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成本低，腐蝕后強度高、容量較高、氯離子含量較低等優點，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。生產工藝如下：

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

分別取再結晶退火后的0.51mm以及冷軋態的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、體積分數和單位面積數量進行統計。

二、實驗結果及討論

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，第二相粒子形狀發生明顯變化，出現不規則形狀和長棒狀（圖1（b））；繼續冷軋到0.041mm厚時，第二相粒子不規則形狀和長棒狀加劇，且不規則形狀第二相粒子出現尖角，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粗大第二相粒子體積分數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生明顯變化，顆粒狀第二相粒子明顯減少，同時出現了不規則形狀和長棒狀第二相粒子，并且不規則形狀第二相粒子出現明顯的尖銳棱角，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增加。在對3003鑄軋板以及冷軋板退火前后的研究中發現，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增加。

2.軋制過程中第二相粒子單位面積數量和體積分數的變化。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量和體積百分數的統計圖。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量和體積百分數均隨之減小。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量不變，因此單位面積第二相粒子數量和體積百分數也隨之下降。但是第二相粒子單位面積數量與體積百分數的真實值（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量與體積百分數并沒有隨之呈線性關系減小。產生這種現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量，且鋁箔越薄，破碎程度越大，使第二相粒子單位面積數量的實測值與理論值之間產生差值，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量越多，同樣增加了第二相粒子的總數量，同時還導致第二相粒子體積分數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，第二相粒子開始發生塑性變形，由顆粒狀和短棒狀變為不規則形狀；繼續冷軋至0.041mm厚時，第二相粒子不規則形狀加劇，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量和體積分數的實測值與理論值之間產生差值，并且隨鋁箔厚度的減小，裸露和破碎程度增大，差值增加。