondenzatora. Stoga bi sadržaj Cu u aluminijskim zavojnicama visoke čistoće općenito trebao biti kontroliran ispod 60x10-6.
(4) Uticaj drugih elemenata u tragovima.
Ostali glavni elementi u tragovima u aluminijumskim namotajima uključuju Mg, Be, Pb, Sn, Ni, Ti, itd. Ovi elementi u tragovima u čvrstom rastvoru se lako odvajaju u blizini dislokacija aluminijuma, što će uticati na kristalizaciju aluminijumske zavojnice u kasnijem 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 formiranje i razvoj kubične teksture. Ovi elementi u tragovima neće uvijek postojati u obliku monomera u aluminijskim zavojnicama. Kako se uvjeti mijenjaju, oni će formirati različite vrste spojeva s drugim elementima u tragovima i AI kako bi formirali čvrste otopine ili talog. Proučavanjem prisustva elemenata u tragovima u različitim oblicima aluminijskih zavojnica, njihov sadržaj u aluminijskim zavojnicama može se efikasno kontrolisati. Prisustvo Mg će uzrokovati bočni razvoj korozijskog tunela aluminijumske zavojnice i može potaknuti ljuštenje korozivnog tkiva na površini aluminijumske zavojnice, što ne doprinosi poboljšanju njegove specifične kapacitivnosti. U isto vrijeme, dodavanje odgovarajuće količine rijetke zemlje i Be može smanjiti ometajući učinak Fe na formiranje kubične teksture u aluminijskim zavojnicama visoke čistoće, promovirati stvaranje i rast kubične teksture, čime se povećava sadržaj kubične teksture.
Trenutno, bolje metode za kontrolu sadržaja elemenata u tragovima su: dodavanje u tragovima retkih zemalja (Y) aluminijumu visoke čistoće može promeniti relativnu čvrstoću deformisanih komponenti teksture u aluminijumskom kolutu; dodavanje manje Be može povećati kubičnu teksturu gotove folije. čvrstoća konstrukcije. Rastvorljivost rijetkih zemalja i Be u Al je izuzetno mala i mogu formirati niz jedinjenja sa nečistoćama u tragovima kao što je Fe. Nakon taloženja, matrica se može pročistiti, koncentracija Fe u matrici je smanjena, a štetni efekti nečistoća na kubičnu teksturu aluminijskog namotaja su eliminisani. Kako se sadržaj rijetkih zemalja povećava, orijentacijska gustoća mesinga se povećava, komponenta S teksture se smanjuje, a sadržaj kubične teksture u gotovoj žarenoj foliji opada u skladu s tim. Kada je sadržaj rijetkih zemalja 0.003%, standardni potencijal elektrode Pb2+ je znatno veći od AI+3. Dodavanje Pb aluminijumskim zavojnicama visoke čistoće može efikasno povećati broj zrnaca i korozivnih jama, što je korisno za koroziju na površini aluminijumske zavojnice, čime se povećava efektivna površina aluminijumske zavojnice. Kako se sadržaj Pb povećava, sadržaj kubične teksture u gotovom aluminijskom kolutu postepeno se smanjuje. Kada sadržaj Pb dostigne 0,3x10-6, aluminijski kalem visoke čistoće može postići maksimalnu specifičnu kapacitivnost. Količine Pb u tragovima u aluminijumskoj zavojnici će biti koncentrisane na površini aluminijumske zavojnice, uzrokujući korozijske pore na površini, čime se povećava specifična kapacitivnost i neće uticati na jaku kubičnu teksturu aluminijumske zavojnice. Stoga, dodavanje količine Pb u tragovima može poboljšati performanse konvencionalnih aluminijskih zavojnica bez olova. važna tehnička sredstva. Međutim, Pb je kancerogen. Mao Weimin i drugi su proučavali korištenje Sn za zamjenu Pb i postigli su dobre rezultate.
Kada je sadržaj Sn u namotajima aluminijuma visoke čistoće ispod 20x10-6, sadržaj kubične teksture u žarenim aluminijumskim zavojnicama može dostići i više od 95%, dok kada sadržaj Sn prelazi 20x10-6, sadržaj kubične teksture u aluminijskim zavojnicama će se smanjiti. . Učinak sadržaja Sn na specifičnu kapacitivnost aluminijskih namotaja sličan je onom kod Pb, tako da može zamijeniti Pb kako bi se smanjilo zagađenje okoliša.
U procesu proizvodnje obloženih aluminijskih kotura, ne samo da je ograničen sadržaj pojedinačnih elemenata u tragovima, već je potrebno strogo kontrolirati i ukupnu količinu ostalih elemenata u tragovima. Kako bi se izbjegle štetne posljedice na ukupne performanse obloženih aluminijskih zavojnica, sadržaj ostalih elemenata u tragovima u obloženim aluminijskim zavojnicama općenito treba kontrolirati unutar 10x10-6.
