НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

Т. С. Саркисов, аспирант кафедры «Обработка металлов давлением» (ОМД), эл. почта: sarkfoil@yandex.ru
С. С. Саркисов, ведущий эксперт по проектам кафедры ОМД, канд. техн. наук

АО «Элеконд», г. Сарапул, Россия:
С. В. Рыбин, заместитель главного инженера по науке и технике
Е. Л. Ляпунова, начальник лаборатории обработки фольги

Представлены результаты исследований комплекса физических, кристаллографических и механических свойств алюминиевой фольги для электролитических конденсаторов низковольтного и высоковольтного применения из алюминия высокой чистоты (99,99 % Al). Приведен сравнительный анализ технологических схем производства фольги низковольтного и высоковольтного применения, показаны основные различия в схемах, а также представлены результаты по физическому параметру — величине удельной емкости, кристаллографическим характеристикам — структуре и преобладающей текстуре, механическим свойствам (временному сопротивлению и относительному удлинению). Фольга низковольтного применения после электрохимического травления имеет мелкий рельеф травления, что может вызвать его сглаживание после следующей операции электронного передела формовки — создания окисной пленки диэлектрика. Требуемый рельеф поверхности может быть достигнут при высоких суммарных степенях холодной деформации, составляющих 98,8 %, без промежуточного отжига, с получением структуры, волокнистой вдоль направления прокатки с преобладающей текстурой деформации {011} и полюсной плотностью по полученным результатам (5,2). Напротив, фольга высоковольтного применения после электрохимического травления имеет более грубый рельеф, и здесь опасность сглаживания поверхности после операции формовки минимальная, так как формируемая окисная пленка диэлектрика фактически накладывается и дублируется по траектории полученного рельефа. Этого можно достигнуть путем использования фольги после рекристаллизационного (промежуточного) и окончательного отжига с получением зерна среднего размера (около 72 мкм) с преобладающей околокубической текстурой фольги {420} и полюсной плотностью по полученным результатам (2,4). При этом в исследуемом диапазоне можно наблюдать высокие значения удельной емкости: при напряжениях формовки 30 и 450 В значение удельной емкости составляет 1750 и 29 мкф/дм² для фольги низковольтного и высоковольтного применения соответственно.

1. Xiaoli Cui, Yuying Wu, Guojun Zhang, Yibo Liu, Xiangfa Liu. Study on the improvement of electrical conductivity and mechanical properties of low alloying electrical aluminum alloys // Composites. Part B. 2017. Vol. 110. P. 381–387.
2. Zongli Dou, Rong Xu, Alfonso Berduque. The development of electrolytes in aluminium electrolytic capacitors for automotive and high temperature application // CARTS Europe 2008 Conference Proceedings. 2008. 11 p.
3. Саркисов С. С., Акопов Е. С., Агаджанов В. М., Злотин Л. Б. и др. Производство алюминие вой фольги для конденсаторов // Цветная металлургия. 1990. № 11. С. 44–46.
4. General descriptions of aluminum electrolytic capacitors. URL: https://www.researchandmarkets.com/reports/5307296/aluminum-electrolytic-capacitor-global-market#rela3-4718361 (дата обращения: 27.12.2021).
5. Aluminum electrolytic capacitor global market insights 2020, analysis and forecast to 2025, by manufacturers, regions, technology, application. URL: https://www.researchandmarkets.com/reports/5307296/aluminum-electrolytic-capacitorglobal-market#rela3-4718361 (дата обращения: 27.12.2021).
6. Энтони У. У., Элиот Ф. Р., Болл М. Д. Алюминий. Свойства и физическое металловедение : справ. изд. / под ред. Дж. Е. Хэтча ; пер. с англ. — М. : Металлургия, 1989. — 324 с.
7. Pan F. S., Peng J., Tang A. T., Lu Y. Increasing cube texture in high purity aluminium foils for capacitors // Materials Science and Technology. 2015. Vol. 21. No. 12. P. 1432–1435.
8. Hou J. P., Wang Q., Zhang Z. J., Tian Y. Z., Wu X. M. еt al. Nano-scale precipitates: the key to high strength and high conductivity in Al alloy wire // Materials and Design. 2017. Vol. 132. P. 148–157.
9. Саркисов С. С. Исследование влияния режимов окончательного отжига на потребительские свойства алюминиевой фольги для анодов высоковольтных электролитических конденсаторов // Цветные металлы. 2019. № 3. С. 58–63. DOI: 10.17580/tsm.2019.03.08.
10. Саркисов Т. С., Долбачев А. П., Белов Н. А., Саркисов С. С. Повышение физико-механических свойств фольги для анодов высоковольтных электролитических конденсаторов путем введения промежуточного отжига // Цветные металлы. 2021. № 5. C. 65–70. DOI: 10.17580/tsm.2021.05.08.
11. Haiyan Gao, Wuqiang Feng, Jing Gu, Jun Wang, Baode Sun. Aging and recrystallization behavior of precipitation strengthened Al0.25Zr – 0.03Y alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 696. P. 1039–1045.
12. ГОСТ 11069–2019. Алюминий первичный. Марки. — Введ. 2020.06.01. — М. : Издательство стандартов, 2019.
13. ГОСТ 25905–2018. Фольга алюминиевая для конденсаторов. Технические условия. — Введ. 2019.03.01. — М. : Стандартинформ, 2018.
14. Иванов А. Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. Ч. 3 : конспект лекций. — М. : НИТУ «МИСиС», 2009. — 20 с.
15. Визильтер Ю. В., Желтов С. Ю., Князь В. А., Ходарев А. Н., Моржин А. В. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW IMAQ Vision. — М. : ДМК Пресс, 2009. — 464 c.
16. Lentz M., Laptyeva G., Engler O. Characterization of secondphase particles in two aluminium foil alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2016. Vol. 660. P. 276–288.
17. Jiayi Zhang, Mingyang Ma, Fanghua Shen, Danqing Yi, Bin Wang. Influence of deformation and annealing on electrical conductivity, mechanical properties and texture of Al – Mg – Si alloy cables // Materials Science and Engineering : A. 2018. Vol. 710. P. 27–37.
18. Белов Н. А., Короткова Н. О., Достаева А. М., Акопян Т. К. Влияние деформационно-термической обработки на электросопротивление и упрочнение сплавов Al – 0,2 % Zr и Al – 0,4 % Zr // Цветные металлы. 2015. № 10. С. 13–18. DOI: 10.17580/tsm.2015.10.02.
19. Рыбин С. В., Фофанов С. А., Крысова Е. Л., Гришина Е. П. Возможности хлоридсодержащих электролитов при трехстадийном травлении рекристаллизованной алюминиевой фольги // Химия и химическая технология. 2014. Т. 57, Вып. 6. С. 94–98.