DD273165A3

DD273165A3 - Aetzelektrolyt fuer folien aus aluminium und aluminiumlegierungen fuer elektrolytkondensatoren

Info

Publication number: DD273165A3
Application number: DD28802686A
Authority: DD
Inventors: Manfred Paul; Ingrid Sonntag; Gisela Boerner; Heinrich Weiland
Original assignee: Mansfeld Kombinat W Pieck Veb
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1986-03-19
Publication date: 1989-11-08

Abstract

Die Erfindung kann angewendet werden fuer das elektrochemische Aetzen von Folien aus Aluminium und Aluminiumlegierungen, die zu Elektrolytkondensatoren verarbeitet werden. Mit dem Aetzelektrolyten werden hoehere Werte der spezifischen Flaechenkapazitaet bei Katodenfolie erreicht und bei Anodenfolie wird bei gleichbleibender Flaechenkapazitaet der Verlustfaktor gesenkt. Gleichzeitig wird die Verarbeitbarkeit der geaetzten Folien zu Elektrolytkondensatoren auf Automaten verbessert. Der erfindungsgemaesse Elektrolyt besteht aus einem waessrigen NaCl-haltigen Elektrolyten mit oder ohne Zusatz von Ethylenglykol, dem Cyclohexanon in Konzentrationen von 0,01-1 wB in % beigegeben wird.

Description

Das Cyclohexanon in Verbindung mit Ethylenglykol verändert bei Al 99,99 die Ätzstruktur, ohne daß die spezifische Flächenkapazität wesentlich beeinflußt wird. Es wird jedoch der Verlustfaktor tgö gesenkt, was sich als vorteilhaft beim EinsaU als Anodenfolie in mit Wechselstrom beaufschlagten Kondensatoren erweist.

Ausfuhrungsbeispiele

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand von 4 Beispielen erläutert werden:

1. Beispiel

Al 99,5-Folien mit einer Dicke von 50 μηι werden im weichgeglühten Zustand mit einer Strommenge von Q = 15 As/cm² mit einem wäßrigen NaCI-haltigen Ätzelektrolyten und erfindungsgemäß mit einem wäßrigen NaCI-haltigen Ätzeiektroiyten mit Cyclohexanon bei 98°C geätzt und stabilisiert. Es wird folgende Steigerung der spezifischen Fiächenkapazität bei gleicher Biegezahl von £30 und einer Reißfestigkeit von 2 20 N/cm erreicht:

	Elektrolyt	relative Kapazität
NaCI	W_Bin% Na₂SO₄ Cyclohexanon	(%)
20 20	β — β 0,1	100 195

2.BeUpIeI

Folien mit einer Dicke von 50μπι aus niedriglegiertem Aluminium im harten und weichgeglühten Zustand worden mit einem

wäßrigen NaCi-haitigen ÄUelektrolyten und eriindungsgemäß mit einem wäßrigen NaCI-haltigen ÄUelektrolyten mit ZusaU von

Cyclohexanon mit einer Strommenge von Q = 15As/cm' und bei 98⁰C geätzt und stabilisiert.

Erreicht werden folgende Werte der spezifischen Flächenkapazität:

Legierung	Zustand	NaCI	Elektrolyt (Wb in %) Na₂SO₄	Cyclohexanon	C (MF/cm²)
Mg-haltige Legierung	hart	18 18	6 β	0.2	281 378
	weich	18 18	β β	0,2	211 410

3. Beispiel:

Folien mit einer Dicke von 60μπι aus niedriglegiertem Aluminium im harten und weichgeglühten Zustand werden mit einem

wäßrigen NaCI-haltigen ÄUelektrolyten mit ZusaU von Ethylenglykol und erfindungsgemäß mit einem wäßrigen NaCI-haltigen

ÄUelektrolyten mit ZusaU von Ethylenglykol und mit Cyclohexanon mit einer Strommenge von Q = 15 As/cm¹ und bei 98*0 geätzt und stabilisiert.

Erreicht werden folgende Werte der spezifischen Flächenkapazität:

Legierung Zustand Elektrolyt (w_B in %)

NaCI Na₂SO₄ Ethylen- Cyclo-

glykol hexanon

Mg-haltige hart

Legierung

weich

Mn-haltige hart

Legierung

weich

4. Beispiel:

Niedervoltanodenfolie aus Al 99,99 mit einer Dicke von ΙΟΟμιτι wird mit einer Strommenge von 45 As/cm' bei 98*C gefitzt und formiert. Folgende Ergebnisse werden erreicht:

20	6	22	—	335
20	6	22	0,2'	412
20	6	22	-	368
20	6	22	0,2	502
20	β	22	..	376
20	β	22	0,2	440
20	6	22	-	389
20	6	22	0,2	472

NaCI 4	Elektrolyt (we in %) Na₁SO₄	Ethylen glykol	Cyclo hexanon	υ, (V)	C	tg6
OO CO	6 6	18 18	0,2	10 10	68 70	67 56

Claims

Ätzelektrolyt für Folien aus Aluminium und Aluminiumlegierungen für Elektrolytenkondensatoren auf der Basis eines wäßrigen NaCI-haltigen Elektrolyten mit oder ohne Zusatz von Ethylenglykol, gekennzeichnet dadurch, daß der Elektrolyt Cyclohexanon in Konzentrationen von 0,01-1 Wq in % enthält.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyten zum elektrochemischen Ätzen von Folien aus Aluminium und Aluminiumlegierungen für Elektrolytkondensatoren.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für das elektrochemische Ätzen von Folien aus Aluminium und Aluminiumlegierungen für Elektrolytkondensatoren werden wäßrige chloridhaltige Elektrolyte eingesetzt. Dazu können sowohl neutrale Lösungen (vorwiegend NaCI) (DE-AS 1185288, DE-AS 1298187, DE-AS1621175), als auch saure Lösungen (HCI) (DSUS 2335722, DE-OS 2535142) verwendet werden. Die Chlordionen bewirken unter bestimmten Bedingungen die Bildung von Ätztunneln, durch die eine Oberflächenvergrößerung hervorgerufen wird.

Es hat sich aber herausgestellt, daß reine Chloridlösungen für eine technische Anwendung meist unzureichend sind. Zur Verbesserung der Anätzbarkeit sind daher chloridhaltigen Ätzelektroiyten Zusätze beigegeben worden, die die Flanken der durch das Ätzen gebildeten Tunnel passivieren und so ein bevorzugstes Tiefenwachstum hervorrufen. So werden üblicherweise Sulfate, Chromate,Borate, Nitrate u.a.zugesetzt (EP0069974, DE-OS3127161, DE-OS1496731).Die Salzkonzentrationen sind deshalb relativ hoch, weil eine hohe Leistungsfähigkeit des Elektrolyten gewährleistet sein muß. Da für die nachfolgende Formierung oder Stabilisierung eine chloridfreie Oberfläche erforderlich ist, hat eine hohe Salzkonzentration beim Ätzen zusätzliche Aufwendungen bei der Reinigung der Folie zur Folge. Mit wäßrigen chloridhaltigen Elektrolyten werden trotz der genannten Zusätze nicht ausreichende Werte der spezifischen Flächenkapazität erreicht. Ohne und auch mit Zusätzen ist der Ätzangriff so grob, daß die geforderten Kapazitätswerte nur bei Verringerung der mechanischen Kennwerte wie Reißlast und Biegewechselzahl erreicht werden.

Durch Zusatz organischer Alkohole, z. B. durch Ethylenglykol, ist die Ätzwirkung wäßriger chloridhaltiger Elektrolyte so verändert worden, daß bei Beibehaltung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit die Kapazität der Folie um bis zu 36% erhöht werden kann (DD WP C 25 F/2378900). Diese Kapazitätserhöhung hat sich jedoch als noch nicht ausreichend für die Kondensatorfertigung erwiesen. Außerdem hat der alleinige Zusatz von Ethylenglykol zur Folge, daß der Elektrolytwiderstandauf das 1,4fache erhöht wird und damit der Energiebedarf für das Ätzen steigt. Kapazitötssteigerungen an harten Folien aus Aluminiumlegierungen sind bisher nur erreicht worden durch sehr kostenaufwendige Technologien mit Zwischenglühungen der geätzten Folie und mit höheren Strommengen (DE 3242 622).

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung Ist ein Elektrolyt zum elektrochemischen Atzen von Folien aus Aluminium und Aluminiumlegierungen für Elektrolytkondensatoren, mit dem höhere Werte der spezifischen Flächenkapazität als mit einem wäßrigen NaCI-haltigen Elektrolyten mit oder ohne Zusatz von Ethylenglykol erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch einen Zusatz zu einem NaCI-haltigen Elektrolyten mit oder ohne Zusatz von Ethylenglykol diesen so zu beeinflussen, daß mit ihm die spezifische Flächenkapazität von Kondensatorfolie vergrößert wird unter Beibehaltung ausreichender Werte für die Reißlast und die Biegewechselzahl der geätzten Folie. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zu einem wäßrigen NaCI-haltigan Ätzelektrolyten mit oder ohne Zusatz von Ethylenglykol ein Zusatz von Cyclohexanon in Konzentrationen von 0,01-1 We In % gegeben wird. Die Wirkung des Cyclohexanons zeigt sich In der Steigerung der spezifischen Fläc\>enkapazität der Folie aus Al 99,5 um 95%. Infolge der geringen Zusätze an Cyclohexanon wird der EleUtrolytwiderstand nicht erhöht, so daß keine zusätzliche Elektrolytkühlung erforderlich ist und ein geringerer Energiebedarf vorhanden ist. Die Reiß· und Biegefestigkeit der Folie werden beim Ätzen im erfindungsgemäßen Elektrolyten nicht ro stark wie in reinen wäßrigen NaCI-haltigen Elektrolyten erniodrigt. Es Ist daher möglich, die Folie mit einer größeren Elektrizitätsmenge zu ätzen und noch eine Steigerung der spezifischen Flachenkapazität zu erreichen. Der Elektrolyt ist besonders geeignet für Al 99,5 und niedrig legiertes Aluminium und kann daher bevorzugt für das Ätzen von Katodenfolie eingesetzt werden.

Beim Ätzen von Folien aus Al 99,5 und niedriglegiertem Aluminium tritt bei Verwendung eines NaCI-haltigen Elektrolyten, der einen Zusatz von Ethylenglykol hat, durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Cyclohexanon eine kapazitätserhöhende Wirkung auf. Die Kapazitätserhöhung tritt ein infolge eines verfeinerten Atzangriffs; es entstehen mehr und im Durchmesser kleinere -Ä^tztunnel. Bereits die Zugabe von Cyclohexanon mit Vx» des Ethylenglykolgehaltes bewirkt eine Kapazitätssteigerung um 42%. Dadurch kann der beim alleinigen Zusatz von Ethylenglykol auftretende Nachteil der Erhöhung des Elektrolytwiderstandes überwunden werden und die zum Ätzen benötigte Elektroenergie reduziert werden.