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Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche einer Elektrode, insbesondere für elektrolytische
Kondensatoren.
Es ist ein Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche einer Elektrode, insbesondere für elektro- lytisehe Kondensatoren, bekanntgeworden, bei welchem die Vergrösserung der Elektrodenoberfläche durch eine elektrolytische Aufrauhung erzielt wird. Hiebei werden im allgemeinen starke Ätzmittel, wie z. B. Säuren, vorzugsweise Salzsäure, benutzt. Bei diesem bekannten Verfahren besteht der Nachteil, dass eine jedesmalige Entfernung der aufzurauhenden Elektroden aus dem Ätzbade im stromlosen Zustand der Anlage erforderlich ist, da sonst auch im Ruhezustand ein Angriff seitens des Ätzmittels auf die Elektrodenoberfläche erfolgt. Ein solcher Angriff ist aber besonders beim Wanderbadverfahren unerwünscht.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Verbesserung dieses Verfahrens, u. zw. werden gemäss der Erfindung Salz-und Säuregemische oder Salzgemische angewendet, welche das Elektrodenmetall im stromlosen Zustand der Ätzanlage gar nicht oder nur schwach angreifen.
Unter einem schwachen Angriff soll hiebei ein solcher verstanden werden, welcher im Ruhezustand der Ätzanlage zu gar keiner oder nur zu einer ganz unwesentlichen Aufrauhung führt.
Im grundsätzlichen Gegensatz hiezu befindet sich z. B. ein bekanntes rein chemisches Verfahren zum Aufrauhen von Elektroden, welches darin besteht, dass die gewünschte Aufrauhung in einer wässrigen Lösung von Kupferchlorid CuC12 innerhalb von 30 Sekunden vollzogen wird. Diese sehr kurze Ätzzeit erfordert ein Ätzmittel, welches schon im Ruhezustand der Anlage einen starken Angriff auf die Elek- trodenoberfläche hervorruft. Ausserdem wird hiebei das wirksame Ätzmittel ziemlich rasch aufgebraucht. Es bildet sich nämlich z. B. aus Aluminium und Kupferchlorid Kupfer und Aluminiumchlorid bzw. es wird sich aus der durch Hydrolyse des Kupferchlorids entstandenen Salzsäure mit dem Aluminium Aluminiumchlorid und Wasserstoff entwickeln. Das auf diese Weise entstandene Aluminiumehlorid besitzt aber praktisch keine chemische Ätzwirkung.
Derartige bekannte Ätzmittel in starker Konzentration sind aber für die vorliegende Erfindung nicht brauchbar, vielmehr sollen gemäss der Erfindung die hier angewendeten Salz-und Säuregemisehe oder Salzgemische auch nach vielen Stunden das Elektrodenmetall praktisch nicht angreifen. Die eigentliche Aufrauhung der Elektrodenoberfläche wird lediglieh durch den elektrischen Strom eingeleitet.
Bei den hier vorgeschlagenen Ätzmitteln entsteht nämlich z. B. an der als Anode geschalteten Aluminiumoberfläche elementares Chlor. Dieses Chlor, das im"Statu nascendi"vorliegt, übt eine sehr starke angreifende Wirkung auf das Aluminium aus und bewirkt damit eine starke Aufrauhung der Oberfläche.
Als Vorteil gegenüber den bekannten rein chemischen Verfahren ergibt sich hiebei insbesondere, dass eine Verarmung an Ätzmitteln praktisch nicht in Erscheinung tritt, da das Chlor entsprechend der angewendeten elektrischen Stromstärke stets neu erzeugt wird, wobei die elektrische Stromstärke ein direktes Mass der Chlormenge und damit der Ätzwirkung gibt. Eine Verarmung an chemischer Substanz tritt deshalb nicht ein, weil das Chlor sich mit dem Aluminium zu Aluminiumchlorid verbindet, aus welchem durch den elektrischen Strom wieder erneut Chlor in Freiheit gesetzt werden kann. Hierin liegt also der grundlegende Unterschied zu den bekannten rein chemischen Ätzverfahren.
Lediglich ein sehr kleiner Verlust von Chlorgas, welches nicht mit dem Aluminium reagiert, kann bei dem Verfahren gemäss der Erfindung auftreten. Eventuelle Änderungen der Badzusammensetzung, wie sie durch die Bildung von Aluminiumchlorid eintreten, wirken sich nicht ungünstig aus, wenn dafür gesorgt wird, dass die Stromstärke eventuell durch Regulierung der Badspannung immer konstant bleibt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann wie folgt ausgeführt werden :
Die Elektroden werden in Salzlösungen oder in Gemischen solcher mit Säuren oder Alkalien, die Aluminium gar nicht oder nur wenig angreifen, so an Spannung gelegt, dass die aufzurauhenden Elektroden den Pluspol bilden. Vorteilhaft wird eine Mischung von Aluminiumchlorid, Salzsäure und/oder chlorsaurem Kalium benutzt. Als Ätzmittel tragende Substanz wirkt dabei das Aluminiumchlorid. Die Salzsäure hat in der angegebenen Mischung lediglich den Zweck, die Lösung klarzuhalten.
Eine Ätzwirkung kommt ihr nicht zu. Das Kaliumehlorat unterstützt die Bildung des im "Statu nascendi"wirkenden Chlors.
Die Stromdichte wird so eingestellt, dass dieselbe je nach dem gewünschten Aufrauhungsgrad vorzugsweise zwischen 10-310 Milliampere pro Quadratzentimeter, liegt. Nach Beendigung der Aufrauhzeit wird der Strom abgeschaltet.
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Auf die eben beschriebene erfindungsgemässe Weise erhält man eine Oberflächenvergrösserung bis zu 700%, die sehr genau reproduzierbar ist.
Weiterhin können gemäss der Erfindung vorteilhaft Lösungen anderer Halogenverbindungen, z. B. Natriumchlorid oder Kaliumbromid, mit oder ohne Zusatz von Säuren verwendet werden. Als sehr günstig haben sich hiebei Konzentrationen von 0. 5 und 1 Mol erwiesen. Jedoch können auch höhere Konzentrationen mit Erfolg angewandt werden.
Eine bevorzugte Lösung besteht in der Zusammensetzung von 2000 g Wasser, 400 g Salzsäure, 150 g Aluminiumchlorid und 45 g Kaliumehlorat. Bei diesem Elektrolyten kann der Anteil der Salzsäure auch fortgelassen werden, denn sie dient lediglich zur Klarhaltung der Lösung.
Die Aufrauhung braucht nicht bei stark erhöhten Temperaturen durchgeführt zu werden.
Es genügen auch Temperaturgrade von 20 bis 70 C. Dort, wo das Arbeiten mit erhöhten Temperaturen schwierig ist, wird empfohlen, die Elektrolytbäder zu kühlen.
Ganz allgemein können alle dissoziierenden Salze und Säuren verwendet werden, mit Ausnahme solcher, die eine Sperrschicht auf dem Elektrodenmetall entstehen lassen. Es ist dabei auch gleichgültig, ob anorganische oder organische Stoffe Verwendung finden.
Vorteilhaft ist es, nicht nur ein Elektrolytbad anzuwenden, sondern die Elektroden durch mehrere Elektrolytbäder, die ausserdem verschiedenartige Elektrolyte enthalten können, laufen zu lassen. Das Durchführen der Elektroden durch die Ätzbäder erfolgt zweckmässig nach der bekannten Art eines Wanderbades.
Die Bildung der Sperrschicht auf den Elektroden für elektrolytische Kondensatoren geschieht anschliessend an die Behandlung der Elektroden durch die Ätzbäder in einem besonderen, z. B. eine wässrige Lösung von Ammoniumborat darstellenden Elektrolyten. Hiebei kann man zweckmässig zwischen dem letzten Ätzbad und dem ersten Formierungsbad ein Waschbad zwischenschalten, in dem sich z. B. destilliertes oder leicht angesäuertes Wasser befindet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche einer Elektrode, insbesondere für elektrolytische Kondensatoren, wobei die Vergrösserung der Elektrodenoberfläche durch eine elektrolytische Auf-
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schwach angreifen.