Терминологическая цепочка: легкая фольга, травленая фольга, формованная фольга.
Алюминиевая фольга для конденсаторов проходит через три состояния, которые часто путают. Легкая фольга, также называемая простой или электронной фольгой, представляет собой рулонный материал, поставляемый заводом, и является настоящим сырьем для отрасли. Травленая фольга — это легкая фольга, поверхность которой подверглась электрохимическому воздействию для увеличения эффективной площади. Формованная фольга, иногда называемая химической фольгой, представляет собой вытравленную фольгу, на которой выращен анодный оксид, служащий диэлектриком. Электродная фольга — это собирательный термин для травленой и формованной фольги, и в промышленных масштабах она разделяется на анодную фольгу высокого напряжения, анодную фольгу низкого напряжения и катодную фольгу.
Чистота и выбор сплава
Для анодной фольги необходим алюминий высокой чистоты, обычно 99,99% или выше, поскольку остатки железа, меди и кремния повышают ток утечки и снижают выдерживаемое напряжение выращенного оксида. Стандартными марками, используемыми для анодной заготовки, являются материалы типа 1050, 1060 и 1070, с вариантами высокой чистоты, где применение критично по напряжению, тогда как катодная фольга может быть изготовлена из материала более низкой чистоты, поскольку на ней не выращивается диэлектрик. Пределы состава и обозначение деформируемых марок указаны в ISO 209 и соответствующих национальных обозначениях, а толщина фольги традиционно классифицируется как продукция толщиной менее 0,2 мм, а допуски на поставку определяются стандартом EN 546-1 и эквивалентными национальными стандартами фольги. Требования к конденсаторам, включая методы электрических испытаний, указаны в IEC 60384-4.
От прокатки к травлению и формованию
Легкую фольгу прокатывают в мягком состоянии до толщины обычно 0,020-0,120 мм для анодов и 0,015-0,050 мм для катодов, затем разрезают на ширину, необходимую для линии намотки. При травлении фольгу пропускают через электролит на основе хлоридов, где контролируемый ток растворяет алюминий и создает туннельную или ямочную структуру; Достигается прирост площади поверхности примерно в 20–100 раз больше геометрической площади, и точный прирост идет на пользу механической прочности, поскольку сильное травление делает фольгу хрупкой. Формирование затем выращивает диэлектрик в растворе, выбранном для класса напряжения: для выращивания требуется около 1,2–1,4 нм оксида на вольт, поэтому фольга, сформированная при 500 В, несет оксид примерно 0,6–0,7 микрометра на грань.
Этапы производства и типичные параметры
| Этап | Типичная толщина (мм) | Чистота алюминия | Функция |
|---|---|---|---|
| Легкая фольга (анодный материал) | 0.020-0.120 | 99,99% и выше | Сырье для анодной фольги |
| Светлая фольга (катод) | 0.015-0.050 | 99,5% и выше | Сырье для катодной фольги |
| Травленая фольга | как указано выше | неизменный | Увеличение поверхности |
| Формованная фольга | как указано выше, плюс оксид | неизменный | Диэлектрик на номинальное напряжение |
Анодная фольга низкого напряжения формируется при напряжении в несколько десятков вольт и оптимизирована для очень большого увеличения площади, в то время как анодная фольга высокого напряжения формируется при напряжении в несколько сотен вольт и требует более грубой туннельной структуры, которая не разрушается под действием приложенного поля.
Входной контроль и обработка
Производители конденсаторов проверяют легкую фольгу на профиль толщины по ширине, выпуклость, высоту заусенцев, количество точечных отверстий, чистоту поверхности и наличие остатков масла для прокатки, поскольку любой из этих дефектов распространяется в результате травления и формовки. Рулоны поставляются на сердечниках с намоткой с контролируемым натяжением и указанным максимальным количеством соединений. Работа с ними осуществляется в чистых зонах, поскольку отпечатки пальцев и влага вызывают локальные дефекты травления. Если фольга поставляется в отожженном состоянии, испытания на твердость или растяжение подтверждают, что механическое состояние соответствует окну процесса травления. Особенно важен контроль за заусенцами: приподнятая кромка может пробить сепаратор в намоточном элементе и вызвать короткое замыкание.
Часто задаваемые вопросы
Q:В чем разница между легкой фольгой и электродной фольгой?
Ответ: Легкая фольга представляет собой простую фольгу, свернутую перед какой-либо электрохимической обработкой. Электродная фольга представляет собой тот же материал после травления, а в случае анодов - после формования, и это форма, фактически намотанная на конденсатор.
Q:Почему для анодной фольги требуется алюминий чистотой 99,99%?
Ответ: Примесные элементы, такие как железо, медь и кремний, создают дефекты в анодном оксиде и увеличивают ток утечки, поэтому необходима высокая чистота, чтобы поддерживать номинальное напряжение и поддерживать низкие потери.
Q:Можно ли использовать одну и ту же фольгу для анода и катода?
О: Не обычно. Анодный материал имеет более высокую чистоту и толщину, тогда как катодная фольга обычно имеет меньшую чистоту и тоньше, поскольку на ней не выращивается диэлектрик.
Q:Как травление влияет на механическую прочность?
Ответ: Травление удаляет алюминий и создает пористую структуру, поэтому прочность на разрыв и удлинение падают по мере увеличения площади поверхности. Окно процесса устанавливается там, где требуемый прирост емкости все еще оставляет достаточно прочности для обмотки.
Q:Какой допуск по толщине является нормальным для электронной фольги?
Ответ: Поставки мельниц сертифицированы на соответствие применимому стандарту фольги, при этом диапазоны допусков обычно составляют несколько процентов от номинальной толщины, а линия конденсаторов измеряет профиль, а не толщину в одной точке.
Q:Как следует хранить электронную фольгу?
О: В оригинальной упаковке, при стабильной температуре и низкой влажности, вдали от прямого контакта с голыми руками, поскольку влага и загрязнения изменяют поведение при травлении и могут вызвать локальные дефекты.