Brevet FR2837840A1 — publié le 20031003

La présente invention se rapporte à un alliage d'aluminium prévu pour être utilisé en tant que feuille métallique mince formant anode de condensateurs électrolytiques. Un alliage d'aluminium prévu pour être utilisé pour une anode d'un condensateur électrolytique est mis en feuille mince et ensuite attaqué chimiquement de manière à augmenter sa capacité électrolytique par unité de surface. Il est en effet bien connu que, lorsqu'une feuille mince d'alliage d'aluminium enrichie de cristaux directionnels cubiques est attaquée chimiquement, une corrosion tend à croître dans la direction de l'épaisseur de la feuille mince, en ayant pour résultat une augmentation de la capacité électrostatique. On utilise de préférence un alliage d'aluminium présentant une pureté élevée en aluminium de manière à créer un plus grand nombre de cristaux directionnels cubiques dans l'alliage d'aluminium. Afin de créer un alliage d'aluminium présentant une pureté élevée en aluminium, un lingot primaire d'alliage d'aluminium électrolytique est purifié au moyen soit d'un processus électrolytique à trois couches soit d'un processus de séparation. D'autres procédés permettant d'augmenter la pureté en aluminium d'un alliage d'aluminium comprennent un processus d'affinage localisé et un processus Ziegler basse pression. Cependant, un certain nombre de tels procédés de purification ne permettent pas de retirer complètement les impuretés de l'alliage d'aluminium, et un nombre relativement grand d'impuretés reste dans l'alliage. Il en résulte que l'utilisation d'un tel alliage d'aluminium impur empêche le développement des cristaux directionnels cubiques du fait des impuretés contenues dans l'alliage d'aluminium. En vu de ce qui précède, un objet de la présente invention est de créer un alliage d'aluminium prévu pour être utilisé en tant que feuille mince métallique formant anode de condensateurs électrolytiques, et qui est conçu pour assurer un pourcentage d'occupation en cristaux directionnels cubiques égal ou supérieur à celui d'un quelconque alliage d'aluminium de plus grande pureté, et cela même lorsque l'alliage d'aluminium contient un certain nombre d'impuretés. De manière à atteindre cet objet, l'alliage d'aluminium conforme à la présente invention est caractérisé en ce que la pureté en aluminium de l'alliage d'aluminium est d'au moins 99,9 % en poids et en outre en ce que la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en fer de l'alliage d'aluminium est comprise entre 0,05 et 5. De manière à déterminer le niveau de pureté en aluminium pur que contient l'alliage d'aluminium, on utilise l'expression 100 % en poids - (% en poids de Cu + % en poids de Fe + % en poids de Si + % en poids total d'éléments de terres rares). Les éléments de terres rares mentionnés ci-dessus concernent les dix sept éléments constitués par Sc (numéro atomique 21), Y (numéro atomique 39), ainsi que les lanthanoïdes (numéros atomiques 57 à 71) se composant de La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Td, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, et Lu. Dans la présente invention, un seul élément ou en variante deux éléments ou davantage parmi les éléments de terres rares ci-dessus peut être incorporé dans l'alliage d'aluminium. L'alliage d'aluminium conforme à la présente invention a de préférence une pureté en aluminium d'au moins 99,98 % en poids et une teneur en Fe d'au plus 25 ppm. Les présents inventeurs ont trouvé un facteur de réduction du pourcentage d'occupation en cristaux directionnels cubiques dans lequel Fe est résistant à se dissoudre dans l'aluminium, et dans lequel ce Fe produit en outre un composé Al-Fe à grains grossiers au cours de la fonte de l'alliage d'aluminium, le Fe étant encore résistant à se dissoudre dans une matière mère à base d'aluminium parce que le composé Al-Fe est fondu à une température élevée lorsque le seul composé Al-Fe est présent dans la matière mère à base d'aluminium. Les inventeurs ont eu l'attention dirigée vers l'idée que l'amenée d'un composé Al-Fe soluble contribue à un pourcentage considérablement amélioré d'occupation en cristaux directionnels cubiques, et ils ont par conséquent effectué une étude sérieuse de manière à mettre en oeuvre cette idée. Les inventeurs ont finalement découvert que de l'aluminium, auquel ont été ajoutés lesdits éléments de terres rares, peut être moulé pour créer une matière mère à base d'aluminium dans laquelle le composé Al-Fe et un composé Al-Fe-éléments de terres rares sont formés d'une manière coexistante, avec pour résultat que Fe est facile à se dissoudre dans la matière mère et que l'on obtient par conséquent un pourcentage amélioré d'occupation en cristaux directionnels cubiques, et cela même lorsque l'alliage d'aluminium conforme à la présente invention contient de nombreuses impuretés. Un mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit en se référant à des exemples comparatifs afin de bien comprendre la présente invention. On a formé un alliage d'aluminium ayant la teneur en Fe de 10 ppm mais ne contenant aucun élément de terres rares et plusieurs autres alliages d'aluminium ayant la même teneur en Fe mais plusieurs teneurs différentes de divers éléments de terres rares : 0,5 ppm Nd ; 1 ppm Nd ; 2 ppm MM (mesch metal ou, plutôt, un mélange comprenant un élément de terre rare du groupe du cérium) ; 2 ppm Ce ; 4 ppm MM ; 4 ppm Ce ; 5 ppm Nd ; 8 ppm Nd ; 9 ppm MM ; 17 ppm Nd ; 18 ppm MM ; 30 ppm MM ; 50 ppm MM ; et 60 ppm MM. On a en outre formé un alliage d'aluminium ayant la teneur en Fe de 23 ppm mais ne contenant aucun élément de terres rares et plusieurs autres alliages d'aluminium ayant la même teneur en Fe mais plusieurs teneurs différentes de divers éléments de terres rares : 3 ppm MM ; 8 ppm Ce ; 50 ppm Nd ; 125 ppm MM ; et 150 ppm MM. On a encore en outre formé trois différents alliages d'aluminium ayant la teneur en Fe de 43 ppm mais ne contenant aucun élément de terres rares, 5 ppm Ce et, respectivement, 250 ppm MM. L'ensemble des alliages d'aluminium ci-dessus ont été soumis de manière séquentielle à un lingotage, à une opération de fonte, à une homogénéisation, à un laminage à chaud, à une trempe intermédiaire, puis à un laminage en feuille mince, en formant ainsi des feuilles minces d'alliage d'aluminium, dont chacun présente une épaisseur de 0,1 mm. Les feuilles minces d'alliage d'aluminium ont ensuite été soumises à une trempe finale, et ont ainsi été formées en tant que pièces d'essai. Les pièces d'essai résultantes ont été attaquées chimiquement par une solution contenant de l'acide chlorhydrique, de l'acide nitrique et de l'acide fluorhydrique avec un rapport en volume de 40:15:3, respectivement. Le pourcentage d'occupation en cristaux directionnels cubiques a été mesuré pour chacune des pièces d'essai à l'aide d'un microscope optique. Le Tableau 1 illustre les résultats des mesures des pourcentage d'occupation. TABLEAU 1 TENEUR EN Fe OBJET ELEMENT AJOUTE TENEUR EN ELEMENTS TENEUR TOTALE EN ELEMENTS DE OCCUPATION EN CRISTAUX DE TERRES RARES TERRES RARES PAR RAPPORT A DIRECTIONNELS CUBIQUES EN % LA TENEUR EN Fe 10 ppm MATIERE Oppm 0 89% COMPARATIVE 1 Nd 0,5ppm 0,05 90% 2 Nd 1ppm 0,1 90% 3 MM 2ppm 0,2 93% 4 Ce 2ppm 0,2 97% 5 MM 4ppm 0,4 97% 6 Ce 4ppm 0,4 97% 7 Nd 5ppm 0,5 97% 8 Nd 8ppm 0,8 95% 9 MM 9ppm 0,9 98% 10 Nd 17ppm 1,7 92% 11 MM 18ppm 1,8 95% 12 MM 30ppm 3 95% 13 MM 50ppm 5 90% 14 MM 60ppm 6 75% 23ppm MATIERE Oppm 0 72% COMPARATIVE 1 MM 3ppm 0,1 76% 2 Ce 8ppm 0,3 88% 3 Nd 50ppm 2 82% 4 MM 125ppm 5 75% 5 MM 150ppm 6 68% 43ppm MATIERE Oppm 0 66% COMPARATIVE 1 Ce 5ppm 0,1 68% 2 MM 250ppm 6 35% Lorsque la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe de l'alliage d'aluminium est inférieure à 0,05, un petit nombre d'éléments de terres rares se combine alors avec Fe, et le composé Al-Fe-éléments de terres rares est difficile à croître. Lorsque seul le composé Al-Fe est présent dans une matière mère à base d'aluminium, le Fe est alors davantage résistant à se dissoudre dans la matière mère à base d'aluminium que lorsque le composé Al-Fe-élément de terres rares et le composé Al-Fe coexistent dans la matière mère. Cet état ne fournit pas d'augmentation du pourcentage d'occupation en cristaux directionnels cubiques dans l'alliage d'aluminium. Il en résulte que le pourcentage d'occupation résultant est semblable au pourcentage d'occupation en cristaux directionnels cubiques obtenus à moins que la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe soit réglée pour se trouver entre 0, 05 et 5. Lorsque la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe est supérieure à 5, on forme alors facilement le composé AlFe-éléments de terres rares ainsi que le composé Al- éléments de terres rares. Dans ce cas, Fe est, bien évidemment, davantage résistant à se dissoudre dans la matière mère à base d'aluminium que lorsque le composé Al-Fe-éléments de terres rares et le composé Al-Fe coexistent dans la matière mère à base d'aluminium, et est également davantage résistant à se dissoudre dans la matière mère que lorsque seul le composé Al-Fe y est présent. Il en résulte que le pourcentage d'occupation résultant est inférieur au pourcentage d'occupation directionnel cubique obtenu à moins que la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe soit réglée pour se trouver entre 0,05 et 5. Lorsque la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe est réglée pour se trouver entre 0,05 et 5, le pourcentage d'occupation résultant est alors bien évidemment amélioré par rapport au pourcentage d'occupation directionnel cubique obtenu à moins que la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe soit réglée pour se trouver entre 0,05 et 5. En particulier, lorsque la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe est réglée pour se trouver entre 0,2 et 3, on obtient de manière explicite le meilleur pourcentage d'occupation. La pureté en aluminium de l'alliage d'aluminium est réglée pour être égale ou supérieure à 99,9 % en poids parce que le pourcentage d'occupation en cristaux directionnels cubiques diminue de manière générale lorsqu'augmente les impuretés de l'alliage d'aluminium et, en outre parce qu'une pureté en aluminium inférieure à 99,9 % en poids ne fournit pas d'augmentation du pourcentage d'occupation en cristaux directionnels cubiques et cela même lorsque la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe est réglée pour se trouver entre 0,05 et 5 conformément à la présente invention. L'alliage d'aluminium présente de préférence une pureté en aluminium supérieure ou égale à 99,98 % en poids et une teneur en Fe inférieure ou égale à 25 ppm parce que, lorsqu'un alliage d'aluminium présentant une pureté d'au moins 99,90 % en poids mais inférieure à 99,98 % en poids ou, en variante, une teneur en Fe supérieure à 25 ppm, est réglé pour permettre à la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe de se trouver entre 0,05 et 5 conformément à la présente invention, le pourcentage d'occupation résultant est alors amélioré par rapport au pourcentage d'occupation directionnel cubique obtenu à moins que la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe soit réglée pour se trouver entre 0,05 et 5, mais est inférieure à un pourcentage d'occupation directionnel cubique obtenu à moins que l'alliage d'aluminium préféré présentant une pureté supérieure ou égale à 99,98 % en poids et une teneur en Fe inférieure ou égale à 25 ppm, soit réglé pour permettre à la valeur de la teneur totale en élément de terre rare par rapport à la teneur en Fe de se trouver entre 0,05 et 5. Comme décrit ci-dessus, lorsque l'alliage d'aluminium conforme à la présente invention est utilisé en tant que feuille mince d'aluminium formant anode de condensateurs électrolytiques, on obtient un pourcentage amélioré d'occupation des cristaux directionnels cubiques dans l'alliage d'aluminium avec, pour conséquence, une augmentation de la capacité électrostatique. REVENDICATIONS 1. Alliage d'aluminium prévu pour être utilisé en tant que feuille métallique mince formant l'électrode positive d'un condensateur électrolytique, caractérisé en ce que la pureté en aluminium de l'alliage d'aluminium est d'au moins 99,9 % en poids et en outre en ce que la valeur de la teneur totale en éléments de terres rares par rapport à la teneur en Fe de l'alliage d'aluminium est comprise entre 0,05 et 5. 2. Alliage d'aluminium selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium présente une pureté en aluminium d'au moins 99,98 % en poids et une teneur en Fe d'au plus 25 ppm.