CH206533A - Process for the manufacture of electrodes for electrolytic capacitors. - Google Patents

Process for the manufacture of electrodes for electrolytic capacitors.

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CH206533A
CH206533A CH206533DA CH206533A CH 206533 A CH206533 A CH 206533A CH 206533D A CH206533D A CH 206533DA CH 206533 A CH206533 A CH 206533A
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CH
Switzerland
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aluminum
pickling
etching
electrolytic capacitors
electrodes
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German (de)
Inventor
Singen G M Aluminium-Walzwerke
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Aluminium Walzwerke Singen
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/04Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/055Etched foil electrodes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Description

  

  Verfahren     znr    Herstellung von Elektroden für elektrolytische     Kondensatoren.       ,Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver  fahren zur Herstellung von Elektroden für  elektrolytische     Kondensatoren.     



  Bekanntlich ist die Kapazität eines     Kon-          densators    proportional mit der Grösse der       Elektrodenoberfläche    und umgekehrt propor  tional mit der     Dielektrikamschicht    zwischen  den Elektroden.  



  Man hat schon vorgeschlagen, bei elek  trolytischen Kondensatoren, zu deren Her  stellung Aluminiumfolie verwendet wird, diese  Folie zur Vergrösserung der Oberfläche che  misch     aufzurauhen.     



  Den bekannten     Aufrauhungsverfahren    haf  ten Nachteile an. Die zu verwendenden  Beiz- und     Ätzstoffe    sind zum Beispiel zu  teuer; sie entwickeln giftige Dämpfe, wo  durch besondere Vorrichtungen erforderlich  werden, wirken zu langsam, hinterlassen  schädliche Rückstände usw. So ist zum Bei  spiel vorgeschlagen worden, zur Ätzung der  Aluminiumoberfläche zwecks     Aufrauhung    eine    Lösung von Kupferchlorid zu benützen. Wenn  dabei nicht sehr sorgfältig gearbeitet und  besonders gespült wird, können kleine aus  zementierte Kupferteilchen auf der Alumi  niumoberfläche zurückbleiben und durch  Elementbildung zu Korrosionen und daher  zu Störungen Anlass geben.  



  Man hat daher vorgeschlagen, die Alumi  niumoberfläche, gegebenenfalls nach einem  Beizen, mit der salzsauren Lösung eines  Salzes eines     Metalles    der Eisengruppe zu  behandeln, wodurch eine überraschend stark       aufrauhende    Ätzung erzielt wird, worauf nach  Spülung in kaltem, destilliertem Wasser eine  nachträgliche Behandlung mit Salpetersäure  und schliesslich noch ein erneutes Waschen  mit Wasser, eine Neutralisation mit ver  dünnter     Alkalilauge    und ein letztes Spülen  mit heissem Wasser zweckmässig angeschlossen  werden. Auf diese Weise erhält man eine  Oberfläche, die eine sehr gute     Aufrauhung     aufweist.

             Das    zuletzt beschriebene Verfahren hat  aber den Nachteil, dass das     Metall        nachein-          ander    durch eine lange Reihe von Bädern  hindurchgezogen werden muss.  



  Es wurde nun gefunden, dass das Verfahren  in überraschender Weise vereinfacht werden  kann, indem matt für die Ätzung eine salz  saure     Eisenchloridlösung    verwendet, welche  ausserdem freie     Salpetersäure    enthält. Nach  der Ätzung mit einer solchen Lösung fallen  die weiteren Behandlungen     finit    Salpetersäure  und verdünnten     Alkalilösungen    hinweg; es  genügt ein Nachspülen in Wasser, zweck  mässig in Regen- oder destilliertem Wasser.  



  Das neue verbesserte Verfahren zur Her  stellung von Elektroden aus Aluminium für  elektrolytische Kondensatoren ist also dadurch  gekennzeichnet, dass zur     Herbeiführung    einer  Oberflächenvergrösserung die Aluminiumober  fläche zunächst gebeizt, z. B. mit     Alkalilatige,          Flusssäurelösung    oder Salpetersäure, dann,  gegebenenfalls nach eitlem Spülen (z.

   B. mit  Wasser), mit einer wässerigen Lösung geätzt  wird, die 0,5-30 017o Eisenchlorid     (FeCl3),          1-15%        Salzsäure        (HCl)        und        1-50'/o        Sal-          petersäure        (HN0a)    enthält, worauf die Ober  fläche nach Spülung mit Wasser,     zweckmässig     mit     Regenwasser    oder destilliertem Wasser,  mit     eitler    künstlichen     Oiydhaut    versehen wird.

    Die Dauer der Ätzung ist je nach der Zu  sammensetzung der Lösung und der Arbeits  temperatur verschieden. Matt richtet es vor  teilhaft so ein,     daIJ    die Behandlungsdauer 3  bis 4     Minuten    nicht überschreitet. Anderseits  ist es nicht empfehlenswert, die     Zusammen-          setzung    der Lösung und die     Temperatur    so zu  wählen, dass die Ätzung innerhalb einiger  Sekunden durchgeführt ist, denn auf diese  Weise ist eine Kontrolle erschwert.  



       Mit        eitler        wässerigen        Lösung        voll        4%          FeCls,        101/o        HCI        und        40%        HN        0a        erhält     man bei 400C eine gute     Atzung    nach einer  Minute Einwirkungsdauer.

   Mit einer     wässeri-          gen        Lösung        voll        10%        FeCl3,        10170        HCl        und     5 017o     HNOs    benötigt     matt        schon        eilte        Ein-          wirkungsdauer    von drei Minuten bei<B>500</B>     C)     um dasselbe Ergebnis zu erzielen.

   Verwendet    man eine wässerige Lösung von 20 %     FeC13,          4()'/o        HN    03 und     10'/o        HCI,    so erreicht man  das Gewünschte     tnit    einer Einwirkungsdauer  von einer bis zwei     Minuten    bei<B>600</B> C.  



       Vorzugsweise        soll        die        Ätzlöstirig        1-10%          FeCI;;,        3-7        0;'o        HCl        ttnd    3-20 017o     HN03    ent  halten.

   Zum Beispiel wurden auf einer     Alu-          miniumfolie        voll    0.06 mm die besten Ergeb  nisse, das heisst die weitestgehende     Ober-          flächenvergriisserung,    bei einer Einwirkungs  dauer von einer Minute bei     60--A00    C mit       einer        wässerigen        Liisung        von        4%        FeCls,        5%          HCl    und 20 017o     HN03    erzielt.  



  Man kann selbstverständlich dieselben Er  gebnisse erhalten, wenn man statt Eisen  chlorid Eisennitrat verwendet und das Ver  hältnis zwischen Salzsäure und Salpetersäure  derart ändert, dass eine wässerige Lösung  erhalten wird, die der beanspruchten     Zusatn-          lnensetzung    entspricht, gleichgültig, auf wel  che Weise sie erhalten wird.  



  In den meisten Fällen wird es notwendig  sein, die Aluminiumoberfläche nach dem  Beizen und vor der     Ätzbehandlung    von den  Rückständen der     Beizlösung    zu befreien.  Gewöhnlich genügt ein Waschen oder Spülen       Init    klarem Wasser, vorteilhaft mit Regen  wasser. Es kann aber auch empfehlenswert  sein, nach einer     Beizung    in     Alkalilauge    deren  Rückstände zunächst in bekannter Weise mit  verdünnter Salpetersäure zu neutralisieren.  



  Das neue Verfahren eignet sich ganz  besonders für die Behandlung     voll    Alumi  niumfolie in Bandform. Zweckmässig wird  es in der Weise durchgeführt, dass das Alu  miniumband nacheinander durch die die Lö  sungen enthaltenden Bäder und durch die       sollst    notwendigen Vorrichtungen in ununter  brochenem Arbeitsgang hindurchgezogen wird.  



  Bei dünnen Aluminiumfolien mit eitler  Stärke     voll    etwa 0,06 mm     sticht        matt    nor  malerweise     eilte    Oberflächenvergrösserung auf  das 31/2- bis 4fache zu erreichen. Bei  dickeren Aluminiumfolien     voll    z. B. 0,15 mm  kann     malt    ohne Gefahr der Zerstörung der  Folie auf     eilte    z. B. 6- bis 8fache Ver  grösserung der Oberfläche gehen.



  Process for the manufacture of electrodes for electrolytic capacitors. , The invention relates to a process for the production of electrodes for electrolytic capacitors.



  It is known that the capacitance of a capacitor is proportional to the size of the electrode surface and inversely proportional to the dielectric layer between the electrodes.



  It has already been proposed that in the case of electrolytic capacitors, for the manufacture of which aluminum foil is used, this foil should be roughened chemically to increase the surface area.



  The known roughening processes have disadvantages. The pickling and etching materials to be used are, for example, too expensive; they develop toxic fumes, where special devices are required, act too slowly, leave harmful residues, etc. For example, it has been proposed to use a solution of copper chloride to etch the aluminum surface for the purpose of roughening. If you do not work very carefully and rinse particularly carefully, small cemented copper particles can remain on the aluminum surface and cause corrosion and therefore malfunctions due to the formation of elements.



  It has therefore been proposed to treat the aluminum surface, optionally after pickling, with the hydrochloric acid solution of a salt of a metal of the iron group, whereby a surprisingly roughened etching is achieved, whereupon after rinsing in cold, distilled water a subsequent treatment with nitric acid and Finally, another wash with water, neutralization with dilute alkali lye and a final rinse with hot water can be followed suitably. In this way, a surface is obtained that has very good roughening.

             The last-described method, however, has the disadvantage that the metal must be drawn through a long series of baths one after the other.



  It has now been found that the process can be simplified in a surprising manner by using a matte iron chloride solution for the etching which also contains free nitric acid. After etching with such a solution, the further treatments of finite nitric acid and dilute alkali solutions are omitted; it is sufficient to rinse in water, expediently in rain or distilled water.



  The new improved method for the manufacture of electrodes made of aluminum for electrolytic capacitors is thus characterized in that the aluminum surface is initially pickled to bring about an increase in surface area, for. B. with alkaline fluids, hydrofluoric acid solution or nitric acid, then, if necessary after vain rinsing (e.g.

   B. with water), is etched with an aqueous solution containing 0.5-30 017o iron chloride (FeCl3), 1-15% hydrochloric acid (HCl) and 1-50% nitric acid (HN0a), whereupon the After rinsing with water, the surface is provided with a vain artificial skin, preferably with rainwater or distilled water.

    The duration of the etching is different depending on the composition of the solution and the working temperature. Matt prefers to arrange it so that the treatment time does not exceed 3 to 4 minutes. On the other hand, it is not advisable to choose the composition of the solution and the temperature in such a way that the etching is carried out within a few seconds, as this makes control more difficult.



       With a vain aqueous solution full of 4% FeCls, 101 / o HCl and 40% HN 0a, good etching is obtained after one minute of exposure at 400C.

   With an aqueous solution full of 10% FeCl3, 10170 HCl and 5 017o HNOs, matt requires a rapid exposure time of three minutes at <B> 500 </B> C) to achieve the same result.

   If you use an aqueous solution of 20% FeC13, 4 () '/ o HN 03 and 10' / o HCl, the desired result is achieved with an exposure time of one to two minutes at <B> 600 </B> C.



       The caustic solution should preferably contain 1-10% FeCl ;;, 3-70; 'o HCl and 3-20 017o HN03.

   For example, the best results, that is to say the greatest possible surface enlargement, were obtained on an aluminum foil full of 0.06 mm, with an exposure time of one minute at 60 - 100 ° C. with an aqueous solution of 4% FeCls, 5% HCl and 20 017o HN03 scored.



  Of course, the same results can be obtained if iron nitrate is used instead of iron chloride and the ratio between hydrochloric acid and nitric acid is changed in such a way that an aqueous solution is obtained which corresponds to the claimed composition, regardless of how it is obtained .



  In most cases it will be necessary to remove the residues of the pickling solution from the aluminum surface after pickling and before the etching treatment. Usually washing or rinsing in clear water is sufficient, preferably rainwater. However, it can also be advisable to first neutralize the residues after pickling in alkali lye using dilute nitric acid.



  The new process is particularly suitable for treating full aluminum foil in strip form. It is expediently carried out in such a way that the aluminum strip is pulled successively through the baths containing the solutions and through the devices that should be necessary in an uninterrupted operation.



  In the case of thin aluminum foils with a thickness of around 0.06 mm, matt normally sticks to a surface enlargement of 31/2 to 4 times. For thicker aluminum foils, full z. B. 0.15 mm can paint without risk of destroying the film on hurried z. B. 6- to 8-fold enlargement of the surface go.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCH Verfahren zur Herstellung von Elektroden aus Aluminium für elektrolytische Konden satoren, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herbeiführung einer Oberflächenvergrösserung die Aluminiumoberfläche zunächst gebeizt, dann mit einer wässerigen Lösung geätzt wird, welche 0,5-30"/o Fe0ls, 1-160/0 Hol und 1-50'/o HN0s enthält, worauf die Ober fläche nach Spülung mit Wasser mit einer künstlichen Oxydhaut versehen wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. PATENT CLAIM Process for the production of electrodes made of aluminum for electrolytic capacitors, characterized in that, in order to increase the surface area, the aluminum surface is first pickled and then etched with an aqueous solution containing 0.5-30 "/ o FeOls, 1-160 / 0 Hol and contains 1-50% HNOs, whereupon the surface is provided with an artificial oxide skin after rinsing with water. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man für die Ätzung eine wässerige Lösung verwendet, welche 1-10% FeCls, 3-7% Hol und 3-20% HN0a enthält. 2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzung bei einer Temperatur von 60-g0 o durchgeführt wird. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Aluminium folie in Bandform in ununterbrochenem Arbeitsgang durch die verschiedenen Bäder hindurchzieht. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beizen die Aluminiumoberfläche gespült wird. 5. Process according to patent claim, characterized in that an aqueous solution is used for the etching which contains 1-10% FeCls, 3-7% Hol and 3-20% HNOa. 2. The method according to dependent claim 1, characterized in that the etching is carried out at a temperature of 60-g0 o. Method according to patent claim, characterized in that an aluminum foil in strip form is drawn through the various baths in an uninterrupted operation. Method according to patent claim, characterized in that the aluminum surface is rinsed after the pickling. 5. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beizen die Aluminiumoberfläche gespült wird. 6. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beizen die Aluminiumoberfläche gespült wird. Method according to dependent claim 1, characterized in that the aluminum surface is rinsed after the pickling. 6. The method according to dependent claim 2, characterized in that the aluminum surface is rinsed after the pickling.
CH206533D 1937-04-08 1938-04-01 Process for the manufacture of electrodes for electrolytic capacitors. CH206533A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE914042C (en) * 1940-10-25 1954-06-24 Siemens Ag Process for the production of surface-enlarged electrodes, especially for electrolytic capacitors
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