腐蚀箔表面小黑点产生原因及处理对策浅析
邹道兵
（新疆众和股份有限公司新疆乌鲁木齐 860013）
摘要：本文通过对铝箔腐蚀后产生的小黑点产生原因进行了描述说明，以及对避免小黑点产生的对策进行了简要分析。
关键词：铝箔轧制黑点
1 前言
铝电解电容器作为电子和电气线路中极为重要的基础电子元件，全球市场对铝电解电容器性能提出了更高的要求，同时也要求电子铝箔具有优良的表面形貌。腐蚀箔表面缺陷之一的小黑点是铝材轧制过程与轧辊发生粘结或铝材表面脱落铝粉再压入造成的。本文主要通过对产生原因进行了描述，主要对如何避免小黑点的产生的处理对策进行了简要说明。
2 小黑点的产生原因
在铝材冷轧过程中，轧制油在轧辊和和轧件中起润滑作用，润滑作用是通过润滑油膜来实现的。根据润滑油膜的厚度不同，可以将润滑状态分为流体润滑、混合润滑和边界润滑。通过分析，铝箔冷轧润滑状态为边界润滑。
铝箔轧制过程中，钢的硬度是铝的硬度的5倍以上，在铝材发生塑性变形时，轧辊对铝材表面有犁削、碾压、粘着作用。铝对铁有较强的粘附作用，在边界润滑状态下，铝材在轧制过程中容易与轧辊发生粘结，恶化轧后表面质量。自然光下观察到的小黑点为箔表面的坑洞，该坑洞为铝箔在轧制过程中与轧辊粘连或铝粉压入铝材表面后经发孔腐蚀脱落产生。
3 影响因素的影响分析和应对说明
在边界润滑状态下，影响铝材表面质量的因素主要分轧制条件和润滑条件。轧制条件为轧辊的表面粗糙度、轧制速度、轧辊直径、轧件硬度、轧制变形区温度、轧制压下率等因素。润滑条件为轧制油粘度、添加剂的品类和含量、轧制油喷射量等。
下面就对影响粘铝和铝粉脱落的主要因素进行说明，并对改善对策进行说明。 3.1 轧制油
电子铝箔的箔轧轧制油以矿物油为基础油，添加剂以添加脂肪酸、酯、醇等油性添加剂为主，其中基础油为主要组成部分，达到90%以上。添加剂在轧制过程中，因为其为极性化合物，能定向吸附在金属表面，形成吸附膜。根据吸附的方式不同，分为物理吸附和化学吸附。物理吸附的吸附能小，对温度较为敏感，同时吸附是可逆的，如添加的醇、酯类化合物。化学吸附是极性分子与铝材表面发生电子交换，通过形成的化学键吸附在金属表面所形成的吸附膜，如添加剂的羧酸类物质。添加剂在轧辊和轧件表面之间形成吸附膜，有效地减少了直接接触面积，使变形区摩擦因数减小，轧制压力降低。过量添加剂极性分子的存在，阻碍了光滑的轧辊对轧件原始粗糙表面的压碾，导致轧后表面出现暗纹，更严重者会导致轧后表面暗淡无光，影响了铝板表面外观质量，这时候说明已达到润滑已过度。
根据流体动力学理论，基础油的黏度越高，油越易被带入，进入轧制变形区的油膜厚度、油膜强度越大，流体摩擦比例增大，摩擦因数、摩擦力、轧制力减小，轧辊和带材的接触压力减小，在轧制时油膜也就越不易受剪切力的作用而“破裂”，能有效减少铝粉的产生。
油性添加剂采用醇、酯、羧酸类物质复配，不同碳链长度的复配，能起到明显的协同效果，使用较少的添加剂就能达到较高的油膜强度。
电子铝箔在成品轧制后，存在退火工序，在能确保轧件表面不发生明显粘着的情况下，建议尽量降低添加剂的添加量，特别是能与表面发生化学吸附的添加剂，这样能有效降低轧件表面的退火污染。 3.2 轧制油喷射量
带材表面附着的铝粉一部分是由本道次轧制产生，一部分由前几道次累积而成，入口大量轧制油的喷
射、清洗可以减少这种累积效应，减少出口表面附着的铝粉。
如果轧制油粘度过高，则其流动性能较差，冲洗效果减弱，有增加表面铝粉的趋势。一般情况下轧制油粘度较低时带材表面铝粉较少。同时较低的轧制油粘度可以提高冷却效果、降低退火污染程度。减少前几道次铝粉累积的最主要措施是对轧制油进行在线过滤。
在生产中，应充分考虑轧制油的作用，首先应保持辊缝有足够的轧制油，保证轧制润滑的需求；其次通过喷射轧制油清洗轧辊和带材表面，保证带材表面的清洁度；第三点是保证足够的喷射量，可通过喷嘴开闭调节消除带材上高阶次的残余版型偏差。 3.3轧辊粗糙度
一般认为，轧辊的低粗糙度将会轧出低表面粗糙度、高表面光洁度的轧件。在轧辊与轧件间有润滑存在的条件下，辊面粗糙度对铝材表面质量的影响程度，会受到轧件与轧辊之间的油膜厚度与状态的制约。当轧件平均表面粗糙度与轧辊平均表面粗糙度比值大小不同时，轧件表面粗糙度会不同的情况，一般情况下，该比值大于1，即能有效阻止辊面与轧件表面的直接接触，又能发挥光亮辊面对轧件表面的压平与抛光作用，因而轧件表面粗糙度和表面光亮度得到有效改善，即获得光滑、光亮的轧件表面。当油膜厚时（尤其在高速轧制条件），即使辊面粗糙度很小，亦难以让轧件“传递”高光洁表面。
成品道次的铝粉产生量与轧前产品的粗糙度相关，轧前的粗糙度大，轧后产品的铝粉的脱落量也增加。对此，降低成品道次及成品前道次轧辊的粗糙度也是降低铝粉产生的有效措施。轧辊的粗糙度越大，轧辊表面的凸起部分的尖峰高度越高，与轧件接触、粘着的面积越大，故摩擦因素越大，摩擦力、轧制力也越大，从而与轧件的磨损越大，产生的铝粉越多。
在电子铝箔的成品轧制中，轧辊的粗糙度不宜过大，一般Ra值在0.2-0.4μm之间。 3.4轧辊直径
随轧辊直径的增大虽有减小摩擦因素的趋势，但随轧辊直径增加，变形区长度增大，从而增大了轧件的滑移距离、摩擦阻力和轧制力，增大轧件的磨损。 3.5轧制压下率
压下量增加，变形区长度增加，轧制压力增加，轧辊向铝材表层的深入程度也增加，随变形区长度、轧制力的增加，进入辊缝的油膜厚度减少，油膜厚度减薄，轧辊表面压入表面内进行犁削的凸体的量也增加，严重时会发生大面积粘着磨损，此时会增加铝粉的产生量，粗糙度上升。因此，减小道次压下率有利于减少铝粉的产生。
随着压下率的不断增加，油膜厚度则会相对减薄。在压下率比较小时，膜厚则降低很快，当压下率逐渐增加一定的值后，则膜厚下降会较为平缓。压下率较小时，油膜厚度较大，阻碍了光滑的轧辊对轧件表面的“压碾”和“熨烫”作用，轧件类似于自由变形，轧后板面质量较差；随着压下率的增加，油膜厚度减薄，轧辊和轧件的接触面积增大，轧辊对轧件表面微凸体的“压碾”作用增大，进而使轧后铝板表面质量提高；当压下率继续增大时，油膜继续减薄，直至破裂，轧后铝板表面粗糙度增大，轧件表面出现被轧辊犁削后留下的沟槽。 3.6轧制速度
随轧制速度增加，带入变形区的润滑油量增加，油膜厚度增加，摩擦因数减小，轧制力、摩擦力减小，从而降低磨损，减少铝粉。同时，随轧制速度提高，金属变形更加剧烈，变形抗力增加，变形能增加，变形区温度提高，抑制油膜厚度增加，当达到较高速度时，油膜厚度不再增加，摩擦因数、摩擦力、轧制力趋于稳定，故在高速条件下轧制速度对轧件的磨损和铝粉的产生影响较小。
一般来说，轧制速度增加，箔卷的升降速段的长度增加，增加了厚度超差段的废品量；轧制速度增加，轧制区产生的热量越大，同样辊形变化也越快，版型控制也越加困难；轧制速度增加，油膜厚度增加，表面的光洁度也越差。
4 结束语
铝电解电容器用铝箔在轧制生产中，因轧辊对轧件的犁削、碾压、粘着作用，导致表面存在直径约为0.1mm
的坑洞，腐蚀后显现为小黑点，影响铝箔表面的形貌。在实际生产中，建议控制方式为：
（1）轧制的润滑状态控制在边界润滑；
（2）为降低轧制油中的极性添加剂在表面的残留，降低添加剂的含量，确保润滑油膜达到一定的抗压强度即可，控制轧制润滑状态在边界润滑；
（3）箔轧成品轧制中，轧辊粗糙度不宜过大，一般Ra值在0.2-0.4μm之间；
（4）轧制道次的压下率的选择中，每道次的压下率以50%为好，尽可能的减少轧制道次，提升生产效率； （5）轧制速度的选取原则为尽量提升最后一到三道次的速度，尽可能的发挥轧机的速度，提升生产效率，但也应考虑速度提升导致的厚度超差段的增加、版型控制困难、光洁度变差等变差；
（6）轧制油喷射量的选取中，应确保辊缝有足够的轧制油、达到表面优良的清洗效果的基础。
在控制小黑点产生中，优先调整轧制油添加剂的配比、含量，通过轧制油添加剂的调整达到目的，其次再考虑轧辊粗糙度、压下率、轧制速度的调整，一般不考虑油温、轧制油喷射量等因素来改善小黑点的产生。
铝电解电容器用铝箔腐蚀表面小黑点的产生原因及处理对策
