La catena terminologica: lamina leggera, lamina incisa, lamina formata
Il foglio di alluminio per condensatori attraversa tre stati spesso confusi. Il foglio leggero, chiamato anche foglio semplice o elettronico, è il materiale laminato così come consegnato dallo stabilimento ed è la vera materia prima dell'industria. La lamina incisa è una lamina leggera la cui superficie è stata attaccata elettrochimicamente per moltiplicare l'area effettiva. La lamina formata, a volte chiamata lamina chimica, è una lamina incisa sulla quale è stato fatto crescere un ossido anodico che funge da dielettrico. Lamina per elettrodi è il termine collettivo per lamina incisa e formata e si divide commercialmente in lamina anodica ad alta tensione, lamina anodica a bassa tensione e lamina catodica.
Purezza e selezione delle leghe
La lamina anodica necessita di alluminio di elevata purezza, generalmente pari al 99,99% o superiore, poiché i residui di ferro, rame e silicio aumentano la corrente di dispersione e riducono la tensione di tenuta dell'ossido cresciuto. I gradi standard utilizzati per il materiale anodico sono materiali di tipo 1050, 1060 e 1070, con varianti ad elevata purezza in cui l'applicazione è critica in termini di tensione, mentre la lamina catodica può essere realizzata da materiale di purezza inferiore perché il dielettrico non viene cresciuto su di esso. I limiti di composizione e la designazione dei gradi di lavorazione lavorata sono stabiliti nella norma ISO 209 e nelle corrispondenti designazioni nazionali, e lo spessore del foglio è convenzionalmente classificato come prodotto inferiore a 0,2 mm, con tolleranze per la consegna regolate dalla norma EN 546-1 e standard nazionali equivalenti sul foglio. I requisiti dei condensatori, inclusi i metodi di test elettrici, sono specificati nella norma IEC 60384-4.
Dalla laminazione all'incisione e alla formatura
Il foglio leggero viene laminato con stato morbido fino a spessori tipicamente di 0,020-0,120 mm per gli anodi e 0,015-0,050 mm per i catodi, quindi tagliato alle larghezze richieste dalla linea di avvolgimento. Nell'attacco, il foglio viene fatto passare attraverso un elettrolita a base di cloruro dove una corrente controllata dissolve l'alluminio e genera una struttura a tunnel o a fossa; Si ottengono guadagni di area superficiale di circa 20-100 volte l'area geometrica e il guadagno esatto viene scambiato con la resistenza meccanica, poiché l'incisione pesante rende la lamina fragile. La formazione poi fa crescere il dielettrico in una soluzione scelta per la classe di tensione: la crescita consuma circa 1,2-1,4 nm di ossido per volt, quindi una lamina formata a 500 V trasporta un ossido di circa 0,6-0,7 micrometri per faccia.
Fasi del prodotto e parametri tipici
| Palcoscenico | Spessore tipico (mm) | Purezza dell'alluminio | Funzione |
|---|---|---|---|
| Lamina leggera (stock anodico) | 0.020-0.120 | 99,99% e oltre | Materia prima per la lamina anodica |
| Lamina leggera (stock catodico) | 0.015-0.050 | 99,5% e oltre | Materia prima per lamina catodica |
| Lamina incisa | come sopra | invariato | Ingrandimento della superficie |
| Lamina formata | come sopra più ossido | invariato | Dielettrico per la tensione nominale |
La lamina anodica a bassa tensione è formata a poche decine di volt ed è ottimizzata per un guadagno di area molto elevato, mentre la lamina anodica ad alta tensione è formata a diverse centinaia di volt e necessita di una struttura a tunnel più grossolana che non si rompa sotto il campo applicato.
Ispezione e gestione in entrata
I produttori di condensatori ispezionano la lamina leggera per verificarne lo spessore, il profilo su tutta la larghezza, la bombatura, l'altezza delle bave, il numero di fori stenopeici, la pulizia della superficie e l'olio di laminazione residuo, poiché ciascuno di questi difetti si propaga attraverso l'incisione e la formatura. I rotoli vengono forniti su anime con avvolgimento a tensione controllata e un numero massimo di giunzioni dichiarato, e vengono maneggiati in aree pulite poiché impronte e umidità producono difetti di incisione localizzati. Quando il foglio viene consegnato allo stato ricotto, i test di durezza o di trazione confermano che lo stato meccanico corrisponde alla finestra del processo di incisione. Il controllo delle bave è particolarmente importante: un bordo rialzato può perforare il separatore nell'elemento avvolto e causare un cortocircuito.
Domande frequenti
Q:Qual è la differenza tra lamina leggera e lamina per elettrodi?
R: Il foglio leggero è il foglio laminato liscio prima di qualsiasi trattamento elettrochimico. La lamina dell'elettrodo è lo stesso materiale dopo l'incisione e, per gli anodi, dopo la formatura, ed è la forma effettivamente avvolta nel condensatore.
Q:Perché le lamine anodiche richiedono alluminio puro al 99,99%?
R: Elementi impuri come ferro, rame e silicio creano difetti nell'ossido anodico e aumentano la corrente di dispersione, quindi è necessaria un'elevata purezza per mantenere la tensione nominale e mantenere basse le perdite.
Q:È possibile utilizzare la stessa lamina per anodo e catodo?
R: Non normalmente. Il materiale anodico è di purezza più elevata e più spesso, mentre il foglio catodico è generalmente di purezza inferiore e più sottile perché su di esso non viene cresciuto alcun dielettrico.
Q:In che modo l'incisione influisce sulla resistenza meccanica?
R: L'incisione rimuove l'alluminio e crea una struttura porosa, pertanto la resistenza alla trazione e l'allungamento diminuiscono all'aumentare del guadagno di superficie. La finestra di processo è impostata dove il guadagno di capacità richiesto lascia ancora abbastanza forza per l'avvolgimento.
Q:Quale tolleranza di spessore è normale per la pellicola elettronica?
R: Le consegne alla cartiera sono certificate rispetto allo standard applicabile sulle lamine, con bande di tolleranza generalmente nell'ordine di una piccola percentuale dello spessore nominale, e ciò che misura la linea del condensatore è il profilo anziché lo spessore di un singolo punto.
Q:Come deve essere conservata la pellicola elettronica?
R: Nella confezione originale, a temperatura stabile e bassa umidità, lontano dal contatto diretto con le mani nude, poiché l'umidità e la contaminazione modificano il comportamento di incisione e possono causare difetti localizzati.