A cadeia de terminologia: folha leve, folha gravada, folha formada
A folha de alumínio para capacitores passa por três estados que costumam ser confundidos. A folha leve, também chamada de folha simples ou eletrônica, é o material laminado entregue pela fábrica e é a verdadeira matéria-prima da indústria. A folha gravada é uma folha leve cuja superfície foi atacada eletroquimicamente para multiplicar a área efetiva. A folha formada, às vezes chamada de folha química, é uma folha gravada na qual um óxido anódico foi cultivado para servir como dielétrico. Folha de eletrodo é o termo coletivo para folha gravada e formada, e se divide comercialmente em folha de ânodo de alta tensão, folha de ânodo de baixa tensão e folha de cátodo.
Pureza e seleção de ligas
A folha anódica precisa de alumínio de alta pureza, geralmente 99,99% ou mais, porque os resíduos de ferro, cobre e silício aumentam a corrente de fuga e reduzem a tensão suportável do óxido cultivado. Os graus padrão usados para o ânodo são materiais do tipo 1050, 1060 e 1070, com variantes de alta pureza onde a aplicação é crítica em termos de tensão, enquanto a folha do cátodo pode ser feita a partir de material de menor pureza porque o dielétrico não cresce nele. Os limites de composição e a designação dos graus forjados são estabelecidos na ISO 209 e nas designações nacionais correspondentes, e a espessura da folha é convencionalmente classificada como produto abaixo de 0,2 mm, com as tolerâncias para entrega regidas pela EN 546-1 e padrões nacionais equivalentes para folhas. Os requisitos do capacitor, incluindo métodos de teste elétrico, são especificados na IEC 60384-4.
Da laminação à gravação e conformação
A folha leve é laminada em têmpera mole com espessuras tipicamente de 0,020-0,120 mm para ânodos e 0,015-0,050 mm para cátodos e, em seguida, cortada nas larguras exigidas pela linha de enrolamento. Na gravação, a folha é passada através de um eletrólito à base de cloreto onde uma corrente controlada dissolve o alumínio e gera um túnel ou estrutura de poço; ganhos de área superficial de aproximadamente 20 a 100 vezes a área geométrica são alcançados, e o ganho exato é negociado em relação à resistência mecânica, porque o ataque pesado torna a folha quebradiça. A formação então faz crescer o dielétrico em uma solução escolhida para a classe de tensão: o crescimento consome cerca de 1,2-1,4 nm de óxido por volt, então uma folha formada a 500 V carrega um óxido de aproximadamente 0,6-0,7 micrômetros por face.
Estágios do produto e parâmetros típicos
| Estágio | Espessura típica (mm) | Pureza do alumínio | Função |
|---|---|---|---|
| Folha leve (estoque de ânodo) | 0.020-0.120 | 99,99% e acima | Matéria-prima para folha anódica |
| Folha leve (estoque catódico) | 0.015-0.050 | 99,5% e acima | Matéria-prima para folha catódica |
| Folha gravada | como acima | inalterado | Ampliação de superfície |
| Folha formada | como acima mais óxido | inalterado | Dielétrico para a tensão nominal |
A folha anódica de baixa tensão é formada a algumas dezenas de volts e otimizada para ganho de área muito alto, enquanto a folha anódica de alta tensão é formada a várias centenas de volts e precisa de uma estrutura de túnel mais grosseira que não se quebre sob o campo aplicado.
Inspeção e manuseio de entrada
Os produtores de capacitores inspecionam a folha leve quanto ao perfil de espessura em toda a largura, curvatura, altura de rebarbas, contagem de furos, limpeza de superfície e óleo de laminação residual, uma vez que qualquer um desses defeitos se propaga através de gravação e formação. Os rolos são fornecidos em núcleos com enrolamento controlado por tensão e um número máximo declarado de emendas, e são manuseados em áreas limpas porque impressões digitais e umidade produzem defeitos de corrosão localizados. Quando a folha é entregue na condição recozida, os testes de dureza ou tração confirmam que o estado mecânico corresponde à janela do processo de gravação. O controle de rebarbas é particularmente importante: uma borda elevada pode perfurar o separador no elemento enrolado e causar um curto-circuito.
Perguntas frequentes
Q:Qual é a diferença entre folha de luz e folha de eletrodo?
R: A folha leve é a folha laminada simples antes de qualquer tratamento eletroquímico. A folha do eletrodo é o mesmo material após a gravação e, para os ânodos, após a formação, e é a forma realmente enrolada no capacitor.
Q:Por que as folhas anódicas requerem alumínio com pureza de 99,99%?
R: Elementos de impureza como ferro, cobre e silício criam defeitos no óxido anódico e aumentam a corrente de fuga, portanto é necessária alta pureza para manter a tensão nominal e manter as perdas baixas.
Q:A mesma folha pode ser usada para ânodo e cátodo?
R: Normalmente não. O estoque do ânodo é de maior pureza e mais espesso, enquanto a folha do cátodo é geralmente de menor pureza e mais fina porque nenhum dielétrico cresce nele.
Q:Como a gravação afeta a resistência mecânica?
R: A gravação remove o alumínio e cria uma estrutura porosa, de modo que a resistência à tração e o alongamento diminuem à medida que o ganho de área de superfície aumenta. A janela do processo é definida onde o ganho de capacitância necessário ainda deixa força suficiente para o enrolamento.
Q:Qual tolerância de espessura é normal para folhas eletrônicas?
R: As entregas do moinho são certificadas de acordo com o padrão de folha aplicável, com faixas de tolerância normalmente na faixa de uma pequena porcentagem da espessura nominal, e perfil, em vez de espessura de ponto único, é o que a linha do capacitor mede.
Q:Como a folha eletrônica deve ser armazenada?
R: Na embalagem original, em temperatura estável e baixa umidade, longe do contato direto com as mãos desprotegidas, pois a umidade e a contaminação alteram o comportamento do ataque e podem causar defeitos localizados.