CH204622A - Verfahren zur Herstellung elektrolytischer Kondensatoren grosser spezifischer Kapazität. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung elektrolytischer Kondensatoren  grosser     spezifischer    Kapazität.    Zwecks     Vergrösserung    der Elektroden  oberfläche und somit der spezifischen Kapa  zität eines elektrolytischen Kondensators sind  verschiedene Verfahren bekannt geworden.  Diese     Verfahren    bestehen hauptsächlich  darin, dass die Oberfläche der Elektroden  durch mechanische oder chemische Behand  lung vergrössert wird. Das bekannte mechani  sche Verfahren hat den Nachteil, nur eine ver  hältnismässig kleine Oberflächenvergrösserung  bei grossem     Arbeitsaufwand    zu liefern.

   Die  Oberflächenvergrösserung durch chemische  Atzung ist schwer oder gar nicht     reproduzier-          bar.    Ausserdem haftet ihr der Nachteil an,       da.ss    die verwendeten Lösungen bei der  Ätzung der Elektroden, die aus Folien oder  starren Gebilden     bestehen    können, sehr  schnell an dem wirksamen chemischen Ätz  mittel, wie Salzsäure, Salpetersäure,     Fluss-          säure,    Eisenchlorid oder     dergl.    verarmen und  nach einigen Atzungen nicht mehr die zur    Erzielung einer guten Oberflächenvergrösse  rung notwendige Konzentration aufweisen.  Man erhält in den verarmten Lösungen an  dere Atzungen als in den neu angesetzten  Lösungen.

   Die     Schwankungen    in den Ätzun  gen sind so gross,     dass    die Folien zeitweise  völlig zerfressen oder aber fast gar nicht  geätzt werden.  



  Die Verarmung der Lösungen an wirk  samer chemischer     Ätzkraft    ist eine     Ersehei-          nung,    .die ihre Erklärung durch das     Massen-          wirkungmsgesetz    findet. Nach     diesem    Gesetz  kann immer nur eine     bestimmte    Menge eines       Stoffes,    z. B. des Ätzmittels, mit einer ganz  bestimmten Menge eines andern Stoffes, z. B.  Aluminium, reagieren.

   Nach der Formel  2     A1+    6     HCl    = 2     AICI3        +    3     H2    können also  immer nur 53,94 g Aluminium von 218,8 g  Salzsäure gelöst werden. Diese 218,8 g be  deuten     100%ige    .Säure. Da eine solche Kon  zentration aber nicht     angewandt    werden      kann, sondern mit Konzentrationen von       10-20%    Salzsäure oder ähnlichem ge  arbeitet wird, sind zum Lösen von rund 54 g  Aluminium     1000-9000    g des Ätzmittels  n     otwen:dig.     



       Aus    dem angeführten Beispiel ist zu er  sehen, wie schnell das     Ätzbad    an wirksamen  Stoffen verarmt und dass dasselbe in kurzen  Zeitabständen schon nach wenigen Ätzungen  ausgewechselt, mindestens aber regeneriert  werden muss. Dadurch     wird    das bekannte       Ätzverfahren    sehr umständlich und durch  den grossen Chemikalienverbrauch unwirt  schaftlich.  



  Durch die vorliegende Erfindung werden  die angeführten     Übelstände    dadurch besei  tigt, dass die Vergrösserung der Elektroden  oberfläche durch eine     elektrolytische    Auf  ra,uhung erzielt wird.  



  Als Elektrolyt werden dabei vorteilhaft  Salzlösungen     bezw.        Säure--Salzlösungen    ver  wendet, die das     Elektrodenmeta.ll,    vorzugs  weise Aluminium, gar nicht oder nur sehr  schwach angreifen. Die     Aufrauhung    der       Aluminiumoberfläche    wird lediglich durch  den elektrischen Strom erzielt. Dadurch tritt  keine Verarmung des Bades an für die     Auf-          rauhung    chemisch wirksamer     Substanz    ein  und die Betriebsdauer einer     Ba.dfüllung    ist  wesentlich verlängert.

   Ausserdem kann der  Grad der     Aufrauhung    durch Regulierung  des elektrischen Stromes genau eingehalten  werden, da sich ja nur so viel Aluminium  metall löst, wie dem elektrischen Strom     bezw.     dem durch den     elektrischen    Strom entstehen  den wirksamen, chemischen Agens äquivalent  ist.  



  Es hat sich nämlich gezeigt, dass nicht  allein das elektrochemische     Inlösunggehen,     sondern in erster Linie die bei der Elektro  lyse     entstehenden        nascierenden    chemischen  Agenzien von     wesentlichem    Einfluss auf den  Grad der     Aufrauhung    sind. Bei der Verwen  dung von beispielsweise Chloriden ist das im       "Statu        nascendi"    wirkende chemische Agens  das bei der Elektrolyse     entstehende    elemen  tare Chlor.

   Es ist also möglich, mit Lösun  gen, die an sich das     Elektrodenmetall    gar    nicht     bezw.    nur sehr schwach angreifen,  einen guten     Aufra,uhungsgrad    zu erhalten.  



  Bei der Verwendung von Lösungen, die  das     Elektrodenmeta.ll    gar nicht     bezw.    nur  :sehr schwach angreifen, und deren     Aufrauh-          wirkung    erst durch den elektrischen Strom  herbeigeführt wird, besteht ausserdem noch  der Vorteil, dass keine     gesundheitssohädlichen     Dämpfe auftreten, wie dies bei     #Tenvendung     von starken     Ätzsäuren,    z. B. Salzsäure, Sal  petersäure, Königswasser oder     dergl.    der Fall  ist.  



  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     aufzurauhende    Elektrode den Pluspol  bildet. Vorteilhaft wird eine Mischung von       Aluminiumchlorid,    Salzsäure     und/oder        ehlor-          saures    Kalium benutzt. Als Ätzmittel bei  der     Elel@trolz--e        wirkt    dabei das Aluminium  chlorid. Die Salzsäure hat in der angegebe  nen Mischung lediglich den Zweck, die  Lösung klar zu halten.

   Eine     Ätzwirkung     kommt ihr nicht zu. Das     Kaliumchlorat    un  terstützt die Bildung des im "Statu     nascendi"     wirkenden Chlors.  



  Die Stromdichte wird so     eingestellt,    dass  dieselbe je nach dem gewünschten     Aufr < au-          hungsgrad,        vorzugsweise    zwischen 10 bis 310       MilliampAre    pro     cm2,    liegt. Nach     Beendigung     der     Aufrauhzpi    t wird der Strom abgeschaltet.  



  Auf die eben beschriebene Weise erhält  man eine     Oberflächenvergrösserung    bis zu       700 ö,    die sehr genau     reproduzierbar    ist.  



  Weiterhin können vorteilhaft Lösungen  anderer Halogenverbindungen, z. B.     Natrium-          ehlorid    oder     Kalitlmbromid    mit oder ohne  Zusatz von Säuren. z. B. Salzsäure. verwen  det werden. Als sehr     giinstib    haben sich hier  bei Konzentrationen von 0,5 bis 1     Mol    er  wiesen. Jedoch können auch höherer Konzen  trationen mit     Erfo'.%        angewandt    werden.  



  Eine bevorzug     ie    Lösung besteht in der  Zusammensetzung von ?000 g Wasser, 400 g  Salzsäure, 150     g    Aluminiumchlorid und 45 g           Kaliumohlorat.        Bei    diesem     Elektrolyten    kann  der Anteil der     Salzsäure    auch fortgelassen  werden, denn sie dient lediglich zur Klar  haltung der Lösung.  



  Die     Aufrauhung    braucht nicht bei stark  erhöhten Temperaturen     durchgeführt    zu wer  den. Es genügen auch Temperaturgrade von  15 bis 70   C. Dort, wo das Arbeiten mit er  höhten Temperaturen schwierig ist, wird  empfohlen, .die     Elektrolytbäder    zu kühlen.  



  Ganz allgemein können alle dissoziieren  den Salze und Säuren verwendet werden, mit  Ausnahme     solcher,    die eine     Sperrschicht    auf  dem     Elektro.denmetall    entstehen     lassen.    Es  ist dabei auch gleichgültig, ob anorganische  oder organische Stoffe Verwendung finden.  



       Vorteilhaft    ist es, nicht nur ein     Elektro-          lytbad    anzuwenden, sondern die Elektroden  durch mehrere     Elektrolytbäder,    die ausser  dem verschiedenartige     Elektrolyte    enthalten  können, laufen zu lassen. Das     Durchführen     der Elektroden durch die     Ätzbäder    erfolgt  zweckmässig in einem fortlaufenden Verfah  ren.  



  Die Bildung der     Sperrschicht    auf den  Elektroden für elektrolytische Kondensatoren  kann     anschliessend.    an die Behandlung der  Elektroden durch die     Ätzbäder    in einem be  sonderen, z. B. eine     wäss.rige    Lösung von       Ammoniumborat        darstellenden    Elektrolyten  erfolgen. Hierbei kann man zweckmässig  zwischen dem letzten     Ätzbad    und dem ersten       Formierungsbad    ein Waschbad zwischen  schalten, indem sich zum Beispiel destillier  tes oder leicht angesäuertes Wasser befindet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von elektro lytischen Kondensatoren grosser spezifischer Kapazität, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenoherfläche durch eine elektrolyti sche Aufraukung vergrössert wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine säurehaltige Salzlösung verwendet wird, welche das Elektrodenmetall ohne An- wendung eines elektrischen Stromes nicht angreift. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine säurehaltige Salzlösung verwendet wird, welche das El.ektrodenmetall ohne An wendung eines elektrischen Stromes nur schwach angreift. Verfahren nach Patentanspruch, .dadurch gekennzeichnet, ,dass als Elektrolyt eine Salzlösung verwendet wird, welche das Elektrodenmetall ohne Anwendung eines elektrischen Stromes nicht angreift.

   Verfahren nach PatentanESpruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine Salzlösung verwendet wird, welche das Elektro.denmetall ohne Anwendung eines elektrischen Stromes nur schwach an greift. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, @dass die Elektrode, deren Oberfläche vergrössert werden soll, so an Spannung gelegt wird,,dass sie .den Plus pol bildet. Verfahren naeh Patentanspruch, gekenn zeichnet durch die Verwendung eines Halogenverbindungen enthaltenden Elek trolyten. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch die Verwendung eine Aluminiumchlorid enthaltenden Elektro lyten. B. Verfahren nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch die Verwendung eines Natriumchlorid enthaltenden Elektro lyten. 9. Verfahren nach Patentanspruch, .gekenn zeichnet durch die Verwendung eines Kaliumbromid enthaltenden Elektroly ten. 10. Verfahren nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch die Verwendung eines Kaliumchlorat enthaltenden Elektrolyten.

   11. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine salzsäurehaltige Salzlösung verwendet wird. 12. Verfahren nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch die Verwendung eines Elektrolyten folgender Zusammenset zung: 2000 g Wasser, 150 g Alumi niumchlorid, 45 .g Kaliumehlorat. 13. Verfahren nach Patentanspruch, .gekenn zeichnet durch die Verwendung eines Elektrolyten folgender Zusammenset zung: 2000=_g Wasser, 400 g Salzsäure, 150g Aluminiumchlorid, 45g Kalium chlorat. - 14.

   Verfahren nach Patentanspruch,dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine 0,5 bis 1 molare Natriumchloridlösung verwendet wird. 15. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine 0,5 bis 1 molare Natriumchloridlösung mit Zusatz von Säure verwendet wird. 16.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 14 und 15, dadurch ge kennzeichnet, dass als Elektrolyt eine 0,5 bis 1 molare Natriumchloridlösung mit Zusatz von Salzsäure verwendet wird. 17. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine 0,5 bis 1 molare Kaliumbromidlösung verwendet wird. 18. Verfahren nach Patentanspruch und Un- teranspruoh 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine 0,5 bis 1 molare Kaliumbromidlösung mit Zusatz von Säure verwendet wird. 19.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 17 und 18, dadurch ge kennzeichnet, dass als Elektrolyt eine 0,5 bis 1 molare Kaliumbromidlösung mit Zusatz von Salzsäure verwendet wird. 20. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolytische Aufrauhung mit einer Stromdichte zwi schen 10 und 310 mA/emz durchgeführt wird. 21. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufrauhung in dem Temperaturbereich von 15 bis 70 C durchgeführt wird. 22.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufrauhung unter Anwendung von Kühlmitteln durchgeführt wird. 23. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolytische Behandlung der Elektroden in mehreren Elektrolytbä,dern erfolgt. 24. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden im fortlaufenden Ver fahren durch mehrere Elektrolytbäder geführt werden. 25. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 23 und 24, dadurch ge kennzeichnet, dass mehrere Elektrolyt bäder mit verschiedenartigen Elektroly ten nacheinander durchlaufen werden. 26.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an die elektrolytische Aufrauhung der Elektro den die Bildung der Sperrschicht auf den Elektroden in einem besonderen Elektro lyten erfolgt. 27. Verfahren nach Patentanspruch und U n- teranspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung der Sperrschicht in einer wässrigen Lösung von Ammoniumborat erfolgt. 28. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 26 und 27, dadurch ge kennzeichnet, dass die Elektroden nach der Aufrauhung und vor der Bildung der Sperrschicht in destilliertem Wasser ge waschen werden. 29.

   Verfahren nach Patentanspruch und L?n- teransprüchen 26 und 27, dadurch ge kennzeichnet, dass die Elektroden nach der Aufrauhung und vor der Bildung der Sperrschicht in leicht angesäuertem Wasser gewaschen werden.