DD273165A3 - AETZELECTROLYTE FOR ALUMINUM AND ALUMINUM ALLOY FILMS FOR ELECTROLYTE CAPACITORS - Google Patents

AETZELECTROLYTE FOR ALUMINUM AND ALUMINUM ALLOY FILMS FOR ELECTROLYTE CAPACITORS Download PDF

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DD273165A3
DD273165A3 DD28802686A DD28802686A DD273165A3 DD 273165 A3 DD273165 A3 DD 273165A3 DD 28802686 A DD28802686 A DD 28802686A DD 28802686 A DD28802686 A DD 28802686A DD 273165 A3 DD273165 A3 DD 273165A3
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electrolyte
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aluminum
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DD28802686A
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Manfred Paul
Ingrid Sonntag
Gisela Boerner
Heinrich Weiland
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Mansfeld Kombinat W Pieck Veb
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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.The invention can be applied to the electrochemical etching of aluminum and aluminum alloy foils which are processed into electrolytic capacitors. With the etching electrolyte, higher values of the specific area capacitance are achieved with cathode foil, and with anode foil the loss factor is reduced while the area capacity remains constant. At the same time, the processability of the deposited films is improved to electrolytic capacitors on machines. The inventive electrolyte consists of an aqueous NaCl-containing electrolyte with or without the addition of ethylene glycol, the cyclohexanone in concentrations of 0.01-1 wB in% is added.

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.The cyclohexanone in combination with ethylene glycol changes the etch structure at Al 99.99 without significantly affecting the specific area capacity. However, the loss factor tgö is lowered, which proves to be advantageous for use as an anode foil in AC-powered capacitors.

AusfuhrungsbeispieleExemplary embodiments

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand von 4 Beispielen erläutert werden:The solution according to the invention will be explained with reference to 4 examples:

1. Beispiel1st example

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:Al 99.5 films with a thickness of 50 μm are etched in the soft annealed state with an amount of current of Q = 15 As / cm 2 with an aqueous NaCI-containing etching electrolyte and with an aqueous NaCI-containing etching electrolyte with cyclohexanone at 98 ° C. and stabilized. The following increase of the specific floor capacity with the same bending number of 30 pounds and a tensile strength of 20 N / cm is achieved:

Elektrolytelectrolyte relative Kapazitätrelative capacity NaCINaCl WBin% Na2SO4 CyclohexanonW B in% Na 2 SO 4 cyclohexanone (%)(%) 20 2020 20 β — β 0,1β - β 0,1 100 195100 195

2.BeUpIeI2.BeUpIeI

Folien mit einer Dicke von 50μπι aus niedriglegiertem Aluminium im harten und weichgeglühten Zustand worden mit einemFoils with a thickness of 50μπι of low-alloy aluminum in the hard and soft annealed condition with a

wäßrigen NaCi-haitigen ÄUelektrolyten und eriindungsgemäß mit einem wäßrigen NaCI-haltigen ÄUelektrolyten mit ZusaU vonaqueous NaCi-haitigen ÄUelektrolyten and Eriindungsgemäß with an aqueous NaCl-containing ÄUelektrolyten with ZusaU of

Cyclohexanon mit einer Strommenge von Q = 15As/cm' und bei 980C geätzt und stabilisiert.Cyclohexanone with a current amount of Q = 15As / cm 'and etched at 98 0 C and stabilized.

Erreicht werden folgende Werte der spezifischen Flächenkapazität:The following values of specific area capacity are achieved:

Legierungalloy ZustandState NaCINaCl Elektrolyt (Wb in %) Na2SO4 Electrolyte (Wb in%) Na 2 SO 4 Cyclohexanoncyclohexanone C (MF/cm2)C (MF / cm 2 ) Mg-haltige LegierungMg-containing alloy harthard 18 1818 18 6 β6 β 0.20.2 281 378281 378 weichsoft 18 1818 18 β ββ β 0,20.2 211 410211 410

3. Beispiel:3rd example:

Folien mit einer Dicke von 60μπι aus niedriglegiertem Aluminium im harten und weichgeglühten Zustand werden mit einemFilms with a thickness of 60μπι of low-alloy aluminum in the hard and annealed condition are with a

wäßrigen NaCI-haltigen ÄUelektrolyten mit ZusaU von Ethylenglykol und erfindungsgemäß mit einem wäßrigen NaCI-haltigenaqueous NaCl-containing ÄUelektrolyten with ZusaU of ethylene glycol and according to the invention with an aqueous NaCl-containing

ÄUelektrolyten mit ZusaU von Ethylenglykol und mit Cyclohexanon mit einer Strommenge von Q = 15 As/cm1 und bei 98*0 geätzt und stabilisiert.ÄŒelektrolyten etched with ethylene glycol and with cyclohexanone with a current amount of Q = 15 As / cm 1 and at 98 * 0 and stabilized.

Erreicht werden folgende Werte der spezifischen Flächenkapazität:The following values of specific area capacity are achieved:

Legierung Zustand Elektrolyt (wB in %)Alloy state electrolyte (w B in%)

NaCI Na2SO4 Ethylen- Cyclo-NaCl Na 2 SO 4 ethylene-cyclo-

glykol hexanonglycol hexanone

Mg-haltige hartMg-containing hard

Legierungalloy

weichsoft

Mn-haltige hartMn-containing hard

Legierungalloy

weichsoft

4. Beispiel:4th example:

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:Niedervoltanodenfolie of Al 99.99 with a thickness of ΙΟΟμιτι is taken with an amount of electricity of 45 As / cm 'at 98 * C and formed. The following results are achieved:

2020 66 2222 —- 335335 2020 66 2222 0,2'0.2 ' 412412 2020 66 2222 -- 368368 2020 66 2222 0,20.2 502502 2020 ββ 2222 .... 376376 2020 ββ 2222 0,20.2 440440 2020 66 2222 -- 389389 2020 66 2222 0,20.2 472472

NaCI 4NaCl 4 Elektrolyt (we in %) Na1SO4 Electrolyte (% by weight) Na 1 SO 4 Ethylen glykolEthylene glycol Cyclo hexanonCyclohexanone υ, (V)υ, (V) CC tg6tg6 OO COOO CO 6 66 6 18 1818 18 0,20.2 10 1010 10 68 7068 70 67 5667 56

Claims (1)

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.Etching electrolyte for films of aluminum and aluminum alloys for electrolytic capacitors based on an aqueous NaCl-containing electrolyte with or without the addition of ethylene glycol, characterized in that the electrolyte contains cyclohexanone in concentrations of 0.01-1 Wq in%. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft einen Elektrolyten zum elektrochemischen Ätzen von Folien aus Aluminium und Aluminiumlegierungen für Elektrolytkondensatoren.The invention relates to an electrolyte for the electrochemical etching of films of aluminum and aluminum alloys for electrolytic capacitors. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art 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.Aqueous chloride-containing electrolytes are used for the electrochemical etching of aluminum and aluminum alloy foils for electrolytic capacitors. Both neutral solutions (predominantly NaCl) (DE-AS 1185288, DE-AS 1298187, DE-AS1621175), and acidic solutions (HCl) (DSUS 2335722, DE-OS 2535142) can be used for this purpose. The chlorodiones cause under certain conditions the formation of etching tunnels, which causes an increase in surface area. 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.However, it has been found that pure chloride solutions for a technical application are usually insufficient. In order to improve etchability, therefore, additives have been added to chloride-containing etching electrodes which passivate the flanks of the tunnels formed by the etching and thus bring about a preferred depth growth. Thus, sulfates, chromates, borates, nitrates and the like are usually added (EP0069974, DE-OS 3,127,161, DE-OS1496731). The salt concentrations are relatively high, because a high efficiency of the electrolyte must be ensured. Since a chloride-free surface is required for subsequent formation or stabilization, high salt concentration during etching results in additional expense in cleaning the film. Inadequate values of the specific surface area capacity are achieved with aqueous chloride-containing electrolytes in spite of the additives mentioned. Without and also with additives, the etching attack is so coarse that the required capacity values are only achieved when the mechanical characteristic values such as tear load and number of bending cycles are reduced. 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).By addition of organic alcohols, eg. As by ethylene glycol, the etching of aqueous chloride-containing electrolytes has been changed so that while maintaining a sufficient mechanical strength, the capacity of the film can be increased by up to 36% (DD WP C 25 F / 2378900). However, this increase in capacity has not proved sufficient for capacitor production. In addition, the sole addition of ethylene glycol results in that the electrolyte resistance is increased to 1.4 times and thus increases the energy consumption for the etching. Capacity increases on hard aluminum alloy foils have hitherto only been achieved by very expensive technologies with intermediate annealing of the etched foil and with higher amounts of current (DE 3242 622). Ziel der ErfindungObject of the invention 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.The object of the invention is an electrolyte for the electrochemical etching of films of aluminum and aluminum alloys for electrolytic capacitors, with which higher values of specific area capacity than with an aqueous NaCl-containing electrolyte are achieved with or without the addition of ethylene glycol. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention 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.The invention is based on the object by an addition to a NaCl-containing electrolyte with or without the addition of ethylene glycol to influence this so that with it the specific area capacity of capacitor film is increased while maintaining sufficient values for the breaking load and the number of bending cycles of the etched film , According to the invention the object is achieved in that an addition of cyclohexanone in concentrations of 0.01-1 We In% is added to an aqueous NaCI-haltigan etching electrolyte with or without the addition of ethylene glycol. The effect of cyclohexanone is shown in the increase in specific area capacity of the Al 99.5 film by 95%. Due to the small additions of cyclohexanone, the electrolyte resistance is not increased, so that no additional electrolytic cooling is required and a lower energy requirement is present. The tear and flexural strength of the film are not significantly increased during etching in the electrolyte of the invention as in pure aqueous NaCl-containing electrolytes. It is therefore possible to etch the film with a larger amount of electricity and to achieve an increase in the specific flat capacity. The electrolyte is particularly suitable for Al 99.5 and low alloyed aluminum and can therefore preferably be used for the etching of cathode foil. 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.When etching films of Al 99.5 and low-alloyed aluminum occurs when using a NaCl-containing electrolyte having an addition of ethylene glycol, by the addition of cyclohexanone invention, a capacity-increasing effect. The capacity increase occurs as a result of a refined etching attack; more and smaller diameter tunnels are created. Already the addition of cyclohexanone with Vx »the ethylene glycol content causes a capacity increase of 42%. As a result, the disadvantage of increasing the electrolyte resistance occurring in the sole addition of ethylene glycol can be overcome and the electrical energy required for the etching can be reduced.
DD28802686A 1986-03-19 1986-03-19 AETZELECTROLYTE FOR ALUMINUM AND ALUMINUM ALLOY FILMS FOR ELECTROLYTE CAPACITORS DD273165A3 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0699782A1 (en) * 1994-09-02 1996-03-06 International Business Machines Corporation High speed electrochemical metal removal technique for planarization of DLM structure using neutral salt electrolytes

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