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.